CN110006811A - 一种混凝土抗氯离子渗透性测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程材料性能测试设备技术领域，涉及一种混凝土抗氯离子渗透性测量装置，由包括液晶屏的混凝土交流电阻测量器单元和包括储液池的有机玻璃试验槽单元组成，混凝土交流电阻测量器单元与有机玻璃试验槽单元通过导线电连接，混凝土交流电阻测量器单元采用交流电测量混凝土试件的电阻值，能够避免极化反应和温升过高对电阻值测量精度的影响，测量过程简便，操作方便，不需要复杂的外部电路，备好混凝土试块后，直接用混凝土交流电阻测量器单元测量即可，测量时间短，不需要长时间测量通过混凝土试件的电荷数值，与电通量法的测量结果之间具有良好的数据相关性；其结构简单，测量数据稳定，测量结果准确，具有较高的实用价值。
Description
技术领域：
本发明属于土木工程材料性能测试设备技术领域，涉及一种混凝土抗氯离子渗透性测量装置，能够直观且快速地测得混凝土抗氯离子渗透性。
背景技术：
建筑工程中的混凝土结构构件在服役的生命周期内，在经受冻融、碳化、酸碱腐蚀或碱-骨料反应的影响下，使用功能和结构安全会遭到破坏；自20世纪60年代以来，混凝土的耐久性问题越来越受到专家学者的重视，是当前土木工程界不容忽视的问题之一；经过多年研究发现，影响混凝土耐久性的各种破坏机理都与混凝土的渗透性有关。混凝土的渗透性是指气体、液体或离子受压力、化学势或电场作用在混凝土中渗透、扩散或迁移的难易程度。A.M.内维尔指出：“为了得到耐久的混凝土，必须相应地提高抗渗性。”，这一思想在诸多文献中得以体现，混凝土的渗透性越高，其抗渗性就越低，也即其抵抗水和侵蚀性介质侵入的能力越低，所以，渗透性(或抗渗性)是评价混凝土耐久性的重要指标。混凝土的渗透性高低可以通过侵蚀性介质在混凝土中扩散系数的大小来反映。氯离子亲和力较大，可在混凝土表面附近扩散，易于扩散至2mm以下的孔中，另外，研究表明钢筋锈蚀等耐久性问题与氯离子的浓度及扩散有很大的关系，尤其在沿海及北方除冰盐地区，氯离子的扩散性受到特别的重视。基于此，常用氯离子在混凝土中的扩散系数来评价混凝土的渗透性。
氯离子扩散系数快速测定的试验原理最早由唐路平等人在瑞典提出，北欧以此原理为基础发展了CTH法(NT Build 492-1999.11)。同时，德国亚琛工业大学土木工程研究所(IBAC，RWTH Aachen)在DuraCrete Document BE95-1347/R8-1999.03研究报告和DAfStbHeft 510-2000中提出了RCM方法。RCM方法是德国氯离子电迁移快速试验方法发展中的一种版本，而且已先后被瑞士SLA 262/1-2003标准和德国BAW标准草案(2004.05)采纳。经过多年的发展，RCM法在国际上被认为是当前测量在非稳态下氯离子扩散系数较为精确的试验方法之一。
直流电量法是由Whiting于1981年研究提出的，后来先后被美国AASHTO T277-83和ASTM C1202-91两个标准采用，至今仍在ASTM C1202-19中使用，是目前国际上最为流行的混凝土渗透性评价方法之一。直流电量法是利用在直流电压作用下，氯离子通过混凝土试件向正极方向移动的原理，依据在规定时间内通过混凝土的电量的高低来快速评价混凝土抗氯离子渗透的能力。直流电量法操作简便，但是存在着明显的缺点：在施加60V以上的高电压时，试验槽内溶液的温度会因极化反应而升高，影响试验结果；如果降低试验电压，又会大大延长试验时间；另外，试验结果还受到孔溶液化学成分的影响等。
清华大学路新瀛提出的饱盐混凝土电导率法(NEL法)是将测得的电导值通过Nernst-Einstein方程计算出氯离子的渗透性，是基于离子扩散和电迁移的关系提出的快速试验方法。
中国专利200820302173.9公开的一种混凝土RCM氯离子扩散系数&电通量多功能测试仪包括RCM氯离子扩散系数测试设备、电通量测试设备和测试主机；RCM氯离子扩散系数测试设备包括至少一个装有阴极电解液的溶液器皿，阴极电解液中置有阴极；溶液器皿的内部有一斜面，斜面上置有一个倾斜的有机硅橡胶套，有机硅橡胶套由支架支撑，其内部装有混凝土试件和阳极电解液，混凝土试件固定于有机硅橡胶套底部，阳极电解液中置有阳极和温度传感器，电通量测试设备包括至少一对内装阴极电解液的阴极溶液器皿和内装阳极电解液的阳极溶液器皿，上述阴极电解液中置有阴极，阳极电解液中置有阳极和温度传感器，混凝土试件的一端浸入阴极电解液，混凝土试件的另一端浸入阳极电解液；测试主机内置主控板卡，主控板卡与控制总线连接的元件有：与控制总线连接的数据总线驱动器；与显示屏连接的显示屏接口；与键盘连接的键盘接口；与打印机连接的RS232接口；与电脑连接的USB接口；与温度传感器插口连接的采样单元；与阳极插口、阴极插口连接的电源电压转换模块；用于检测数据统计、分析、运算的中央处理器；连接控制按钮的控制器；用于存储检测程序和检测数据的静态随机存储器和固态存储器；电源开关；测试主机外壳上具有与主控板卡对应的显示屏、至少一个通道分电源开关、至少一个控制按钮、外接电源插口以及至少一个温度传感器插口、至少一个阳极插口、至少一个阴极插口和一个用于与计算机连接的USB插口；上述阳极插口通过导线与阳极相连；上述阴极插口通过导线与阴极相连；上述温度传感器插口通过信号线与温度传感器相连；中国专利200820300121.8公开的一种混凝土RCM氯离子扩散系数测定仪包括以下两部分：a、至少一个装有阴极电解液的溶液器皿，阴极电解液中置有电极负极；溶液器皿的内部有一斜面，斜面上置有一个倾斜的有机硅橡胶套，有机硅橡胶套由支架支撑，其内部装有混凝土试件和阳极电解液，混凝土试件固定于有机硅橡胶套底部，阳极电解液中置有电极正极和温度传感器；b、一台内置主控板卡和打印机的测试主机，主控板卡与控制总线连接的元件有：与控制总线连接的总线驱动模块；与显示屏连接的显示屏接口；与键盘连接的键盘接口；与打印机连接的RS232的接口电路；与温度传感器插口连接的采样单元；用于检测数据统计、运算的中央处理器；连接控制按钮的控制器；用于存储检测程序和检测数据的静态随机存储器和固态存储器；与上述各元件连接的电源电压转换单元和电源开关；测试主机外壳上具有与主控板卡对应的显示屏、外接电源接口、电源开关以及至少一个温度传感器插口、至少一个电源正极插口、至少一个电源负极插口和一个用于与计算机连接的USB插口；上述电源正极插口通过导线与电极正极相连；上述电源负极插口通过导线与电极负极相连；上述温度传感器插口通过信号线与温度传感器相连；以上产品在测量混凝土抗氯离子渗透性时存在测量结果不直观、测量成本高、测量过程复杂或测量结果不准确等问题。因此，研发设计一种测量过程简单、测量速度快、测量成本低和测量结果精确的混凝土抗氯离子渗透性测量装置，利用交流电实现直观和快速测量混凝土抗氯离子渗透性的功效，具有显著的社会和经济价值。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种测量过程简单、测量速度快、测量成本低和测量结果精确的混凝土抗氯离子渗透性测量装置，利用交流电实现直观和快速测量混凝土抗氯离子渗透性的功效。
为了实现上述目的，本发明涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量装置由包括液晶屏的混凝土交流电阻测量器单元和包括储液池的有机玻璃试验槽单元组成，混凝土交流电阻测量器单元与有机玻璃试验槽单元通过导线电连接。
本发明涉及的混凝土交流电阻测量器单元的内部集成有主控CPU、激励电路、测量电路和液晶屏显示电路，主控CPU分别与激励电路、测量电路和液晶屏显示电路电连接，激励电路与测量电路电连接，液晶屏显示电路与混凝土交流电阻测量器单元外部设置的液晶屏电连接；激励电路由DDS电路、滤波电路、稳幅电路、扩流电路和输出端口保护电路构成；测量电路由凯尔文检测电路、电压放大电路、电流放大电路、选频电路、程控放大电路、整流电路、采样电路、鉴幅电路和鉴相电路构成。
本发明涉及的有机玻璃试验槽单元的主体结构包括槽体、螺栓孔、试件槽、导电铜垫板、一号螺钉孔、导电铜片、二号螺钉孔、固定孔、储液池、排气孔、电极导出孔、注液孔、三号螺钉孔和四号螺钉孔；矩形块状式结构的槽体的四个角部设置有贯穿槽体的圆柱形结构的螺栓孔，槽体的中心位置开设有试件槽，试件槽的底部槽口处设置有圆形带孔片状结构的导电铜垫板，导电铜垫板的边缘开设有圆形结构的一号螺钉孔，导电铜垫板通过矩形片状结构的导电铜片上开设的二号螺钉孔与导电铜片螺钉式连接，导电铜片的另一端开设有椭圆形结构的固定孔，一号螺钉孔、二号螺钉孔与固定孔位于同一条轴线上，槽体的内部位于导电铜垫板的下方开设有圆柱形结构的储液池，储液池的侧部依次设置有贯穿槽体的圆柱形结构的排气孔、电极导出孔和注液孔，槽体上部还开设有圆柱形结构的三号螺钉孔，电极导出孔位于三号螺钉孔的正后方，导电铜垫板通过一号螺钉孔和槽体上开设的圆柱形结构的四号螺钉孔与槽体螺钉式连接，导电铜片的一端由电极导出孔伸出后通过导电铜片上的固定孔用螺钉固定在三号螺钉孔中作为导线的接入端。
本发明涉及的主控CPU能够监测测量电路的信号波形、幅度和相位参数，并根据波形特征对通道参数进行调整，主控CPU数据处理采用前馈神经网络算法，对采样值进行加权分析和数据统计，根据混凝土阻抗谱特性进行数据处理，计算和测定出混凝土试块的抗氯离子渗透性数值，并将渗透性数值送达液晶屏进行显示；激励电路能够产生电压为1伏、频率为1000赫兹的交流信号，为测量电路提供信号源；DDS电路为DDS数字频率合成电路，其中的DDS信号发生器U1为AD9833，信号源能够工作于调制状态，对输出电平进行调节，DDS电路采用DDS芯片AD9833，信号控制参数由主控CPU通过SPI端口输入DDS发生器U1，控制其产生相应正弦信号，DDS电路产生设定频率和设定振幅的正弦波作为测量电路的激励信号；稳幅电路采用AGC自动增益控制电路，将输出信号幅值锁定在预期值上，其中，U2和U3为可变增益运算放大电路，固定增益由电阻R10和R14决定；控制电压由引脚Pin1与Pin2之间的电压差决定；根据引脚Pin2所接电位器设置所需的偏置电位；三极管Q1和Q2组成检波电路，再经积分电容C15积分电压，驱动调整引脚Pin1的电位值，从而调整U2和U3的电压增益；引脚Pin4的电位值决定输出电压幅值，分别由电阻R6、R7和电阻R11、R12的分压值决定；扩流电路和输出端口保护电路由三极管Q3和Q4构成推挽电路；其中的U4A和U4B均为TL082；凯尔文检测电路测量被测电阻Rt时，在激励回路HF和LF上施加激励信号I，从检测回路HS和LS上测量数值；程控放大电路中的U17为高精度数字电位器，结合运算放大电路U18B实现程控放大功能，U18B为TL082，高精度数字电位器的阻值精度为1％，具有10Bit分度，1024档可调阻值，其中CTL-BUS为主控CPU控制总线，由主控CPU设置数字电位器的通道数据；采样电路由积分电容C29进行信号的瞬时采样，三极管Q5进行泄放，输入端和输出端采用运算放大器U15和U16进行隔离；鉴相电路的比较器U5和U6对信号进行整形，与非门U7和U8构成RS触发器，利用下跳沿触发特性提取两路输入信号的相位差，XTAL2作为时间信号发生器，由计数器记录相位差信号数值，并输入主控CPU进行统计分析，实现信号相位的鉴别；其中的U5和U6均为TL082，U7、U8、U9、U10、U11、U12、U13和U14均为LVC2G00。
本发明涉及的混凝土交流电阻测量器单元提供电压为1伏、频率为1000赫兹的交流电，测试速度快，能够避免极化反应和温升过高对测试精度的影响；液晶屏能够直观便捷的显示电阻值和渗透性。
本发明涉及的试件槽的边长大于导电铜垫板的直径，导电铜垫板的直径大于储液池的直径；排气孔作为储液池中的气体的排放通道；电极导出孔中的一段导电铜片使用带有螺钉的电极进行固定；注液孔为NaCl水溶液注入储液池的通道；三号螺钉孔是深度为1㎝的带有内螺纹的孔，用于拧入螺钉以固定弯折后的导电铜片的一端。
本发明涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量装置使用时，用两块有机玻璃试验槽单元夹装混凝土试件，将混凝土试件的两端分别放在试件槽中，并在有机玻璃试验槽单元与混凝土试件之间放置铜垫板，使用导线将混凝土交流电阻测量器单元与有机玻璃试验槽单元连通，通过注液孔分别向两个储液池注入质量浓度为3％的NaCl水溶液，NaCl水溶液充满储液池后，接通电路，混凝土交流电阻测量器单元输出电压为1伏、频率为1000赫兹的交流信号施加在导电铜垫板上并测量和显示混凝土试件的阻抗值，主控CPU对阻抗值进行数据处理，作为混凝土试件评定抗氯离子渗透性的阻抗值依据，将测量的阻抗值与评定标准中的阻抗值进行比较并评定混凝土试件的渗透性。
本发明与现有技术相比，混凝土交流电阻测量器单元采用交流电测量混凝土试件的电阻值，能够避免极化反应和温升过高对电阻值测量精度的影响，测量过程简便，操作方便，不需要复杂的外部电路。备好混凝土试块后，直接用混凝土交流电阻测量器单元测量即可。测量时间短，不需要长时间测量通过混凝土试件的电荷数值，与电通量法的测量结果之间具有良好的数据相关性；其结构简单，测量数据稳定，测量结果准确，便于携带，节能环保，具有较高的实用价值。
附图说明：
图1为本发明的主体结构原理示意图。
图2为本发明涉及的混凝土交流电阻测量器单元的功能结构原理示意图。
图3为本发明涉及的激励电路的功能结构原理示意图。
图4为本发明涉及的DDS电路的功能结构原理示意图。
图5为本发明涉及的稳幅电路的功能结构原理示意图。
图6为本发明涉及的扩流电路和端口保护电路的功能结构原理示意图。
图7为本发明涉及的测量电路的功能结构原理示意图。
图8为本发明涉及的凯尔文检测电路的功能结构原理示意图。
图9为本发明涉及的程控放大电路的功能结构原理示意图。
图10为本发明涉及的采样电路的功能结构原理示意图。
图11为本发明涉及的鉴相电路的功能结构原理示意图。
图12为本发明涉及的试验槽的结构原理示意图。
图13为本发明涉及的试验槽的侧视结构原理示意图。
图14为本发明涉及的试验槽的俯视结构原理示意图。
图15为本发明涉及的导电铜垫板的结构原理示意图。
图16为本发明涉及的导电铜片的结构原理示意图。
图17为本发明涉及的导电铜垫板与导电铜片的连接关系示意图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量装置由包括液晶屏15的混凝土交流电阻测量器单元1和包括储液池208的有机玻璃试验槽单元2组成，混凝土交流电阻测量器单元1与有机玻璃试验槽单元2通过导线3电连接。
本实施例涉及的混凝土交流电阻测量器单元1的内部集成有主控CPU11、激励电路12、测量电路13和液晶屏显示电路14，主控CPU11分别与激励电路12、测量电路13和液晶屏显示电路14电连接，激励电路12与测量电路13电连接，液晶屏显示电路14与混凝土交流电阻测量器单元1外部设置的液晶屏15电连接；其中，主控CPU(中央处理器)11能够监测测量电路13的信号波形、幅度和相位参数，并根据波形特征对通道参数进行调整；主控CPU11数据处理采用前馈神经网络算法，对采样值进行加权分析和数据统计，根据混凝土阻抗谱特性进行数据处理，计算和测定出混凝土试块的抗氯离子渗透性数值，并将渗透性数值送达液晶屏15进行显示；激励电路12由DDS电路121、滤波电路122、稳幅电路123、扩流电路124和输出端口保护电路125构成；激励电路12具有测试速度快，能够避免极化反应和温升过高对测试精度的影响，激励电路12能够产生电压为1伏、频率为1000赫兹的交流信号，为测量电路13提供信号源；DDS电路121为DDS数字频率合成电路，其中的DDS信号发生器U1为AD9833，采用直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis，简称DDS)技术，把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相当的水平，并且在宽频率范围内进行精细的频率调节，信号源能够工作于调制状态，对输出电平进行调节，以输出各种波形，DDS电路121采用ADI公司的DDS公司的DDS芯片AD9833，信号控制参数由主控CPU11通过SPI端口(PIN6、PIN7和PIN8)输入DDS发生器U1，控制其产生相应正弦信号，DDS电路121产生设定频率和设定振幅的正弦波作为测量电路13的激励信号；稳幅电路123采用AGC自动增益控制电路，将输出信号幅值锁定在预期值上，其中，U2和U3为可变增益运算放大电路，固定增益由电阻R10和R14决定；控制电压由引脚Pin1与Pin2之间的电压差决定，电压差越大，增益越大；根据引脚Pin2所接电位器设置所需的偏置电位；三极管Q1和Q2组成检波电路，再经积分电容C15积分电压，驱动调整引脚Pin1的电位值，从而调整U2和U3的电压增益；引脚Pin4的电位值决定输出电压幅值，分别由电阻R6、R7和电阻R11、R12的分压值决定；扩流电路124和输出端口保护电路125由三极管Q3和Q4构成推挽电路，增大输出电流，以弥补运算放大器输出电流不足的弊端；输出端口保护包括两种保护电路：一是二极管D3和D4起钳位作用，防止端口过压；二是电阻R22和R23对端口电压进行采样，再与电阻R24和R25所设定电压阈值进行比较，当端口触碰外来带电体，且电压幅度超过所设阈值，对主控CPU11产生中断信号进行报警和提示；其中的U4A和U4B均为TL082；测量电路13由凯尔文检测电路131、电压放大电路132、电流放大电路133、选频电路134、程控放大电路135、整流电路136、采样电路137、鉴幅电路138和鉴相电路139构成；凯尔文检测电路131能够实现凯尔文四线检测，测量被测电阻Rt时，在激励回路HF和LF上施加激励信号I，从检测回路HS和LS上测量数值，以显著降低电阻R100和R200对测量值的影响，同时由于检测回路电流极小，电阻R300和R400对测量值影响较小，能够提高测量精度；程控放大电路135中的U17采用ADI公司的高精度数字电位器，结合运算放大电路U18B实现程控放大功能，U18B为TL082，高精度数字电位器的阻值精度为1％，具有10Bit分度，1024档可调阻值，阻值线性度高，能够实现精确的电压放大控制，其中CTL-BUS为主控CPU11控制总线，由主控CPU11设置数字电位器的通道数据，以调整程控放大的增益；采样电路137由积分电容C29进行信号的瞬时采样，三极管Q5进行泄放，输入端和输出端采用运算放大器U15和U16进行隔离；鉴相电路139的比较器U5和U6对信号进行整形，与非门U7和U8构成RS触发器，利用下跳沿触发特性提取两路输入信号的相位差，XTAL2作为时间信号发生器，由计数器记录相位差信号数值，并输入主控CPU11进行统计分析，实现信号相位的鉴别；其中的U5和U6均为TL082，U7、U8、U9、U10、U11、U12、U13和U14均为LVC2G00。
本实施例涉及的有机玻璃试验槽单元2的主体结构包括槽体200、螺栓孔201、试件槽202、导电铜垫板203、一号螺钉孔204、导电铜片205、二号螺钉孔206、固定孔207、储液池208、排气孔209、电极导出孔210、注液孔211、三号螺钉孔212和四号螺钉孔213；矩形块状式结构的槽体200的四个角部设置有贯穿槽体200的圆柱形结构的螺栓孔201，槽体200的中心位置开设有试件槽202，试件槽202的底部槽口处设置有圆形带孔片状结构的导电铜垫板203，导电铜垫板203的边缘开设有圆形结构的一号螺钉孔204，导电铜垫板203通过矩形片状结构的导电铜片205上开设的二号螺钉孔206与导电铜片205螺钉式连接，导电铜片205的另一端开设有椭圆形结构的固定孔207，一号螺钉孔204、二号螺钉孔206与固定孔207位于同一条轴线上，槽体200的内部位于导电铜垫板203的下方开设有圆柱形结构的储液池208，储液池208的侧部依次设置有贯穿槽体200的圆柱形结构的排气孔209、电极导出孔210和注液孔211，槽体200上部还开设有圆柱形结构的三号螺钉孔212，电极导出孔210位于三号螺钉孔212的正后方，导电铜垫板203通过一号螺钉孔204和槽体200上开设的圆柱形结构的四号螺钉孔213与槽体200螺钉式连接，导电铜片205的一端由电极导出孔210伸出后通过导电铜片205上的固定孔207用螺钉固定在三号螺钉孔212中作为导线3的接入端。
本实施例涉及的混凝土交流电阻测量器单元1提供电压为1伏、频率为1000赫兹的交流电，测试速度快，能够避免极化反应和温升过高对测试精度的影响；液晶屏15能够直观便捷的显示电阻值和渗透性；试件槽202的边长大于导电铜垫板203的直径，导电铜垫板203的直径大于储液池208的直径；排气孔209作为储液池208中的气体的排放通道；电极导出孔210中的一段导电铜片205使用带有螺钉的电极进行固定；注液孔211为NaCl水溶液注入储液池208的通道；三号螺钉孔212是深度为1㎝的带有内螺纹的孔，用于拧入螺钉以固定弯折后的导电铜片205的一端。
本实施例涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量装置使用时，用两块有机玻璃试验槽单元2夹装混凝土试件，将混凝土试件的两端分别放在试件槽202中，并在有机玻璃试验槽单元2与混凝土试件之间放置铜垫板，使用导线3将混凝土交流电阻测量器单元1与有机玻璃试验槽单元2连通，通过注液孔211分别向两个储液池208注入质量百分比浓度为3％的NaCl水溶液，NaCl水溶液充满储液池208后，接通电路，混凝土交流电阻测量器单元1输出电压为1伏、频率为1000赫兹的交流信号施加在导电铜垫板203上并测量和显示混凝土试件的阻抗值，主控CPU11对阻抗值进行数据处理，作为混凝土试件评定抗氯离子渗透性的阻抗值依据，将测量的阻抗值与评定标准中的阻抗值进行比较并评定混凝土试件的渗透性。
Claims (7)
1.一种混凝土抗氯离子渗透性测量装置，其特征在于由包括液晶屏的混凝土交流电阻测量器单元和包括储液池的有机玻璃试验槽单元组成，混凝土交流电阻测量器单元与有机玻璃试验槽单元通过导线3电连接。
2.根据权利要求1所述的混凝土抗氯离子渗透性测量装置，其特征在于混凝土交流电阻测量器单元的内部集成有主控CPU、激励电路、测量电路和液晶屏显示电路，主控CPU分别与激励电路、测量电路和液晶屏显示电路电连接，激励电路与测量电路电连接，液晶屏显示电路与混凝土交流电阻测量器单元外部设置的液晶屏电连接；激励电路由DDS电路、滤波电路、稳幅电路、扩流电路和输出端口保护电路构成；测量电路由凯尔文检测电路、电压放大电路、电流放大电路、选频电路、程控放大电路、整流电路、采样电路、鉴幅电路和鉴相电路构成。
3.根据权利要求1所述的混凝土抗氯离子渗透性测量装置，其特征在于有机玻璃试验槽单元的主体结构包括槽体、螺栓孔、试件槽、导电铜垫板、一号螺钉孔、导电铜片、二号螺钉孔、固定孔、储液池、排气孔、电极导出孔、注液孔、三号螺钉孔和四号螺钉孔；矩形块状式结构的槽体的四个角部设置有贯穿槽体的圆柱形结构的螺栓孔，槽体的中心位置开设有试件槽，试件槽的底部槽口处设置有圆形带孔片状结构的导电铜垫板，导电铜垫板的边缘开设有圆形结构的一号螺钉孔，导电铜垫板通过矩形片状结构的导电铜片上开设的二号螺钉孔与导电铜片螺钉式连接，导电铜片的另一端开设有椭圆形结构的固定孔，一号螺钉孔、二号螺钉孔与固定孔位于同一条轴线上，槽体的内部位于导电铜垫板的下方开设有圆柱形结构的储液池，储液池的侧部依次设置有贯穿槽体的圆柱形结构的排气孔、电极导出孔和注液孔，槽体上部还开设有圆柱形结构的三号螺钉孔，电极导出孔位于三号螺钉孔的正后方，导电铜垫板通过一号螺钉孔和槽体上开设的圆柱形结构的四号螺钉孔与槽体螺钉式连接，导电铜片的一端由电极导出孔伸出后通过导电铜片上的固定孔用螺钉固定在三号螺钉孔中作为导线的接入端。
4.根据权利要求2所述的混凝土抗氯离子渗透性测量装置，其特征在于主控CPU能够监测测量电路的信号波形、幅度和相位参数，并根据波形特征对通道参数进行调整，主控CPU数据处理采用前馈神经网络算法，对采样值进行加权分析和数据统计，根据混凝土阻抗谱特性进行数据处理，计算和测定出混凝土试块的抗氯离子渗透性数值，并将渗透性数值送达液晶屏进行显示；激励电路能够产生电压为1伏、频率为1000赫兹的交流信号，为测量电路提供信号源；DDS电路为DDS数字频率合成电路，其中的DDS信号发生器U1为AD9833，信号源能够工作于调制状态，对输出电平进行调节，DDS电路采用DDS芯片AD9833，信号控制参数由主控CPU通过SPI端口输入DDS发生器U1，控制其产生相应正弦信号，DDS电路产生设定频率和设定振幅的正弦波作为测量电路的激励信号；稳幅电路采用AGC自动增益控制电路，将输出信号幅值锁定在预期值上，其中，U2和U3为可变增益运算放大电路，固定增益由电阻R10和R14决定；控制电压由引脚Pin1与Pin2之间的电压差决定；根据引脚Pin2所接电位器设置所需的偏置电位；三极管Q1和Q2组成检波电路，再经积分电容C15积分电压，驱动调整引脚Pin1的电位值，从而调整U2和U3的电压增益；引脚Pin4的电位值决定输出电压幅值，分别由电阻R6、R7和电阻R11、R12的分压值决定；扩流电路和输出端口保护电路由三极管Q3和Q4构成推挽电路；其中的U4A和U4B均为TL082；凯尔文检测电路测量被测电阻Rt时，在激励回路HF和LF上施加激励信号I，从检测回路HS和LS上测量数值；程控放大电路中的U17为高精度数字电位器，结合运算放大电路U18B实现程控放大功能，U18B为TL082，高精度数字电位器的阻值精度为1％，具有10Bit分度，1024档可调阻值，其中CTL-BUS为主控CPU控制总线，由主控CPU设置数字电位器的通道数据；采样电路由积分电容C29进行信号的瞬时采样，三极管Q5进行泄放，输入端和输出端采用运算放大器U15和U16进行隔离；鉴相电路的比较器U5和U6对信号进行整形，与非门U7和U8构成RS触发器，利用下跳沿触发特性提取两路输入信号的相位差，XTAL2作为时间信号发生器，由计数器记录相位差信号数值，并输入主控CPU进行统计分析，实现信号相位的鉴别；其中的U5和U6均为TL082，U7、U8、U9、U10、U11、U12、U13和U14均为LVC2G00。
5.根据权利要求1或2所述的混凝土抗氯离子渗透性测量装置，其特征在于混凝土交流电阻测量器单元提供电压为1伏、频率为1000赫兹的交流电，测试速度快，能够避免极化反应和温升过高对测试精度的影响；液晶屏能够直观便捷的显示电阻值和渗透性。
6.根据权利要求3所述的混凝土抗氯离子渗透性测量装置，其特征在于试件槽的边长大于导电铜垫板的直径，导电铜垫板的直径大于储液池的直径；排气孔作为储液池中的气体的排放通道；电极导出孔中的一段导电铜片使用带有螺钉的电极进行固定；注液孔为NaCl水溶液注入储液池的通道；三号螺钉孔是深度为1㎝的带有内螺纹的孔，用于拧入螺钉以固定弯折后的导电铜片的一端。
7.根据权利要求2和3所述的混凝土抗氯离子渗透性测量装置，其特征在于使用时，用两块有机玻璃试验槽单元夹装混凝土试件，将混凝土试件的两端分别放在试件槽中，并在有机玻璃试验槽单元与混凝土试件之间放置铜垫板，使用导线将混凝土交流电阻测量器单元与有机玻璃试验槽单元连通，通过注液孔分别向两个储液池注入质量浓度为3％的NaCl水溶液，NaCl水溶液充满储液池后，接通电路，混凝土交流电阻测量器单元输出电压为1伏、频率为1000赫兹的交流信号施加在导电铜垫板上并测量和显示混凝土试件的阻抗值，主控CPU对阻抗值进行数据处理，作为混凝土试件评定抗氯离子渗透性的阻抗值依据，将测量的阻抗值与评定标准中的阻抗值进行比较并评定混凝土试件的渗透性。
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|---|---|---|---|
| CN201910456885.9A CN110006811A (zh) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 一种混凝土抗氯离子渗透性测量装置 |
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| CN201910456885.9A CN110006811A (zh) | 2019-05-29 | 2019-05-29 | 一种混凝土抗氯离子渗透性测量装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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