本發明屬于建筑材料的性能檢測技術領域，具體涉及一種混凝土早期力學性能的檢測裝置及方法。

背景技術：

混凝土材料由于其原材料的易于獲得與廉價性，施工的便捷性，以及良好的物理力學性能和耐久性，因而在最近100多年的歷史中，被廣泛的應用于建筑工程領域中，且混凝土材料早期的凝結、硬化過程直接決定了其最終產物的化學組成、結構形貌以及產物之間的接合狀態，進而決定了混凝土后期材料的力學性能以及耐久性能，故通過對于混凝土的早期力學性能的測試，可以更好地確定混凝土的強度性能，因此，對于混凝土的早期力學性能的檢測，具有廣闊的前景。

然而，目前國內對于混凝土材料早期(7d內)水化、硬化、微結構形成過程依然沒有形成很系統的研究，專利混凝土早期自身變形測試方法及裝置(公告號為CN200610038892)公開了一種自澆筑成型開始的混凝土早期自身變形的自動檢測方法和裝置，包括對混凝土的凝縮和對混凝土初凝以后的自干燥收縮的測試，然而依然做不到對于混凝土的早期強度的檢測。

眾所周知，在混凝土物理力學測試方面，目前廣泛應用的方法有：超聲脈沖法、超聲回彈法、橫波反射法，其中，超聲脈沖法是利用超聲波在混凝土中的傳播的波速、振幅及頻率的變化，來獲得有關混凝土的強度、裂縫及空洞的信息，但是上述方法都是針對較為成熟的混凝土(7d)后，橫波也只能在固體中傳播，因而缺乏對早期(自加水到7d)混凝土方面的研究成果。

因此，急需一種混凝土早期力學性能的檢測裝置及方法，能夠實現在不同養護溫度條件下對于混凝土早期力學性能的發展規律進行快速而準確的檢測。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種混凝土早期力學性能的檢測裝置及方法，能夠實現在不同養護溫度條件下對于混凝土早期力學性能的發展規律進行快速而準確的檢測。

本發明提供了如下的技術方案：

一種混凝土早期力學性能的檢測裝置及方法，包括加熱裝置、位于加熱裝置上的凹形倉、及與凹形倉相連的超聲波控制裝置，凹形倉中嵌入用于容納混凝土樣品的樣品容器，超聲波控制裝置包含超聲波測量儀和與超聲波測量儀相連的計算機，超聲波測量儀上設有兩組探頭，分別為橫波探頭和縱波探頭，探頭通過設置在凹形倉周邊的固定裝置固定于樣品容器中。

優選的，加熱裝置包含位于凹形倉底部的加熱器、位于加熱器底部的溫度控制器和置于凹形倉中的溫度傳感器,且加熱器、溫度控制器和溫度傳感器通過導線相連，形成閉合的溫度反饋回路，可以保證溫度控制在20～200℃的范圍內，從而實現溫度的智能控制。

優選的，固定裝置包含兩個平行排列的玻璃板、將玻璃板固定的兩組帶螺母的螺栓和位于每個所述玻璃板中間的兩個探頭孔，實現了探頭與混凝土樣品的直接接觸，從而使得檢測裝置檢測的數據更準確。

優選的，樣品容器的材料為泡沫金屬，使得樣品容器保留了泡沫金屬的金屬強度高、堅硬、耐磨、良好導熱性和耐高溫的性能，同時也具有了泡沫高聲音阻抗的性能。

優選的，樣品容器的形狀為為倒置的梯形，便于樣品容器的取出區放置的操作。

優選的，凹形倉內用于導熱的物質為導熱油，以保證凹形倉內的液體具有更好的導熱性和較高的沸點溫度。

優選的，樣品的表面覆蓋一層塑料薄膜，以保證樣品在養護過程中為100％的濕度。

優選的，凹形倉中設有電磁攪拌裝置，電磁攪拌裝置包含置于所述凹形倉中的電磁攪拌線圈，使得對于凹形倉中的油加熱的更均勻。

一種用于權利要求1-8任意一項所述的混凝土早期力學性能的檢測裝置的方法，包括如下步驟，S1、在所述凹形倉中加滿導熱油；S2、將所述凹形倉放在所述加熱裝置上；S3、迅速將新拌混凝土的樣品放入到所述樣品容器中，并將所述樣品容器嵌入所述凹形倉中；S4、將所述橫波探頭和所述縱波探頭固定于所述樣品容器中；S5、啟動加熱裝置對所述樣品進行加熱；S6、啟動所述超聲波測量儀和所述計算機，讀取所述樣品的聲學參數，通過相應的公式(11)、(22)、(33)可以分別計算得到剪切模量G、彈性模量E和泊松比σ，其中，V_L和V_T分別是縱波的波速和橫波的波速，ρ是介質密度。

本發明的有益效果是：將樣品容器嵌入凹形倉中，并設置好加熱溫度，不僅能夠實現不同的養護溫度環境，還可以對樣品進行方便的替換，并且利用超聲波技術，將兩組探頭放置于樣品容器中，實現準確的獲取樣品的聲學參數，且利用計算機技術可以將獲得的聲學參數轉換成需要的物理力學性能參數。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2本發明中橫波與縱波波速隨時間的變化；

圖3本發明中混凝土彈性模量隨時間的變化；

圖4本發明中混凝土剪切模量隨時間的變化；

圖5本發明中混凝土泊松比隨時間的變化；

圖中的標記：1為溫度控制器，2為加熱器，3為樣品容器，4為凹形倉，5為固定裝置，6為探頭，7為超聲波測量儀，8為計算機，9為溫度傳感器，100為縱波速度隨時間變化線，200為橫波速度隨時間變化線。

具體實施方式

如圖1至圖5所示，一種混凝土早期力學性能的檢測裝置及方法，本實施例中采用P.II42.5硅酸鹽水泥，減水率達40％的聚羧酸高效減水劑，自來水，配合比(g)：水泥為1200，水為480，外加劑為6。

溫度控制器1上布置有加熱器2，加熱器2上放置有凹形倉4，且結合設置在凹形倉4中溫度傳感器9，實現溫度的智能控制，凹形倉4中嵌入樣品容器3，且固定裝置5用于固定兩組探頭6，兩組探頭分別是橫波探頭和縱波探頭，使得探頭與樣品容器3中樣品直接接觸，當在凹形倉4中加滿導熱油后，啟動凹形倉4中的電磁攪拌裝置，設定加熱溫度為25℃，結合溫度傳感器9，來控制該檢測裝置的溫度在25℃，并通過固定裝置5固定住兩對探頭6，使之與混凝土樣品直接接觸，打開超聲波測量儀7和計算機8，通過超聲波測量儀7一端發射超聲波信號，產生了超聲波振動，及通過A/D轉換器實現模擬信號與數字信號之間的轉換，從而將電能轉化為聲能，形成了波傳播方向和質點振動方向一致的縱波和波傳播方向和質點振動方向垂直的橫波，通過超聲波測量儀7的另一端接收橫波和縱波，進而在超聲波測量儀器7中得到了相應的橫波隨時間變化線200和縱波隨時間變化線100，最后運用相關公式(11)、(22)、(33)可以分別計算得到剪切模量G、彈性模量E和泊松比σ的物理參數，其中，V_L和V_T分別是縱波的波速和橫波的波速，ρ是介質密度。

進而通過計算機8可得到相應的如圖3所示的彈性模量隨時間的變化線，如圖4所示的剪切模量隨時間的變化線，如圖5所示的泊松比隨時間的變化線。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。