[发明专利]基于电阻率的水泥水化度动态监测系统与方法

说明书

本发明涉及建筑材料检测技术领域，旨在提供一种基于电阻率的水泥水化度动态监测系统与方法。该系统包括非接触式电阻率仪、埋入式温度传感器与计算机，在计算机中内嵌了水泥水化度处理分析模块；计算机通过信号线连接至非接触式电阻率仪的交流电发生器，非接触式电阻率仪和埋入式温度传感器分别通过信号线接至计算机。本发明能够有效修正温度对电阻率的影响，考虑水泥基材料水化中的孔溶液电阻率变化、水化硅酸钙凝胶密度变化与饱和度变化，从而精确的预测水泥净浆的水化度，为全面描述并评价水泥基材料的特性提供依据。本发明操作简便，具有较高的精度。设备简单、成本低廉，便于实际工程中的使用和推广。

技术领域

本发明属于建筑材料检测技术领域，具体涉及一种基于电阻率的水泥水化度动态监测系统与方法。

背景技术

水泥基材料是现代建筑工程中最常用的建筑材料之一。水泥基材料是由水、胶凝材料与骨料(砂、石)组成的复合材料，其主要强度来源于凝胶材料的水化过程。水泥基材料的性能具有明显的时变性，随着水化过程的不断进行，水泥基材料的强度、弹性模量等力学性能与抗渗性、抗氯离子渗透性等耐久性都不断增长。水泥基材料的水化过程是一个复杂的物理化学变化，因此测量早龄期水泥基材料的特性，对预测其长期性能具有重要意义。

目前常用的水泥基材料水化度测量方法主要是化学结合水分析法与量热法。化学结合水分析法主要是通过测量不同龄期水泥水化产物中的化学结合水含量来计算水泥水化度。然而化学结合水分析法只能给出某几个时间点的水泥基材料水化度，而无法实现水泥水化度的动态监测。而且检测方法比较繁琐，制备样品与测量的过程中需要对样品做绝湿处理，否则测试过程中容易产生试验误差。而量热法是通过水泥水化过程中的累计放热量来计算水泥的水化度，量热法可以实现对水泥水化度的动态监测，是目前最常用也是普遍认可的水化度测量方法。但是量热法测量水泥水化度采用的专业检测仪器成本较高，而且水泥水化放热只能在给定的温度下进行检测。而在实际工程中，水泥基材料所处的温度条件非常复杂。因此量热法不能表征在变化或非标准温度条件下检测得到的水泥水化度，也存在一定的缺陷。

非接触式电阻率测量仪是定量研究水泥水化过程的常用试验方法之一，通过对电阻率的连续测量，从而表征水泥基材料在水化过程中的传输特性变化。但是，目前尚未有文献公开通过电阻率测量直接获取水泥水化度的检测方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出一种基于电阻率的水泥水化度动态监测系统与方法。

为了解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种基于电阻率的水泥水化度动态监测系统，包括非接触式电阻率仪、埋入式温度传感器与计算机，在计算机中内嵌了水泥水化度处理分析模块；计算机通过信号线连接至非接触式电阻率仪的交流电发生器，非接触式电阻率仪和埋入式温度传感器分别通过信号线接至计算机。

本发明进一步提供了利用所述系统实现基于电阻率的水泥水化度动态监测方法，包括下述步骤：

(1)检测电阻率数据与温度

使用非接触式电阻率测量仪，对水化中的水泥净浆电阻率进行连续监测；使用埋入式温度传感器，对试件的实际温度进行连续监测；

(2)利用实测的试件温度对电阻率监测结果和水化反应时间进行修正

对电阻率监测结果的修正如公式(1)所示：

式中：是参考温度T_ref下的电阻率；ρ_T是实测温度T下的电阻率；E_a-cond是电导率活化能；R是气体常数，取8.31J/(K·mol)；T是试件温度；参考温度T_ref取值为20℃；

对水化反应时间的修正如公式(2)所示：