[發明專利]實時監測混凝土類材料非穩態水滲透系數的監測系統及方法

在審

• 申請號: 201710698342.9
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107340223A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 劉睿;肖會剛;皮振宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司23206
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明屬于土木工程材料測試技術領域，涉及一種實時監測混凝土類材料非穩態水滲透系數的監測系統及方法。

背景技術

混凝土在服役過程中，由于其內部復雜的孔隙結構，外部的水或其他物質具有進入混凝土內部的通道和可能性，這些物質的進入使混凝土的內部結構發生改變，長時間受到外部物質的滲透和侵蝕，混凝土性能將發生劣化，影響構件的使用。水滲透系數是表征混凝土類材料滲透性能的重要指標，可作為評價混凝土類材料耐久性的重要依據。當混凝土材料內部還未達到完全水飽和狀態時，混凝土材料的水滲透系數會隨著內部水飽和程度的不同而有所差異，此時的水滲透屬于非穩態滲透過程。在實際環境中，服役的很多構件都會受到水或者外部其它溶液的非穩態滲透作用。因此，對混凝土類材料非穩態水滲透系數進行測試，同時具有科研價值和實際工程意義。

發明內容

為了能夠實時監測混凝土類材料非穩態水滲透系數，本發明提供了一種實時監測混凝土類材料非穩態水滲透系數的監測系統及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種實時監測混凝土類材料非穩態水滲透系數的監測系統，由非穩態水滲透系數監測裝置和水蒸發監測裝置兩部分構成；

所述非穩態水滲透系數監測裝置由固定端、繩索、盛水容器A、網兜、測試樣品、電子天平A和監控裝置A構成，其中：所述繩索的上端與固定端相連，下端與網兜相連；所述網兜位于盛水容器A內，測試樣品安裝在網兜中；所述盛水容器A放置在電子天平A上；所述監控裝置A為對準電子天平A示數顯示屏的監控攝像頭或與電子天平A串口相連的計算機，用于連續記錄電子天平A的示數變化；

所述水蒸發監測裝置由進水管、盛水容器B、電子天平B和監控裝置B構成，其中：所述進水管設置在盛水容器B的上方；所述盛水容器B放置在電子天平B上；所述監控裝置B為對準電子天平B示數顯示屏的監控攝像頭或與電子天平B串口相連的計算機，用于連續記錄電子天平B的示數變化。

一種利用上述監測系統實時監測混凝土類材料非穩態水滲透系數的方法，包括如下步驟：

一、將盛水容器A放置在電子天平A上，盛水容器B放置在電子天平B上，啟動監控裝置A與監控裝置B；

二、將測試樣品放置在網兜中，將繩索下端與網兜上部緊密相連，繩索上端與固定端進行牢固相連；

三、調整電子天平A、盛水容器A與測試樣品、網兜的位置關系，將測試樣品的位置調整至測試樣品的上下表面與水平面平行，保證繩索、測試樣品和網兜在自然豎直狀態下不與盛水容器A內壁接觸，并能使測試樣品充分浸沒在盛水容器A的水中，調整好位置后，測試獲得固定端下底面與測試樣品上表面的距離H₁，固定端下底面與盛水容器A內底面之間的距離H₂；

四、保持盛水容器A和電子天平A的位置不動，將測試樣品、網兜和繩索從盛水容器A中拿出，啟動電子天平A，向盛水容器A中注水，保證水在測試過程中能完全淹沒測試樣品；電子天平A示數穩定后，將測試樣品立即放入盛水容器A的水中，使測試樣品立即被盛水容器A中的水淹沒，記錄下此過程中電子天平A的最大示數m₀，此時記作混凝土類材料非穩態水滲透系數測試的開始；與此同時，打開進水開關，由進水管向盛水容器B中注水，直到電子天平B的示數達到m₀時立即關閉進水開關；

五、按照下述公式計算混凝土類材料非穩態水滲透系數：

H₀＝H₁+H₃-H₂；

K_ns-p——測試樣品非穩態滲透系數mm/s；

A'——盛水容器A內底面面積，mm²；

A——測試樣品測試過程中平行水平面的橫截面面積，mm²；

L——測試樣品測試過程中上下表面的距離，mm；

t——測試開始后測試所用的時間，s；

ρ——水的密度，1×10^-3g/mm³；

m₀——測試樣品放入水中后，電子天平A的最大示數，g；

m_t——測試開始后，時間為t時非穩態水滲透系數監測裝置中電子天平A的示數，g；

m_z——測試開始后，時間為t時水蒸發監測裝置中電子天平B的示數，g；