[实用新型]混凝土早期结构形成过程的监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是水泥水泥混凝土结构形成过程原位监测装置及实验方法，属于水泥混凝土早期性能测试技术。主要用于建筑、交通、桥梁、水利、地下工程等领域的混凝土质量控制、原材料的优选和配合比参数的优化。

背景技术

水泥混凝土是世界上最大宗的人造建筑材料，广泛应用于建筑、交通、桥梁、水利、地下工程等领域。随着全球经济迅速发展，建设规模空前，混凝土使用量逐年上升，对于经济高速发展的中国尤为突出，目前我国混凝土的年产量达70亿吨，占世界总产量的45％。用混凝土建造的基建工程在整个国民经济中不仅占有极大的比例而且发挥着极其重要的作用。根据统计，世界上的财富大部分由建筑物及构筑物组成。资料表明，美国全部财富的70％由市政设施、楼宇建筑、基建工程组成。在我国基建工程也是国家的主要财富。我国嫦娥一号的全部研制费用仅仅是2公里地铁的建设费。由于混凝土是基建工程的主体，因此国家总财富中混凝土占有相当大的部分。然而，由于现代混凝土组分复杂，胶凝材料用量大，并且掺加了大量的工业废渣和外加剂，早期易开裂，导致长期力学强度和耐久性下降。我国近年来混凝土结构的过早失效频频发生，这不仅导致了国家财富的无端大量流失，而且造成了资源与能源的极大浪费，更严重的是造成了大量的人员伤亡。

水泥混凝土早期结构形成过程进行速度的快慢及程度的大小直接决定着水化产物的数量以及微结构的密实程度，最终将影响水泥混凝土结构的物理力学性能、变形行为和长期耐久性能，监测水泥混凝土早期的结构形成过程，可以用来监控水泥混凝土的质量，保障水泥混凝土的长期服役性能，同时也可用来优选原材料、优化配合比参数和科学指导施工。因此研发水泥混凝土早期结构形成过程的监测装置具有十分重要的工程价值，应用前景十分广阔。

国内外对水泥混凝土早期(自加水后开始)的结构形成过程的研究较少，综合已有的文献资料不难发现，目前应用广泛且有代表性的方法主要有差热分析、X射线分析、扫描电镜分析等，不难发现这些方法需要取样和中止水化。因此，属破损、间断和非原位的方法，且主要针对于较为成熟的具有一定强度的水泥混凝土(3天后)，而对于超早期(自加水开始-3天)的结构形成过程研究非常缺乏。因此，研制水泥混凝土早期结构形成过程的监测装置和建立相应的实验方法具有重要的应用价值，对于水泥混凝土质量监控也提供了科学的实验仪器，前景十分广阔。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的在于提供一种混凝土早期结构形成过程的监测装置，实现不同温度条件下水泥混凝土早期结构形成过程的快速与准确测试。

技术方案：针对现有水泥混凝土早期结构形成过程监测技术中存在的不足和缺陷，利用超声波技术，通过油浴加热方式，首先设计加工出一种隔声性能好、传热速度快的泡沫铝制成的倒梯形试验仓，并将其嵌入可调温的油浴槽中；然后通过弹簧式夹持仪使超声仪的压电传感器与试样仓中的水泥混凝土浆体直接紧密相连，实现不同温度条件下水泥混凝土早期结构形成过程的快速与准确测试。

该装置包括电磁搅拌装置、试样仓、油浴槽、超声仪和超声夹持器；电磁搅拌装置处于底部，其上放置油浴槽，油浴槽内部嵌入试样仓；超声仪包括压电传感器、A/D转换器和主机，压电传感器有两个，分别位于试样仓的两侧，通过超声夹持器与试样仓中的水泥混凝土试样直接相连，两个压电传感器的另一端通过A/D转换器与主机相连接。

电磁搅拌装置的温度在20-350℃范围内调节，转子转速在0-1500转/分范围内调节。试样仓是由隔声性能好、传热速度快的泡沫铝制成的倒梯形槽。超声夹持仪包括支架和可折叠型夹持环，可折叠型夹持环固定在支架上。

有益效果：与国内外同类技术相比，该项成果具有以下特色：

1、可以连续、自动、原位监测水泥混凝土自加水开始的结构形成全过程

本实用新型通过弹簧式夹持仪夹住超声仪的两个压电传感器，使之与试样仓中的水泥浆体直接紧密接触，整个监测过程传感器和试样不移动，保证原位测试；利用计算机采集，实现连续、自动记录水泥混凝土浆体结构形成过程中的声学参数的变化曲线。

2、可以研究温度对水泥混凝土结构形成过程的影响规律

目前的超声波法仅能研究温度在20-40℃条件下水泥混凝土结构形成过程，无法实现高温条件下的结构形成过程研究。本发明利用材料学知识，首先设计了一种隔声性能好、传热速度快的泡沫铝，并将其精加工制成倒梯形试验仓；然后通过油浴加热方式，将试验仓紧密嵌入可调温的油浴槽中，实现温度在20℃-350℃可调。

3、可以保证压电传感器与水泥浆体直接紧密接触，测试结果准确