專利名稱：混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是水泥水泥混凝土結(jié)構(gòu)形成過程原位監(jiān)測裝置及實驗方法，屬于水泥 混凝土早期性能測試技術(shù)。主要用于建筑、交通、橋梁、水利、地下工程等領(lǐng)域的混凝土質(zhì) 量控制、原材料的優(yōu)選和配合比參數(shù)的優(yōu)化。
背景技術(shù)：
水泥混凝土是世界上最大宗的人造建筑材料，廣泛應(yīng)用于建筑、交通、橋梁、水利、地 下工程等領(lǐng)域。隨著全球經(jīng)濟迅速發(fā)展，建設(shè)規(guī)?？涨埃炷潦褂昧恐鹉晟仙?，對于經(jīng)濟 高速發(fā)展的中國尤為突出，目前我國混凝土的年產(chǎn)量達70億噸，占世界總產(chǎn)量的45%。用混 凝土建造的基建工程在整個國民經(jīng)濟中不僅占有極大的比例而且發(fā)揮著極其重要的作用。根 據(jù)統(tǒng)計，世界上的財富大部分由建筑物及構(gòu)筑物組成。資料表明，美國全部財富的70%由市 政設(shè)施、樓宇建筑、基建工程組成。在我國基建工程也是國家的主要財富。我國嫦娥一號的 全部研制費用僅僅是2公里地鐵的建設(shè)費。由于混凝土是基建工程的主體，因此國家總財富 中混凝土占有相當大的部分。然而，由于現(xiàn)代混凝土組分復(fù)雜，膠凝材料用量大，并且摻加 了大量的工業(yè)廢渣和外加劑，早期易開裂，導(dǎo)致長期力學強度和耐久性下降。我國近年來混 凝土結(jié)構(gòu)的過早失效頻頻發(fā)生，這不僅導(dǎo)致了國家財富的無端大量流失，而且造成了資源與 能源的極大浪費，更嚴重的是造成了大量的人員傷亡。
水泥混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程進行速度的快慢及程度的大小直接決定著水化產(chǎn)物的數(shù)量 以及微結(jié)構(gòu)的密實程度，最終將影響水泥混凝土結(jié)構(gòu)的物理力學性能、變形行為和長期耐久 性能，監(jiān)測水泥混凝土早期的結(jié)構(gòu)形成過程，可以用來監(jiān)控水泥混凝土的質(zhì)量，保障水泥混 凝土的長期服役性能，同時也可用來優(yōu)選原材料、優(yōu)化配合比參數(shù)和科學指導(dǎo)施工。因此研 發(fā)水泥混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置具有十分重要的工程價值，應(yīng)用前景十分廣闊。
國內(nèi)外對水泥混凝土早期(自加水后開始)的結(jié)構(gòu)形成過程的研究較少，綜合已有的文獻資 料不難發(fā)現(xiàn)，目前應(yīng)用廣泛且有代表性的方法主要有差熱分析、X射線分析、掃描電鏡分析 等，不難發(fā)現(xiàn)這些方法需要取樣和中止水化。因此，屬破損、間斷和非原位的方法，且主要 針對于較為成熟的具有一定強度的水泥混凝土(3天后)，而對于超早期(自加水開始-3天)的結(jié) 構(gòu)形成過程研究非常缺乏。因此，研制水泥混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置和建立相應(yīng) 的實驗方法具有重要的應(yīng)用價值，對于水泥混凝土質(zhì)量監(jiān)控也提供了科學的實驗儀器，前景 十分廣闊。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實用新型的目的在于提供一種混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置，實現(xiàn)不同溫度條件下水泥混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的快速與準確測試。
技術(shù)方案針對現(xiàn)有水泥混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程監(jiān)測技術(shù)中存在的不足和缺陷，利用 超聲波技術(shù)，通過油浴加熱方式，首先設(shè)計加工出一種隔聲性能好、傳熱速度快的泡沫鋁制 成的倒梯形試驗倉，并將其嵌入可調(diào)溫的油浴槽中；然后通過彈簧式夾持儀使超聲儀的壓電 傳感器與試樣倉中的水泥混凝土漿體直接緊密相連，實現(xiàn)不同溫度條件下水泥混凝土早期結(jié) 構(gòu)形成過程的快速與準確測試。
該裝置包括電磁攪拌裝置、試樣倉、油浴槽、超聲儀和超聲夾持器；電磁攪拌裝置處于 底部，其上放置油浴槽，油浴槽內(nèi)部嵌入試樣倉；超聲儀包括壓電傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器和主 機，壓電傳感器有兩個，分別位于試樣倉的兩側(cè)，通過超聲夾持器與試樣倉中的水泥混凝土 試樣直接相連，兩個壓電傳感器的另一端通過A/D轉(zhuǎn)換器與主機相連接。
電磁攪拌裝置的溫度在20-35(TC范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在0-1500轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。試 樣倉是由隔聲性能好、傳熱速度快的泡沬鋁制成的倒梯形槽。超聲夾持儀包括支架和可折疊 型夾持環(huán)，可折疊型夾持環(huán)固定在支架上。
有益效果與國內(nèi)外同類技術(shù)相比，該項成果具有以下特色
1、 可以連續(xù)、自動、原位監(jiān)測水泥混凝土自加水開始的結(jié)構(gòu)形成全過程
本實用新型通過彈簧式夾持儀夾住超聲儀的兩個壓電傳感器，使之與試樣倉中的水泥漿
體直接緊密接觸，整個監(jiān)測過程傳感器和試樣不移動，保證原位測試；利用計算機采集，實 現(xiàn)連續(xù)、自動記錄水泥混凝土漿體結(jié)構(gòu)形成過程中的聲學參數(shù)的變化曲線。
2、 可以研究溫度對水泥混凝土結(jié)構(gòu)形成過程的影響規(guī)律
目前的超聲波法僅能研究溫度在20-40'C條件下水泥混凝土結(jié)構(gòu)形成過程，無法實現(xiàn)高 溫條件下的結(jié)構(gòu)形成過程研究。本發(fā)明利用材料學知識，首先設(shè)計了一種隔聲性能好、傳熱 速度快的泡沫鋁，并將其精加工制成倒梯形試驗倉；然后通過油浴加熱方式，將試驗倉緊密 嵌入可調(diào)溫的油浴槽中，實現(xiàn)溫度在20。C-35(TC可調(diào)。3、 可以保證壓電傳感器與水泥漿體直接緊密接觸，測試結(jié)果準確
目前，已有的實驗方法在超聲波測試時傳感器與水泥混凝土漿體間隔了墊片(鋼或有機玻 璃)，不能保證傳感器與水泥混凝土直接緊密接觸，特別是隨著水泥混凝土的凝結(jié)硬化，體積 發(fā)生收縮傳感器與試樣之間接觸變差，造成測量值出現(xiàn)明顯誤差。本發(fā)明專門設(shè)計和制作了 彈簧式夾持儀，用其夾住超聲儀的兩個壓電傳感器，使之與水泥漿體直接緊密接觸，可以保 證整個測試過程傳感器和試樣間的壓力保持恒定。
綜合運用超聲波技術(shù)、采用油浴加熱方式和新型泡沫鋁材料，制備出混凝土結(jié)構(gòu)形成過 程原位監(jiān)測裝置，國內(nèi)外尚無此類產(chǎn)品，技術(shù)經(jīng)濟效益明顯。


圖1混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置示意圖。圖2超聲儀示意圖。圖3夾持儀示意 圖。以上的圖中有電磁攪拌裝置l、試樣倉2、油浴槽3、超聲儀4、超聲夾持器5、壓電傳 感器6、 A/D轉(zhuǎn)換器7、主機8、支架9、可折疊型夾持環(huán)IO。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明本實用新型涉及的混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置是由電磁攪拌裝置、試樣倉、油 浴槽、超聲儀和超聲夾持儀組成；電磁攪拌裝置處于底部，其上放置油浴槽，油浴槽內(nèi)部嵌 入試樣倉，超聲儀通過超聲夾持儀與試樣倉中的水泥混凝土試樣直接相連。實驗時首先在油 浴槽中加滿耐熱油，然后將油浴槽放在電磁攪拌裝置上面，并將電磁攪拌裝置中的磁性攪拌 子和溫度傳感器放入油浴槽中，打開電磁攪拌裝置的電源、設(shè)置溫度和攪拌子轉(zhuǎn)速，加熱耐 熱油直至達到設(shè)置溫度，迅速將新拌水泥混凝土漿體放入試樣倉中，然后將裝有漿體的試樣 倉嵌入加滿耐熱油的油浴槽中，最后通過超聲夾持儀夾住超聲儀的兩個壓電傳感器，使之與 試樣倉中的水泥漿體直接緊密接觸，并自動記錄水泥混凝土漿體結(jié)構(gòu)形成過程中的聲學參數(shù) 的變化曲線。
進行水泥混凝土結(jié)構(gòu)形成過程監(jiān)測實驗時，首先在油浴槽中加滿耐熱油，然后將油浴槽 放在電磁攪拌裝置上面，并將電磁攪拌裝置中的磁性攪拌子和溫度傳感器放入油浴槽中，打 開電磁攪拌裝置的電源、設(shè)置溫度和攪拌子轉(zhuǎn)速，加熱耐熱油直至達到設(shè)置溫度，迅速將新 拌水泥混凝土漿體放入試樣倉中，然后將裝有漿體的試樣倉嵌入加滿耐熱油的油浴槽中，最 后通過超聲夾持儀夾住超聲儀的兩個壓電傳感器，使之與試樣倉中的水泥漿體直接緊密接觸， 并自動記錄水泥混凝土漿體結(jié)構(gòu)形成過程中的聲學參數(shù)的變化曲線。
權(quán)利要求1、一種混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置，其特征在于該裝置包括電磁攪拌裝置(1)、試樣倉(2)、油浴槽(3)、超聲儀(4)和超聲夾持器(5)；電磁攪拌裝置(1)處于底部，其上放置油浴槽(3)，油浴槽(3)內(nèi)部嵌入試樣倉(2)；超聲儀(4)包括壓電傳感器(6)、A/D轉(zhuǎn)換器(7)和主機(8)，壓電傳感器(6)有兩個，分別位于試樣倉(2)的兩側(cè)，通過超聲夾持器(5)與試樣倉(2)中的水泥混凝土試樣直接相連，兩個壓電傳感器(6)的另一端通過A/D轉(zhuǎn)換器(7)與主機(8)相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置，其特征在于的電磁攪拌 裝置(l)的溫度在20-35(TC范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在0-1500轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置，其特征在于試樣倉(2) 是由隔聲性能好、傳熱速度快的泡沫鋁制成的倒梯形槽。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置，其特征在于超聲夾持儀 (5)包括支架(9)和可折疊型夾持環(huán)(10)，可折疊型夾持環(huán)(10調(diào)定在支對9)上。
專利摘要混凝土早期結(jié)構(gòu)形成過程的監(jiān)測裝置主要用于建筑、交通、橋梁、水利、地下工程等領(lǐng)域的混凝土質(zhì)量控制、原材料的優(yōu)選和配合比參數(shù)的優(yōu)化；該裝置包括電磁攪拌裝置(1)、試樣倉(2)、油浴槽(3)、超聲儀(4)和超聲夾持器(5)；電磁攪拌裝置(1)處于底部，其上放置油浴槽(3)，油浴槽(3)內(nèi)部嵌入試樣倉(2)；超聲儀(4)包括壓電傳感器(6)、A/D轉(zhuǎn)換器(7)和主機(8)，壓電傳感器(6)有兩個，分別位于試樣倉(2)的兩側(cè)，通過超聲夾持器(5)與試樣倉(2)中的水泥混凝土試樣直接相連，兩個壓電傳感器(6)的另一端通過A/D轉(zhuǎn)換器(7)與主機(8)相連接。
文檔編號G01N29/04GK201382923SQ20092003699
公開日2010年1月13日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者偉 佘, 孫國文, 張云升, 張文華 申請人:東南大學