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T0564-2005水泥混凝土动弹性模量试验方法（共振仪法）

关键字: T0564-2005水泥混凝土动弹性模量试验方法（共振仪法）日期: 2021-4-21 19:58:45 点击 13004 次

JTG 3420-2020《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》---- 5 硬化水泥混凝土性能试验/5.2 力学性能试验/T0564-2005水泥混凝土动弹性模量试验方法（共振仪法）

T0564-2005水泥混凝土动弹性模量试验方法（共振仪法）

1 目的、适用范围和引用标准
本方法规定了采用共振仪测定水泥混凝土的动弹性模量的试验方法。
本方法适用于测定水泥混凝土的动弹性模量，以检验水泥混凝土在经受冻融或其他侵蚀作用后遭受破坏的程度，评定其耐久性能。
引用标准：
水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法（T0551）
2 仪具与材料
2.1 共振法混凝土动弹性模量测定仪（简称共振仪）：输出频率可调范围为100Hz～20kHz，输出功率应能激励试件产生受迫振动，以便能用共振的原理测定出试件的基频振动频率。在无专用仪器的情况下，可将各类仪器组合进行试验。
共振仪输出频率的可调范围应与所测试件的尺寸、密度及混凝土品种相匹配，一般为100Hz～20kHz，输出功率也应能激励试件产生受迫振动，其基本原理示意如图T0564-1所示。图T0564-1 共振法混凝土动弹性模量测定工作原理1-振荡器；2-频率计；3-放大器；4-振荡换能器；5-拾振换能器；6-放大器；7-微安表；8-示波器；9-试件
2.2 试件支承件：硬橡胶韧型支座或约20mm厚的软泡沫塑料垫。
2.3 台称：最大量程不小于20kg，感量不大于10g。
3 试件制备
本试验采用截面为100mm×100mm的棱柱体试件，其长宽比一般为3~5。标准试件尺寸为100mm×100mm×400mm。
4 试验步骤
4.1 试验前测定试件的质量和尺寸。3个试件的质量与其平均允许偏差为±0.5%，尺寸与其平均值的允许偏差为1%。每个试件的长度和截面尺寸均取3个部位的平均值。
4.2 将试件安放在支承体上，并定出以共振法测量试件横向基频振动频率时，激振换能器和拾振器的位置，如图T0564-2所示。将激振器和拾振器的测杆轻轻地压在试件的表面上（测杆与试件接触面一般涂一薄层黄油或凡士林），测杆压力的大小以不出现噪音为宜。
4.3 用共振仪进行测定时，可根据试件共振频率的大小，选择相应的频率测量范围。调整激振功率和接受增益旋钮至适当位置，以粗调迅速找到试件的共振点后，再进行细调。当微安表和示波器指示的幅度值一致增加，达到最大的幅度时即为共振。此时，从数字计数器上读出的频率就是试件的自振频率。图T 0564-2 测示位置示意图
1-激振器位置；2-拾振器位置；3-泡沫塑料垫；4-试件（测量时试件成型面朝上）；5-节点
4.4 用组合仪器进行测定时，采用示波器作为显示仪器，示波器的图形调成一个正圆时的频率作为共振频率。当仪器同时具有指示电表和示波器时，以电表指针达到最大值时的频率作为共振频率。
4.5 观测时，应重复测试两次，测试结果的波动范围宜小于±0.5%。以两次试验的平均值作为该试件的测值。
在测试过程中，如发现两个以上的峰值时，建议采用下列方法找出真实共振峰。
（1）将输出功率固定，反复调整仪器输出频率，从微安表上比较幅值的大小，幅值最大者为真实的共振峰。
（2）可把拾振器测杆移至节点处（距端部0.224 倍的试件长度），如微安表指针为零，即为真实共振峰。
5 结果计算
混凝土动弹性模量，按式（T 0564-1）计算：
                 WL³f²
E_d=9.46×10^-4-----------×K    （T 0564-1）
                   a⁴
式中： E_d ——混凝土动弹性模量（MPa）；
a ——正方形截面试件的边长（mm）；
L ——试件的长度（mm）；
W ——试件的质量（kg）；
f——试件横向振动时的基振频率（Hz）；
K——试件尺寸修正系数：L/α＝3时，K＝1.68；L/α＝4时，K＝1.40；L/α=5时，K＝1.26。
混凝土动弹性模量以三个试件的平均值作为试验结果，结果计算精确至100MPa。
6 试验报告
试验报告应包括下列内容：
（1）要求检测的项目名称、执行标准；
（2）原材料的品种、规格和产地；
（3）仪器设备的名称、型号及编号；
（4）环境温度和湿度；
（5）混凝土动弹性模量；
（6）要说明的其他内容。

条文说明

   本规程参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082—2009）与ASTM C 215编制。动弹性模量测量是一种无损检测方法，对于持续的化学侵蚀、重复的冻融循环、老化及其他一些因素而导致的模量逐渐变化的测量极为有效。动弹模测量的原理是借助在混凝土中传播的波，在泊松比、密度和材料长度不变的条件下，波速（基频=波速/材料长度）和材料的弹性模量符合一定函数关系。于是通过共振法测得材料的基频，就可以推导出材料的弹性模量，为区别于常规的弹性模量，则称之为动弹性模量。普通的动弹性模量在14000~42000Mpa之间。除了本规程测得的横向基频外，采用类似的方法也可测得纵向基频，详见ASTM C 215。

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