CN206638621U - 一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置 - Google Patents

Abstract

一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置，包括试样盒、智能电阻测试仪、电脑、继电器模块、电源和电阻箱；试样盒用于装填混凝土试样，在试样盒内的两端分别设有一片电极片；智能电阻测试仪用来测量混凝土的电阻值，在智能电阻测试仪的两个极脚上连接两根第一导线，各极脚根上的两根第一导线分别通过继电器模块的两个端子与两个电极片连接；电脑用于记录智能电阻测试仪所测得数据和控制继电器模块各端子的启闭；电源为继电器模块提供电能，电源通过导线与继电器模块连通。

Description

一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置，适用于水利工程及岩土工程领域。

背景技术

混凝土的导电性能是有混凝土内部结构及物质组成所决定，通过测试混凝土电阻率可间接评估混凝土力学特性（如抗剪强度）、龄期、导热性能等物理性质，然而由于在浇筑振捣过程中，流动状态的混凝土在电极作用下，易产生极化现象，导致测得的混凝土两个方向的电阻并不相同，给混凝土电阻率的测量带来了较大困难。测量混凝土电阻最常用的仪器就是万用表，把万用表表盘指针调到欧姆档可以直接测量电阻，操作简单，可以直接读数，缺点是测试精确度不够。采用万用表测试整个养护过程的混凝土样本电阻时，还存在以下几点不足：

（1）混凝土不是一个纯导体，即使是同一个混凝土试样，由于极化现象，其两个方向的电阻不一样，即从样本两端正负极不同，测试的电阻值也不相同。

（2）普通万用表不能实现数据自动采集，需要进行人工测量。由于整个混凝土养护是一个漫长的过程，混凝土电阻率的变化呈现高度非线性，采用人工测量方式难以准确记录混凝土电阻率的非线性变化过程。另外，人工读数易引产生一些操作误差。

智能电阻测试仪的出现，避免了人工读数产生的误差，测量精度高，速度快，适用性广。该仪器可有效地扣除引线误差，适用于高精度测量；仪器具有分选功能，极大地提高了测试速度。此外，智能电阻测试仪可以与电脑相连接，将测试的电阻数据传递给电脑，实现自动采集数据功能，但是它不能测负值电阻，只能测正值，无法消除混凝土电阻测试时的极化现象。因此，探索一种能够克服极化现象，实现混凝土电阻率自动实时测量的试验系统便是本实用新型的目的。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置，该装置不仅能够实现自动切换开关、自动换向、自动采集混凝土两个方向电阻的功能，还可以减少电路中的极化现象。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置，包括试样盒、智能电阻测试仪、电脑、继电器模块、电源和电阻箱；

试样盒用于装填混凝土试样，在试样盒内的两端分别设有一片电极片；

智能电阻测试仪用来测量混凝土的电阻值，在智能电阻测试仪的两个极脚上连接两根第一导线，各极脚根上的两根第一导线分别通过继电器模块的两个端子与两个电极片连接；

电脑用于记录智能电阻测试仪所测得数据和控制继电器模块各端子的启闭；

电源为继电器模块提供电能，电源通过导线与继电器模块连通；

在两片电极片上分别连接有一根用来将混凝土试样进行短接的第二导线，两根第二导线共同连接在继电器模块的一个端子上。

还包括电阻箱，所述电阻箱与电极片串联。

所述电阻箱为ZX21型直流电阻箱。

所述电极片为开有孔洞的铝板

本实用新型的有益效果为：在试验过程中可以采用变换电流方向，选择两个方向平均值作为试样整体电阻值，以减小测量过程中线路电流引起的极化现象影响，提高了测量精度；利用电脑能够实现自动实时采集整个混凝土养护过程的电阻率数据的功能，节省了测量者的时间与精力。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型电脑、智能电阻测试仪和电源与继电器模块的连接关系示意图，

图2为本实用新型试样盒、电极片、电阻箱和智能电阻测试仪与继电器模块之间的连接关系示意图。

图中：电脑1、智能电阻测试仪2、继电器模块3、电源4、试样盒5、电阻箱6、端子31、电极片51、第一导线71、第二导线72。

具体实施方式

如图1和2所示，一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置，包括试样盒5、智能电阻测试仪2、电脑1、继电器模块3、电源4和电阻箱6；

试样盒5用于装填混凝土试样，在试样盒5内的两端分别设有一片电极片51；

智能电阻测试仪2用来测量混凝土的电阻值，在智能电阻测试仪2的两个极脚21上连接两根第一导线71，各极脚21根上的两根第一导线71分别通过继电器模块3的两个端子31与两个电极片51连接；

电脑1用于记录智能电阻测试仪2所测得数据和控制继电器模块3各端子31的启闭；

电源4为继电器模块3提供电能，电源4通过导线与继电器模块3连通；

在两片电极片51上分别连接有一根用来将混凝土试样进行短接的第二导线72，两根第二导线72共同连接在继电器模块3的一个端子31上。在两次测量电阻间隔时，利用第二导线72将混凝土试样短接，以减小两极现象的影响。

还包括电阻箱6，所述电阻箱6与电极片51串联。

所述电阻箱6为ZX21型直流电阻箱6。在回路中串联一个固定大电阻，让混凝土试样与该固定大电阻作为一个整体，减小回路中电流，从而直接减小了电流引起的极化现象的影响。同时也可以解决智能电阻测试仪2不能测量负值电阻这一问题，智能电阻仪测试回路中混凝土和可调大电阻的总阻值，总阻值减去可调大电阻的固定值，从而间接测出混凝土试样的负阻值。

所述电极片51为开有孔洞的铝板。

本实用新型的试验过程为：

第一步：制样，采用样本模具制备混凝土试样，在浇筑混凝土前，把带孔铝板分别放在试样盒5的两端，用导线使两端的铝板连接起来，由铝板、混凝土和导线组成一个闭合的回路。当混凝土浇筑在试样盒5内时，由铝板、混凝土和导线组成一个闭合的回路，这样聚集在两端的自由电子和自由离子会通过导线发生中和，从而进一步减小混凝土内部静电压的产生，达到减小极化现象影响的目的，待混凝土达到其工作龄期，进行下一步。

第二步：装置连接，如图2所示，其中继电器模块3是选用16路串口继电器，在该继电器上的9个端子31分别为out1到out9，智能电阻测试仪2正极脚21上的两根导线分别通过继电器端子31out1和out2与两个电极片51相连接；智能电阻测试仪2负极脚21上的两根导线分别通过继电器端子31out3和out4与两个电极片51相连接，两根第二导线72共同连接在端子31out9上，电阻箱6与其中的一片电极片51串联，电脑1控制与智能电阻测试仪2和继电器连接，电源4与继电器连接。

第三步：数据采集，由电脑1控制端子31out1、out2、out3和out4断开或者闭合以实现换向，同时记录智能电阻测试仪2所测得数据实时传输给电脑1存储，当数据变化浮动超过一定范围内，电脑1增大记录数据的频率。

自动换向的过程为：继电器端子31out1和out3闭合时其他所有的端子31都是断开的，快速测出了混凝土试样正向电阻（设从图2中A到B方向试样电阻称为正向电阻）。混凝土试样正向电阻测完后，端子31out1和out3立刻断开，端子31out2和out4闭合，快速测出了混凝土试样负向电阻（设从图2中B到A方向试样电阻称为负向电阻）。在测试负向电阻时，除端子31out2和out4闭合外其他的端子31都是开启的。混凝土试样的正向和负向电阻测完后，完成一次测量。在一次测量完成后，端子31out2和out4立刻断开，端子31out9闭合，直到下一次测量开始。在每次测量间隔，端子31out9都闭合，保证混凝土试样处于短接状态。混凝土短接是为了尽量减小电极极化累积效应。

第四步：计算电阻率，由于在回路中串联了一个电阻箱6，根据数据采集系统记录的混凝土试样正反向电阻，分别减去电阻箱6的固定电阻值，由此求出混凝土试样正反两向电阻，将两个方向电阻求平均，作为混凝土试样的电阻值，然后根据电阻率与电阻的相关关系，计算出混凝土的电阻率，关系式为；P=(R*S)/L，其中，P为混凝土试样电阻率（单位：欧姆每米）；R为混凝土试样电阻（单位：欧姆）；S为混凝土试样和横截面面积（单位：平方米）；为混凝土试样的长度（单位：米）。

Claims (5)

1.一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置，其特征在于：包括试样盒（5）、智能电阻测试仪（2）、电脑（1）、继电器模块（3）、电源（4）和电阻箱（6）；

试样盒（5）用于装填混凝土试样，在试样盒（5）内的两端分别设有一片电极片（51）；

智能电阻测试仪（2）用来测量混凝土的电阻值，在智能电阻测试仪（2）的两个极脚（21）上连接两根第一导线（71），各极脚（21）根上的两根第一导线（71）分别通过继电器模块（3）的两个端子（31）与两个电极片（51）连接；

电脑（1）用于记录智能电阻测试仪（2）所测得数据和控制继电器模块（3）各端子（31）的启闭；

电源（4）为继电器模块（3）提供电能，电源（4）通过导线与继电器模块（3）连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置，其特征在于：在两片电极片（51）上分别连接有一根用来将混凝土试样进行短接的第二导线（72），两根第二导线（72）共同连接在继电器模块（3）的一个端子（31）上。

3.根据权利要求1所述的一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置，其特征在于：还包括电阻箱（6），所述电阻箱（6）与电极片（51）串联。

4.根据权利要求3所述的一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置，其特征在于：所述电阻箱（6）为ZX21型直流电阻箱（6）。

5.根据权利要求1所述的一种用于实时测试混凝土电阻率的试验装置，其特征在于：所述电极片（51）为开有孔洞的铝板。