[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

说明书

本申请公开一种用于研究非饱和混凝土传输过程中电阻率变化的测量装置，其中包括由连接垫板、气泡水准仪和三个平衡脚螺旋组成的水平校准模块，设有电压感应环、微电流传感器、电压感应器、样品仓、溶液仓的电阻率测量模块以及人机接口模块和控制器。在应用时，应先将样品置于样品仓中，由环氧树脂密封样品及样品仓的间隙；然后将样品仓和溶液仓连接，根据气泡水准仪的气泡位置调试，使得样品仓和溶液仓闭合环保持水平，用环氧树脂密封样品仓与溶液仓的接缝，环氧树脂硬化后，在溶液仓中注入与样品温度一致的溶液，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，以得到非饱和状态下样品传输过程中电阻率随时间的变化曲线。

技术领域

本申请设计电阻率测量技术领域，特别是一种主要用于研究建筑、交通、桥梁、水利、地下工程等土木工程领域的混凝土在非饱和状态下传输过程中电阻率变化的测量装置及方法。

背景技术

水泥混凝土是现今土木工程领域应用最广泛、用量最大的建筑材料。数据显示，自1985年之后，我国水泥产量长期处于世界第一位，近些年更是占到世界水泥总产量的百分之五十以上。作为高耗能高污染企业，水泥生产过程产生的碳排放约占总排放量的11.3％，给环境带来巨大压力，由于冬季错峰生产影响，全国生产水泥总量出现下降，但庞大的产量总基数使我国水泥生产总量仍就占据了全球总产量的56.5％，可以预见的是，未来一段时间内，我国水泥产量虽有下降，但仍将保持较高的生产总量。虽然混凝土有各项优异的性能，但其在严酷环境下服役寿命短暂，性能劣化快。我国近年来因盐类侵蚀混凝土而造成的混凝土结构提早失效时有发生，这不仅导致了国家财富大量流失，而且造成了资源与能源的极大浪费。

水泥混凝土是一种典型的多相、多尺度非均匀材料，其物理力学性能、变性行为和传输性能很大程度上取决于其细微观结构的特征。而绝大部分水泥混凝土长期处于非饱和的服役状态，不同的饱和度大小会对混凝土的传输性能造成极大的影响监测非饱和状态下水泥混凝土传输过程中的电阻率变化过程，可用来监控水泥混凝土在非饱和状态下的传输行为，以更好地预测水泥混凝土的长期服役性能。采用测试电阻率的方法来监测非饱和状态下水泥混凝土的传输过程是一种有效可行的方法。目前的主流电阻率法主要测试离子在水泥混凝土中的扩散系数，但主流方法仅能得到非饱和状态至饱和状态过程中离子在水泥混凝土中的平均扩散系数，抑或不能解决电极与水泥混凝土产生接触电阻、电极极化等现象。因此，在避免电极极化、接触电阻等问题的前提下，研发非饱和状态下水泥混凝土传输过程中的电阻率测量装置具有十分重要的工程价值，为水泥混凝土质量监控提供了科学的实验仪器，应用前景十分广阔。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的技术问题，本申请提供了一种非饱和混凝土传输过程中电阻率变化的测量装置，实现避免电极极化、接触电阻等问题的非饱和状态混凝土传输过程电阻率变化的准确测试，并计算得到离子在混凝土中的稳态扩散系数。

技术方案：本申请所述的非饱和混凝土传输过程中电阻率变化的测量装置测试平台底座、水平校准模块、电阻率测量模块、人机接口模块和控制器，其中，所述水平校准模块包括连接垫板、气泡水准仪、三个平衡脚螺旋，可校准样品仓和溶液仓的水平；所述电阻率测量模块包括电压感应环、微电流传感器、电压感应器、样品仓及溶液仓；样品仓和溶液仓闭合形成环状与电压感应环相扣；微电流传感器以及电压感应器分别监测样品仓和溶液仓形成的闭合环中的感应电流与感应电压并送至控制器中；控制器控制电压感应环中的电压；所述人机接口模块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。