CN104833794A - 一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，为水泥基材料早龄期相对湿度的测量，采用了全新的设计结构，能够有效防止水泥基材料早龄期内部高温度，以及高湿度针对传感器探头的破坏，而且能够准确的获得水泥基材料早龄期的相对湿度曲线；本发明还涉及基于水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法，针对前期数据，采用“点测”的方法，能够避免持续的饱和相对湿度和高温对传感器探头造成破坏，当水泥基材料湿度低于100%时，采用电脑自动采集，既能得到较高精度的湿度曲线，又能避免传感器的损坏。

Description

一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置及测量方法，属于建筑材料测量技术领域。

背景技术

随着社会的不断进步与发展，实际工程中对混凝土等水泥基材料性能的要求越来越高，同时，伴随高性能混凝土的高收缩导致的开裂也越来越普遍，而混凝土结构开裂，是目前实际结构工程耐久性降低的主要原因之一。混凝土内部相对湿度是研究收缩的重要参数之一。因此，为了保证混凝土结构的耐久性，对混凝土等水泥基材料进行湿度测量研究十分必要。

目前，高湿度区的高精度测量一直是湿度测量领域的难题。首先，同一湿度传感器，在极高相对湿度区和极低相对湿度区的测量精度要低于中间段的测量精度，即使是测量精度较高的湿敏电阻、湿敏电容系列的湿度传感器，这种现象同样非常明显。其次，较高的温度和较高的相对湿度(主要是100％的相对湿度)会影响湿度传感器的正常工作，甚至损坏传感器探头。水泥基材料在水化过程中，早期水化反应剧烈，会集中释放大量的水化热，使水泥基材料的温度上升很快，甚至高达70℃以上。而且，水泥基材料早龄期的内部相对湿度一般在98％以上，这样的内部环境决定了水泥基材料早期内部相对湿度测量的困难。虽然一些精度较低的湿度传感器能较早开始测量，但由于精度过低造成前期的测量误差过大，所以提供的数据研究意义不大。

由于上述问题的存在，文献中较少有高精度的早期相对湿度(尤其是前3天龄期)曲线，一般都认为前2～3天的相对湿度为100％。但事实上，常用配合比的水泥基材料的相对湿度在浇筑完成后24小时内，就从100％开始下降。根据拉普拉斯方程与卡尔文方程，以及自收缩的试验曲线可以反推得知，相对湿度理应在浇筑24小时内就开始下降。为此，设计出一套既能测量出早期水泥基材料内部相对湿度，又不会对湿度传感器造成损坏的方法和装置，就显得非常有必要。

发明内容

针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计简单，在不会对湿度传感器造成损坏的同时，能够测量出水泥基材料早龄期相对湿度的水泥基材料早龄期相对湿度测量装置。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，包括套管、湿度传感器和数据采集仪；其中，湿度传感器的探头由套管顶端开口处活动插入套管中，湿度传感器的探头位于套管的底部，且不伸出套管底端的开口，湿度传感器与数据采集仪相连接，数据采集仪用于记录相对湿度采集数据；还包括至少两根支撑杆，各根支撑杆的其中一端分别连接在套管底端开口的边缘上，且各个连接位置彼此等间距的分布在套管底端开口边缘上，各根支撑杆在套管所在直线上的投影长度相等，并且该长度根据试件测点位置进行预设。

作为本发明的一种优选技术方案：所述各根支撑杆的长度相等。

作为本发明的一种优选技术方案：所述各根支撑杆所在直线与所述套管所在直线相平行。

作为本发明的一种优选技术方案：所述套管侧壁上与所述湿度传感器的探头位置相对应的位置处设置至少一个通孔。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括由所述套管顶端开口处活动插入套管中的柱状塞，柱状塞与所述湿度传感器的探头择一活动插入套管中。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括翻口橡胶塞和开孔翻口橡胶塞，其中，翻口橡胶塞可拆卸式密封套设在所述套管顶端开口处；开孔翻口橡胶塞可拆卸式与所述套管顶端开口边缘密封接触、套设在套管顶端开口处，并且开孔翻口橡胶塞的开孔边缘可拆卸式与所述湿度传感器的外壁密封接触、套设在所述湿度传感器外壁上。

本发明所述一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明设计的水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，为水泥基材料早龄期相对湿度的测量，采用了全新的设计结构，能够有效防止早龄期水泥基材料内部高温度，以及高湿度针对传感器的破坏，而且能够准确的获得水泥基材料早龄期的相对湿度曲线，为水泥基材料早龄期力学、变形性能研究及数值仿真分析提供准确的参数，而且无需采用特制耐高温传感器，使用普通传感器即可完成测量操作，不仅提供了更加准确可靠的实验数据，而且有效降低了试验成本。

与此相应，针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法，基于本发明设计的水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，在保护湿度传感器不被破坏的同时，能够准确测量出水泥基材料早龄期相对湿度。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于权利要求1至6所述一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法，包括如下步骤：

步骤001.根据试件尺寸选择合适尺寸的测量装置，将所述柱状塞由所述套管顶端开口处插入套管中，且柱状塞的底端与所述套管的底端相平齐，进入步骤002；

步骤002.将插入柱状塞的套管竖直插入浇筑完成且正处于振捣操作的试件中，直至套管底端到达试件指定测量位置，且套管底部各个支撑杆的底端与试件底部接触，待试件振捣操作结束，进入步骤003；

步骤003.判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第一阈值时长，是则进入步骤004，否则继续判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第一阈值时长；其中，第一阈值时长小于12小时；

步骤004.首先保持套管位于试件中的位置不变，旋转向上拔出柱状塞，然后将所述翻口橡胶塞密封套设在套管顶端开口处，进入步骤005；

步骤005.判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第二阈值时长，是则首先从套管顶端开口处取下翻口橡胶塞，然后将所述湿度传感器的探头由套管顶端开口处活动插入套管中，并将开孔翻口橡胶塞套设在湿度传感器的外壁上，并且开孔翻口橡胶塞分别与湿度传感器外壁、套管顶端开口边缘密封接触，最后进入步骤006；否则继续判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第二阈值时长；其中，第二阈值时长大于第一阈值时长，且第二阈值时长小于12小时；

步骤006.湿度传感器探头检测试件的相对湿度，并上传至所述数据采集仪，进入步骤007；

步骤007.人工从数据采集仪上读取试件的相对湿度，并进行记录；同时，判断该相对湿度是否大于等于≥100％，是则进入步骤008，否则进入步骤009；

步骤008.判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于12小时，是则进入步骤009；否则首先从套管中拔出湿度传感器，并取下开孔翻口橡胶塞，然后将翻口橡胶塞密封套设在套管顶端开口处，最后延迟2小时后返回步骤005；

步骤009.湿度传感器探头实时检测试件的相对湿度，并实时上传至所述数据采集仪中，并且采用计算机终端实时通过数据采集仪获得试件的实时相对湿度；同时，将步骤007中人工读取并记录的相对湿度与实时相对湿度合成，构成试件的湿度测量曲线。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一阈值时长的取值范围为2-4小时，所述第二阈值时长的取值范围为6-8小时。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤001中，先在所述柱状塞上涂抹凡士林，再将所述柱状塞由所述套管顶端开口处插入套管中；

所述针对翻口橡胶塞和开孔翻口橡胶塞的操作中，在翻口橡胶塞上、开孔翻口橡胶塞上分别与其它装置接触的位置涂抹凡士林。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤003中，先将试件连同测量装置放入养护室中，再判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第一阈值时长。

本发明所述一种基于水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明设计的基于水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法，基于上述本发明设计的水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，针对前期数据，采用“点测”的方法，能够避免持续的饱和相对湿度和高温对传感器造成破坏，当水泥基材料湿度低于100％时，采用电脑自动采集，既能得到较高精度的湿度全曲线，又能避免传感器的损坏。

附图说明

图1为本发明设计水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的结构示意图。

图2为应用本发明设计基于水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法获得的水灰比0.3的净浆的内部早期相对湿度曲线图。

其中，1.套管，2.湿度传感器，3.数据采集仪，4.探头，5.支撑杆，6.通孔，7.开孔翻口橡胶塞，8.试件。

具体实施方式

下面结合说明书附图针对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明设计的一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置在实际应用过程当中，包括套管1、湿度传感器2和数据采集仪3；其中，湿度传感器2的探头4由套管1顶端开口处活动插入套管1中，湿度传感器2的探头4位于套管1的底部，且不伸出套管1底端的开口；套管1侧壁上与湿度传感器2的探头4位置相对应的位置处设置至少一个通孔6，通孔6的设计，是为了使得湿度传感器能够2与水泥基材料之间有着足够接触空间，保证湿度传感器2检测数据的准确性；并且针对通孔6的设计，实际应用中可以采用方形孔设计，具体可以设计方形孔的高度为10mm，宽度略小于套管1的直径，约比套管1直径小4mm；湿度传感器2与数据采集仪3相连接，数据采集仪3用于记录相对湿度采集数据；还包括翻口橡胶塞、开孔翻口橡胶塞7、柱状塞、至少两根支撑杆5，柱状塞由所述套管1顶端开口处活动插入套管1中，且柱状塞与所述湿度传感器2的探头4择一活动插入套管1中；翻口橡胶塞可拆卸式密封套设在所述套管1顶端开口处；开孔翻口橡胶塞7可拆卸式与所述套管1顶端开口边缘密封接触、套设在套管1顶端开口处，并且开孔翻口橡胶塞7的开孔边缘可拆卸式与所述湿度传感器2的外壁密封接触、套设在所述湿度传感器2外壁上；各根支撑杆5的其中一端分别连接在套管1底端开口的边缘上，且各个连接位置彼此等间距的分布在套管1底端开口边缘上；各根支撑杆5在套管1所在直线上的投影长度相等，并且该长度根据试件测点位置进行预设，这其中，对于各根支撑杆5来说，具体可以设计三种技术方案：第一种，对于各根支撑杆5的长度不作要求，可以一样长或是不一样长，但是各根支撑杆5在套管1所在直线上的投影长度相等；第二种，针对各根支撑杆5的长度，设计采用一样长，且各根支撑杆5在套管1所在直线上的投影长度相等；第三种，设计各根支撑杆5所在直线与所述套管1所在直线相平行，且各根支撑杆5在套管1所在直线上的投影长度相等，即各根支撑杆5的长度相等，且各根支撑杆5所在直线与所述套管1所在直线相平行。

上述技术方案设计的水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，为水泥基材料早龄期相对湿度的测量，采用了全新的设计结构，能够有效防止早龄期水泥基材料内部较高温度，以及较高湿度针对传感器的破坏，而且能够准确的获得水泥基材料早龄期的相对湿度曲线，为水泥基材料早龄期力学、变形性能研究及数值仿真分析提供准确的参数，而且无需采用特制耐高温传感器，使用普通传感器即可完成测量操作，不仅提供了更加准确可靠的实验数据，而且有效降低了试验成本。

基于上述技术方案设计的水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，本发明设计了针对水泥基材料早龄期相对湿度的测量，具体包括如下步骤：

步骤001.根据试件尺寸选择合适尺寸的测量装置，即选择具有合适支撑杆5长度的测量装置，先在所述柱状塞上涂抹凡士林，再将所述柱状塞由所述套管1顶端开口处插入套管1中，且柱状塞的底端与所述套管1的底端相平齐，进入步骤002。其中，凡士林的涂抹能够有效增大彼此物体间的接触性，能够起到提高密封性的作用。

步骤002.将插入柱状塞的套管1竖直插入浇筑完成且正处于振捣操作的试件中，直至套管1底端到达试件指定测量位置，且套管1底部各个支撑杆5的底端与试件底部接触，待试件振捣操作结束，进入步骤003。

步骤003.先将试件连同测量装置放入养护室中，再判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第一阈值时长，是则进入步骤004，否则继续判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第一阈值时长；其中，第一阈值时长小于12小时，第一阈值时长的取值范围为2-4小时。

步骤004.首先保持套管1位于试件中的位置不变，旋转向上拔出柱状塞，然后将所述翻口橡胶塞密封套设在套管1顶端开口处，并在翻口橡胶塞与套管1顶端开口处接触的位置涂抹凡士林，进入步骤005。

步骤005.判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第二阈值时长，是则首先从套管1顶端开口处取下翻口橡胶塞，然后将所述湿度传感器2的探头4由套管1顶端开口处活动插入套管1中，并将开孔翻口橡胶塞7套设在湿度传感器2的外壁上，并且开孔翻口橡胶塞7分别与湿度传感器2外壁、套管1顶端开口边缘密封接触，在开孔翻口橡胶塞7分别与湿度传感器2外壁、套管1顶端开口边缘接触的位置涂抹凡士林，最后进入步骤006；否则继续判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第二阈值时长；其中，第二阈值时长大于第一阈值时长，且第二阈值时长小于12小时，第二阈值时长的取值范围为6-8小时。

步骤006.湿度传感器2探头4检测试件的相对湿度，并上传至所述数据采集仪3，进入步骤007。

步骤007.人工从数据采集仪3上读取试件的相对湿度，并进行记录；同时，判断该相对湿度是否大于等于≥100％，是则进入步骤008，否则进入步骤009。

步骤008.判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于12小时，是则进入步骤009；否则首先从套管1中拔出湿度传感器2，并取下开孔翻口橡胶塞7，然后将翻口橡胶塞密封套设在套管1顶端开口处，并在翻口橡胶塞与套管1顶端开口处接触的位置涂抹凡士林，最后延迟2小时后返回步骤005。

步骤009.湿度传感器2探头4实时检测试件的相对湿度，并实时上传至所述数据采集仪3中，并且采用计算机终端实时通过数据采集仪3获得试件的实时相对湿度；同时，将步骤007中人工读取并记录的相对湿度与实时相对湿度合成，构成试件的湿度测量曲线。

上述设计基于水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法，基于上述本发明设计的水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，针对前期数据，采用“点测”的方法，能够避免持续的饱和相对湿度和高温对传感器造成破坏，当水泥基材料湿度低于100％时，采用电脑自动采集，既能得到较高精度的湿度曲线，又能避免传感器的损坏。应用上述设计基于水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法，针对水灰比0.3、尺寸为220mm×180mm×260mm、上表面未密封的水泥净浆试件不同部位早期相对湿度进行测量，如图2所示，准确获得水灰比0.3的净浆的早期相对湿度曲线图。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1. 一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，包括套管（1）、湿度传感器（2）和数据采集仪（3）；其中，湿度传感器（2）的探头（4）由套管（1）顶端开口处活动插入套管（1）中，湿度传感器（2）的探头（4）位于套管（1）的底部，且不伸出套管（1）底端的开口，湿度传感器（2）与数据采集仪（3）相连接，数据采集仪（3）用于记录相对湿度采集数据；其特征在于：还包括至少两根支撑杆（5），各根支撑杆（5）的其中一端分别连接在套管（1）底端开口的边缘上，且各个连接位置彼此等间距的分布在套管（1）底端开口边缘上，各根支撑杆（5）在套管（1）所在直线上的投影长度相等，并且该长度根据试件测点位置进行预设。

2. 根据权利要求1所述一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，其特征在于：所述各根支撑杆（5）的长度相等。

3. 根据权利要求1所述一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，其特征在于：所述各根支撑杆（5）所在直线与所述套管（1）所在直线相平行。

4. 根据权利要求1至3中任意一项所述一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，其特征在于：所述套管（1）侧壁上与所述湿度传感器（2）的探头（4）位置相对应的位置处设置至少一个通孔（6）。

5. 根据权利要求1所述一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，其特征在于：还包括由所述套管（1）顶端开口处活动插入套管（1）中的柱状塞，柱状塞与所述湿度传感器（2）的探头（4）择一活动插入套管（1）中。

6. 根据权利要求1所述一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置，其特征在于：还包括翻口橡胶塞和开孔翻口橡胶塞（7），其中，翻口橡胶塞可拆卸式密封套设在所述套管（1）顶端开口处；开孔翻口橡胶塞（7）可拆卸式与所述套管（1）顶端开口边缘密封接触、套设在套管（1）顶端开口处，并且开孔翻口橡胶塞（7）的开孔边缘可拆卸式与所述湿度传感器（2）的外壁密封接触、套设在所述湿度传感器（2）外壁上。

7. 一种基于权利要求1至6所述一种水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤001. 根据试件尺寸选择合适尺寸的测量装置，将所述柱状塞由所述套管（1）顶端开口处插入套管（1）中，且柱状塞的底端与所述套管（1）的底端相平齐，进入步骤002；

步骤002. 将插入柱状塞的套管（1）竖直插入浇筑完成且正处于振捣操作的试件中，直至套管（1）底端到达试件指定测量位置，且套管（1）底部各个支撑杆（5）的底端与试件底部接触，待试件振捣操作结束，进入步骤003；

步骤003. 判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第一阈值时长，是则进入步骤004，否则继续判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第一阈值时长；其中，第一阈值时长小于12小时；

步骤004. 首先保持套管（1）位于试件中的位置不变，旋转向上拔出柱状塞，然后将所述翻口橡胶塞密封套设在套管（1）顶端开口处，进入步骤005；

步骤005. 判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第二阈值时长，是则首先从套管（1）顶端开口处取下翻口橡胶塞，然后将所述湿度传感器（2）的探头（4）由套管（1）顶端开口处活动插入套管（1）中，并将开孔翻口橡胶塞（7）套设在湿度传感器（2）的外壁上，并且开孔翻口橡胶塞（7）分别与湿度传感器（2）外壁、套管（1）顶端开口边缘密封接触，最后进入步骤006；否则继续判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第二阈值时长；其中，第二阈值时长大于第一阈值时长，且第二阈值时长小于12小时；

步骤006. 湿度传感器（2）探头（4）检测试件的相对湿度，并上传至所述数据采集仪（3），进入步骤007；

步骤007. 人工从数据采集仪（3）上读取试件的相对湿度，并进行记录；同时，判断该相对湿度是否大于等于≥100%，是则进入步骤008，否则进入步骤009；

步骤008. 判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于12小时，是则进入步骤009；否则首先从套管（1）中拔出湿度传感器（2），并取下开孔翻口橡胶塞（7），然后将翻口橡胶塞密封套设在套管（1）顶端开口处，最后延迟2小时后返回步骤005；

步骤009. 湿度传感器（2）探头（4）实时检测试件的相对湿度，并实时上传至所述数据采集仪（3）中，并且采用计算机终端实时通过数据采集仪（3）获得试件的实时相对湿度；同时，将步骤007中人工读取并记录的相对湿度与实时相对湿度合成，构成试件的湿度测量曲线。

8. 根据权利要求7所述一种基于水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法，其特征在于：所述第一阈值时长的取值范围为2-4小时，所述第二阈值时长的取值范围为6-8小时。

9. 根据权利要求7所述一种基于早龄期水泥基材料相对湿度测量装置的测量方法，其特征在于：所述步骤001中，先在所述柱状塞上涂抹凡士林，再将所述柱状塞由所述套管（1）顶端开口处插入套管（1）中；

所述针对翻口橡胶塞和开孔翻口橡胶塞（7）的操作中，在翻口橡胶塞上、开孔翻口橡胶塞（7）上分别与其它装置接触的位置涂抹凡士林。

10. 根据权利要求7所述一种基于水泥基材料早龄期相对湿度测量装置的测量方法，其特征在于：所述步骤003中，先将试件连同测量装置放入养护室中，再判断试件自浇筑完成时间起的累加时间是否大于等于第一阈值时长。