CN109813877A - 一种分离式混凝土湿度场测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分离式混凝土湿度测试装置及方法，包括第一管、第二管、第三管、橡胶塞、湿度传感器和无线采集装置；所述的第一管的两端均敞口；所述的第二管的一端封闭，另一端敞口，且第二管的外径略小于第一层管的内径；所述的第三管的两端均敞口，且第三管的外径略小于第一层管的内径；所述的橡胶塞和湿度传感器放置在第三管内，湿度传感器位于橡胶塞的下方，且与无线采集装置相连。

Description

一种分离式混凝土湿度场测试装置及方法

技术领域

本发明涉及预应力混凝土湿度检测领域，尤其涉及一种分离式混凝土湿度测试装置及方法。

背景技术

混凝土表面裂缝产生的一个重要原因是混凝土表面的干缩应力或称湿差应力。混凝土内部湿度将引起混凝土变形，相对湿度增大，混凝土会膨胀，反之会收缩。混凝土结构中出现干缩裂缝主要有两种情况：一是混凝土整体干缩在外部结构约束下引发贯穿性裂缝，主要发生于构件截面尺寸较小，表层脱水干缩其主导作用的情况；二是在内外湿度梯度的作用下，混凝土内外湿度差异所致的不协调变形会导致应力的产生。当拉应力达到一定水平时，混凝土就会开裂。由于干缩变形是混凝土内部水分含量变化的结果，了解混凝土的湿度特性及其分布是研究混凝土干缩变形及其引发结构开裂的前提和基础。因此展开对混凝土湿度场、湿度变形和湿度应力研究是混凝土结构开裂预测预防的基础性工作。

由于混凝土在凝固过程中，存在由液态向固态的形态转变过程，而湿度传感器遇水后难以存活，因此浇筑混凝土前不能提前埋置湿度传感器，导致内部湿度场的测试成为世界性的难题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种分离式混凝土湿度测试装置及方法。该装置能够在混凝土浇筑完成后，隔绝湿度传感器与大气的基础，有效测试得到混凝土梁的湿度场。

本发明的第一发明目的是提供一种分离式混凝土湿度测试装置，使用该装置可以有效测得混凝土梁体的湿度场。

本发明的第二发明目的是提供一种基于分离式混凝土湿度测试装置的测试方法，使用该方法可以有效测得混凝土梁体的湿度场。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

一种分离式混凝土湿度测试装置，包括第一管、第二管、第三管、橡胶塞、湿度传感器和无线采集装置；

所述的第一管的两端均敞口；

所述的第二管的一端封闭，另一端敞口，且第二管的外径略小于第一层管的内径；

所述的第三管的两端均敞口，且第三管的外径略小于第一层管的内径；

所述的橡胶塞和湿度传感器放置在第三管内，湿度传感器位于橡胶塞的下方，且与无线采集装置相连。

进一步的，所述第一管与第三管插装在一起后，顶部的环状间隙通过密封件密封。

进一步的，所述第二管、第三管的长度大于第一管的长度。

进一步的，在所述的橡胶塞上设有供湿度传感器数据线穿过的孔，孔与数据线形成的间隙要密封。

进一步的，在混凝土梁一个截面沿不同高度方向分别布置多个湿度测试装置，得到一个截面沿高度方向的湿度场。

进一步的，多个湿度测试装置的湿度传感器均与同一个无线采集装置相连。

本发明提供的利用分离式混凝土湿度测试装置进行具体测试的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：

固定嵌套式第一管及第二管；在浇筑混凝土前，将第一管及第二管进行嵌套，两个管底部位置与湿度测试高度位置一致，第二管顶部位置高出第一管一定的距离，并固定于钢筋网中；然后此方法依次在钢筋网上固定多个嵌套式第一管及第二管；

步骤(2)：

在钢筋网内和建筑模板内浇筑混凝土，在浇筑混凝土后，待混凝土初凝前，将第二管拔出；混凝土完全凝固后，将湿度传感器及橡胶塞放入第三管底部，并将第三管管插入第一管中，并用密封胶进行密封，保证钢管间的密封性；

步骤(3)：

将同一截面不同高度的湿度传感器接入无线采集装置中，可以不间断地对湿度数据进行采集，最终得到箱梁截面沿着高度方向的湿度场数据。

步骤(4)：

测试完毕后，使用混凝土对埋置钢管产生的空洞进行填充，保证梁体的完整性。

进一步的，因浇筑混凝土振捣过程中会对钢管造成一定的冲击，所述的第一管、第二管和第三管的采用壁厚为2.5mm以上的钢管。

进一步的，所述的湿度传感器应与混凝土保持一定的距离，以防接触混凝土影响测试精度。

本发明的有益效果是：

本发明提出一种分离式混凝土湿度测试装置及方法，使用该装置可以有效测得混凝土梁体的湿度场；该测试装置简单易行，仅需提前埋置钢管，后期不会对梁体造成破坏，能够有效测得梁体的湿度场，从而分析湿度引起的梁体开裂问题，对施工有指导促进作用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是根据一个或多个实施方式的埋置钢管示意图。

图2是根据一个或多个实施方式的单个传感器测试示意图。

图3是根据一个或多个实施方式的湿度场测试示意图。

图4是根据一个或多个实施方式的湿度变化趋势图。

其中，1为第一管，2为第二管，3为混凝土梁，4为生胶带，5为湿度传感器，6为无线采集模块，7为橡胶塞，8为第三管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“第一”、“第二”、“第三”，仅表示三个不同的管子，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有第一、第二和第三的顺序，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中由于混凝土在凝固过程中，存在由液态向固态的形态转变过程，而湿度传感器遇水后难以存活，因此浇筑混凝土前不能提前埋置湿度传感器，导致内部湿度场的测试成为世界性的难题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种分离式混凝土湿度测试装置及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1、图2所示，一种分离式混凝土湿度测试装置，包括第一管、第二管、第三管、橡胶塞、湿度传感器和无线采集装置；

第一管1的两端均敞口；内径略大于第二管和第三管；

第二管2的一端封闭，另一端敞口，且第二管的外径略小于第一层管的内径；

第三管8的两端均敞口，且第三管的外径略小于第一层管的内径，其长度和直径大小和第二管相同；本发明中的第三管和第二管不同时使用，第二管先放在第一管内，等待混凝土初凝前，拿出第二管，然后再放置第三管；橡胶塞7和湿度传感器5放置在第三管内，湿度传感器55位于橡胶塞的下方，且与无线采集装置相连。

进一步的，第一管1与第二管2插装在一起后，第二管2要高出第一管1一定的高度，方便在后续步骤中可以将第一管1快速的从第二管2取出。

进一步的，第一管1与第三管8插装在一起后，形成的顶部间隙通过密封件密封。

密封件可采用图中的生胶带4，也可以采用类似于橡胶套的结构形式进行密封；且第三管8要出第一管1一定的高度，方便在后续步骤中可以将第一管1快速的取出第三管8。

第一管1、第二管2和第三管8可以采用现有的钢管制作，后期不会对梁体造成破坏，能够有效测得梁体的湿度场，从而分析湿度引起的梁体开裂问题，对施工有指导促进作用。

进一步的，为保证湿度传感器的数据采集，将橡胶塞7进行穿孔，使得湿度传感器连接线能够穿过橡胶塞7；且注意应在橡胶塞孔处涂密封胶，保证其密封性。

如图3所示，具体的测试时，在混凝土梁3一个截面沿不同高度方向分别布置多个湿度测试装置，多个湿度测试装置中的湿度传感器呈一定的阶梯状在混凝土梁中设置；得到一个截面沿高度方向的湿度场；多个湿度测试装置的湿度传感器均与同一个无线采集装置相连；或者多个湿度测试装置的湿度传感器与多个不同的无线采集装置相连，具体的可以根据实际需要进行选择。

具体的试验步骤如下:

步骤(1)：

制作多个嵌套钢管，且对其进行固定。

单个嵌套钢管的制作方法，在浇筑混凝土前，将第一管1及第二管2进行嵌套，两个钢管底部位置与湿度测试高度位置一致，第二管2顶部位置比第一管1高出10cm，并固定于钢筋网中；这里所述的高出距离可以根据实际进行选择，不一定限定为10cm；

因浇筑混凝土振捣过程中会对钢管造成一定的冲击，因此第一管1及第二管2宜选取壁厚2.5mm以上的钢管，并将其固定牢固。

按照同样的方法，制作多个嵌套钢管；多个嵌套钢管依次按照不同的高度放入到钢筋网内，可以参考图3的形式。

步骤(2)：

在浇筑混凝土后，待混凝土初凝前，将多个嵌套钢管中的第二管2拔出。

制作多个第三管8，混凝土完全凝固后，将湿度传感器5及橡胶塞7分别放入到多个第三管8中，并将第三管8插入到多个第一管1中，并用生胶带4进行密封，保证钢管间的密封性；这里的生胶带4可以用别的密封装置进行替代，例如密封圈、密封套结构等。

同时，注意控制湿度传感器5应与混凝土保持1-2mm的距离，以防接触混凝土影响测试精度。

步骤(3)：

将同一截面不同高度的传感器接入无线采集装置6中，可以不间断地对湿度数据进行采集，最终得到箱梁截面的湿度场数据。

步骤(4)：

测试完毕后，使用混凝土对埋置钢管产生的空洞进行填充，保证梁体的完整性。

本发明图4中所示为通过该装置及方法采用到的湿度变化趋势图。

本发明公开的一种分离式混凝土湿度测试装置及方法，使用该装置可以有效测得混凝土梁体的湿度场。该测试装置简单易行，仅需提前埋置钢管，后期不会对梁体造成破坏，能够有效测得梁体的湿度场，从而分析湿度引起的梁体开裂问题，对施工有指导促进作用。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种分离式混凝土湿度测试装置，其特征在于，包括第一管、第二管、第三管、橡胶塞、湿度传感器和无线采集装置；

所述的第一管的两端均敞口；

所述的第二管的一端封闭，另一端敞口，且第二管的外径略小于第一层管的内径；

所述的第三管的两端均敞口，且第三管的外径略小于第一层管的内径；

所述的橡胶塞和湿度传感器放置在第三管内，湿度传感器位于橡胶塞的下方，且与无线采集装置相连。

2.如权利要求1所述的分离式混凝土湿度测试装置，其特征在于，所述第一管与第三管插装在一起后，顶部的环状间隙通过密封件密封。

3.如权利要求1所述的分离式混凝土湿度测试装置，其特征在于，所述第二管、第三管的长度大于第一管的长度。

4.如权利要求1所述的分离式混凝土湿度测试装置，其特征在于，在所述的橡胶塞上设有供湿度传感器数据线穿过的孔，孔与数据线形成的间隙要密封。

5.如权利要求1所述的分离式混凝土湿度测试装置，其特征在于，在混凝土梁一个截面沿不同高度方向分别布置多个湿度测试装置，得到一个截面沿高度方向的湿度场。

6.如权利要求1所述的分离式混凝土湿度测试装置，其特征在于，多个湿度测试装置的湿度传感器均与同一个无线采集装置相连。

7.利用权利要求1-6任一所述的分离式混凝土湿度测试装置进行测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：

固定嵌套式第一管及第二管；在浇筑混凝土前，将第一管及第二管进行嵌套，两个管底部位置与湿度测试高度位置一致，第二管顶部位置高出第一管一定的距离，并固定于钢筋网中；然后此方法依次在钢筋网上固定多个嵌套式第一管及第二管；

步骤(2)：

在钢筋网内和建筑模板内浇筑混凝土，在浇筑混凝土后，待混凝土初凝前，将第二管拔出；混凝土完全凝固后，将湿度传感器及橡胶塞放入第三管底部，并将第三管管插入第一管中，并对管间间隙进行密封；

步骤(3)：

将同一截面不同高度的湿度传感器接入无线采集装置中，可以不间断地对湿度数据进行采集，最终得到箱梁截面沿着高度方向的湿度场数据；

步骤(4)：

测试完毕后，使用混凝土对埋置钢管产生的空洞进行填充，保证梁体的完整性。

8.如权利要求7所述的分离式混凝土湿度测试装置进行测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述的第一管、第二管和第三管的采用壁厚为2.5mm以上的钢管。

9.如权利要求7所述的分离式混凝土湿度测试装置进行测试的方法，其特征在于，所述的湿度传感器应与混凝土顶面保持一定的距离。