专利名称：混凝土早期结构形成过程的监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是水泥水泥混凝土结构形成过程原位监测装置及实验方法，属于水泥 混凝土早期性能测试技术。主要用于建筑、交通、桥梁、水利、地下工程等领域的混凝土质 量控制、原材料的优选和配合比参数的优化。
背景技术：
水泥混凝土是世界上最大宗的人造建筑材料，广泛应用于建筑、交通、桥梁、水利、地 下工程等领域。随着全球经济迅速发展，建设规模空前，混凝土使用量逐年上升，对于经济 高速发展的中国尤为突出，目前我国混凝土的年产量达70亿吨，占世界总产量的45%。用混 凝土建造的基建工程在整个国民经济中不仅占有极大的比例而且发挥着极其重要的作用。根 据统计，世界上的财富大部分由建筑物及构筑物组成。资料表明，美国全部财富的70%由市 政设施、楼宇建筑、基建工程组成。在我国基建工程也是国家的主要财富。我国嫦娥一号的 全部研制费用仅仅是2公里地铁的建设费。由于混凝土是基建工程的主体，因此国家总财富 中混凝土占有相当大的部分。然而，由于现代混凝土组分复杂，胶凝材料用量大，并且掺加 了大量的工业废渣和外加剂，早期易开裂，导致长期力学强度和耐久性下降。我国近年来混 凝土结构的过早失效频频发生，这不仅导致了国家财富的无端大量流失，而且造成了资源与 能源的极大浪费，更严重的是造成了大量的人员伤亡。
水泥混凝土早期结构形成过程进行速度的快慢及程度的大小直接决定着水化产物的数量 以及微结构的密实程度，最终将影响水泥混凝土结构的物理力学性能、变形行为和长期耐久 性能，监测水泥混凝土早期的结构形成过程，可以用来监控水泥混凝土的质量，保障水泥混 凝土的长期服役性能，同时也可用来优选原材料、优化配合比参数和科学指导施工。因此研 发水泥混凝土早期结构形成过程的监测装置具有十分重要的工程价值，应用前景十分广阔。
国内外对水泥混凝土早期(自加水后开始)的结构形成过程的研究较少，综合已有的文献资 料不难发现，目前应用广泛且有代表性的方法主要有差热分析、X射线分析、扫描电镜分析 等，不难发现这些方法需要取样和中止水化。因此，属破损、间断和非原位的方法，且主要 针对于较为成熟的具有一定强度的水泥混凝土(3天后)，而对于超早期(自加水开始-3天)的结 构形成过程研究非常缺乏。因此，研制水泥混凝土早期结构形成过程的监测装置和建立相应 的实验方法具有重要的应用价值，对于水泥混凝土质量监控也提供了科学的实验仪器，前景 十分广阔。
发明内容
技术问题本实用新型的目的在于提供一种混凝土早期结构形成过程的监测装置，实现不同温度条件下水泥混凝土早期结构形成过程的快速与准确测试。
技术方案针对现有水泥混凝土早期结构形成过程监测技术中存在的不足和缺陷，利用 超声波技术，通过油浴加热方式，首先设计加工出一种隔声性能好、传热速度快的泡沫铝制 成的倒梯形试验仓，并将其嵌入可调温的油浴槽中；然后通过弹簧式夹持仪使超声仪的压电 传感器与试样仓中的水泥混凝土浆体直接紧密相连，实现不同温度条件下水泥混凝土早期结 构形成过程的快速与准确测试。
该装置包括电磁搅拌装置、试样仓、油浴槽、超声仪和超声夹持器；电磁搅拌装置处于 底部，其上放置油浴槽，油浴槽内部嵌入试样仓；超声仪包括压电传感器、A/D转换器和主 机，压电传感器有两个，分别位于试样仓的两侧，通过超声夹持器与试样仓中的水泥混凝土 试样直接相连，两个压电传感器的另一端通过A/D转换器与主机相连接。
电磁搅拌装置的温度在20-35(TC范围内调节，转子转速在0-1500转/分范围内调节。试 样仓是由隔声性能好、传热速度快的泡沬铝制成的倒梯形槽。超声夹持仪包括支架和可折叠 型夹持环，可折叠型夹持环固定在支架上。
有益效果与国内外同类技术相比，该项成果具有以下特色
1、 可以连续、自动、原位监测水泥混凝土自加水开始的结构形成全过程
本实用新型通过弹簧式夹持仪夹住超声仪的两个压电传感器，使之与试样仓中的水泥浆
体直接紧密接触，整个监测过程传感器和试样不移动，保证原位测试；利用计算机采集，实 现连续、自动记录水泥混凝土浆体结构形成过程中的声学参数的变化曲线。
2、 可以研究温度对水泥混凝土结构形成过程的影响规律
目前的超声波法仅能研究温度在20-40'C条件下水泥混凝土结构形成过程，无法实现高 温条件下的结构形成过程研究。本发明利用材料学知识，首先设计了一种隔声性能好、传热 速度快的泡沫铝，并将其精加工制成倒梯形试验仓；然后通过油浴加热方式，将试验仓紧密 嵌入可调温的油浴槽中，实现温度在20。C-35(TC可调。3、 可以保证压电传感器与水泥浆体直接紧密接触，测试结果准确
目前，已有的实验方法在超声波测试时传感器与水泥混凝土浆体间隔了垫片(钢或有机玻 璃)，不能保证传感器与水泥混凝土直接紧密接触，特别是随着水泥混凝土的凝结硬化，体积 发生收縮传感器与试样之间接触变差，造成测量值出现明显误差。本发明专门设计和制作了 弹簧式夹持仪，用其夹住超声仪的两个压电传感器，使之与水泥浆体直接紧密接触，可以保 证整个测试过程传感器和试样间的压力保持恒定。
综合运用超声波技术、采用油浴加热方式和新型泡沫铝材料，制备出混凝土结构形成过 程原位监测装置，国内外尚无此类产品，技术经济效益明显。
图1混凝土早期结构形成过程的监测装置示意图。图2超声仪示意图。图3夹持仪示意 图。以上的图中有电磁搅拌装置l、试样仓2、油浴槽3、超声仪4、超声夹持器5、压电传 感器6、 A/D转换器7、主机8、支架9、可折叠型夹持环IO。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明本实用新型涉及的混凝土早期结构形成过程的监测装置是由电磁搅拌装置、试样仓、油 浴槽、超声仪和超声夹持仪组成；电磁搅拌装置处于底部，其上放置油浴槽，油浴槽内部嵌 入试样仓，超声仪通过超声夹持仪与试样仓中的水泥混凝土试样直接相连。实验时首先在油 浴槽中加满耐热油，然后将油浴槽放在电磁搅拌装置上面，并将电磁搅拌装置中的磁性搅拌 子和温度传感器放入油浴槽中，打开电磁搅拌装置的电源、设置温度和搅拌子转速，加热耐 热油直至达到设置温度，迅速将新拌水泥混凝土浆体放入试样仓中，然后将装有浆体的试样 仓嵌入加满耐热油的油浴槽中，最后通过超声夹持仪夹住超声仪的两个压电传感器，使之与 试样仓中的水泥浆体直接紧密接触，并自动记录水泥混凝土浆体结构形成过程中的声学参数 的变化曲线。
进行水泥混凝土结构形成过程监测实验时，首先在油浴槽中加满耐热油，然后将油浴槽 放在电磁搅拌装置上面，并将电磁搅拌装置中的磁性搅拌子和温度传感器放入油浴槽中，打 开电磁搅拌装置的电源、设置温度和搅拌子转速，加热耐热油直至达到设置温度，迅速将新 拌水泥混凝土浆体放入试样仓中，然后将装有浆体的试样仓嵌入加满耐热油的油浴槽中，最 后通过超声夹持仪夹住超声仪的两个压电传感器，使之与试样仓中的水泥浆体直接紧密接触， 并自动记录水泥混凝土浆体结构形成过程中的声学参数的变化曲线。
权利要求1、一种混凝土早期结构形成过程的监测装置，其特征在于该装置包括电磁搅拌装置(1)、试样仓(2)、油浴槽(3)、超声仪(4)和超声夹持器(5)；电磁搅拌装置(1)处于底部，其上放置油浴槽(3)，油浴槽(3)内部嵌入试样仓(2)；超声仪(4)包括压电传感器(6)、A/D转换器(7)和主机(8)，压电传感器(6)有两个，分别位于试样仓(2)的两侧，通过超声夹持器(5)与试样仓(2)中的水泥混凝土试样直接相连，两个压电传感器(6)的另一端通过A/D转换器(7)与主机(8)相连接。
2、 根据权利要求1所述的混凝土早期结构形成过程的监测装置，其特征在于的电磁搅拌 装置(l)的温度在20-35(TC范围内调节，转子转速在0-1500转/分范围内调节。
3、 根据权利要求1所述的混凝土早期结构形成过程的监测装置，其特征在于试样仓(2) 是由隔声性能好、传热速度快的泡沫铝制成的倒梯形槽。
4、 根据权利要求1所述的混凝土早期结构形成过程的监测装置，其特征在于超声夹持仪 (5)包括支架(9)和可折叠型夹持环(10)，可折叠型夹持环(10调定在支對9)上。
专利摘要混凝土早期结构形成过程的监测装置主要用于建筑、交通、桥梁、水利、地下工程等领域的混凝土质量控制、原材料的优选和配合比参数的优化；该装置包括电磁搅拌装置(1)、试样仓(2)、油浴槽(3)、超声仪(4)和超声夹持器(5)；电磁搅拌装置(1)处于底部，其上放置油浴槽(3)，油浴槽(3)内部嵌入试样仓(2)；超声仪(4)包括压电传感器(6)、A/D转换器(7)和主机(8)，压电传感器(6)有两个，分别位于试样仓(2)的两侧，通过超声夹持器(5)与试样仓(2)中的水泥混凝土试样直接相连，两个压电传感器(6)的另一端通过A/D转换器(7)与主机(8)相连接。
文档编号G01N29/04GK201382923SQ20092003699
公开日2010年1月13日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者伟 佘, 孙国文, 张云升, 张文华 申请人:东南大学