本實用新型涉及一種用于實時測試混凝土電阻率的試驗裝置，適用于水利工程及巖土工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

混凝土的導(dǎo)電性能是有混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成所決定，通過測試混凝土電阻率可間接評估混凝土力學(xué)特性（如抗剪強(qiáng)度）、齡期、導(dǎo)熱性能等物理性質(zhì)，然而由于在澆筑振搗過程中，流動狀態(tài)的混凝土在電極作用下，易產(chǎn)生極化現(xiàn)象，導(dǎo)致測得的混凝土兩個方向的電阻并不相同，給混凝土電阻率的測量帶來了較大困難。測量混凝土電阻最常用的儀器就是萬用表，把萬用表表盤指針調(diào)到歐姆檔可以直接測量電阻，操作簡單，可以直接讀數(shù)，缺點是測試精確度不夠。采用萬用表測試整個養(yǎng)護(hù)過程的混凝土樣本電阻時，還存在以下幾點不足：

（1）混凝土不是一個純導(dǎo)體，即使是同一個混凝土試樣，由于極化現(xiàn)象，其兩個方向的電阻不一樣，即從樣本兩端正負(fù)極不同，測試的電阻值也不相同。

（2）普通萬用表不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集，需要進(jìn)行人工測量。由于整個混凝土養(yǎng)護(hù)是一個漫長的過程，混凝土電阻率的變化呈現(xiàn)高度非線性，采用人工測量方式難以準(zhǔn)確記錄混凝土電阻率的非線性變化過程。另外，人工讀數(shù)易引產(chǎn)生一些操作誤差。

智能電阻測試儀的出現(xiàn)，避免了人工讀數(shù)產(chǎn)生的誤差，測量精度高，速度快，適用性廣。該儀器可有效地扣除引線誤差，適用于高精度測量；儀器具有分選功能，極大地提高了測試速度。此外，智能電阻測試儀可以與電腦相連接，將測試的電阻數(shù)據(jù)傳遞給電腦，實現(xiàn)自動采集數(shù)據(jù)功能，但是它不能測負(fù)值電阻，只能測正值，無法消除混凝土電阻測試時的極化現(xiàn)象。因此，探索一種能夠克服極化現(xiàn)象，實現(xiàn)混凝土電阻率自動實時測量的試驗系統(tǒng)便是本實用新型的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型解決的技術(shù)問題是提供一種用于實時測試混凝土電阻率的試驗裝置，該裝置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動切換開關(guān)、自動換向、自動采集混凝土兩個方向電阻的功能，還可以減少電路中的極化現(xiàn)象。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案為：一種用于實時測試混凝土電阻率的試驗裝置，包括試樣盒、智能電阻測試儀、電腦、繼電器模塊、電源和電阻箱；

試樣盒用于裝填混凝土試樣，在試樣盒內(nèi)的兩端分別設(shè)有一片電極片；

智能電阻測試儀用來測量混凝土的電阻值，在智能電阻測試儀的兩個極腳上連接兩根第一導(dǎo)線，各極腳根上的兩根第一導(dǎo)線分別通過繼電器模塊的兩個端子與兩個電極片連接；

電腦用于記錄智能電阻測試儀所測得數(shù)據(jù)和控制繼電器模塊各端子的啟閉；

電源為繼電器模塊提供電能，電源通過導(dǎo)線與繼電器模塊連通；

在兩片電極片上分別連接有一根用來將混凝土試樣進(jìn)行短接的第二導(dǎo)線，兩根第二導(dǎo)線共同連接在繼電器模塊的一個端子上。

還包括電阻箱，所述電阻箱與電極片串聯(lián)。

所述電阻箱為ZX21型直流電阻箱。

所述電極片為開有孔洞的鋁板

本實用新型的有益效果為：在試驗過程中可以采用變換電流方向，選擇兩個方向平均值作為試樣整體電阻值，以減小測量過程中線路電流引起的極化現(xiàn)象影響，提高了測量精度；利用電腦能夠?qū)崿F(xiàn)自動實時采集整個混凝土養(yǎng)護(hù)過程的電阻率數(shù)據(jù)的功能，節(jié)省了測量者的時間與精力。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的說明：

圖1為本實用新型電腦、智能電阻測試儀和電源與繼電器模塊的連接關(guān)系示意圖，

圖2為本實用新型試樣盒、電極片、電阻箱和智能電阻測試儀與繼電器模塊之間的連接關(guān)系示意圖。

圖中：電腦1、智能電阻測試儀2、繼電器模塊3、電源4、試樣盒5、電阻箱6、端子31、電極片51、第一導(dǎo)線71、第二導(dǎo)線72。

具體實施方式

如圖1和2所示，一種用于實時測試混凝土電阻率的試驗裝置，包括試樣盒5、智能電阻測試儀2、電腦1、繼電器模塊3、電源4和電阻箱6；

試樣盒5用于裝填混凝土試樣，在試樣盒5內(nèi)的兩端分別設(shè)有一片電極片51；

智能電阻測試儀2用來測量混凝土的電阻值，在智能電阻測試儀2的兩個極腳21上連接兩根第一導(dǎo)線71，各極腳21根上的兩根第一導(dǎo)線71分別通過繼電器模塊3的兩個端子31與兩個電極片51連接；

電腦1用于記錄智能電阻測試儀2所測得數(shù)據(jù)和控制繼電器模塊3各端子31的啟閉；

電源4為繼電器模塊3提供電能，電源4通過導(dǎo)線與繼電器模塊3連通；

在兩片電極片51上分別連接有一根用來將混凝土試樣進(jìn)行短接的第二導(dǎo)線72，兩根第二導(dǎo)線72共同連接在繼電器模塊3的一個端子31上。在兩次測量電阻間隔時，利用第二導(dǎo)線72將混凝土試樣短接，以減小兩極現(xiàn)象的影響。

還包括電阻箱6，所述電阻箱6與電極片51串聯(lián)。

所述電阻箱6為ZX21型直流電阻箱6。在回路中串聯(lián)一個固定大電阻，讓混凝土試樣與該固定大電阻作為一個整體，減小回路中電流，從而直接減小了電流引起的極化現(xiàn)象的影響。同時也可以解決智能電阻測試儀2不能測量負(fù)值電阻這一問題，智能電阻儀測試回路中混凝土和可調(diào)大電阻的總阻值，總阻值減去可調(diào)大電阻的固定值，從而間接測出混凝土試樣的負(fù)阻值。

所述電極片51為開有孔洞的鋁板。

本實用新型的試驗過程為：

第一步：制樣，采用樣本模具制備混凝土試樣，在澆筑混凝土前，把帶孔鋁板分別放在試樣盒5的兩端，用導(dǎo)線使兩端的鋁板連接起來，由鋁板、混凝土和導(dǎo)線組成一個閉合的回路。當(dāng)混凝土澆筑在試樣盒5內(nèi)時，由鋁板、混凝土和導(dǎo)線組成一個閉合的回路，這樣聚集在兩端的自由電子和自由離子會通過導(dǎo)線發(fā)生中和，從而進(jìn)一步減小混凝土內(nèi)部靜電壓的產(chǎn)生，達(dá)到減小極化現(xiàn)象影響的目的，待混凝土達(dá)到其工作齡期，進(jìn)行下一步。

第二步：裝置連接，如圖2所示，其中繼電器模塊3是選用16路串口繼電器，在該繼電器上的9個端子31分別為out1到out9，智能電阻測試儀2正極腳21上的兩根導(dǎo)線分別通過繼電器端子31out1和out2與兩個電極片51相連接；智能電阻測試儀2負(fù)極腳21上的兩根導(dǎo)線分別通過繼電器端子31out3和out4與兩個電極片51相連接，兩根第二導(dǎo)線72共同連接在端子31out9上，電阻箱6與其中的一片電極片51串聯(lián)，電腦1控制與智能電阻測試儀2和繼電器連接，電源4與繼電器連接。

第三步：數(shù)據(jù)采集，由電腦1控制端子31out1、out2、out3和out4斷開或者閉合以實現(xiàn)換向，同時記錄智能電阻測試儀2所測得數(shù)據(jù)實時傳輸給電腦1存儲，當(dāng)數(shù)據(jù)變化浮動超過一定范圍內(nèi)，電腦1增大記錄數(shù)據(jù)的頻率。

自動換向的過程為：繼電器端子31out1和out3閉合時其他所有的端子31都是斷開的，快速測出了混凝土試樣正向電阻（設(shè)從圖2中A到B方向試樣電阻稱為正向電阻）?；炷猎嚇诱螂娮铚y完后，端子31out1和out3立刻斷開，端子31out2和out4閉合，快速測出了混凝土試樣負(fù)向電阻（設(shè)從圖2中B到A方向試樣電阻稱為負(fù)向電阻）。在測試負(fù)向電阻時，除端子31out2和out4閉合外其他的端子31都是開啟的?；炷猎嚇拥恼蚝拓?fù)向電阻測完后，完成一次測量。在一次測量完成后，端子31out2和out4立刻斷開，端子31out9閉合，直到下一次測量開始。在每次測量間隔，端子31out9都閉合，保證混凝土試樣處于短接狀態(tài)?；炷炼探邮菫榱吮M量減小電極極化累積效應(yīng)。

第四步：計算電阻率，由于在回路中串聯(lián)了一個電阻箱6，根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄的混凝土試樣正反向電阻，分別減去電阻箱6的固定電阻值，由此求出混凝土試樣正反兩向電阻，將兩個方向電阻求平均，作為混凝土試樣的電阻值，然后根據(jù)電阻率與電阻的相關(guān)關(guān)系，計算出混凝土的電阻率，關(guān)系式為；P=(R*S)/L，其中，P為混凝土試樣電阻率（單位：歐姆每米）；R為混凝土試樣電阻（單位：歐姆）；S為混凝土試樣和橫截面面積（單位：平方米）；為混凝土試樣的長度（單位：米）。