[發明專利]水泥基材料裂縫吸水過程可視化和吸水率測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201810254473.2
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108254294A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 吳志根;吳志敏;魏佳俊
• 申請（專利權）人: 杭州培聚教育科技有限公司
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04;G01N15/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種水泥基材料裂縫吸水過程可視化和吸水率測量裝置及方法。該裝置中包括空箱和相機，所述的空箱中放置有熒光燈以及用于存儲熒光素溶液的托盤；托盤中放置有若干支撐件，且各支撐件的頂面高度相等以形成一個水平的支撐平面，水泥基材料試塊的底面水平放置于該支撐平面上；所述支撐平面的高度低于托盤的最高儲水高度；所述相機的拍攝區域覆蓋所述支撐平面上方的水泥基材料試塊放置區域；所述熒光燈的光照范圍覆蓋所述水泥基材料試塊在相機中的成像區域。該簡易裝置解決了難以識別微觀裂縫及可視化微觀裂縫吸水過程的不足，提高了識別裝置的經濟性，而且無需稱重樣本就可準確計算出水泥基材料的吸水率，有利于推廣使用本發明裝置。

技術領域

本發明涉及的是一種水泥基材料微觀裂縫吸水過程的可視化和吸水率測量裝置，屬于測量儀器技術領域。

背景技術

水泥基材料是世界上最主要的建筑材料。但是由于其抗拉強度較低，在現實環境中往往容易開裂。即便目前出現了高強度水泥基材料(如高強混凝土)，但是水泥基材料中出現微觀裂縫還是難以避免，因此出現了“沒有水泥基材料是不開裂”的說法。這些微觀裂縫的寬度很小，大約在10微米以下。這些微觀裂縫不會對水泥基結構的強度造成損傷，但是在結構受到損傷情況下，比如地震等惡劣荷載下，它們卻會發展成較大、較長的宏觀裂縫(毫米級別)，最終破壞結構的安全性，造成巨大的安全隱患。同時，微觀裂縫已經被學者們證實能加快水泥基材料的滲透性(Wu et al.,2015,Cement and Concrete Research,68卷，35-48頁)從而讓水泥基材料更容易被外界的有害氣體或液體侵入而造成材料耐久性和安全性的下降。比如，水分順著微觀裂縫滲入到材料內部，會影響水泥基材料中未水化水泥的水化和水化產物的體積變化，多余的自由水分還會接觸到鋼筋表面從而造成鋼筋銹蝕和銹蝕裂縫。水分的入侵已成為影響水泥基材料耐久性的最大因素。如果水泥基材料中含有微觀裂縫能被提早識別出來，將非常有利于設計師和工程師改進水泥配合比、養護條件等情況，從而改進水泥基材料的抗裂縫性能。

雖然水分滲入具有微觀裂縫的水泥基材料的過程雖然很重要，但是卻很難可視化和量化。這主要是因為微觀裂縫的寬度很小，肉眼在正常光照下無法識別它們。論文(Kanematsu et al.,2009,Nuclear Instruments and Methods in Physics ResearchSection A:Accelerators,Spectrometers,Detectors and Associated Equipment,605卷，154-158頁)公布了一種利用中子射線照相法用于拍攝水分浸入水泥基材料中微觀裂縫的過程。雖然該方法具備高測量精度，但是中子射線照相儀卻十分復雜和昂貴，數據分析相對復雜，同時整個觀測過程需要嚴格的安全設施的保障。

本發明巧妙利用熒光素在熒光燈的照射下顯示強烈的熒光效果，將熒光素事先融入水中再讓水泥基材料接觸水溶液，在熒光燈照射下，水溶液滲入水泥基材料的裂縫中就會被顯亮出來，用普通的單反照相機即可記錄下水分滲入的過程，從而有效識別出微觀裂縫的滲水過程。相比于中子射線照相法，本發明測量精度上雖有所下降，但已足夠識別微觀裂縫、浸潤線、浸潤面積，而且本發明還可以準確測量水泥基材料的吸水率。

發明內容

本發明的目的是解決可視化水泥基材料微觀裂縫吸水過程困難的問題，并提供一種水泥基材料微觀裂縫吸水過程的可視化和吸水率測量裝置。

本發明所采用的具體技術方案如下：

水泥基材料微觀裂縫吸水過程的可視化和吸水率測量裝置，該裝置中包括空箱和相機，所述的空箱中放置有熒光燈以及用于存儲熒光素溶液的托盤；托盤中放置有若干支撐件，且各支撐件的頂面高度相等以形成一個水平的支撐平面，水泥基材料試塊的底面水平放置于該支撐平面上；所述支撐平面的高度低于托盤的最高儲水高度；所述相機的拍攝區域覆蓋所述支撐平面上方的水泥基材料試塊放置區域；所述熒光燈的光照范圍覆蓋所述水泥基材料試塊在相機中的成像區域。