一種測(cè)試混凝土毛細(xì)管負(fù)壓的傳感裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混凝土毛細(xì)管負(fù)壓力測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)試混凝土毛細(xì)管負(fù)壓的傳感裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多年以來(lái)，混凝土的毛細(xì)管負(fù)壓的測(cè)試和研究一直受到水泥、混凝土領(lǐng)域?qū)W者的研究和重視，但如何準(zhǔn)確測(cè)試混凝土的毛細(xì)管負(fù)壓卻仍處于一種研究和探索階段。
[0003]混凝土毛細(xì)管負(fù)壓的測(cè)試原理為:隨著混凝土內(nèi)水泥水化的進(jìn)行，混凝土內(nèi)部水分逐漸被消耗，同時(shí)伴隨著混凝土孔溶液的濃度變化，混凝土內(nèi)部毛細(xì)管形成的彎液面也隨之發(fā)生變化，從而產(chǎn)生不斷變化的毛細(xì)管負(fù)壓力，當(dāng)毛細(xì)管負(fù)壓力增大時(shí)，陶瓷頭內(nèi)的水分滲出，與混凝土內(nèi)部的負(fù)壓力形成壓力平衡，再由壓力傳感器將捕捉到的壓力的物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，從而實(shí)現(xiàn)混凝土毛細(xì)管負(fù)壓的測(cè)試。但在此過(guò)程中，陶瓷頭內(nèi)水分的滲出，降低了混凝土內(nèi)部本應(yīng)該產(chǎn)生的負(fù)壓值，所測(cè)試的結(jié)果與混凝土在沒(méi)有埋設(shè)陶瓷頭時(shí)的值偏小。在本發(fā)明中，將陶瓷頭與測(cè)試裝置或傳感裝置相連通的用于傳遞混凝土毛細(xì)管負(fù)壓的空間稱為傳壓空間。因此，若傳壓空間的水的體積較大時(shí)，將需要較大體積的水才可與混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的負(fù)壓形成平衡，從而導(dǎo)致所測(cè)試的結(jié)果與真實(shí)值的偏差較大，所測(cè)試的毛細(xì)管負(fù)壓的發(fā)展曲線的斜率偏小，體現(xiàn)出來(lái)的混凝土毛細(xì)管負(fù)壓的發(fā)展進(jìn)程緩慢。測(cè)試裝置通過(guò)水進(jìn)行壓力傳遞，但若傳壓空間內(nèi)的水未經(jīng)除氣處理，水中所溶解的氣體將會(huì)在負(fù)壓力到達(dá)50kpa以上時(shí)逐漸溶出，由于空氣的壓縮比較大，將導(dǎo)致大量的水進(jìn)入混凝土內(nèi)，使得測(cè)試值不準(zhǔn)確，負(fù)壓峰值較低，同樣的道理，若測(cè)試裝置的傳壓空間未用水完全填充(留有空氣)，亦會(huì)產(chǎn)生相同的后果，而且在這種情況下，會(huì)導(dǎo)致混凝土在初凝之前的毛細(xì)管負(fù)壓值無(wú)法測(cè)試或靈敏度較低。除此之外，氣密性是混凝土毛細(xì)管負(fù)壓測(cè)試的最關(guān)鍵因素，若測(cè)試裝置的氣密性不好，則會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)測(cè)試的重復(fù)性差、測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確或無(wú)法測(cè)試到負(fù)壓值。傳感器的設(shè)計(jì)同樣至關(guān)重要，目前市場(chǎng)上所售的傳感器均不是專為混凝土毛細(xì)管負(fù)壓測(cè)試設(shè)計(jì)，因此，在選用現(xiàn)有市場(chǎng)上銷售的傳感器時(shí)，往往存在無(wú)法完全排除傳感氣內(nèi)的空氣的問(wèn)題，因而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。
[0004]ZL200610038805.0公開(kāi)了一種混凝土早期毛細(xì)管負(fù)壓自動(dòng)測(cè)試裝置，ZL200910301734.2公開(kāi)了一種混凝土早期毛細(xì)管負(fù)壓的測(cè)試方法，ZL200910184610.0公開(kāi)了一種水泥基材料早期養(yǎng)護(hù)方法，在這三項(xiàng)專利中所涉及的毛細(xì)管負(fù)壓測(cè)試裝置和方法包括壓力傳感器、陶瓷頭、集氣管、管塞、測(cè)筒、針頭等，實(shí)現(xiàn)了混凝土早期毛細(xì)管負(fù)壓的測(cè)試。但按照以上三項(xiàng)專利公開(kāi)的方法，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)和應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和測(cè)試靈敏度均有待于改善。究其原因:集氣管內(nèi)所盛放的水的體積較大，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏離真實(shí)值較大;其針頭和傳感器內(nèi)存在氣體無(wú)法排除，嚴(yán)重影響測(cè)試的靈敏度和準(zhǔn)確性;其排出陶瓷頭管壁微孔內(nèi)的氣體的方法為浸泡，由于陶瓷頭管壁內(nèi)的微孔為微米級(jí)，在水的表面張力下，水無(wú)法自行滲入陶瓷管壁將氣體排出；其未采取嚴(yán)格的密封措施，導(dǎo)致測(cè)試裝置的氣密性不好，甚至出現(xiàn)多個(gè)測(cè)試裝置的氣密性不一致的情況，導(dǎo)致對(duì)同一混凝土樣品測(cè)試的結(jié)果相差較大。
[0005]因此，為了能夠準(zhǔn)確、精確、穩(wěn)定地測(cè)試混凝土的毛細(xì)管負(fù)壓，需要設(shè)定和定制專用于混凝土毛細(xì)管負(fù)壓測(cè)試的壓力傳感器，設(shè)計(jì)一種有效的傳感裝置配合結(jié)構(gòu)，探索一種合理的使用方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可以準(zhǔn)確、精確、穩(wěn)定測(cè)定混凝土毛細(xì)管負(fù)壓的傳感裝置及其使用方法，具體是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明提供了一種測(cè)試混凝土毛細(xì)管負(fù)壓的傳感裝置，包括密封蓋、傳壓管、直通接頭、儲(chǔ)水管、微孔陶瓷頭和壓力傳感器，密封蓋、傳壓管與壓力傳感器為上中下結(jié)構(gòu)；
[0008]所述壓力傳感器是由傳感器底座、信號(hào)膜片、壓緊螺母、芯片、傳感器外殼和導(dǎo)線及信號(hào)線組成，所述信號(hào)膜片與傳感器底座之間形成儲(chǔ)水囊，傳感器底座軸心處設(shè)有貫通的直徑為2.5mm?3.5mm的傳壓孔；
[0009]所述直通接頭鑲嵌在傳壓管壁上，儲(chǔ)水管一端與直通接頭的直通孔配合形成密不漏氣的可拆裝配合，儲(chǔ)水管另一端與微孔陶瓷頭為不可拆卸的緊密連接，微孔陶瓷頭由陶瓷管壁和儲(chǔ)水槽形成中空結(jié)構(gòu)；
[0010]傳壓管的下端與壓力傳感器為密不漏氣的配合，傳壓管與壓力傳感器通過(guò)傳壓孔連通，傳壓管的上端設(shè)有排氣嘴，排氣嘴與密封蓋為可自由拆裝的螺紋配合，傳壓管內(nèi)設(shè)有直徑為2.5mm?3.5mm的排氣孔，排氣孔內(nèi)還設(shè)有外壁直徑為0.8mm?I.2mm的排氣管，排氣管貫穿排氣孔至壓力傳感器的儲(chǔ)水囊內(nèi)；傳壓管、儲(chǔ)水管、微孔陶瓷頭和壓力傳感器的儲(chǔ)水的傳壓空間的體積之和V為0.5mL?1.6mL；
[0011]傳壓空間體積的大小是相對(duì)于微孔陶瓷頭與混凝土的接觸面積而言的，所述微孔陶瓷頭的外徑為D，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則微孔陶瓷頭的外表面積約為JiDL，即微孔陶瓷頭與混凝土的接觸面積。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，所述傳感裝置的傳壓空間體積V與微孔陶瓷頭的表面積JiDL的數(shù)值之比不大于0.21且微孔陶瓷頭的長(zhǎng)徑比L/D為2.0?4.0時(shí)，可認(rèn)為微孔陶瓷頭內(nèi)的水對(duì)混凝土毛細(xì)管負(fù)壓的測(cè)量值沒(méi)有影響，通過(guò)數(shù)值換算可得到:L.1.52V，即微孔陶瓷頭的長(zhǎng)度和外徑的數(shù)據(jù)之積不小于傳感裝置傳壓空間體積數(shù)值的1.52倍。
[0012]為實(shí)現(xiàn)較好的密封性，所述傳壓管與所述壓力傳感器可以為一體成型，然而這樣當(dāng)壓力傳感器出現(xiàn)故障時(shí)不便于維修，甚至一旦當(dāng)壓力傳感器出現(xiàn)故障，整個(gè)負(fù)壓傳感裝置即報(bào)廢，不利于合理利用資源;為克服這樣的缺陷，傳壓管與壓力傳感器也可以為可拆裝的密不漏氣的配合。
[0013]所述傳壓管的下端設(shè)有螺紋槽，所述傳感器底座上部設(shè)有底座接頭，底座接頭上設(shè)有螺紋，所述螺紋與所述螺紋槽形成密不漏氣的可拆裝配合。但這種情況的的密封性相比兩者一體成型要差一些，可以在所述傳壓管的螺紋槽上下端分別設(shè)有硅膠密封圈，硅膠密封圈的作用是確保壓力傳感器與傳壓管之間形成密不漏氣的配合。
[0014]為進(jìn)一步提高負(fù)壓傳感裝置的密封性，所述排氣嘴的上部還可設(shè)有密封臺(tái)，排氣嘴內(nèi)設(shè)有氣鼻，所述氣鼻上設(shè)有左氣鼻孔和右氣鼻孔，所述排氣管貫穿左氣鼻孔或右氣鼻孔經(jīng)排氣孔至壓力傳感器內(nèi)，排氣管與所述左氣鼻孔或右氣鼻孔形成不可拆卸的緊密連接。
[0015]所述密封蓋的內(nèi)頂面可設(shè)有硅膠密封片，當(dāng)所述密封蓋與所述排氣嘴配合在一起時(shí)，形成密不漏氣的配合；當(dāng)排氣嘴的上部設(shè)有密封臺(tái)時(shí)，硅膠密封片緊壓密封臺(tái)，密封效果更好。
[0016]為避免在較大的負(fù)壓下，儲(chǔ)水管被吸癟變形而影響測(cè)試結(jié)果，所述儲(chǔ)水管應(yīng)為透明的硬質(zhì)管，例如聚四氟乙烯管，保證其在90kPa以上時(shí)不被吸癟變形。
[0017]本發(fā)明所述一種測(cè)試混凝土毛細(xì)管負(fù)壓的傳感裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0018](I)傳壓空間的排氣:使用時(shí)還包括抽氣裝置，所述抽氣裝置是由真空栗、儲(chǔ)水筒、橡膠管和接頭組成，真空栗、儲(chǔ)水筒和接頭由橡膠管依次串聯(lián)為一體，儲(chǔ)水筒的容積不小于50mL，且儲(chǔ)水筒帶有刻度的透明的有機(jī)玻璃管，便于觀察水位的情況，接頭內(nèi)設(shè)有硅膠墊圈，可與所述傳壓管形成自由拆裝的緊密連接；
[0019]所述傳感裝置的使用的最關(guān)鍵的一個(gè)步驟是排氣，將傳感裝置的傳壓空間內(nèi)的所有空氣排除干凈是保證混凝土毛細(xì)管負(fù)壓準(zhǔn)確測(cè)試的基本前提，其排氣方法具體為:預(yù)先將自來(lái)水煮沸15?20分鐘，倒入容器中密封冷卻至室溫，備用，該步驟為排