一种水泥基材料裂缝吸水过程可视化和吸水率测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水泥基材料裂缝吸水过程可视化和吸水率测量装置。该装置中包括空箱和相机，所述的空箱中放置有荧光灯以及用于存储荧光素溶液的托盘；托盘中放置有若干支撑件，且各支撑件的顶面高度相等以形成一个水平的支撑平面，水泥基材料试块的底面水平放置于该支撑平面上；所述支撑平面的高度低于托盘的最高储水高度；所述相机的拍摄区域覆盖所述支撑平面上方的水泥基材料试块放置区域；所述荧光灯的光照范围覆盖所述水泥基材料试块在相机中的成像区域。该简易装置解决了难以识别微观裂缝及可视化微观裂缝吸水过程的不足，提高了识别装置的经济性，而且无需称重样本就可准确计算出水泥基材料的吸水率，有利于推广使用本实用新型专利技术装置。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥基材料裂缝吸水过程可视化和吸水率测量装置
本技术涉及的是一种水泥基材料微观裂缝吸水过程的可视化和吸水率测量装置，属于测量仪器

技术介绍
水泥基材料是世界上最主要的建筑材料。但是由于其抗拉强度较低，在现实环境中往往容易开裂。即便目前出现了高强度水泥基材料(如高强混凝土)，但是水泥基材料中出现微观裂缝还是难以避免，因此出现了“没有水泥基材料是不开裂”的说法。这些微观裂缝的宽度很小，大约在10微米以下。这些微观裂缝不会对水泥基结构的强度造成损伤，但是在结构受到损伤情况下，比如地震等恶劣荷载下，它们却会发展成较大、较长的宏观裂缝(毫米级别)，最终破坏结构的安全性，造成巨大的安全隐患。同时，微观裂缝已经被学者们证实能加快水泥基材料的渗透性(Wuetal.,2015,CementandConcreteResearch,68卷，35-48页)从而让水泥基材料更容易被外界的有害气体或液体侵入而造成材料耐久性和安全性的下降。比如，水分顺着微观裂缝渗入到材料内部，会影响水泥基材料中未水化水泥的水化和水化产物的体积变化，多余的自由水分还会接触到钢筋表面从而造成钢筋锈蚀和锈蚀裂缝。水分的入侵已成为影响水泥基材料耐久性的最大因素。如果水泥基材料中含有微观裂缝能被提早识别出来，将非常有利于设计师和工程师改进水泥配合比、养护条件等情况，从而改进水泥基材料的抗裂缝性能。虽然水分渗入具有微观裂缝的水泥基材料的过程虽然很重要，但是却很难可视化和量化。这主要是因为微观裂缝的宽度很小，肉眼在正常光照下无法识别它们。论文(Kanematsuetal.,2009,NuclearInstrumentsandMethodsinPhysicsResearchSectionA:Accelerators,Spectrometers,DetectorsandAssociatedEquipment,605卷，154-158页)公布了一种利用中子射线照相法用于拍摄水分浸入水泥基材料中微观裂缝的过程。虽然该方法具备高测量精度，但是中子射线照相仪却十分复杂和昂贵，数据分析相对复杂，同时整个观测过程需要严格的安全设施的保障。本技术巧妙利用荧光素在荧光灯的照射下显示强烈的荧光效果，将荧光素事先融入水中再让水泥基材料接触水溶液，在荧光灯照射下，水溶液渗入水泥基材料的裂缝中就会被显亮出来，用普通的单反照相机即可记录下水分渗入的过程，从而有效识别出微观裂缝的渗水过程。相比于中子射线照相法，本技术测量精度上虽有所下降，但已足够识别微观裂缝、浸润线、浸润面积，而且本技术还可以准确测量水泥基材料的吸水率。
技术实现思路
本技术的目的是解决可视化水泥基材料微观裂缝吸水过程困难的问题，并提供一种水泥基材料微观裂缝吸水过程的可视化和吸水率测量装置。本技术所采用的具体技术方案如下：水泥基材料微观裂缝吸水过程的可视化和吸水率测量装置，该装置中包括空箱和相机，所述的空箱中放置有荧光灯以及用于存储荧光素溶液的托盘；托盘中放置有若干支撑件，且各支撑件的顶面高度相等以形成一个水平的支撑平面，水泥基材料试块的底面水平放置于该支撑平面上；所述支撑平面的高度低于托盘的最高储水高度；所述相机的拍摄区域覆盖所述支撑平面上方的水泥基材料试块放置区域；所述荧光灯的光照范围覆盖所述水泥基材料试块在相机中的成像区域。本技术中荧光素溶液是指在水中掺入荧光素所形成的溶液。在水中混合入微量荧光素后，利用荧光素在荧光灯的照射下显亮的原理，对水泥基材料微观裂缝吸水过程进行可视化。本技术中的支撑平面可以是一个有实体的平面，即支撑件上方与水泥基材料试块接触的部分为平面状，但其也可以是由多个位于同一水平面上的支撑点所构成的支撑面，只要能够实现将水泥基材料试块的底面水平支撑于液面上方即可。本技术中的最高储水高度是指由托盘的底面以及侧壁所围成的储水空间所能够存储的最高液面高度。支撑平面的高度低于托盘的最高储水高度是为了保证荧光素溶液能够接触到水泥基材料试块的底面，使荧光素通过毛细吸水作用进入试块中的裂缝。本技术中，相机的设置位置应满足：相机的拍摄区域覆盖所述支撑平面上方的水泥基材料试块放置区域，这是为了能够使水泥基材料试块中被荧光素浸染的过程能够实时得到记录，用于后续的微观裂缝、浸润线和浸润面积识别。而荧光灯的设置位置应满足：荧光灯的光照范围覆盖所述水泥基材料试块在相机中的成像区域，是为了使被相机拍摄的图像中，试块上的荧光素能够显亮，以便于后续识别。作为优选，所述的空箱呈长方体，其一个侧面完全敞开不封闭，其余5个面均是封闭不透光。这类的空箱可以是铁盒、纸盒或木盒。该方式能够将相机放置于箱体外部，以便于操作。当然，空箱也可以采用其他的形状，相机也可以放置于箱体内部。作为优选，整个测量装置优选放置于黑暗房间中。此时，能够尽可能的减少外部可见光干扰，以便清晰识别图像中的荧光标记。作为优选，所述的相机的焦点位于所述水泥基材料试块朝向相机一侧的表面正中心，以便清晰成像。作为优选，所述的托盘中存储有荧光素溶液，且荧光素溶液的液面刚好与所述支撑平面上的水泥基材料试块的底面接触。控制在该液面高度能够防止因液面过高导致直接浸没部分试块，否则会影响裂缝识别和吸水率测量的准确性。作为优选，所述的支撑件为截面为矩形的塑料棒。塑料棒平行排列，有利于在其上面稳定支撑水泥基材料试块。作为优选，所述的水泥基材料试块的一个侧面正对所述的相机。此时，水泥基材料试块在相机中仅有1个完整侧面可见，以便计算器浸润面积。作为优选，所述的水泥基材料是硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或水泥砂浆，这些材料均可以利用该装置进行试验。作为优选，所述的荧光灯为能够使荧光粉发出可见光的紫外荧光灯，其功率范围在8～30W，闪烁频率为20～50Hz。作为优选，所述的托盘的侧壁采用透明材料制成，以防止侧壁阻挡试块在相机中的成像。托盘的形状可以为圆形或方形，且具备1厘米左右的深度。托盘面积应足够大，防止试块吸水后液面降低过多，导致吸水过程中断。当然如果在试验过程中及时补充荧光素溶液亦可。作为优选，相机为具备高像素的单镜头反光相机，像素在16MP以上，具有可调焦距、曝光度、感光度和调节光圈。单反照相机的拍照参数设置需要根据单反照相机与水泥基材料式样的距离、空箱内的荧光灯的亮度和位置综合而定。在只有荧光的暗室中，单反照相机设置小光圈以增大景深，并用较低的快门速度增大曝光。本技术的另一目的在于解决现有技术中水泥基材料的吸水率测量困难的问题，并提供一种利用上述装置的水泥基材料的吸水率测量方法，其步骤如下：S1：将整个装置置于黑暗房间中，开启荧光灯，将含有微观裂缝的水泥基材料试块放置于若干支撑件顶面形成的支撑平面上，且水泥基材料试块的一个侧面正对所述的相机，然后将相机设置成聚焦于水泥基材料试块的表面正中心；S2：在托盘中倒入荧光素溶液，以水泥基材料试块的下底面恰好接触荧光素溶液时作为初始时刻，从初始时刻开始控制相机连续拍摄水泥基材料试块表面的微观裂缝吸水过程图像；S3：在相机连续拍摄的图像中识别由荧光素高亮凸显出来的微观裂缝、浸润线和浸润面积，得到第i张图像的浸润面积Ai以及吸水时间ti，ti取第i张图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥基材料裂缝吸水过程可视化和吸水率测量装置，其特征在于，装置中包括空箱(1)和相机(5)，所述的空箱(1)中放置有荧光灯(3)以及用于存储荧光素溶液(7)的托盘(2)；托盘(2)中放置有若干支撑件(4)，且各支撑件(4)的顶面高度相等，以形成一个水平的支撑平面，水泥基材料试块(6)的底面水平放置于该支撑平面上；所述支撑平面的高度低于托盘(2)的最高储水高度；所述相机(5)的拍摄区域覆盖所述支撑平面上方的水泥基材料试块(6)放置区域；所述荧光灯(3)的光照范围覆盖所述水泥基材料试块(6)在相机(5)中的成像区域。

【技术特征摘要】
1.一种水泥基材料裂缝吸水过程可视化和吸水率测量装置，其特征在于，装置中包括空箱(1)和相机(5)，所述的空箱(1)中放置有荧光灯(3)以及用于存储荧光素溶液(7)的托盘(2)；托盘(2)中放置有若干支撑件(4)，且各支撑件(4)的顶面高度相等，以形成一个水平的支撑平面，水泥基材料试块(6)的底面水平放置于该支撑平面上；所述支撑平面的高度低于托盘(2)的最高储水高度；所述相机(5)的拍摄区域覆盖所述支撑平面上方的水泥基材料试块(6)放置区域；所述荧光灯(3)的光照范围覆盖所述水泥基材料试块(6)在相机(5)中的成像区域。2.如权利要求1所述的水泥基材料裂缝吸水过程可视化和吸水率测量装置，其特征在于，所述的空箱(1)呈长方体，其一个侧面完全敞开不封闭，其余5个面均封闭不透光；整个测量装置优选放置于黑暗房间中。3.如权利要求1所述的水泥基材料裂缝吸水过程可视化和吸水率测量装置，其特征在于，所述的相机(5)的焦点位于所述水泥基材料试块(6)朝向相机(5)一侧的表面正中心。4.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志根，吴志敏，魏佳俊，
申请(专利权)人：杭州科以才成科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33