[实用新型]一种适用于不同风速的混凝土表面传湿系数快速测试装置

说明书

本实用新型公开一种适用于不同风速的混凝土表面传湿系数快速测试装置，该装置包括引风通道、混凝土模具、在线监测电子天平、变频风机、电子计算机。所述引风通道（1）设置在混凝土模具（2）的上方，且引风通道的底面与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）放置在电子天平（3）上，被测混凝土浇筑于模具（2）中且混凝土上表面与模具上表面位于同一水平位置；所述电子天平（3）具有数据实时传输功能，可以将混凝土试块的质量变化数据传输至计算机（5）中保存；所述变频风机（4）位于引风通道（1）的一侧，该风机具有变频调速功能，可模拟不同风速对混凝土表面传湿系数的影响。采用上述装置可从混凝土浇筑时刻开始，连续测定混凝土试件质量随时间的变化历程，进而计算得到不同风速条件下混凝土的表面传湿系数。

技术领域

本发明属于混凝土材料技术领域，特别涉及一种适用于不同风速的混凝土表面传湿系数快速测试装置。

背景技术

混凝土是目前土木工程领域应用最广泛的建筑材料之一，其具有原料来源广泛、价格低廉、建筑性能卓越等优点，因此广泛应用在道路桥梁、水工结构、房屋建筑等领域，然而混凝土材料在使用过程中易出现表面开裂现象，这不仅会影响建筑结构的表观质量。更重要的是，表面裂缝将破坏混凝土结构保护层，并为侵蚀性介质进入混凝土内部提供通道，加速钢筋锈蚀，进而引发结构破坏。已有研究结果表明，混凝土表面裂缝的产生和发展与混凝土表面水分散失具有密切关系。当模板拆除后，混凝土表面与周围环境之间发生了水分交换，使得一部分水散失到周围环境中从而引发湿度下降。混凝土表面湿度的变化将直接影响其收缩变形的发展，当收缩变形受到约束时即产生表面开裂。因此，要研究混凝土表面收缩发展规律，降低混凝土表面开裂风险，首先要研究混凝土表面与环境之间的水分交换速率。混凝土表面传湿系数正是用来描述混凝土干燥表面与周围环境之间水分交换速率的物理量。混凝土表面传湿系数越大，表面湿度下降越快，收缩应变越大；反之，混凝土表面传湿系数越小，表面湿度下降越慢，收缩应变越小。因此，准确测定混凝土表面传湿系数对降低混凝土表面开裂、提高工程质量具有重要意义。

目前，国内外研究人员在混凝土表面传湿系数测定方面已经取得了一定的进展，但可以考虑不同风速条件下混凝土表面传湿系数的快速测定方法仍少见报道。国外学者Bakhshi在论文《Model for Early-Age Rate of Evaporation of Cement-BasedMaterials》中提出了一种混凝土表面传湿系数的测试方法，该方法通过测试混凝土浇筑后的质量损失率来计算得到混凝土表面传湿系数。其原理在于，混凝土表面在干燥过程中直接与环境接触，由于混凝土表面的湿度水平通常高于环境湿度，在湿度梯度的作用下混凝土表面水分将向周围环境中扩散。扩散方程如下所示：

（1）

式中，J为混凝土在干燥条件下的失水速率（kg/m²s），D_m为水蒸气在空气中的扩散系数（m²/s），Ps为给定温度下水的饱和蒸汽压（Pa），R为理想气体常数（J/mol K），M为水的摩尔质量（kg/mol），T为温度（K），H为混凝土相对湿度。

扩散过程中混凝土干燥表面与周围环境之间存在一个湿度过渡层，其厚度用δ表示，假设相对湿度在过渡层中满足线性分布，则扩散方程可以表示为：

（2）