[发明专利]非饱和混凝土传输过程中电阻率变化的测量装置及方法

权利要求书

1.一种非饱和混凝土传输过程中电阻率变化的测量装置，其特征在于，包括测试平台底座(11)、水平校准模块(2)、电阻率测量模块(1)、人机接口模块(3)和控制器(4)，其中，

水平校准模块(2)用于校准样品仓和溶液仓的水平状态，包括连接垫板(22)、气泡水准仪(21)和平衡脚螺旋(23)，所述连接垫板(22)通过平衡脚螺旋(23)固定在测试平台底座(11)上，所述气泡水准仪(21)安装在连接垫板(22)上；

电阻率测量模块(1)包括电压感应环(12)、电压感应器(13)、微电流传感器(14)、溶液仓(15)、样品仓(16)，其中，样品仓(16)和溶液仓(15)闭合形成环状与电压感应环(12)相扣；所述样品仓(16)与溶液仓(15)接口处均有卡槽，样品仓(16)两侧的卡槽中部外凸，溶液仓(15)两侧的卡槽中部内凹，二者相互嵌合，样品仓(16)和溶液仓(15)的卡槽衔接后用环氧树脂密封接口；样品仓(16)与溶液仓(15)闭合形成的环为方形，穿过微电流传感器(14)与电压感应环(12)的环孔，且平行于水平面；微电流传感器(14)以及电压感应器(13)分别监测样品仓(16)和溶液仓(15)形成的闭合环中的感应电流与感应电压，并送至控制器(4)中；控制器(4)还控制电压感应环(12)中的电压；

人机接口模块(3)包括数据采样分析部分和显示部分，数据采样分析部分按一定频率对控制器(4)的检测值进行采样并分析，显示部分显示数据采样分析部分的分析结果；

所述平衡脚螺旋(23)为三个，所述连接垫板(22)呈工字型，其中2个平衡脚螺旋(23)分别位于连接垫板(22)一横与两侧溶液仓(15)交接处，另1个平衡脚螺旋(23)位于连接垫板(22)另一横中心处。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述气泡水准仪(21)水平固定于连接垫板(22)上，样品仓(16)和溶液仓(15)置于连接垫板(22)上。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述样品仓(16)和溶液仓(15)均为有机玻璃材料制成。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述微电流传感器(14)为环形，其环孔与样品仓(16)和溶液仓(15)闭合形成的环孔相扣，且样品仓(16)和溶液仓(15)在测试过程中进行密封。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述电压感应器(13)为1根不闭合导线，其穿过电压感应环(12)与微电流传感器(14)的环孔。

6.采用权利要求1-5中任一所述装置测量非饱和混凝土传输过程中电阻率变化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将样品4个表面用环氧树脂密封，仅剩用于传输的两个对面，并用环氧树脂将样品与样品仓固定；

(2)将样品仓和溶液仓连接，调整电阻率测试平台上方的三个平衡脚螺旋位置，保持样品仓和溶液仓闭合环的水平，最后用环氧树脂密封样品仓与溶液仓的接缝；

(3)待环氧树脂硬化后，在溶液仓中注入与样品温度一致的一定浓度溶液，同时启动电阻率测量模块并接通人机接口模块采样记录分析相关检测值；测试采用的交流频率为1kHz；

根据欧姆定律计算出样品和溶液的总电阻：

式中，R_t-整体环电阻，V-感应的环电压，I-感应的环电流；

样品与溶液的整体电阻为样品电阻与溶液的电阻之和：

R_t＝R_specimen+R_Solution (3)；

式中，R_Specimen-样品的电阻，R_Solution-溶液的电阻；

溶液的电阻根据其电阻率、溶液的高度计算得到：

式中，p_Solution-溶液的电阻率，L-样品仓和溶液仓形成的闭合环总长度，S-测试过程中溶液的横截面积；

计算样品电阻率：

最后，得到样品电阻率与时间变化的关系曲线。