[實用新型]一種適用于不同風速的混凝土表面傳濕系數快速測試裝置

有效

• 申請號: 201922147856.2
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN211627273U
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 王家赫;謝永江;仲新華
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所;中國鐵道科學研究院集團有限公司
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開一種適用于不同風速的混凝土表面傳濕系數快速測試裝置，該裝置包括引風通道、混凝土模具、在線監測電子天平、變頻風機、電子計算機。所述引風通道（1）設置在混凝土模具（2）的上方，且引風通道的底面與混凝土模具的上表面位于同一水平位置；所述混凝土模具（2）放置在電子天平（3）上，被測混凝土澆筑于模具（2）中且混凝土上表面與模具上表面位于同一水平位置；所述電子天平（3）具有數據實時傳輸功能，可以將混凝土試塊的質量變化數據傳輸至計算機（5）中保存；所述變頻風機（4）位于引風通道（1）的一側，該風機具有變頻調速功能，可模擬不同風速對混凝土表面傳濕系數的影響。采用上述裝置可從混凝土澆筑時刻開始，連續測定混凝土試件質量隨時間的變化歷程，進而計算得到不同風速條件下混凝土的表面傳濕系數。

技術領域

本發明屬于混凝土材料技術領域，特別涉及一種適用于不同風速的混凝土表面傳濕系數快速測試裝置。

背景技術

混凝土是目前土木工程領域應用最廣泛的建筑材料之一，其具有原料來源廣泛、價格低廉、建筑性能卓越等優點，因此廣泛應用在道路橋梁、水工結構、房屋建筑等領域，然而混凝土材料在使用過程中易出現表面開裂現象，這不僅會影響建筑結構的表觀質量。更重要的是，表面裂縫將破壞混凝土結構保護層，并為侵蝕性介質進入混凝土內部提供通道，加速鋼筋銹蝕，進而引發結構破壞。已有研究結果表明，混凝土表面裂縫的產生和發展與混凝土表面水分散失具有密切關系。當模板拆除后，混凝土表面與周圍環境之間發生了水分交換，使得一部分水散失到周圍環境中從而引發濕度下降。混凝土表面濕度的變化將直接影響其收縮變形的發展，當收縮變形受到約束時即產生表面開裂。因此，要研究混凝土表面收縮發展規律，降低混凝土表面開裂風險，首先要研究混凝土表面與環境之間的水分交換速率。混凝土表面傳濕系數正是用來描述混凝土干燥表面與周圍環境之間水分交換速率的物理量。混凝土表面傳濕系數越大，表面濕度下降越快，收縮應變越大；反之，混凝土表面傳濕系數越小，表面濕度下降越慢，收縮應變越小。因此，準確測定混凝土表面傳濕系數對降低混凝土表面開裂、提高工程質量具有重要意義。

目前，國內外研究人員在混凝土表面傳濕系數測定方面已經取得了一定的進展，但可以考慮不同風速條件下混凝土表面傳濕系數的快速測定方法仍少見報道。國外學者Bakhshi在論文《Model for Early-Age Rate of Evaporation of Cement-BasedMaterials》中提出了一種混凝土表面傳濕系數的測試方法，該方法通過測試混凝土澆筑后的質量損失率來計算得到混凝土表面傳濕系數。其原理在于，混凝土表面在干燥過程中直接與環境接觸，由于混凝土表面的濕度水平通常高于環境濕度，在濕度梯度的作用下混凝土表面水分將向周圍環境中擴散。擴散方程如下所示：

（1）

式中，J為混凝土在干燥條件下的失水速率（kg/m²s），D_m為水蒸氣在空氣中的擴散系數（m²/s），Ps為給定溫度下水的飽和蒸汽壓（Pa），R為理想氣體常數（J/mol K），M為水的摩爾質量（kg/mol），T為溫度（K），H為混凝土相對濕度。

擴散過程中混凝土干燥表面與周圍環境之間存在一個濕度過渡層，其厚度用δ表示，假設相對濕度在過渡層中滿足線性分布，則擴散方程可以表示為：

（2）