[发明专利]一种实时监测混凝土类材料渗水吸水耦合作用系数的监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程材料测试技术领域，涉及一种实时监测混凝土类材料渗水吸水耦合作用系数的监测系统及方法。

背景技术

混凝土类材料构件在实际使用过程中会受到周围环境的影响，周围环境中的水或者液态物质是常见的能够进入混凝土类材料的外部物质，这些外部物质进入材料内部后，受到温度等影响后会对内部结构产生破坏，使构件性能发生劣化，长时间作用后会严重影响构件的使用。水的渗透和材料的毛细吸水作用是混凝土类材料在使用过程中水进入混凝土的主要方式，水的渗透和材料的毛细吸水耦合作用是混凝土类材料在服役过程中经常会经受的外部作用，因此对混凝土类材料的渗水和吸水耦合作用系数进行实时监测，对于评价混凝土类材料的耐久性和混凝土类材料的应用具有重要的科研价值和工程意义。

发明内容

为了能够对混凝土类材料的渗水和吸水耦合作用系数进行实时监测，本发明提供了一种实时监测混凝土类材料渗水吸水耦合作用系数的监测系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种实时监测混凝土类材料渗水吸水耦合作用系数的监测系统，由渗吸耦合作用监测装置和水蒸发监测装置两部分构成；

所述渗吸耦合作用监测装置由固定端、绳索、盛水容器I、网兜、测试材料、电子天平I和监控装置I构成，其中：所述绳索的上端与固定端相连，下端与网兜相连；所述网兜位于盛水容器I内，测试材料安装在网兜中；所述盛水容器I放置在电子天平I上；所述监控装置I为对准电子天平I示数显示屏的监控摄像头或与电子天平I串口相连的计算机，用于连续记录电子天平I的示数变化；

所述水蒸发监测装置由进水管、盛水容器II、电子天平II和监控装置II构成，其中：所述进水管设置在盛水容器II的上方；所述盛水容器II放置在电子天平II上；所述监控装置II为对准电子天平II示数显示屏的监控摄像头或与电子天平II串口相连的计算机，用于连续记录电子天平II的示数变化。

一种利用上述监测系统实时监测混凝土类材料渗水吸水耦合作用系数的方法，包括如下步骤：

一、将盛水容器I放置在电子天平I上，盛水容器II放置在电子天平II上，启动监控装置I与监控装置II，使监控装置I与监控装置II能够连续记录电子天平I和电子天平II的示数变化；

二、将测试材料放置在网兜中，将绳索下端与网兜上部紧密相连，绳索上端与固定端进行牢固相连；

三、调整电子天平I、盛水容器I与测试材料、网兜的位置关系，保证绳索、测试材料和网兜在自然竖直状态下不与盛水容器I内壁接触，并能使测试材料充分浸没在盛水容器I的水中；

四、保持盛水容器I和电子天平I的位置不动，将测试材料、网兜和绳索从盛水容器I中拿出，启动电子天平I，向盛水容器I中注水，保证水在测试过程中能完全淹没测试材料；电子天平I示数稳定后，将测试材料立即放入盛水容器I的水中，使测试材料立即被盛水容器I中的水淹没，记录下此过程中电子天平I的最大示数m_m；与此同时，打开进水开关，由进水管向盛水容器II中注水，直到电子天平II的示数达到m_m时立即关闭进水开关；

五、按照下述公式计算混凝土类材料的渗吸耦合系数：

式中：

K_ps——测试材料在测试开始后时间为t时的渗水吸水耦合系数，m²/s；

ΔM_t——测试开始后时间为t时，测试材料质量的变化率，g/s；

A——测试材料横截面面积，m²；

L——测试材料上下表面的距离，m；

ρ——水的密度，1×10⁶g/m³；

t——测试开始后测试的时间，s；

m_t1——测试开始后时间为t时，渗吸耦合监测装置中电子天平I的示数，g；

m_t2——测试开始后时间为t时，水蒸发监测装置中电子天平II的示数，g。

本发明中，所述测试材料为水化硬化后的混凝土类材料。

本发明中，所述测试材料未达到完全饱水状态，水饱和程度低于100％。

本发明中，所述测试材料在网兜中可以变换与水平面的夹角，测试获得测试材料在水中任意位置状态下任一时间点的渗吸耦合系数。