弹性模量与抗压强度关系

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。

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c E ～抗压强

度c S 之间有非常良好的相关关系即： 2.9317

0016.0c

c E S

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。

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。

图4普通混凝土的弹性模量～抗压强度关系（一览）