一种测试混凝土毛细管负压的传感装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混凝土毛细管负压力测试技术领域，具体涉及一种测试混凝土毛细管负压的传感装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]多年以来，混凝土的毛细管负压的测试和研究一直受到水泥、混凝土领域学者的研究和重视，但如何准确测试混凝土的毛细管负压却仍处于一种研究和探索阶段。
[0003]混凝土毛细管负压的测试原理为:随着混凝土内水泥水化的进行，混凝土内部水分逐渐被消耗，同时伴随着混凝土孔溶液的浓度变化，混凝土内部毛细管形成的弯液面也随之发生变化，从而产生不断变化的毛细管负压力，当毛细管负压力增大时，陶瓷头内的水分渗出，与混凝土内部的负压力形成压力平衡，再由压力传感器将捕捉到的压力的物理信号转变为电信号，从而实现混凝土毛细管负压的测试。但在此过程中，陶瓷头内水分的渗出，降低了混凝土内部本应该产生的负压值，所测试的结果与混凝土在没有埋设陶瓷头时的值偏小。在本发明中，将陶瓷头与测试装置或传感装置相连通的用于传递混凝土毛细管负压的空间称为传压空间。因此，若传压空间的水的体积较大时，将需要较大体积的水才可与混凝土内部产生的负压形成平衡，从而导致所测试的结果与真实值的偏差较大，所测试的毛细管负压的发展曲线的斜率偏小，体现出来的混凝土毛细管负压的发展进程缓慢。测试装置通过水进行压力传递，但若传压空间内的水未经除气处理，水中所溶解的气体将会在负压力到达50kpa以上时逐渐溶出，由于空气的压缩比较大，将导致大量的水进入混凝土内，使得测试值不准确，负压峰值较低，同样的道理，若测试装置的传压空间未用水完全填充(留有空气)，亦会产生相同的后果，而且在这种情况下，会导致混凝土在初凝之前的毛细管负压值无法测试或灵敏度较低。除此之外，气密性是混凝土毛细管负压测试的最关键因素，若测试装置的气密性不好，则会导致试验测试的重复性差、测试结果不准确或无法测试到负压值。传感器的设计同样至关重要，目前市场上所售的传感器均不是专为混凝土毛细管负压测试设计，因此，在选用现有市场上销售的传感器时，往往存在无法完全排除传感气内的空气的问题，因而导致测试结果不准确。
[0004]ZL200610038805.0公开了一种混凝土早期毛细管负压自动测试装置，ZL200910301734.2公开了一种混凝土早期毛细管负压的测试方法，ZL200910184610.0公开了一种水泥基材料早期养护方法，在这三项专利中所涉及的毛细管负压测试装置和方法包括压力传感器、陶瓷头、集气管、管塞、测筒、针头等，实现了混凝土早期毛细管负压的测试。但按照以上三项专利公开的方法，经过长期的试验和应用，发现测试数据的准确性、稳定性和测试灵敏度均有待于改善。究其原因:集气管内所盛放的水的体积较大，导致测试结果偏离真实值较大;其针头和传感器内存在气体无法排除，严重影响测试的灵敏度和准确性;其排出陶瓷头管壁微孔内的气体的方法为浸泡，由于陶瓷头管壁内的微孔为微米级，在水的表面张力下，水无法自行渗入陶瓷管壁将气体排出；其未采取严格的密封措施，导致测试装置的气密性不好，甚至出现多个测试装置的气密性不一致的情况，导致对同一混凝土样品测试的结果相差较大。
[0005]因此，为了能够准确、精确、稳定地测试混凝土的毛细管负压，需要设定和定制专用于混凝土毛细管负压测试的压力传感器，设计一种有效的传感装置配合结构，探索一种合理的使用方法。
【发明内容】
[0006]为了解决以上问题，本发明提供了一种可以准确、精确、稳定测定混凝土毛细管负压的传感装置及其使用方法，具体是这样实现的:
[0007]本发明提供了一种测试混凝土毛细管负压的传感装置，包括密封盖、传压管、直通接头、储水管、微孔陶瓷头和压力传感器，密封盖、传压管与压力传感器为上中下结构；
[0008]所述压力传感器是由传感器底座、信号膜片、压紧螺母、芯片、传感器外壳和导线及信号线组成，所述信号膜片与传感器底座之间形成储水囊，传感器底座轴心处设有贯通的直径为2.5mm?3.5mm的传压孔；
[0009]所述直通接头镶嵌在传压管壁上，储水管一端与直通接头的直通孔配合形成密不漏气的可拆装配合，储水管另一端与微孔陶瓷头为不可拆卸的紧密连接，微孔陶瓷头由陶瓷管壁和储水槽形成中空结构；
[0010]传压管的下端与压力传感器为密不漏气的配合，传压管与压力传感器通过传压孔连通，传压管的上端设有排气嘴，排气嘴与密封盖为可自由拆装的螺纹配合，传压管内设有直径为2.5mm?3.5mm的排气孔，排气孔内还设有外壁直径为0.8mm?I.2mm的排气管，排气管贯穿排气孔至压力传感器的储水囊内；传压管、储水管、微孔陶瓷头和压力传感器的储水的传压空间的体积之和V为0.5mL?1.6mL；
[0011]传压空间体积的大小是相对于微孔陶瓷头与混凝土的接触面积而言的，所述微孔陶瓷头的外径为D，长度为L，则微孔陶瓷头的外表面积约为JiDL，即微孔陶瓷头与混凝土的接触面积。经过试验研究，所述传感装置的传压空间体积V与微孔陶瓷头的表面积JiDL的数值之比不大于0.21且微孔陶瓷头的长径比L/D为2.0?4.0时，可认为微孔陶瓷头内的水对混凝土毛细管负压的测量值没有影响，通过数值换算可得到:L.1.52V，即微孔陶瓷头的长度和外径的数据之积不小于传感装置传压空间体积数值的1.52倍。
[0012]为实现较好的密封性，所述传压管与所述压力传感器可以为一体成型，然而这样当压力传感器出现故障时不便于维修，甚至一旦当压力传感器出现故障，整个负压传感装置即报废，不利于合理利用资源;为克服这样的缺陷，传压管与压力传感器也可以为可拆装的密不漏气的配合。
[0013]所述传压管的下端设有螺纹槽，所述传感器底座上部设有底座接头，底座接头上设有螺纹，所述螺纹与所述螺纹槽形成密不漏气的可拆装配合。但这种情况的的密封性相比两者一体成型要差一些，可以在所述传压管的螺纹槽上下端分别设有硅胶密封圈，硅胶密封圈的作用是确保压力传感器与传压管之间形成密不漏气的配合。
[0014]为进一步提高负压传感装置的密封性，所述排气嘴的上部还可设有密封台，排气嘴内设有气鼻，所述气鼻上设有左气鼻孔和右气鼻孔，所述排气管贯穿左气鼻孔或右气鼻孔经排气孔至压力传感器内，排气管与所述左气鼻孔或右气鼻孔形成不可拆卸的紧密连接。
[0015]所述密封盖的内顶面可设有硅胶密封片，当所述密封盖与所述排气嘴配合在一起时，形成密不漏气的配合；当排气嘴的上部设有密封台时，硅胶密封片紧压密封台，密封效果更好。
[0016]为避免在较大的负压下，储水管被吸瘪变形而影响测试结果，所述储水管应为透明的硬质管，例如聚四氟乙烯管，保证其在90kPa以上时不被吸瘪变形。
[0017]本发明所述一种测试混凝土毛细管负压的传感装置的使用方法，包括如下步骤:
[0018](I)传压空间的排气:使用时还包括抽气装置，所述抽气装置是由真空栗、储水筒、橡胶管和接头组成，真空栗、储水筒和接头由橡胶管依次串联为一体，储水筒的容积不小于50mL，且储水筒带有刻度的透明的有机玻璃管，便于观察水位的情况，接头内设有硅胶垫圈，可与所述传压管形成自由拆装的紧密连接；
[0019]所述传感装置的使用的最关键的一个步骤是排气，将传感装置的传压空间内的所有空气排除干净是保证混凝土毛细管负压准确测试的基本前提，其排气方法具体为:预先将自来水煮沸15?20分钟，倒入容器中密封冷却至室温，备用，该步骤为排