專(zhuān)利名稱(chēng)：混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀及其測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混凝土材料耐久性檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀的設(shè)備及其測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
提高混凝土的耐久性，延長(zhǎng)混凝土的實(shí)際使用壽命，是當(dāng)前混凝土學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)，其關(guān)鍵在于控制混凝土的滲透性，表征混凝土的滲透性能，按滲透介質(zhì)有水和O2、N2、空氣等的滲透系數(shù)，由于測(cè)試速度和低壓穩(wěn)定的要求，研究重點(diǎn)在于氣體的穩(wěn)態(tài)滲透方面。
以氣體為測(cè)試介質(zhì)的滲透系數(shù)測(cè)試方法，目前常用的有Figg法和Cembureau法。
Figg法測(cè)定混凝土密實(shí)性屬于半破損的方法，測(cè)試時(shí)，在混凝土表面鉆10mm的小孔，深度約40mm，將孔中的浮灰清除后打入一個(gè)緊貼孔壁的橡膠塞子，在孔的下部形成一個(gè)密封的區(qū)域，再在橡膠塞的中心穿上一根細(xì)針管，該針管外接一個(gè)帶閥門(mén)的真空泵，實(shí)驗(yàn)時(shí)將密封區(qū)域抽真空，區(qū)域內(nèi)的絕對(duì)壓力值要小于0.45MPa，關(guān)閉真空泵，由于混凝土微孔的泄漏，真空度將隨時(shí)間逐步減小，其測(cè)量的指標(biāo)為密封區(qū)域內(nèi)的絕對(duì)壓力從0.45MPa變到0.50MPa所要花費(fèi)的時(shí)間，單位為秒。此方法雖然所需設(shè)備簡(jiǎn)易，但密封效果不理想。試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性和可靠性受到學(xué)術(shù)界的質(zhì)疑。
1989年，Kollek提出以O(shè)2為滲透介質(zhì)測(cè)定混凝土滲透系數(shù)的Cembureau法，獲得國(guó)際上的廣泛接受。其原理為給試樣施加穩(wěn)定的氣壓，記錄在此壓力下通過(guò)試樣的氣體流量，再轉(zhuǎn)換到滲透系數(shù)，以此比較混凝土滲透性能。該法采用了輪胎式的密封結(jié)構(gòu)，密封效果非常理想。其試驗(yàn)步驟也非常嚴(yán)格，測(cè)試程序復(fù)雜。但本方法存在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)于繁瑣，所需設(shè)備龐大，試樣的裝卸費(fèi)勁的缺點(diǎn)。
因此，研究一種操作簡(jiǎn)便、密封效果好、設(shè)備便于攜帶的混凝土氣體滲透系數(shù)測(cè)試方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種操作簡(jiǎn)便、密封效果好、設(shè)備便于攜帶的混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀及其測(cè)試方法。
本發(fā)明提出的混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀，由蓋板1、外殼2、流量計(jì)8、密封圈7、被測(cè)樣品3組成，其中，蓋板1呈T字形，蓋板位于外殼2的頂部，蓋板1與外殼2通過(guò)螺紋連接，被測(cè)樣品3的外壁呈圓柱形，其內(nèi)部空心，橫截面呈圓環(huán)狀，縱截面呈U字形，被測(cè)樣品3置于外殼2內(nèi)，被測(cè)樣品3的頂、底部均設(shè)有密封墊4，以保證該部位的密封，外殼2的一側(cè)設(shè)有進(jìn)氣口6，進(jìn)氣口6通過(guò)閥門(mén)連接壓縮氣體罐7，蓋板1的中心設(shè)置連接孔道10，該連接孔道10一端連接被測(cè)樣品3的內(nèi)部空心部位，另一端通過(guò)軟管9連接流量?jī)x8。
本發(fā)明中，所述的密封圈5為O型橡膠密封圈。
本發(fā)明中，所述的密封墊4為真空橡膠密封墊。
本發(fā)明中，所述被測(cè)樣品3的外徑為150～200mm，內(nèi)徑為80～110mm，外形高為160～200mm，內(nèi)側(cè)空腔高為130～150mm。
本發(fā)明提出的混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀的測(cè)試方法，具體步驟如下(1)將達(dá)到規(guī)定齡期的被測(cè)樣品烘干，被測(cè)樣品置于外殼內(nèi)，擰緊外殼與蓋板連接部位的螺母，開(kāi)啟壓縮氣體罐閥門(mén)，測(cè)試被測(cè)樣品的透氣性能，保持被測(cè)樣品的平衡時(shí)間為10分鐘～20分鐘，以使被測(cè)樣品中可能通過(guò)氣體的通道內(nèi)均充滿所透過(guò)的氣體，在同一測(cè)試條件下，每一個(gè)被測(cè)樣品重復(fù)3～5次，測(cè)試透過(guò)被測(cè)樣品的氣體流量，求得被測(cè)樣品滲透系數(shù)平均值，所得流量數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差小于10％；(2)改變測(cè)試壓力，重復(fù)以上測(cè)試，測(cè)試透過(guò)被測(cè)樣品的氣體流量，求得被測(cè)樣品滲透系數(shù)平均值，取3-5個(gè)被測(cè)樣品滲透系數(shù)平均值作為該組被測(cè)樣品的測(cè)試值；其中被測(cè)樣品的滲透系數(shù)通過(guò)下述公式計(jì)算得到D=2QLμPaA(P2-Pa2)]]>式中D——混凝土氣體滲透系數(shù)(m2)Pa——當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫?Pa)P——?dú)怏w進(jìn)口端的絕對(duì)壓力(Pa)Q——?dú)怏w流量(m3/s)L——試樣的厚度(m)μ——?dú)怏w動(dòng)力粘度(Ns/m2)A——試樣內(nèi)徑對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁面積(m2)(A＝πΦ4h)。(φ4表示被測(cè)樣品內(nèi)徑，h表示被測(cè)樣品內(nèi)側(cè)空腔高)。
本發(fā)明中，所述透過(guò)的氣體介質(zhì)為O2、N2、空氣或CO2等。
本發(fā)明中，所述透過(guò)氣體的壓力為0.15MPa～0.3MPa。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明測(cè)試原理建立于達(dá)西定律之上，混凝土氣體滲透系數(shù)計(jì)算模型簡(jiǎn)單，其測(cè)試形式為獨(dú)創(chuàng)。與Figg法相比本發(fā)明具有較高的精確度，試驗(yàn)的重演性好，密封效果好，測(cè)試結(jié)果可靠等特點(diǎn)，與Cembureau法相比本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)便，設(shè)備小巧，便于攜帶，且測(cè)試精度與之相當(dāng)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖示。
圖中標(biāo)號(hào)1為蓋板，2為外殼，3為被測(cè)樣品，4為密封墊，5為密封圈，6為進(jìn)氣口，7為壓縮氣體罐，8為流量計(jì)，9為軟管，10為蓋板的孔道。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
實(shí)施例1將下列各部件按圖1所示方式連接，該領(lǐng)域的技術(shù)人員均能順利實(shí)施。蓋板1采用A3鋼材料，其尺寸上沿直徑220mm、下沿直徑211mm；外殼2采用A3鋼材料，其外形尺寸為直徑236mm、總高230mm；被測(cè)樣品尺寸為外徑200mm、內(nèi)徑110mm、內(nèi)側(cè)空腔高150mm、壁厚45mm；密封墊4采用3mm厚真空橡膠密封墊，密封圈5采用206×5.30G GB3452.1的O形橡膠密封圈，進(jìn)氣口6尺寸為直徑18mm；壓縮氣體罐7為工業(yè)氮?dú)怃撈?；流量?jì)8為皂膜流量計(jì)；軟管9真空橡膠管；蓋板的孔道直徑為直徑18mm。
實(shí)施例2測(cè)試方法按表1配合比成型試樣，具體尺寸為外徑200mm、內(nèi)徑110mm、內(nèi)側(cè)空腔高150mm、壁厚45mm。
將達(dá)到28天齡期的上述混凝土樣品烘干，置于外殼內(nèi)，擰緊外殼與蓋板連接螺母，開(kāi)啟壓縮氣體罐閥門(mén)，通入N2，將氣壓調(diào)到指定的第一個(gè)壓力值0.15MPa，保持樣品內(nèi)通氣時(shí)間20分鐘，開(kāi)始測(cè)試透過(guò)被測(cè)樣品的氣體流量，記錄該流量值；改變測(cè)試壓力分別為0.2MPa、0.3MPa，重復(fù)以上測(cè)試，記下各種條件的測(cè)試值，按D=2QLμPaA(P2-Pa2)]]>求得被測(cè)樣品滲透系數(shù)值，取三個(gè)被測(cè)樣品滲透系數(shù)平均值作為該組被測(cè)樣品的測(cè)試值；測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
表1 實(shí)驗(yàn)用混凝土配合比


表2 混凝土滲透系數(shù)結(jié)果匯總 單位×10-17m2

權(quán)利要求
1.混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀，由蓋板(1)、外殼(2)、流量計(jì)(8)、密封圈(7)、被測(cè)樣品(3)組成，其特征在于，蓋板(1)呈T字形，蓋板位于外殼(2)的頂部，蓋板(1)與外殼(2)通過(guò)螺紋連接，被測(cè)樣品(3)的外壁呈圓柱形，其內(nèi)部空心，橫截面呈圓環(huán)狀，縱截面呈U字形，被測(cè)樣品(3)置于外殼(2)內(nèi)，被測(cè)樣品(3)的頂、底部均設(shè)有密封墊(4)，以保證該部位的密封，外殼(2)的一側(cè)設(shè)有進(jìn)氣口(6)，進(jìn)氣口(6)通過(guò)閥門(mén)連接壓縮氣體罐(7)，蓋板(1)的中心設(shè)置連接孔道(10)，該連接孔道(10)一端連接被測(cè)樣品(3)的內(nèi)部空心部位，另一端通過(guò)軟管(9)連接流量?jī)x(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀，其特征在于所述的密封圈(5)為O型橡膠密封圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀，其特征在于所述的密封墊(4)為真空橡膠密封墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀，其特征在于所述被測(cè)樣品(3)的外徑為150～200mm，內(nèi)徑為80～110mm，外形高為160～200mm，內(nèi)側(cè)空腔高為130～150mm。
5.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀的測(cè)試方法，其特征在于具體步驟如下(1)將達(dá)到規(guī)定齡期的被測(cè)樣品烘干，被測(cè)樣品置于外殼內(nèi)，擰緊外殼與蓋板連接部位的螺母，開(kāi)啟壓縮氣體罐閥門(mén)，測(cè)試被測(cè)樣品的透氣性能，保持被測(cè)樣品的平衡時(shí)間為10分鐘～20分鐘，在同一測(cè)試條件下，每一個(gè)被測(cè)樣品重復(fù)3～5次，測(cè)試透過(guò)被測(cè)樣品的氣體流量，求得被測(cè)樣品滲透系數(shù)平均值，所得流量數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差小于10％；(2)改變測(cè)試壓力，重復(fù)以上測(cè)試，測(cè)試透過(guò)被測(cè)樣品的氣體流量，求得被測(cè)樣品滲透系數(shù)平均值，取3-5個(gè)被測(cè)樣品滲透系數(shù)平均值作為該組被測(cè)樣品的測(cè)試值；其中被測(cè)樣品的滲透系數(shù)通過(guò)下述公式計(jì)算得到D=2QLμPaA(P2-Pa2)]]>式中D——混凝土氣體滲透系數(shù)，單位為m2，Pa——當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫?，單位為Pa，P——?dú)怏w進(jìn)口端的絕對(duì)壓力，單位為Pa，Q——?dú)怏w流量，單位為m3/s，L——試樣的厚度，單位為m，μ——?dú)怏w動(dòng)力粘度，單位為Ns/m2，A——試樣內(nèi)徑對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁面積，單位為m2，其中，A＝πΦ4h，Φ4表示被測(cè)樣品內(nèi)徑，h表示被測(cè)樣品內(nèi)側(cè)空腔高。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀的測(cè)試方法，其特征在于所述透過(guò)的氣體介質(zhì)為O2、N2、空氣或CO2。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀的測(cè)試方法，其特征在于所述透過(guò)氣體的壓力為0.15MPa～0.3MPa。
全文摘要
本發(fā)明屬于混凝土材料耐久性檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土氣體滲透系數(shù)環(huán)形測(cè)試儀的設(shè)備及其測(cè)試方法。由蓋板、外殼、流量計(jì)、密封圈、被測(cè)樣品組成，蓋板位于外殼的頂部，被測(cè)樣品位于外殼內(nèi)，其外壁呈圓柱形，內(nèi)部空心，橫截面呈圓環(huán)狀，縱截面呈U字形，被測(cè)樣品的頂、底部均設(shè)有密封墊，外殼一側(cè)的進(jìn)氣口連接壓縮氣體罐，蓋板中心設(shè)有連接孔道，被測(cè)樣品的內(nèi)部空心部位通過(guò)該連接孔道連接流量?jī)x。測(cè)試時(shí)，將被測(cè)樣品置于外殼內(nèi)，開(kāi)啟壓縮氣體罐閥門(mén)，測(cè)試被測(cè)樣品透氣性能，保持被測(cè)樣品平衡時(shí)間為10分鐘～20分鐘，每組被測(cè)樣品重復(fù)3～5次，改變測(cè)試壓力，重復(fù)測(cè)試，測(cè)試透過(guò)被測(cè)樣品的氣體流量，求得被測(cè)樣品滲透系數(shù)平均值，取3～5個(gè)被測(cè)樣品滲透系數(shù)平均值作為該組被測(cè)樣品的測(cè)試值。本發(fā)明精確度高，試驗(yàn)的重演性好，密封效果好，測(cè)試結(jié)果可靠，操作簡(jiǎn)便，設(shè)備小巧，便于攜帶。
文檔編號(hào)G01N33/38GK1815174SQ20061002366
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者王中平, 施惠生, 李啟令 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)