[发明专利]一种混凝土早期受冻结冰监测装置及方法

权利要求书

1.一种混凝土早期受冻结冰监测装置，其特征在于：其组成包括温度测试仪（12）、电阻测试仪（13）及两个测试装置，所述两个测试装置分别是测试装置一（10）和测试装置二（11）；所述测试装置一（10）及测试装置二（11）均包括‘回’字形中空支架（1）及四块硬塑料板（2）；所述测试装置一（10）还包括多根热电偶（4）及多对电极网（3），所述测试装置二（11）还包括一对电极网（3）；

测试装置一（10）的具体结构如下：所述‘回’字形中空支架（1）的四个侧面上均水平设有多个开口，开设在‘回’字形中空支架（1）每个侧面上的多个开口均沿高度方向设置，且相对侧面上的多个开口一一对应设置，相邻侧面上的多个开口一一垂直且对应设置，每两个相对侧面上相对应设置的开口组成一对开口，每对开口内均固定插入有一对电极网（3），每对电极网（3）均与导线（5）一端连接，所述导线（5）另一端与电阻测试仪（13）相连接，所述电阻测试仪（13）与计算机（15）输入端相连，‘回’字形中空支架（1）的外侧面固定有多根热电偶（4），所述多根热电偶（4）的测点高度分别与多对电极网（3）相对应，多根热电偶（4）另一端与温度测试仪（12）相连，所述温度测试仪（12）与计算机（15）输入端相连，‘回’字形中空支架（1）的四个侧面的顶部分别固定有水平设置的硬塑料板（2）；

测试装置二（11）的具体结构如下：所述‘回’字形中空支架（1）的两个相对侧面上各水平设有一个开口，两个所述开口相对设置构成一对开口，该对开口内固定插入有一对电极网（3），该对电极网（3）与导线（5）一端连接，所述导线（5）另一端与电阻测试仪（13）连接，‘回’字形中空支架（1）的四个侧面的顶部分别固定有水平设置的硬塑料板（2）。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土早期受冻结冰监测装置，其特征在于：所述测试装置一（10）和测试装置二（11）中的所述‘回’字形中空支架（1）由两个L型支架（7）相对设置并可拆卸连接构成。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土早期受冻结冰监测装置，其特征在于：所述测试装置一（10）和测试装置二（11）中的所有的电极网（3）一端均翻折成一个直角沿，电极网（3）插入开口内并通过直角沿固定在‘回’字形中空支架（1）的内侧面上。

4.根据权利要求3所述的一种混凝土早期受冻结冰监测装置，其特征在于：所述电极网（3）翻折90°角的中部连接所述导线（5）。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土早期受冻结冰监测装置，其特征在于：所述测试装置一（10）和测试装置二（11）中的四块硬塑料板（2）背面与‘回’字形中空支架（1）的四个外侧面之间分别通过支板（14）固定连接，四块硬塑料板（2）的上表面在与‘回’字形中空支架（1）垂直的同一平面上。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土早期受冻结冰监测装置，其特征在于：所述测试装置二（11）中的一对电极网（3）之间的距离应与测试装置一（10）中每对电极网（3）之间的距离相同。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土早期受冻结冰监测装置，其特征在于：所述每对电极网（3）之间的距离应至少大于混凝土最大骨料粒径的3倍。

8.根据权利要求1所述的一种混凝土早期受冻结冰监测装置，其特征在于：所述测试装置二（11）中的一对电极网（3）的安装位置应位于对照组混凝土试件（9）的正中间。

9.一种利用权利要求1至8中任一权利要求所述的装置实现混凝土早期受冻结冰监测方法，所述方法步骤如下：

步骤一：将组装好的测试装置一（10）和测试装置二（11）的导线（5）另一端均连接电阻测试仪（13），将测试装置一（10）的热电偶（4）的另一端连接温度测试仪（12），将测试装置一（10）放在现场待测点，将测试装置二（11）放入恒温箱（8）中，所述恒温箱（8）的温度设置为+20℃；

步骤二：同时浇筑现场混凝土和作为对照组的恒温箱（8）中的混凝土，浇筑时应使得硬塑料板（2）的上表面与混凝土表面保持平行，浇筑完成后得到充分密实现场混凝土和恒温箱（8）内混凝土试件（9），自浇筑时刻起实时记录现场混凝土各个深度处的电阻和温度，同一个深度处‘回’字形中空支架（1）两个相对面所测得的电阻和温度的平均值分别记为R_1i和T_1i，i代表测试装置一（10）中自上而下电极网对的次序号；同时连续监测对照组混凝土的电阻，记为R₂，计算R_1i/R₂在各个时刻的值并做其与时间的关系曲线；

观察T_1i的变化，若T_1i0，则现场混凝土第i个电极网对深度处的混凝土处于正温环境，无受冻结冰的可能性；若T_1i0，则现场混凝土第i个电极网对深度处的混凝土处于负温环境，有受冻结冰的可能性，此时观察R_1i/R₂的曲线发展，若R_1i/R₂曲线不存在突然上升情况，则说明此时混凝土中没有受冻；若R_1i/R₂随时间发展其值突然上升，则该深度的混凝土在此时可能有受冻结冰情况存在，此时观察R_1i/R₂的数值；若R_1i/R₂上升至几百或几千时，判断此时混凝土内部已经大量结冰，且R_1i/R₂数值越大，结冰量越大；若R_1i/R₂仅为几十甚至更小时，判断此时混凝土内部此时仅有部分的冰晶生成，混凝土内部的未冻水并未大量冻结成冰，从该曲线的斜率突变点可获知混凝土进入各结冰阶段的时间，该曲线突然上升代表混凝土开始结冰的时刻，曲线不再增长所代表混凝土达到最大结冰量的时刻。