專利名稱：混凝土氯離子遷移擴散系數(shù)測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及混凝土氯離子擴散系數(shù)測定裝置。
背景技術(shù)：
氯化物是引發(fā)鋼筋混凝土破壞的主要原因之一，氯離子能夠?qū)炷两Y(jié)構(gòu)中的鋼 筋產(chǎn)生侵蝕。為了測定混凝土抵抗氯離子擴散的能力，一般做法是對構(gòu)件取芯樣，在試驗室 采用穩(wěn)態(tài)擴散實驗測量氯離子的擴散系數(shù)。具體方法主要有電化學分析法(Fick第二定 律)、電遷移法(Nerst-Planck方程)、電導法(Nernst-Einstein方程法)。在現(xiàn)有技術(shù)中， 沒有便攜式的混凝土氯離子擴散系數(shù)測定裝置，測量時，需要取樣后在試驗室中操作，無法 在現(xiàn)場對既有結(jié)構(gòu)進行檢測，因此急需研發(fā)一種體積小，重量輕，能夠在現(xiàn)場對混凝土氯離 子擴散系數(shù)進行測定的裝置
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種混凝土氯離子遷移擴散系數(shù)測定儀，它體積小，重 量輕，攜帶方便，操作簡單，能夠在現(xiàn)場直接對混凝土氯離子擴散系數(shù)進行測定，在2 10 小時內(nèi)可以得到可靠的結(jié)果，可在現(xiàn)場對混凝土及其它建筑材料抵抗離子侵入的能力進行 檢測評估。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種混凝土氯離子遷移擴散系數(shù)測定儀，由主機和電子控制器組成，其特征是主 機由內(nèi)罐、外罐、護罩、電導率傳感器、攪拌裝置、法蘭盤以及陰、陽電極組成，內(nèi)罐為細長圓 筒形，外罐為短粗圓筒形，外罐套在內(nèi)罐的下部，內(nèi)罐的上部與下部過渡處設(shè)置有凸肩，該 凸肩通過密封圈抵壓在外罐中心孔的邊緣上，內(nèi)罐的凸肩外側(cè)設(shè)置有耳板，該耳板通過螺 栓與外罐的頂部固接；法蘭盤為圓環(huán)形，外罐的底部設(shè)置有外凸緣，法蘭盤套在外罐的底 部，由外罐底部的外凸緣限位，法蘭盤上設(shè)置有螺柱，外罐的頂面上對應(yīng)的設(shè)置有聯(lián)接板， 該聯(lián)接板通過螺釘與螺柱固接；護罩為圓蓋形，護罩安裝在外罐的上方，在外罐的頂面上設(shè) 置有凸耳，護罩通過螺釘固定在凸耳上，護罩的中心開有圓孔，內(nèi)罐的頂部露出于該圓孔， 內(nèi)罐的頂面上設(shè)置有加液孔，外罐的頂面上也設(shè)置有加液孔；電導率傳感器安裝在外罐頂 面上，電導率傳感器的探針伸入外罐中，攪拌裝置由電動機和攪拌器組成，電動機固定在外 罐的頂面上，攪拌器設(shè)置在外罐的內(nèi)部，電動機的動力軸與攪拌器的主軸固接；陰電極為圓 盤形，陽電極為圓環(huán)形，陰電極設(shè)置在內(nèi)罐的底部，陽電極設(shè)置在外罐的底部，陰電極通過 螺釘固定在內(nèi)罐中；在內(nèi)罐的側(cè)壁上設(shè)置有陰極接線端子，所述陰電極通過導線與陰極接 線端子連接，陽電極通過導電柱固定在外罐中；外罐的頂面設(shè)置有陽極接線端子，導電柱 的上端設(shè)置有螺紋頭，螺紋頭由外罐頂面伸出，與陽極接線端子連接，護罩的頂部設(shè)置有外 部接線座，所述陰極接線端子、陽極接線端子分別通過導線與外部接線座連接，電導率傳感 器、電動機也分別通過導線與外部接線座連接，外部接線座通過電纜與電子控制器連接。所 述內(nèi)罐、外罐的底端都設(shè)置有密封圈。[0006]本實用新型有以下積極有益效果本儀器體積小，攜帶方便，適用于各種強度等級 的混凝土氯離子擴散系數(shù)的現(xiàn)場檢測，能夠現(xiàn)場檢測除垂直向上的(如天花板、預(yù)制梁的 腹板等)任何構(gòu)件的表層氯離子擴散系數(shù)，在混凝土完全飽水后2-10小時內(nèi)能完成測試， 操作簡單，使用方便，準確可靠。

圖1是本實用新型一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中主機的仰視圖。圖3是圖1中主機的局部剖視圖。圖4是圖3中護罩去除后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的局部剖視圖。圖6是圖5的局部剖視圖。圖7是主機內(nèi)部導電柱的安裝位置示意圖。圖8是主機的橫向剖視圖。圖9是主機的縱向剖視圖。圖10是本實用新型的工作原理示意圖。
具體實施方式
圖中標號1主機2電子控制器 3內(nèi)罐4外罐 5護罩6電導率傳感器 7攪拌裝置8法蘭盤 9陰電極10陽電極11凸肩12密封圈 13耳板14螺栓15外凸緣16螺柱 17聯(lián)接板18螺釘19凸耳20螺釘 21圓孔22加液孔23加液孔24電動機 25攪拌器26螺釘27陰極接線端子28導電柱29螺紋頭30陽極接線端子31外部接線座32導線33導線34電纜35密封圈36密封圈37混凝土請參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9，本實用新型是一種混凝土 氯離子遷移擴散系數(shù)測定儀，由主機1和電子控制器2組成，主機由內(nèi)罐3、外罐4、護罩5、 電導率傳感器6、攪拌裝置7、法蘭盤8以及陰、陽電極9、10組成，內(nèi)罐3為細長圓筒形，外 罐4為短粗圓筒形，外罐4套在內(nèi)罐3的下部，內(nèi)罐3的上部與下部過渡處設(shè)置有凸肩11， 該凸肩11通過密封圈12抵壓在外罐4的中心孔邊緣上，內(nèi)罐3的凸肩11外側(cè)設(shè)置有耳板 13如圖8所示，該耳板13通過螺栓14與外罐4的頂部固接。請參照圖3、圖4，法蘭盤8為圓環(huán)形，外罐4的底部設(shè)置有外凸緣15，法蘭盤8套 在外罐4的底部，由外罐4底部的外凸緣15限位，法蘭盤8上設(shè)置有三個螺柱16，外罐4的 頂面上對應(yīng)的設(shè)置有三個聯(lián)接板17，該三個聯(lián)接板17通過螺釘18與螺柱16固接。護罩5為圓蓋形，護罩5安裝在外罐4的上方，在外罐4的頂面上設(shè)置有三個凸耳19如圖3、圖4所示，護罩5通過螺釘20固定在凸耳19上，護罩5的中心開有圓孔21，內(nèi) 罐3的頂部露出于該圓孔21，內(nèi)罐3的頂面上設(shè)置有加液孔22 ；在外罐4的頂面上設(shè)置有 加液孔23如圖4、圖5所示。電導率傳感器6安裝在外罐4頂面上，電導率傳感器6的探針伸入外罐4中，攪拌 裝置7由電動機24和攪拌器25組成，電動機24固定在外罐4的頂面上，攪拌器25設(shè)置在 外罐4的內(nèi)部，電動機7的動力軸與攪拌器25的主軸固接。陰電極9為圓盤形，陽電極10 為圓環(huán)形，陰電極9設(shè)置在內(nèi)罐3的底部，陽電極10設(shè)置在外罐4的底部，陰電極9通過螺 釘26固定在內(nèi)罐3中；在內(nèi)罐3的側(cè)壁上設(shè)置有陰極接線端子27如圖4所示，陰電極9通 過導線與陰極接線端子27連接。請參照圖5、圖6、圖7，陽電極10通過兩個導電柱28固定在外罐4中；外罐4的 頂面設(shè)置有陽極接線端子30，導電柱28的上端設(shè)置有螺紋頭29，螺紋頭29由外罐4頂面 伸出，與陽極接線端子30連接。請參照圖4，護罩5的頂部設(shè)置有外部接線座31，陰極接線端子27、陽極接線端子 30分別通 過導線32、33與外部接線座31連接，電導率傳感器6、電動機7也分別通過導線 與外部接線座31連接，外部接線座31通過電纜34與電子控制器2連接如圖1所示。請參照圖2、圖3、圖8、圖9，內(nèi)罐3、外罐4的底端分別設(shè)置有密封圈35、36。請參 照圖8，測試時，首先將被檢測區(qū)域磨平，被檢測區(qū)域約300mmX300mm，被檢測區(qū)域既可以 是水平面，也可以是立面或斜面，對被檢測區(qū)域預(yù)先進行飽水處理，處理方法可采用噴水或 使用帶水物體綁扎覆蓋，所需時間為18h。飽水處理完成后，在被檢測區(qū)域的混凝土 37上鉆 三個直徑為6. 5mm深40mm的小孔，用膨脹螺栓將主機1的法蘭盤8固定在被檢測區(qū)域上， 利用密封圈35、36使內(nèi)罐3、外罐4與被檢測區(qū)域的混凝土 37表面密封。配制0. 55mol的 氯化鈉溶液425ml，通過加液孔22將其注入內(nèi)罐3中，通過加液孔23將650ml蒸餾水注入 外罐4中，然后將加液孔22、23上的密封蓋蓋好。用電纜34將電子控制器2與主機1連接好，開始試驗。電子控制器2由單片機和 外圍電路構(gòu)成，外圍電路包括鍵盤電路、復(fù)位電路、顯示電路、升壓電路，升壓電路由數(shù)/模 轉(zhuǎn)換器、前置放大器、升壓變壓器組成，單片機按照程序的設(shè)定輸出高頻數(shù)字信號，該高頻 數(shù)字信號通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器變換成模擬信號，該模擬信號通過前置放大器放大后，由升壓 變壓器升壓后加在內(nèi)、外罐3、4中的陰、陽電極9、10上，請參照圖10，由于內(nèi)罐3、外罐4的 底端分別設(shè)置有密封圈35、36，所以氯離子只能通過被測區(qū)域的混凝土由內(nèi)罐3遷移至外 罐4，氯離子到達外罐4(即中性溶液)的速率通過測定外罐的電導率來確定，一旦到達穩(wěn) 流態(tài)流量，可用Nernst-Planck (能斯脫-普朗克方程)計算得到擴散系數(shù)。Nernst-Planck 方程是用來描述在離子濃度梯度(ΔΧ)及電場梯度(AV)共同存在的情況下，穿過滲透膜 的離子流大小(Φ)的方程。Φ =-DAX-PXAV，其中D及P是兩組與梯度大小相關(guān)的常量。 檢測混凝土離子擴散系數(shù)所需的測量時間隨被測材料的質(zhì)量而波動，通常介于2 IOh之 間。通過攪拌裝置7可使到達外罐4中的氯離子與蒸餾水混合得更加均勻，有利于提高測 量精度。每IOmin或15min記錄一次電導率、電流，連續(xù)試驗2 IOh后，電導率與時間成 線性關(guān)系，到達穩(wěn)定狀態(tài)，當電流達到最大值時，試驗停止。然后繪制傳導率與時間的關(guān)系
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曲線，得到穩(wěn)定的斜率即Y，穩(wěn)定狀態(tài)下的氯離子濃度變化率￥可以通過已經(jīng)建立起的公
dt dt式得到，即 現(xiàn)場檢測的離子擴散系數(shù)D可以用Nernst-Planck公式求得 式中D——為現(xiàn)場檢測的離子擴散系數(shù)，m2s ； dc---陽極離了濃度變化率，mol/m3s ；
dtT——絕對溫度(穩(wěn)定狀態(tài)下的平均值)；R——大氣常數(shù)，8. 31J/K · mol ；ζ——離子電荷(氯離子為-1)； C——離子的原始濃度，0. 55X 103mol/m3 ；F-Faraday 常數(shù)，9. 65 X 103c/mol ；E——試驗電壓，60V ；V——內(nèi)筒體積,6. 5 X ΙΟΛι3 ；-——試驗區(qū)域長度和面積比，3·74ΠΓ1· A本儀器適用于各種強度等級的混凝土氯離子擴散系數(shù)的現(xiàn)場檢測，在混凝土完全 飽水后2-10小時內(nèi)能完成測試，操作簡單，使用方便，準確可靠。
權(quán)利要求一種混凝土氯離子遷移擴散系數(shù)測定儀，由主機和電子控制器組成，其特征是主機由內(nèi)罐、外罐、護罩、電導率傳感器、攪拌裝置、法蘭盤以及陰、陽電極組成，內(nèi)罐為細長圓筒形，外罐為短粗圓筒形，外罐套在內(nèi)罐的下部，內(nèi)罐的上部與下部過渡處設(shè)置有凸肩，該凸肩通過密封圈抵壓在外罐中心孔的邊緣上，內(nèi)罐的凸肩外側(cè)設(shè)置有耳板，該耳板通過螺栓與外罐的頂部固接；法蘭盤為圓環(huán)形，外罐的底部設(shè)置有外凸緣，法蘭盤套在外罐的底部，由外罐底部的外凸緣限位，法蘭盤上設(shè)置有螺柱，外罐的頂面上對應(yīng)的設(shè)置有聯(lián)接板，該聯(lián)接板通過螺釘與螺柱固接；護罩為圓蓋形，護罩安裝在外罐的上方，在外罐的頂面上設(shè)置有凸耳，護罩通過螺釘固定在凸耳上，護罩的中心開有圓孔，內(nèi)罐的頂部露出于該圓孔，內(nèi)罐的頂面上設(shè)置有加液孔，外罐的頂面上也設(shè)置有加液孔；電導率傳感器安裝在外罐頂面上，電導率傳感器的探針伸入外罐中，攪拌裝置由電動機和攪拌器組成，電動機固定在外罐的頂面上，攪拌器設(shè)置在外罐的內(nèi)部，電動機的動力軸與攪拌器的主軸固接；陰電極為圓盤形，陽電極為圓環(huán)形，陰電極設(shè)置在內(nèi)罐的底部，陽電極設(shè)置在外罐的底部，陰電極通過螺釘固定在內(nèi)罐中；在內(nèi)罐的側(cè)壁上設(shè)置有陰極接線端子，所述陰電極通過導線與陰極接線端子連接，陽電極通過導電柱固定在外罐中；外罐的頂面設(shè)置有陽極接線端子，導電柱的上端設(shè)置有螺紋頭，螺紋頭由外罐頂面伸出，與陽極接線端子連接，護罩的頂部設(shè)置有外部接線座，所述陰極接線端子、陽極接線端子分別通過導線與外部接線座連接，電導率傳感器、電動機也分別通過導線與外部接線座連接，外部接線座通過電纜與電子控制器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的混凝土氯離子遷移擴散系數(shù)測定儀，其特征是所述內(nèi)罐、外罐 的底端都設(shè)置有密封圈。
專利摘要一種混凝土氯離子遷移擴散系數(shù)測定儀，由主機和電子控制器組成，主機由內(nèi)罐、外罐、護罩、電導率傳感器、攪拌裝置、法蘭盤以及陰、陽電極組成，外罐套在內(nèi)罐的下部，法蘭盤套在外罐的底部，護罩安裝在外罐的上方，電導率傳感器安裝在外罐頂面上，電導率傳感器的探針伸入外罐中，攪拌裝置由電動機和攪拌器組成，電動機固定在外罐的頂面上，攪拌器設(shè)置在外罐的內(nèi)部，陰電極設(shè)置在內(nèi)罐的底部，陽電極設(shè)置在外罐的底部，護罩的頂部設(shè)置有外部接線座，陰極接線端子、陽極接線端子、電導率傳感器、電動機都通過導線與外部接線座連接，外部接線座通過電纜與電子控制器連接。本產(chǎn)品體積小，重量輕，攜帶方便，操作簡單，能夠在現(xiàn)場直接對混凝土氯離子擴散系數(shù)進行檢測評估。
文檔編號G01N13/00GK201611330SQ201029166020
公開日2010年10月20日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者呂中, 呂國亮 申請人:北京首瑞測控技術(shù)有限公司