T 0564—2005 水泥混凝土動彈性模量試驗方法（共振儀法）

1 目的、適用范圍和引用標(biāo)準(zhǔn)

本方法規(guī)定了采用共振儀測定水泥混凝土的動彈性模量的試驗方法。

本方法適用于測定水泥混凝土的動彈性模量，以檢驗水泥混凝土在經(jīng)受凍融或其他侵蝕作用后遭受破壞的程度，評定其耐久性能。

引用標(biāo)準(zhǔn)：

水泥混凝土試件制作與硬化水泥混凝土現(xiàn)場取樣方法 （T 0551）

2 儀具與材料

2.1 共振法混凝土動彈性模量測定儀（簡稱共振儀）：輸出頻率可調(diào)范圍為 100Hz～ 20kHz，輸出功率應(yīng)能激勵試件產(chǎn)生受迫振動，以便能用共振的原理測定出試件的基頻振動頻率。在無專用儀器的情況下，可將各類儀器組合進(jìn)行試驗。

共振儀輸出頻率的可調(diào)范圍應(yīng)與所測試件的尺寸、密度及混凝土品種相匹配，一般為100Hz～20kHz，輸出功率也應(yīng)能激勵試件產(chǎn)生受迫振動，其基本原理示意如圖 T 0564-1 所示。

圖 T 0564-1 共振法混凝土動彈性模量測定工作原理

 1-振蕩器；2-頻率計；3-放大器；4-振蕩換能器；5-拾振換能器；

 6-放大器；7-微安表；8-示波器；9-試件

2.2 試件支承件：硬橡膠韌型支座或約 20mm 厚的軟泡沫塑料墊。

2.3 臺稱：最大量程不小于 20kg，感量不大于 10g。

3 試件制備

本試驗采用截面為 100mm×100mm 的棱柱體試件，其長寬比一般為 3~5。標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為 100mm×100mm×400mm 。

4 試驗步驟

4.1 試驗前測定試件的質(zhì)量和尺寸。3 個試件的質(zhì)量與其平均允許偏差為±0.5% ，尺寸與其平均值的允許偏差為 1%。每個試件的長度和截面尺寸均取 3 個部位的平均值。

4.2 將試件安放在支承體上，并定出以共振法測量試件橫向基頻振動頻率時，激振換能器和拾振器的位置，如圖 T 0564-2 所示。將激振器和拾振器的測桿輕輕地壓在試件的表面上（測桿與試件接觸面一般涂一薄層黃油或凡士林），測桿壓力的大小以不出現(xiàn)噪音為宜。

4.3 用共振儀進(jìn)行測定時，可根據(jù)試件共振頻率的大小，選擇相應(yīng)的頻率測量范圍。調(diào)整激振功率和接受增益旋鈕至適當(dāng)位置，以粗調(diào)迅速找到試件的共振點后，再進(jìn)行細(xì)調(diào)。當(dāng)微安表和示波器指示的幅度值一致增加，達(dá)到最大的幅度時即為共振。此時，從數(shù)字計數(shù)器上讀出的頻率就是試件的自振頻率。

圖 T 0564-2  測示位置示意圖

 1-激振器位置；2-拾振器位置；3-泡沫塑料墊；4-試件（測量時試件成型面朝上）；5-節(jié)點

4.4 用組合儀器進(jìn)行測定時，采用示波器作為顯示儀器，示波器的圖形調(diào)成一個正圓時的頻率作為共振頻率。當(dāng)儀器同時具有指示電表和示波器時，以電表指針達(dá)到最大值時的頻率作為共振頻率。

4.5 觀測時，應(yīng)重復(fù)測試兩次，測試結(jié)果的波動范圍宜小于±0.5% 。以兩次試驗的平均值作為該試件的測值。

在測試過程中，如發(fā)現(xiàn)兩個以上的峰值時，建議采用下列方法找出真實共振峰。

（1） 將輸出功率固定，反復(fù)調(diào)整儀器輸出頻率，從微安表上比較幅值的大小，幅值最大者為真實的共振峰。

（2） 可把拾振器測桿移至節(jié)點處（距端部 0.224 倍的試件長度），如微安表指針為零， 即為真實共振峰。

5 結(jié)果計算

混凝土動彈性模量，按式（T 0564-1）計算：

   （T 0564-1）

   式中：

                 Ed ——混凝土動彈性模量（MPa）；

                  a ——正方形截面試件的邊長（mm）；

                 L ——試件的長度（mm）；

                 W ——試件的質(zhì)量（kg）；

f ——試件橫向振動時的基振頻率（Hz）；

K ——試件尺寸修正系數(shù)：L/α＝3 時，K＝1.68；L/α＝4 時，K＝1.40；L/α=5 時，K＝1.26。

混凝土動彈性模量以三個試件的平均值作為試驗結(jié)果，結(jié)果計算精確至 100MPa。

6 試驗報告

試驗報告應(yīng)包括下列內(nèi)容：

（1） 要求檢測的項目名稱、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；

（2） 原材料的品種、規(guī)格和產(chǎn)地；

（3） 儀器設(shè)備的名稱、型號及編號；

（4） 環(huán)境溫度和濕度；

（5） 混凝土動彈性模量；

（6） 要說明的其他內(nèi)容。

條文說明

本規(guī)程參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082—2009）與 ASTM C 215 編制。動彈性模量測量是一種無損檢測方法，對于持續(xù)的化學(xué)侵蝕、重復(fù)的凍融循環(huán)、老化及其他一些因素而導(dǎo)致的模量逐漸變化的測量極為有效。動彈模測量的原理是借助在混凝土中傳播的波，在泊松比、密度和材料長度不變的條件下，波速（基頻=波速/材料長度）和材料的彈性模量符合一定函數(shù)關(guān)系。于是通過共振法測得材料的基頻，就可以推導(dǎo)出材料的彈性模量，為區(qū)別于常規(guī)的彈性模量，則稱之為動彈性模量。普通的動彈性模量在 14 000~42 000Mpa 之間。除了本規(guī)程測得的橫向基頻外，采用類似的方法也可測得縱向基頻，詳見 ASTM C 215。