CN109991144A - 环氧密封型气体渗透率测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料性能测试领域，为环氧密封型气体渗透率测量装置，罐体由带凸台的楔形腔体、带双道橡胶密封圈的前后端面及前后端盖构成，前、后端盖上都螺纹安装有压力传感器和流量计；两只压力传感器输出端接有数据采集模块；串口转换模块的前端与流量计输出、数据采集模块输出相连接，其后端与上位机串口相连接；该测量装置前端有通向大气空间的旋转阀，该测量装置测量控制软件源自Labview平台开发；腔体与试件侧壁之间采用环氧树脂灌封，其配方组成为：环氧树脂(E‑51)83.4wt%，邻苯二甲酸二丁脂8.3wt%，乙二胺8.3wt%。本发明结构简单、操作方便及数据可靠性高等优点。

Description

环氧密封型气体渗透率测量装置
技术领域
本发明属于建筑材料性能测试领域，涉及一种用于材料试件气体渗透率测量的简便装置，主要用于多种混凝土和涂层材料的气体渗透率测量。
背景技术
随着建筑材料行业的不断发展，工程中所用混凝土强度等级越来越高，材料越来越致密，传统以水为介质的渗透性测试方法在实施起来难度越来越大，因此以气体渗透性评价材料耐久性越来越普遍。目前所使用的具体气体渗透性测试方法不尽相同。比如Alshmsi和Imran 所采用的方法是利用具有较强挥发性的乙醇、丙酮等液体蒸气作为渗透介质，将试件置于液面上方，并将试件侧面以及试件与盛液体的容器之间的缝隙密封以保证蒸气只从试件内部通过，然后调整实验环境温度得到不同的蒸气压力，测量流速稳定时液体质量的减少速率可以得到渗透流速，从而计算得出材料的渗透系数K。更普遍的气体渗透方法选择的是在试件一侧施加稳定高压，另一侧保持与大气相连通，从而可以在试件之中形成一个稳定的气流。例如美国材料与试验协会(ASTM)用于岩石渗透性测试的标准方法D4525，以及Kollek于1989 年提出的CEMBUREAU法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环氧密封型气体渗透率测量装置，使用此装置可测量多种混凝土和涂层材料的气体渗透率，具有装置结构简单、操作方便及数据可靠性高等优点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：包括罐体、两只压力传感器、两只流量计、数据采集模块、串口转换模块、测量控制软件、气源、调压阀、旋转阀及气路；
罐体由带凸台的楔形腔体、带双道橡胶密封圈的前后端面及前后端盖构成，前、后端盖上都螺纹安装有压力传感器和流量计；两只压力传感器输出端接有数据采集模块；串口转换模块的前端与流量计输出、数据采集模块输出相连接，其后端与上位机串口相连接；该测量装置前端有通向大气空间的旋转阀，该测量装置测量控制软件源自Labview平台开发；腔体与试件侧壁之间采用环氧树脂灌封，其配方组成为：环氧树脂(E-51)83.4wt％，邻苯二甲酸二丁脂8.3wt％，乙二胺8.3wt％。
一种环氧密封型气体渗透率测量装置包括：罐体、两只压力传感器、两只流量计、数据采集模块、串口转换模块、测量控制软件、气源、调压阀、旋转阀及气路等部分；测量原理基于达西定律。
所述的气体渗透率测量装置中的罐体由带凸台的楔形腔体、带双道橡胶密封圈的前后端面及前后端盖构成，端盖上螺纹安装压力传感器和流量计。
所述的气体渗透率测量装置中的两只压力传感器为前端压力传感器和后端压力传感器，分别用于获取前后端压力，测量范围为(0～1)MPa，精确度为±0.1％FS，输出(4～20) mA模拟信号。
所述的气体渗透率测量装置中的两只流量计为前端流量计和后端流量计，分别用于获取前后端流量，规格为(0～20)mL/min，准确度为±1.0％SP(≥35％FS)和±0.35％FS(<35％FS)，输出RS485数字。
所述的气体渗透率测量装置中的数据采集模块信号输入通道一和通道二分别与前后端压力传感器的输出端相连接，将压力传感器输出(4～20)mA模拟信号转换为RS485数字信号。
所述的气体渗透率测量装置中的串口转换模块前端与流量计输出、数据采集模块输出相连接，后端与上位机串口相连接，从而实现RS-232到RS-485的串口通讯转换。
所述的气体渗透率测量装置中的测量控制软件由Labview平台开发，在安装流量计和数据采集模块的labview驱动以及VISA驱动的基础上，结合labview函数编写出的具有流量计控制、流量计与压力传感器数值显示、测量参数设置、数据记录存储及结果计算处理等功能的可视化软件。
所述的气体渗透率测量装置的楔形腔体与被测试件侧壁之间采用环氧树脂灌封，其配方组成为：环氧树脂(E-51)83.4％，邻苯二甲酸二丁脂8.3％，乙二胺8.3％，从而达到很好的密封效果，相比其它的气体渗透率测试装置，试件侧壁封堵方法极大的简化装置结构，降低整个罐体结构的加工要求。
所述的气体渗透率测量装置中带凸台的楔形腔体可实现试件的快速水平安装，前后端的双流量计设计用来判定进出口流量是否平衡，同时验证整个装置的气密性，装置前端通向大气空间的旋转阀，能迅速降低前端压力，实现装置反行程快速测量。
所述的气体渗透率测量装置中的气源为氦气；装置最大密封压力为0.45MPa；允许试件样品规格：直径(150±1)mm，长度50mm，气体渗透率测量范围≤10-18m2。
有益效果:(1)本装置采用环氧树脂进行试件侧壁密封，能够达到很好的密封效果，相比其它的气体渗透率测试装置，试件侧壁封堵方法极大的简化装置结构，降低整个罐体结构的加工要求。(2)本装置采用可视化测量控制软件，使得气体渗透率测量装置的数据获取、过程控制以及结果处理变得相对简单与可靠。(3)前后端的双流量计可以准确判定进出口流量是否平衡，同时验证整个装置的气密性，旋转阀可迅速降低前端压力，实现装置反行程快速测量。(4)采用带凸台的楔形腔体可实现试件的快速水平安装。
附图说明
图1为气体渗透率测量装置示意图；
图2为实验装置主体平面尺寸图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步阐述本发明，下面实施例仅用于举例说明本发明，而本发明的保护范围不受实施例的限制。
实施例1：混凝土待测试件制作。按照如下质量配合比配制混凝土试件，倒入模具中浇注成型，1d后脱模。放入养护室中，在标准条件下养护。28d后取出，装入测试装置的楔形槽内，准备测试。混凝土试件配合比如表1所示。
表1混凝土试件配合比
环氧树脂密封材料的配制。按比例称量环氧树脂、邻苯二甲酸二丁脂和乙二胺，放入塑料烧杯中，用电动搅拌机搅拌均匀。
试件安装。将试件平稳置于带有凸台的楔形腔体内，腔体与试件侧壁之间灌入环氧树脂，等待几小时完全固化后，将前后封盖安装好并关闭所有阀门。
系统上电，打开装置测量控制软件，在系统预热约20分钟后查看流量计读数，若偏差过大则发出清零指令。打开气瓶，旋转调压阀至0.2MPa左右，当前端压力趋平稳，前后流量计读数相差不大于0.4ml/min，将数据采集间隔设置为5s，进行渗透率测量。
气体渗透率测量结果如表2所示。
表2：气体渗透率测量结果
测量次数 进气端压力(kPa) 出气端压力(kPa) 测量渗透率(m<sup>2</sup>)
1 188.7 95.8 6.7×10<sup>-17</sup>
2 188.7 95.7 6.7×10<sup>-17</sup>
3 188.7 95.6 6.7×10<sup>-17</sup>
4 188.7 95.7 6.7×10<sup>-17</sup>
5 188.7 95.8 6.7×10<sup>-17</sup>
6 188.7 95.7 6.7×10<sup>-17</sup>
算术平均值 188.7 95.7 6.7×10<sup>-17</sup>
结论：该试件在装置前后端压差92.9kPa情况下，其氦气气体渗透率为6.7×10-17m2。
本发明为用于测量材料气体渗透率的简易装置，可用于多种材料气体渗透率的快速、重复测量。该装置包括罐体、压力传感器、流量计、数据采集模块、气源、阀门及气路等部分。其中，罐体由带凸台的楔形腔体、带双道橡胶密封圈的前后端面及前后端盖构成，端盖上安装压力传感器和流量计。
带凸台的楔形腔体可实现试件的快速水平安装。腔体与试件侧壁之间采用环氧树脂灌封，不仅能够达到很好的密封效果，而且相比其它的气体渗透率测试装置，试件侧壁封堵方法极大的简化装置结构，降低整个罐体结构的加工要求。
前、后端的双流量计可以迅速判定进出口流量是否平衡，同时验证整个装置的气密性，而简单的双阀设计也大幅提高试件渗透率的重复测量速率。
本发明测量原理基于达西定律，测量控制软件采用修正后的达西定律表达式计算给出测得的渗透率。
本发明主要由罐体、两只压力传感器、两只流量计、数据采集模块、串口转换模块、测量控制软件、气源、调压阀、旋转阀及气路等部分，罐体由带凸台的楔形腔体、带双道橡胶密封圈的前后端面及前后端盖构成，带凸台的楔形腔体可实现试件的快速水平安装，端盖上螺纹安装压力传感器和流量计，腔体与试件侧壁之间采用环氧树脂灌封，打开装置测量控制软件，打开气瓶，旋转调压阀至0.2MPa左右，当前端压力趋平稳，前后流量计读数相差不大于0.4ml/min，将数据采集间隔设置为5s，进行渗透率测量。根据达西定律原理实现对材料试块的气体渗透率测试。

Claims (2)

1.一种环氧密封型气体渗透率测量装置，其特征在于：包括罐体、两只压力传感器、两只流量计、数据采集模块、串口转换模块、测量控制软件、气源、调压阀、旋转阀及气路；
罐体由带凸台的楔形腔体、带双道橡胶密封圈的前后端面及前后端盖构成，前、后端盖上都螺纹安装有压力传感器和流量计；两只压力传感器输出端接有数据采集模块；串口转换模块的前端与流量计输出、数据采集模块输出相连接，其后端与上位机串口相连接；该测量装置前端有通向大气空间的旋转阀，该测量装置测量控制软件源自Labview平台开发；腔体与试件侧壁之间采用环氧树脂灌封，其配方组成为：环氧树脂(E-51)83.4wt%，邻苯二甲酸二丁脂8.3wt%，乙二胺8.3wt%。
2.根据权利要求书1所述的环氧密封型气体渗透率测量装置，其特征在于：气源为氦气；装置最大密封压力为0.45Mpa；气体渗透率测量范围≤10-18m2。
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