弹性模量与抗压强度关系.pdf

弹性模量验证及其与抗压强度关系弹性模量验证及其与抗压强度关系为了验证 SCIT 所研发技术和设备（混凝土多功能检测仪（SCE-MATS）的测试精度、测试效率和适用范围，本项目组或合作伙伴（包括清华大学、中国水利水电科学研究院、冶金建筑研究设计总院等）做了较多数量的验证试验。验证结果表明，本技术的测试精度和测试效率均已达到了实用水平。混凝土的弹性模量不仅影响到桥梁的变形，而且也是反映混凝土质量、耐久性的重要指标。本技术体系的基础来源于SCIT 创始者在日本 10 余年的技术积累。同样，在混凝土弹性模量方面也积累了相当的验证数据。此外，我们在国内不同单位也进行了弹性模量验证试验。5045弹性波Ec/Ed(GPa)40353025202025303540静载Ec/共振Ed(GPa)4550衡阳梁场清华试件日本试件图 1 混凝土弹性模量验证结果图从图中可以看出：1）测试精度高：本系统测出的 Ec/Ed 与现行方法测出的值的之间的标准偏差小于5%；2）适用范围广：不仅适合于试件（棱形、圆柱），还可以适合于现场结构。混凝土强度是混凝土最重要的性能指标，本技术可以方便并且较高精度地测试混凝土结构的强度。但是，强度反映的是材料破坏时的承载力，因此难以用无损检测的方法进行测试。但是，对于配合比相对类似的混凝土，其弹性模量与抗压强度之间有很好的相关关系。因此，根据前述直接测试的弹性模量和标定的弹性模量 抗压强度关系，可以间接地推算混凝土的抗压强度。为此，我们与合作伙伴一道，也在国内外十数个工程，分别对混凝土试件（包括标准立方体、棱柱体、圆柱体等）和构件（采用钻孔取芯验证）进行了弹性模量（由前述的弹性波波速计算）抗压强度关系的研究。研究结果表明：1）对于普通配比的混凝土结构或试件，由单面反射法得到的弹性模量Ec抗压强度Sc之间有非常良好的相关关系即：Sc0.0016Ec2.9317100908070605040302010015202530Ec(GPa)354045y=0.0016x2.9317R2=0.8731压缩强度(MPa)图 2 普通混凝土的弹性模量抗压强度关系可以看出，该相关系数达到 0.94。据此可方便、且高精度地测出混凝土结构各个部位的抗压强度。2）当混凝土中添加剂等有较大变化时（如特种混凝土），上述相关关系则会发生改变。此时应做相应的标定。由于混凝土的模量的测试相对比较困难，为此，学者们用静载试验研究了混凝土强度与模量的关系。同时，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中则给出了如下的关系式。90.080.070.0压缩强度(MPa)y=1.3161e2R =0.99030.1063x60.050.040.030.020.010.00.015202530Ec(GPa)3540A公路规范B图 3 普通混凝土的弹性模量抗压强度关系（静载）对比图 2 和图 3，可以看出，本技术得到的混凝土强度与模量的关系与静载得到的关系曲线（JTG D62-2004）十分接近。特别是对于通常的混凝土（C15-C60），两条回归曲线几乎完全重合。鉴于本技术测得的弹性模量具有很高的精度，因此，可以推断本技术得到的混凝土抗压强度是具有很高可信度的。1009080压缩强度(MPa)70605040302010015y=0.0015x2R =0.87882.9519y=1.3161e2R =0.99030.1063x本技术数据A数据B公路规范累乗(本技术)指数(公路规范)20253035404550Ec(GPa)图 4 普通混凝土的弹性模量抗压强度关系（一览）