[发明专利]混凝土内灯芯效应溶液传输过程的研究装置

说明书

技术领域

本发明属于混凝土耐久性研究中的抗盐类侵蚀技术领域，尤其涉及了一种混凝土内灯芯效应溶液传输过程的研究装置。

背景技术

混凝土是由固相、液相和气相组成的一个多相体系，内部伴有流体的迁移。与耐久性相关的流体：水、二氧化碳和氧气可以通过不同的方式在混凝土内流过，所有的迁移取决于水化水泥浆体的结构。而混凝土中溶液的传输主要由渗透、扩散和吸附三种方式。渗透是在压力差作用下的流动，迁移速率取决于渗透系数；扩散是流体在浓度差下产生的移动，迁移速率取决于扩散系数。吸附是混凝土孔隙中与周围介质接触使得介质在毛细孔移动，毛细孔吸附只能发生在部分干燥的混凝土中。

本专利是针对研究半掩埋混凝土内孔溶液传输机理——“灯芯效应”，即当混凝土一边处于湿润环境，一边暴露于空气中时，孔隙内部会产生复杂的水分迁移，水分在干燥面的蒸发与水分渗透的速率理论上最终达到动态平衡。对于灯芯效应，去复杂性表现于上述三种传输机制共同发挥作用：首先毛细管吸附水分，在混凝土内部形成孔溶液区；同时，在渗透与扩散驱动作用下孔溶液发生迁移；最后，水分在干燥界面的蒸发速率与孔溶液的迁移速率相互牵制并趋于平衡。

若上述过程中溶液中含有盐分，则会对混凝土耐久性造成很大不良影响，因为水分在干燥区蒸发后使得孔隙盐溶液浓度累积并升高，溶液在局部区域发生扩散。例如，实际工程中，半掩埋在含盐的水、土中的混凝土常常发生盐风化破坏：暴露于空气中的水分蒸发区或潮汐区很快就会产生剥落、粉化等严重破坏，而掩埋在水、土中的部分保持完好。因为灯芯效应的存在，加速了盐溶液在孔隙中的迁移和累积速率，从而加速了混凝土水分蒸发区的破坏。

为完善混凝土盐侵蚀理论与灯芯效应之间的关系，需要一种实验方法去了解灯芯效应的传输过程。Buenfeld,N.R.等人早在1997年提出了实验装置来模拟水分蒸发区动态，称为The Wick Action Test Cell.该实验方法虽然能够合理的表现混凝土灯芯效应，但其结果不具备实时性、普遍性，其装置不够与时俱进，不满足灯芯效应研究所要求的精确性。

因此，针对现有实验方法的不足，需要发明一套装置及方法来检测灯芯效应的过程。以灯芯效应原理为依据，设置在不同湿度环境、不同盐侵蚀浓度和不同孔隙结构的混凝土，通过检测灯芯效应平衡时的水分迁移速率、平衡时间来反应其过程。

发明内容

本发明的目的是针对现有实验方法的不足，提供一种混凝土内灯芯效应溶液传输过程的研究装置。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种混凝土内灯芯效应溶液传输过程的研究装置，包括环境模拟系统、质量测试系统、数据传输与接收系统和数据处理系统，所述的质量测试系统设置于环境模拟系统内并通过数据传输与接收系统来与数据处理系统通信连接；

所述的环境模拟系统包括环境箱1，环境箱内装有饱和盐溶液5控制湿度；

所述的质量测试系统包括称重装置与装样盒3，所述的称重装置通过支架悬空置于环境箱内，所述的装样盒内设有待测样品和侵蚀溶液，装样盒悬挂于称重装置下并由称重装置进行称重；

所述的数据传输与接收系统包括数据发射装置6与数据接收装置8，所述的数据发射装置设置于环境箱处并通信连接称重装置，所述的数据接收装置设置于数据处理系统处并通信连接数据处理系统，数据发射装置将称重装置的称重数据发送至数据接收装置；

所述的数据处理系统包括计算机7，所述的计算机通过数据接收装置接收称重装置的称重数据并进行处理。

所述的一种混凝土内灯芯效应溶液传输过程的研究装置，其特征在于，所述的环境箱是有透明材料制成，环境箱的顶部设有可拆卸箱盖，可拆卸箱盖通过螺栓固定以实现环境箱的闭合与开启。

所述的一种混凝土内灯芯效应溶液传输过程的研究装置，所述的称重装置为静水天平，所述的支架包括至少一对平行设置的支架片，所述的支架片之间留出用于容纳静水天平下悬挂的装样盒的空间。

所述的一种混凝土内灯芯效应溶液传输过程的研究装置，所述的装样盒为筒状，顶部设有通过螺栓固定来实现开合的可拆卸盒盖，底部固定有用于承载待测样品的环状的承载件。

所述的一种混凝土内灯芯效应溶液传输过程的研究装置，所述的待测样品设置于装样盒的底部并被环状承载件承托，待测样品上方设有侵蚀溶液并直接接触待测样品的顶面。

所述的一种混凝土内灯芯效应溶液传输过程的研究装置，还包括环状的垫片，所述的垫片与承载件的形状相同，垫片设置于待测样品的顶面上。