CN110261478A - 一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法 - Google Patents

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任尊超
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Abstract

本发明公开了一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，主要涉及超声波的脉冲波形，特征步骤包括：成型、养护、预制微小裂缝、超声波检测、计算相对动弹模量和恢复效率；其特征优势在于：超声波检测不但检测厚度大，而且灵敏度高，速度快，成本低，能对缺陷准确定位甚至定量；设备轻便，对人体及环境无害，可作现场检测，无需特殊制样。

Description

一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法
技术领域
本发明涉及借助于测定材料的物理手段来测试或分析水泥基材料内部受损情况的方法领域，特别是一种用超声波检测混凝土自修复效果的方法。
背景技术
水泥基材料作为建筑领域使用最广，用量最大的材料，其服役寿命从很大程度上依赖于其内部破坏程度，随着科技的进步，材料测试手段层出不穷，具有自感知、自诊断、自修复等功能的智能混凝土得到广泛关注和研究，而对于已服役的水泥基材料如高速公路，大坝，桥梁建设等缺乏一种无损伤的成体系的检测方法。
目前，国内外水泥基材料裂缝自修复技术可分为结晶修补法、内置载体法、形状记忆 合金自修复以及复合材料传感器自修复等。其中，结晶修补法是在混凝土裂缝中形成各种 不溶于水的结晶体，在裂缝界面处的聚集生长，从而使裂缝逐步填充闭合。按照生成结晶体的物质和方式，可分为结晶沉淀、渗透结晶自修复以及微生物自愈合等。
现阶段，评价水泥基材料自修复效果的指标大多为强度回复率、抗渗透性等，这些测试指标一方面仅从宏观性能方面考虑，误差较大；另一方面，这些常规检测都会对水泥基材料造成不同程度的损伤，对正在服役状态的道路、桥梁设施等的检测多有不便。
在评价材料刚度、韧性、修复程度等方面缺乏直接有效的评价方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，弥补现有水泥基材料自修复效果评价方法的单一性，本发明提供了一种更为直接有效且更准确的评价方法，本发明公开了一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，其特征优势在于：（1）超声波检测不但检测厚度大，而且灵敏度高，速度快，成本低，能对缺陷准确定位甚至定量；（2）设备轻便，对人体及环境无害，可作现场检测，无需特殊制样。
一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，其特征是：按如下步骤进行评价：
步骤1：根据不同使用环境按照不同的配合比设计并成型不同尺寸的试件，特别的，其尺寸可以是长×宽×高为40×40×160mm或70×70×70mm或100×100×400mm等；
步骤2：将试件放于标准养护环境下养护28d，用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试试件的脉冲波形，然后将试件通过预制薄片或施加80%抗压强度的力来预制微小裂纹；
步骤3：将试件继续于相同环境下养护一段时间后，再用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试两组试件的脉冲波形；
步骤4：按如下关系式（1）计算水泥基材料的动弹模量Ed随脉冲波速Vr的变化：
——（1）
（1）式中ρ——固体密度，μ——固体泊松比，对水泥基材料来讲，μ取0.2，则：
——（2）
在(1)或(2)式中，取Vr＝Vr0，得试件的养护28d的动态弹性模量Ed0；取Vr＝Vr1，得到试件自修复后的动态弹性模量Ed1，则相对动态弹性模量P按(3)式计算：
——（3）
步骤5：按如下关系式（4）计算自修复水泥基材料的恢复效率Y:
——（4）
（4）式中Ht——试件修复后的最大幅值，H1——试件养护28d的最大幅值，H0——试件预制裂纹时的最大幅值。
附图说明
图1为长×宽×高为40×40×160mm的试件养护28天，预制微小裂纹，修复后的脉冲波形；
图2为长×宽×高为70×70×70mm的试件养护28天，预制微小裂纹，修复后的脉冲波形；
图3为长×宽×高为100×100×400mm的试件养护28天，预制微小裂纹，修复后的脉冲波形。
具体实施例
下面将结合具体实施例来进一步说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，其特征是：按如下步骤进行评价：
步骤1：设计并成型长×宽×高为40×40×160mm的试件；
步骤2：将试件放于标准养护环境下养护28d，用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试试件的脉冲波形，然后将试件通过预制薄片或施加80%抗压强度的力来预制微小裂纹；
步骤3：将试件继续于相同环境下养护一段时间后，再用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试两组试件的脉冲波形；
步骤4：用上述关系式（3）计算试件的相对动弹模量；
步骤5：用上述关系式（4）计算试件自修复的恢复效率Y，其脉冲波形如图1。
实施例2
一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，其特征是：按如下步骤进行评价：
步骤1：设计并成型长×宽×高为70×70×70mm的试件；
步骤2：将试件放于标准养护环境下养护28d，用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试试件的脉冲波形，然后将试件通过预制薄片或施加80%抗压强度的力来预制微小裂纹；
步骤3：将试件继续于相同环境下养护一段时间后，再用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试两组试件的脉冲波形；
步骤4：用上述关系式（3）计算试件的相对动弹模量；
步骤5：用上述关系式（4）计算试件自修复的恢复效率Y，其脉冲波形如图2。
实施例3
一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，其特征是：按如下步骤进行评价：
步骤1：设计并成型长×宽×高为100×100×400mm的试件；
步骤2：将试件放于标准养护环境下养护28d，用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试试件的脉冲波形，然后将试件通过预制薄片或施加80%抗压强度的力来预制微小裂纹；
步骤3：将试件继续于相同环境下养护一段时间后，再用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试两组试件的脉冲波形；
步骤4：用上述关系式（3）计算试件的相对动弹模量P；
步骤5：用上述关系式（4）计算试件自修复的恢复效率Y，其脉冲波形如图3。
下表为实施例1-3相对动弹模量P和自修复的回复效率Y：
相对动弹模量P 自修复的回复效率Y
实施例1 86.32% 93.33%
实施例2 64.64% 88.88%
实施例3 57.18% 76.92%
上述实施例1-3仅为解释本发明一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，而并非限制本发明，任何熟悉此技术的人士皆可以在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，其特征是：按如下步骤进行评价：
步骤1：根据不同使用环境按照不同的配合比设计并成型不同尺寸的试件，特别的，其尺寸可以是长×宽×高为40×40×160mm或70×70×70mm或100×100×400mm等；
步骤2：将试件放于标准养护环境下养护28d，用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试试件的脉冲波形，然后将试件通过预制薄片或施加80%抗压强度的力来预制微小裂纹；
步骤3：将试件继续于相同环境下养护一段时间后，再用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试两组试件的脉冲波形；
步骤4：按如下关系式（1）计算水泥基材料的动弹模量Ed随脉冲波速Vr的变化：
——（1）
（1）式中ρ——固体密度，μ——固体泊松比，对水泥基材料来讲，μ取0.2，则：
——（2）
在(1)或(2)式中，取Vr＝Vr0，得试件的养护28d的动态弹性模量Ed0；取Vr＝Vr1，得到试件自修复后的动态弹性模量Ed1，则相对动态弹性模量P按(3)式计算：
——（3）
步骤5：按如下关系式（4）计算自修复水泥基材料的恢复效率Y:
——（4）。
2.一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，其特征是：用美国泰克公司的AFG3022B任意波形发生器和TDS1002B-SC数字示波器测试试件的脉冲波形，然后将试件通过预制薄片或施加80%抗压强度的力来预制微小裂纹。
3.如权利要求1所述，一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，其特征是：涉及超声波的脉冲波形，可以得到水泥基材料的相对动态弹性模量和恢复效率。
4.如权利要求1所述，一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，其特征是：试件尺寸可以是长×宽×高为40×40×160mm或70×70×70mm或100×100×400mm等，但不仅限于此。
5.如权利要求1所述，一种用超声波检测水泥基材料自修复效果的方法，其特征是：试件可以是净浆、砂浆、混凝土及其他水泥基材料。
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