一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置及测定方法与流程

本发明涉及水泥基材料，涉及一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置及测定方法。

背景技术：

1、水泥基材料是一种多孔材料，由于其内部相对湿度常常高于环境相对湿度，水泥基材料内部水分会不断向环境中扩散。由于这种扩散的存在，致使水泥基材料内部相对湿度不断降低，引发水泥基材料收缩甚至开裂。而影响水泥基材料内部水分向环境中扩散的快慢重要参数即为水泥基材料表面水分扩散因子。准确测定水泥基材料表面水分扩散因子对计算水泥基材料内部湿度场、制定养护措施、提升水泥基材料耐久性具有重要意义。

2、水泥基材料表面水分扩散因子与环境温度、环境湿度、环境风速、环境气压、热辐射、水泥基材料表面温度、水泥基材表面粗糙度等众多因素有关，且目前尚无准确的理论计算公式。由于现有测定方法局限性，实际科研和工程计算时，水泥基材料表面水分扩散因子一般取经验值，难以满足实际需求，因此，亟需研发一种可快速、简便、准确测定水泥基材料表面水分扩散因子的测定装置和测定方法。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置及测定方法。

2、上述目的可通过以下技术方案实现：

3、一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置，其特征在于：包括：光栅温湿度传感器(1)、风速计及风向标(2)、光照计(3)、气压计(4)、环境温湿度传感器(5)、质量测量系统(6)、综合控制系统(7)；

4、光栅温湿度传感器(1)用于测量水泥基材料表面温度和相对湿度，测量时附着固定在水泥基材料表面；

5、风速计及风向标(2)用于测量环境风速和风向；

6、光照计(3)用于测量环境光照强度；

7、气压计(4)用于测量环境大气压；

8、环境温湿度传感器(5)用于测量环境温度和湿度；

9、质量测量系统(6)用于测量水泥基材料试件质量变化；

10、综合控制系统(7)用于控制各测量系统、采集和储存数据，实时计算表面水分扩散因子并绘制成曲线。

11、优选的，各测量系统同时并实时采集数据，采集频率由综合控制系统设定。

12、优选的，质量测量系统(6)包括：水准泡(8)，用于判定质量测量系统是否属于水平状态；调平螺母(9)，用于调节质量测量系统水平状态。

13、优选的，质量测量系统(6)的精度高于0.1g，量程上限大于20kg。

14、优选的，测量时，风速计及风向标(2)、光照计(3)、气压计(4)、环境温湿度传感器(5)应放置于试件迎风面两侧。

15、优选的，测量时，光栅温湿度传感器(1)与水泥基材料试件表面固定牢固，不对质量测量系统(6)产生影响。

16、又一方面提供一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

17、s1、准备水泥基材料试件，若试件为新浇筑试件，试件上表面应与模具上表面齐平，并固定好光栅温湿度传感器(1)，一起放置在质量测量系统(6)上；若试件为已成型硬化后试件，将试件表面需要固定光栅温湿度传感器(1)的位置磨平后，再浸没水中浸泡，取出试件，除已部分磨平的面外，把试件其他面密封好，在磨平位置固定好光栅温湿度传感器(1)，最后放置在质量测量系统(6)上；

18、s2、安装好风速计及风向标(2)，根据风向标确定的风向，确定试件迎风面，将风速计及风向标(2)、光照计(3)、气压计(4)、环境温湿度传感器(5)安装在试件迎风面两侧；

19、s3、安装完各测量系统后，开始采集数据；

20、s4、根据采集的数据，计算水泥基材料表面水分扩散因子，记水泥基材料试件表面面积为s，饱和水蒸气密度为ρ，试件表面有效传质面积率为ti时刻质量测量系统(6)测得数据为mi，光栅温湿度传感器(1)测得的水泥基材料表面相对湿度为hc(ti)，环境温湿度传感器(5)测得的环境相对湿度为he(ti)，采样时间间隔为δt，t1为初始采集数据时刻，tn为第n次采集数据时刻，选取t1至tn时刻采集的数据，根据下式(1)计算水泥基材料表面水分扩散因子a：

21、

22、优选的，饱和水蒸气密度为ρ由气压计(4)和环境温湿度传感器(5)测得的数据查公开的饱和水蒸汽温度密度压力对照表得到。

23、优选的，在测量早期，试件表面存在液态水，试件表面有效传质面积率的值可以认为是100％；t1至tn时刻的间隔时长大于10分钟，小于1小时。

24、优选的，水泥基材料表面水分扩散因子测定装置不仅可以用于测量水泥基材料表面水分扩散因子，也可用于测量其它与环境有水分扩散交换的固体表面水分扩散因子。

25、相比于现有技术，本发明的有益效果如下：

26、(1)本发明实现了水泥基材料表面水分扩散因子的快速、准确测量，解决了水泥基材料表面水分扩散因子测量的难题，为计算水泥基材料内部湿度场、制定养护措施、提升水泥基材料耐久性提供重要参数支撑；

27、(2)本发明公开的测定装置可以标准化生产，测定时间短，携带方便，操作简单；

28、(3)本发明既可采用已成型试件，也可采用新浇筑试件，便于工程现场操作；

29、(4)本发明还可以反推计算试件表面有效传质面积率值随龄期的变化；

30、(5)本发明实时地显示出水泥基材料表面水分扩散因子曲线及其数值，既适合实验室科研，也适合工程现场使用，可作为标准装置和标准方法推广应用。

技术特征：

1.一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置，其特征在于：包括：光栅温湿度传感器(1)、风速计及风向标(2)、光照计(3)、气压计(4)、环境温湿度传感器(5)、质量测量系统(6)、综合控制系统(7)；

2.根据权利要求1所述的一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置，其特征在于：各测量系统同时并实时采集数据，采集频率由综合控制系统设定。

3.根据权利要求1所述的一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置，其特征在于：质量测量系统(6)包括：水准泡(8)，用于判定质量测量系统是否属于水平状态；调平螺母(9)，用于调节质量测量系统水平状态。

4.根据权利要求1所述的一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置，其特征在于：质量测量系统(6)的精度高于0.1g，量程上限大于20kg。

5.根据权利要求1所述的一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置，其特征在于：测量时，风速计及风向标(2)、光照计(3)、气压计(4)、环境温湿度传感器(5)应放置于试件迎风面两侧。

6.根据权利要求1所述的一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置，其特征在于：测量时，光栅温湿度传感器(1)与水泥基材料试件表面固定牢固，不对质量测量系统(6)产生影响。

7.一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的水泥基材料表面水分扩散因子测定装置的测定方法，其特征在于，饱和水蒸气密度为ρ由气压计(4)和环境温湿度传感器(5)测得的数据查公开的饱和水蒸汽温度密度压力对照表得到。

9.根据权利要求7所述的水泥基材料表面水分扩散因子测定装置的测定方法，其特征在于，在测量早期，试件表面存在液态水，试件表面有效传质面积率的值可以认为是100％；t1时刻选取测量初始时刻，t1至tn时刻的间隔时长大于10分钟，小于1小时。

10.根据权利要求1所述的一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置，其特征在于，不仅可以用于测量水泥基材料表面水分扩散因子，也可用于测量其它与环境有水分扩散交换的固体表面水分扩散因子。

技术总结
本发明公开了一种水泥基材料表面水分扩散因子测定装置及测定方法。所述测定装置，包括：光栅温湿度传感器，风速计及风向标，光照计，气压计，环境温湿度传感器，试件质量测量系统，综合控制系统。本发明实现了快速有效测定水泥基材料表面水分扩散因子，装置简单便携，操作方便易行，可快速分析并显示结果，解决了水泥基材料表面水分扩散因子快速测定的难题，为水泥基材料湿度场计算中关键参数——表面水分扩散因子的确定提供了重要依据，为水泥基材料现场养护提供了重要参数，对提升水泥基材料耐久性具有重要意义。本发明既适用于试验室科研试验和工程现场测定水泥基材料表面水分扩散因子，又可作为标准装置和标准方法推广应用。

技术研发人员：丁小平,郝挺宇,韩宇栋,张润
受保护的技术使用者：中冶建筑研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12