CN216433826U - 一种原位表层混凝土透气性测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种原位表层混凝土透气性测试仪，包括测试底盘、膨胀螺栓、压力变送器、控制柜和底板，测试底盘的下端与底板通过膨胀螺栓连接，在底盘的下端还设置有一圈密封垫与待测试混凝土面配合使用，压力变送器与温度传感器均设置在测试底盘上，温度传感器的感应端伸入测试底盘的测腔中，测试底盘的上端中心还设置有第一气压接口，第一气压接口、压力变送器和温度传感器均与控制柜连接，通过控制柜内的控制部分控制混凝土透气性实验；使用时，将测试底盘固定在测区位置的混凝土表面上，给测腔内注气加压或者抽气，对待测区的混凝土的透气性和温度进行测试，通过本装置能够真实测试混凝土的透气性，对混凝土配比和混凝土层浇筑有指导意义。

Description

一种原位表层混凝土透气性测试仪

技术领域

本实用新型涉及混凝土性能检测设备技术领域，具体涉及一种原位表层混凝土透气性测试仪。

背景技术

混凝土透气系数是混凝土密实度的指标之一，是瓦斯隧道混凝土最重要的指标，透气系数直接影响混凝土的是否能使瓦斯气体不进入隧道，造成安全隐患；尤其是目前大量瓦斯隧道工程建设，对混凝土透气性能提出更高的要求，因此，混凝土的透气系数测定更应该得到重视；

而混凝土抗透气系数试验的最重要环节就是测试装置，测量不准就无法精确测试混凝土的透气性能，也无法为工程提供准确的混凝土配比数据，失去指导意义；而现有的混凝土透气性测试设备需要将混凝土层切割，然后利用检测设备进行混凝土透气性实验，这种检测方式一个是会破坏现有的混凝土浇筑层，同时是在实验室内进行实验，操作繁琐且无法准确测试恒压条件下气体运动速度，进而无法评估渗透系数，操作不便，且不能模拟使用环境的实际温度，测试的数据与使用时的透气性不匹配，指导意义不大。

发明内容

针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种原位表层混凝土透气性测试仪，使用时，将测试底盘固定在测区位置的混凝土表面上，通过给测腔内注气加负压，对待测区的混凝土的透气性进行测试，能够真实测试混凝土的透气性，对混凝土的配比和混凝土层的浇筑厚度具有指导意义。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种原位表层混凝土透气性测试仪，包括测试底盘、膨胀螺栓、压力变送器、控制柜和底板，所述测试底盘的下端与底板通过膨胀螺栓连接，且在底盘的下端还设置有一圈密封垫，密封垫与待测试混凝土面配合使用，所述压力变送器设置在测试底盘上，所述测试底盘的上端中心还设置有第一气压接口，所述第一气压接口、压力变送器均与控制柜连接，通过控制柜内的控制部分控制气压流通方向，对待测混凝土进行原位表层混凝土透气性实验。

优选的，所述的控制柜外侧设置有反压接入口、第二气压接口、开关、负压旋钮和调压按钮，所述反压接入口通过导线与压力变送器连接，第二气压接口通过气管与第一气压接口连接。

优选的，所述的控制柜内设置有控制模块、电源、气压泵、电磁阀和显示器，所述电源用于给控制模块、电磁阀和显示器供电，所述气压泵通过电磁阀与第二气压接口连接，所述显示器的控制输入口与控制模块连接，数据输入口与压力变送器和电磁阀分别连接；所述的测试底盘的下边缘上还设置有紧固连接孔，所述紧固连接孔与膨胀螺栓配合使用。

优选的，所述的测试底盘的测腔内还设置有温度传感器，所述温度传感器通过导线与设置在控制柜上的温度数据接收口连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种原位表层混凝土透气性测试仪，与现有技术相比，本实用新型的改进之处在于：

本实用新型设计了一种原位表层混凝土透气性测试仪，所述测试装置在使用时，利用本装置可以实现正压和负压测试原位表层混凝土透气性，具体为通过膨胀螺栓或强力胶将测试底盘固定在待测网格的混凝土表面上，进行混凝土透气性的测试：

(1)本测试装置能在较短的时间内自动检测出表层混凝土透气系数，能够真实测试混凝土的透气性，对混凝土的配比和混凝土层的浇筑厚度具有指导意义；

(2)本测试装置在测试过程中能在混凝土结构表面直接进行，避免了对原结构的损伤，保持了实体结构的完整性；

(3)使用氮气或压缩气体作为测试介质，一般不与混凝土材料或钢筋发生物理、化学作用，既有效地保证了测试结果的准确性，又避免了测试对钢筋混凝土结构带来的损害，很好的保护了被测区域的结构；

(4)本测试装置实现了对表层混凝土透气性的现场自动化精确测试，实现了结构中混凝土透气系数定量分析；具有使用方便、不受环境限制且检测结果精确度高的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例1负压法进行原位表层混凝土透气性测试仪的剖视图。

图2为本实用新型实施例1原位表层混凝土透气性测试仪在使用时的结构示意图。

图3为本实用新型实施例2正压法进行原位表层混凝土透气性测试仪的剖视图。

图4为本实用新型实施例2原位表层混凝土透气性测试仪在使用时的结构示意图。

其中：1.测试底盘，11.紧固连接孔，12.第一气压接口，2.密封垫，3.膨胀螺栓，4.压力变送器，5.控制柜，51.反压接入口，52. 第二气压接口，53.温度数据接收口，6.底板，7.温度传感器。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。

实施例1：参照附图1-2所示的一种原位表层混凝土透气性测试仪，包括测试底盘1、膨胀螺栓3、压力变送器4、控制柜5和底板6，所述测试底盘1的下端与底板6通过膨胀螺栓3连接，利用底板6对测试底盘1的下侧面进行保护，减少其在非使用状态下的磨损和损耗，且在底盘1的下端还设置有一圈密封垫2，所述密封垫2与待测试混凝土面配合使用，即在使用时，所述密封垫2与待测试混凝土面紧密贴合，避免气体外泄，保证测试结果，所述压力变送器4设置在测试底盘1上，用于测试反压压力，所述测试底盘 1的上端中心还设置有第一气压接口12，所述第一气压接口12、压力变送器4均与控制柜5连接，通过控制柜5内的控制部分控制气体和压力流动，进行原位表层混凝土透气性实验。

优选的，所述的控制柜5外侧设置有反压接入口51、第二气压接口52、开关、加压按钮和调压按钮，所述反压接入口51通过导线与压力变送器4连接，将压力变送器4检测到的反压压力传回给控制部分，第二气压接口52通过气管与第一气压接口12连接，对测试底盘1的测腔进行加负压，对待测混凝土层透气性进行测试；所述的控制部分包括设置在控制柜5内的控制模块、电源、气压泵、电磁阀和显示器，所述电源用于给控制模块、电磁阀和显示器供电，所述气压泵通过电磁阀与第二气压接口52连接，通过电磁阀控制气压泵的输气流量并进行记录，所述气压泵用于向测试底盘1的测腔内提供负压，所述显示器的控制输入口与控制模块连接，通过控制模块控制显示器的显示情况，显示器的数据输入口与压力变送器4和电磁阀分别连接，接收压力变送器4和电磁阀的检测数据。

优选的，所述膨胀螺丝3等分且对称设置在测试底盘1上。

本实施例所述原位表层混凝土透气性测试仪能够进行负压原位表层混凝土透气性测试，其具体原理为：

(1)在使用时，根据测区和测点位置，利用膨胀螺丝3将测试底盘1固定在待测区内，同时观察密封垫2是否与待测区混凝土表面紧密接触；

(2)确认无误后装置开关和气压泵开关，对测腔进行抽气，同时在加气的过程中观察电磁开关和显示器示数，根据电磁开关(抽气量)与压力变送器4(反压气量)之差代表透气量，并利用 Torrent方法进行计算，得出待测区表层混凝土的原位透气系数，确定混凝土的抗渗等级。

利用本实施例所述原位表层混凝土透气性测试仪进行负压原位表层混凝土透气性测试的具体过程包括：

步骤一：布置测点，测点应避免与主筋轴线重合，在测点位置确定后，根据测点位置，采用电钻打点；

步骤二：安装本实验装置前，采用黄铜刷对待测混凝土表面进行清理，使其干净、无油污、灰砂和水珠，将测区划分为 300×300mm²的网格，并进行编号；

步骤三：利用膨胀螺栓或强力胶将测试底盘固定在待测网格的混凝土表面上，并在装置安装完成后，连接电源和控制器；

步骤四：实验装置准备好后，向测试装置加压至-500mbar，持续试验持续记录测腔内的温度和压力，测试时长为15分钟；

步骤五：测试结束后，记录数据并清理测试面。

优选的，在利用本实施例所述的原位表层混凝土透气性测试仪进行混凝土负压原位透气性测试时，关于测定模式存在以下几点假设：

(1)t＝0时，待测区混凝土内包含所有的空隙内压力＝大气压 Pa；

(2)所测混凝土为均质混凝土，且各部分都具有同样的性质；

(3)待测物的厚度e≤长度L；

(4)所述测定深度的压力分布呈直线关系；

(5)所述测腔内的空气可以直线流通，混凝土表面与测试底盘的口部垂直。

利用本实施例所述原位表层混凝土透气性测试仪对原位表层混凝土透气性测试时的透气系数评价方法为：

1.原位表层混凝土透气性测试采用直径为50mm的圆形测头，为提高测试灵敏性、减小最大骨料粒径对透气性测试结果的影响，可使用直径为75mm测头，但需在测试后对测试结果进行换算，以准确评价混凝土的透气性；

2.采用Torrent方法计算透气性系数，则透气性K_T的表达式为：

式中：K_T表示混凝土表面透气性系数，单位为m²；

A表示真空腔室截面面积，单位为m²；

Pa表示大气压，为101.325kPa，20℃；

η表示空气动力粘滞系数，2.0×10^-5Pa·s；

∈表示混凝土孔隙率，取0.015；

Δ_p表示真空枪内气压增量，单位为Pa；

t₀表示试验中读数起始时间，取60s；

t表示试验中读书终止时间，取660s。

实施例2：参照附图3-4所示的一种原位表层混凝土透气性测试仪，包括测试底盘1、膨胀螺栓3、压力变送器4、控制柜5和底板6，所述测试底盘1的下端与底板6通过膨胀螺栓3连接，利用底板6对测试底盘1的下侧面进行保护，减少其在非使用状态下的磨损和损耗，且在底盘1的下端还设置有一圈密封垫2，所述密封垫2与待测试混凝土面配合使用，即在使用时，所述密封垫2与待测试混凝土面紧密贴合，避免气体外泄，保证测试结果，所述压力变送器4设置在测试底盘1上，用于测试反压压力，所述测试底盘 1的上端中心还设置有第一气压接口12，所述第一气压接口12、压力变送器4均与控制柜5连接，通过控制柜5内的控制部分控制气体和压力流动，进行原位表层混凝土透气性实验。

优选的，所述的控制柜5外侧设置有反压接入口51、第二气压接口52、开关、加压按钮和调压按钮，所述反压接入口51通过导线与压力变送器4连接，将压力变送器4检测到的反压压力传回给控制部分，第二气压接口52通过气管与第一气压接口12连接，对测试底盘1的测腔进行加正压，对待测混凝土层透气性进行测试；所述的控制部分包括设置在控制柜5内的控制模块、电源、气压泵、电磁阀和显示器，所述电源用于给控制模块、电磁阀和显示器供电，所述气压泵通过电磁阀与第二气压接口52连接，通过电磁阀控制气压泵的输气流量并进行记录，所述气压泵用于向测试底盘1的测腔内提供正压，所述显示器的控制输入口与控制模块连接，通过控制模块控制显示器的显示情况，显示器的数据输入口与压力变送器4和电磁阀分别连接，接收压力变送器4和电磁阀的检测数据。

优选的，所述膨胀螺丝3等分且对称设置在测试底盘1上。

与实施例1不同的是，本实施例所述测试底盘1的测腔内还设置有温度传感器7，所述温度传感器7通过导线与设置在控制柜5 上的温度数据接收口53连接，在使用时，利用温度传感器7的感应端伸入测试底盘1的测腔中，对测腔内的温度进行感应和采集。

本实施例所述原位表层混凝土透气性测试仪的测试过程及测试原理为：

(1)在使用时，根据测区和测点位置，利用膨胀螺丝3将测试底盘1固定在待测区内，同时观察密封垫2是否与待测区混凝土表面紧密接触；

(2)确认无误后装置开关和气压泵开关，对测腔进行加气，同时在加气的过程中观察电磁开关和显示器示数，根据电磁开关(输出气量)与压力变送器4(反压气量)之差代表透气量，并利用达西定律进行计算，得出待测区表层混凝土的原位透气系数，确定混凝土的抗渗等级。

利用本实施例所述原位表层混凝土透气性测试仪对原位表层混凝土进行正压透气性测试的具体过程包括：

步骤一：布置测点，测点应避免与主筋轴线重合，在测点位置确定后，根据测点位置，采用电钻打点；

步骤二：安装本实验装置前，采用黄铜刷对待测混凝土表面进行清理，使其干净、无油污、灰砂和水珠，将测区划分为 300×300mm²的网格，并进行编号；

步骤三：利用膨胀螺栓或强力胶将测试底盘固定在待测网格的混凝土表面上，并在装置安装完成后，连接电源和控制器；

步骤四：实验装置准备好后，向测试装置加压至500mbar，持续试验持续记录测腔内的温度和压力，测试时长为15分钟；

步骤五：测试结束后，记录数据并清理测试面。

优选的，在利用原位表层混凝土透气性测试仪进行正压原位表层混凝土透气性测试时：

(1)适用于抗压强度等级为C25-C60之间的混凝土透气系数，同时应在5-45℃环境下进行；

(2)步骤一所述的测面应平整、无裂缝，且测前10天内不能有液态水相接触(如降雨、溅水、养护用水等)，同时混凝土表片与内部10-20mm的相对湿度应小于80％；

(3)原位表层混凝土可在同一点进行反复多次测试，但连续测试的间隔至少为2h，测试间隔期间严格避免水分接触测试面；

(4)测区范围应大于有怀疑的区域，同一浇筑批或同一组混凝土至少应测试3个不同测点，且单个测区面积不应大于 2000×1000mm²；

(5)为确保测试过程不影响混凝土性能，在利用原位表层混凝土透气性测试方法对混凝土进行测试时，所使用的加压气体为氮气或压缩气体。

利用本实施例所述原位表层混凝土透气性测试仪对原位表层混凝土进行正压透气性测试时的透气系数评价方法为：

1.原位表层混凝土透气性测试采用直径为50mm的圆形测头，为提高测试灵敏性、减小最大骨料粒径对透气性测试结果的影响，可使用直径为75mm测头，但需在测试后对测试结果进行换算，以准确评价混凝土的透气性；

2.根据达西定律，表层混凝土透气系数(API)可通过测试压力与测试时间的关系来计算：

其中：p_i和p_t分别为测试腔体内部气体的初始压力和测试结束时间t间的压力，单位为mPa；

t_t为测试结束时间，单位为min；

ti为测试开始时间，单位为min；

α为转换系数，测试面直径为50mm时，α为1，测试面直径为 75mm时，α为0.444；

3.利用原位混凝土透气性测试方法来评价混凝土渗透性时，应符合以下评价原则：

(1)将一测区个测点的透气系数值由小到大的顺序排列，即 API₁≤API₂≤API₃≤API₄……，测区混凝土透气系数的平均值(M_APIx) 和标准差(S_APIx)，当最大值或最小值与中间值之差超过中间值的 15％时，应剔除此值，再取其与两值的平均值作为测定值；当最大值和最小值均超过中间值的15％时，应取中间值作为测定值；表层混凝土透气性评价方法如表1所示：

表1：混凝土抗气体渗透等级评价表

上述实施例1和实施例2所述的原位表层混凝土透气性测试仪进行混凝土原位透气性测试时，实验所用仪器因符合下列规定：

1.电源应稳定提供0-24V的可调直流电，精度应为±1.0V；

2.气压测试范围0-600mbar，精度为±2.5mbar；

3.温度测试的测试范围为0-50℃，精度为±0.5℃；

4.测量测区时，钢尺的最小刻度为1mm；

5.水砂纸的规格为200#-600#；

6.选取细锉刀为备用工具；

7.扭矩扳手的扭矩范围为20N·m-100N·m，测量误差不应超过±5％；

8.黄铜刷为备用工具；

9.选用硅酮类密封胶。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种原位表层混凝土透气性测试仪，其特征在于：包括测试底盘(1)、膨胀螺栓(3)、压力变送器(4)、控制柜(5)和底板(6)，所述测试底盘(1)的下端与底板(6)通过膨胀螺栓(3)连接，且在底盘(1)的下端还设置有一圈密封垫(2)，密封垫(2)与待测试混凝土面配合使用，所述压力变送器(4)设置在测试底盘(1)上，所述测试底盘(1)的上端中心还设置有第一气压接口(12)，所述第一气压接口(12)、压力变送器(4)均与控制柜(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种原位表层混凝土透气性测试仪，其特征在于：所述的控制柜(5)外侧设置有反压接入口(51)、第二气压接口(52)、开关、负压旋钮和调压按钮，所述反压接入口(51)通过导线与压力变送器(4)连接，第二气压接口(52)通过气管与第一气压接口(12)连接。

3.根据权利要求2所述的一种原位表层混凝土透气性测试仪，其特征在于：所述的控制柜(5)内设置有控制模块、电源、气压泵、电磁阀和显示器，所述电源用于给控制模块、电磁阀和显示器供电，所述气压泵通过电磁阀与第二气压接口(52)连接，所述显示器的控制输入口与控制模块连接，数据输入口与压力变送器(4)和电磁阀分别连接；所述的测试底盘(1)的下边缘上还设置有紧固连接孔(11)，所述紧固连接孔(11)与膨胀螺栓(3)配合使用。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种原位表层混凝土透气性测试仪，其特征在于：所述的测试底盘(1)的测腔内还设置有温度传感器(7)，所述温度传感器(7)通过导线与设置在控制柜(5)上的温度数据接收口(53)连接。

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