[发明专利]实时监测混凝土类材料非稳态水渗透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非稳态水渗透系数的监测系统及方法。

背景技术

混凝土在服役过程中，由于其内部复杂的孔隙结构，外部的水或其他物质具有进入混凝土内部的通道和可能性，这些物质的进入使混凝土的内部结构发生改变，长时间受到外部物质的渗透和侵蚀，混凝土性能将发生劣化，影响构件的使用。水渗透系数是表征混凝土类材料渗透性能的重要指标，可作为评价混凝土类材料耐久性的重要依据。当混凝土材料内部还未达到完全水饱和状态时，混凝土材料的水渗透系数会随着内部水饱和程度的不同而有所差异，此时的水渗透属于非稳态渗透过程。在实际环境中，服役的很多构件都会受到水或者外部其它溶液的非稳态渗透作用。因此，对混凝土类材料非稳态水渗透系数进行测试，同时具有科研价值和实际工程意义。

发明内容

为了能够实时监测混凝土类材料非稳态水渗透系数，本发明提供了一种实时监测混凝土类材料非稳态水渗透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非稳态水渗透系数的监测系统，由非稳态水渗透系数监测装置和水蒸发监测装置两部分构成；

所述非稳态水渗透系数监测装置由固定端、绳索、盛水容器A、网兜、测试样品、电子天平A和监控装置A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A内，测试样品安装在网兜中；所述盛水容器A放置在电子天平A上；所述监控装置A为对准电子天平A示数显示屏的监控摄像头或与电子天平A串口相连的计算机，用于连续记录电子天平A的示数变化；

所述水蒸发监测装置由进水管、盛水容器B、电子天平B和监控装置B构成，其中：所述进水管设置在盛水容器B的上方；所述盛水容器B放置在电子天平B上；所述监控装置B为对准电子天平B示数显示屏的监控摄像头或与电子天平B串口相连的计算机，用于连续记录电子天平B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非稳态水渗透系数的方法，包括如下步骤：

一、将盛水容器A放置在电子天平A上，盛水容器B放置在电子天平B上，启动监控装置A与监控装置B；

二、将测试样品放置在网兜中，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A、盛水容器A与测试样品、网兜的位置关系，将测试样品的位置调整至测试样品的上下表面与水平面平行，保证绳索、测试样品和网兜在自然竖直状态下不与盛水容器A内壁接触，并能使测试样品充分浸没在盛水容器A的水中，调整好位置后，测试获得固定端下底面与测试样品上表面的距离H₁，固定端下底面与盛水容器A内底面之间的距离H₂；

四、保持盛水容器A和电子天平A的位置不动，将测试样品、网兜和绳索从盛水容器A中拿出，启动电子天平A，向盛水容器A中注水，保证水在测试过程中能完全淹没测试样品；电子天平A示数稳定后，将测试样品立即放入盛水容器A的水中，使测试样品立即被盛水容器A中的水淹没，记录下此过程中电子天平A的最大示数m₀，此时记作混凝土类材料非稳态水渗透系数测试的开始；与此同时，打开进水开关，由进水管向盛水容器B中注水，直到电子天平B的示数达到m₀时立即关闭进水开关；

五、按照下述公式计算混凝土类材料非稳态水渗透系数：

H₀＝H₁+H₃-H₂；

K_ns-p——测试样品非稳态渗透系数mm/s；

A'——盛水容器A内底面面积，mm²；

A——测试样品测试过程中平行水平面的横截面面积，mm²；

L——测试样品测试过程中上下表面的距离，mm；

t——测试开始后测试所用的时间，s；

ρ——水的密度，1×10^-3g/mm³；

m₀——测试样品放入水中后，电子天平A的最大示数，g；

m_t——测试开始后，时间为t时非稳态水渗透系数监测装置中电子天平A的示数，g；

m_z——测试开始后，时间为t时水蒸发监测装置中电子天平B的示数，g；