现场测量表面蒸发的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于在现场测量从一表面蒸发的方法以及一种测量从一表面蒸发的装置。该装置包括一种由亲水、多孔材料构成的蒸发表面，将该表面连接于一个容器。该方法描述了使用本发明专利技术装置的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在现场测量表面蒸发的方法以及一种在现场测量表面蒸发的装置。固化技术尤其涉及在混凝土的成分和硬化结构方面对温度和湿度状态的调节和控制。固化技术还包括，例如在混凝土的早期硬化阶段对湿度状态的测量/调节/控制，从而在硬化混凝土内获得最佳的性能发育(湿固化)。
技术介绍
在最近十几年中，混凝土技术的发展已经为一新概念——高性能混凝土的形成奠定了基础。通常，现有的混凝土使用的水/水泥的比例(w/c比例)在0.40-0.60范围内，但是，现今的超级增塑剂在将20％的硅石烟雾加入时，使得制造具有w/c比例为0.20-0.30的比较流体态的混凝土成为了可能。通过使用这些非常粘稠的混凝土，工业上可获得200-400MPa的混凝土强度，相比而言，现有的混凝土通常只具有30-50MPa的混凝土强度。在该新概念的理论和实验发展方面，丹麦的混凝土研究发挥了重要的作用，而且，几个丹麦公司目前已经进入到高性能混凝土在特殊目标产品方面的工业实施阶段。在固化技术术语中，高性能混凝土的概念意味着在硬化过程中明显提高了对优化和控制湿固化的需要。在低w/c比例时，即使在早期硬化阶段只损失了不多的水分，但都可能对随后的混凝土硬化和性能发育产生有害的影响。在高性能混凝土领域内，在未来的几年中，预期将会出现一种对在加工过程中用于混凝土的湿固化状态的测量/调节/控制方面的简单和可操作性方法的增长需求。
技术实现思路
在混合和浇注的最初几个小时中，混凝土为塑性和可处理的。混凝土的凝固，即变硬和变刚硬的时间通常是在加入水并混合之后的4-8小时内出现。在凝固阶段及紧随其后的过程中，混凝土的强度非常低，在此状态下，浇注混凝土非常易于受到各种型式的机械影响。如果在凝固之前和凝固的过程中，混凝土暴露于非常干燥的状态下，则在混凝土的表面会出现有害的破裂。这些塑性收缩裂纹产生的原因是，在硬化粘合阶段，孔隙水在毛细管内液面的凹面中的表面张力建立了临界的毛细管拉伸应力。对于现有的混凝土而言，在早期硬化阶段，由于塑性收缩而产生的裂缝损害通常会在高温、较低的湿度和高的风速浇注时带来一个问题。特别是，当在薄层中浇注混凝土/灰浆时，例如，当与修补工作有关而喷混凝土时，这种损害将可能变得更严重了。在这种情况下，由于薄层的原因，即使只有少量水分的蒸发损失，也会由于塑性收缩而引起裂缝损害。根据美国的混凝土协会报告ACI 305R-91，如果在早期硬化阶段由于蒸发导致的水分的损失小于大约1kg/m2h，则可避免在整个混凝土、即较大尺寸的混凝土结构中出现实际的裂缝损害。但，对于诸如喷混凝土的薄层而言，容许蒸发率将更低。高性能混凝土特别容易在早期硬化阶段变得干燥。这主要是由于以下三方面的原因而造成的1.混凝土低的孔隙度和渗透性意味着任何由于从表面区域的蒸发而导致的损失只能通过从下层混凝土中加入水而补充到一有限的程度。2.混凝土内高的固体微粒的含量使系统“坚硬”，结果，即使只有不多水分的损失也会“锁紧”微粒系统，在此基础上，水分的更多损失将导致孔隙水内管内液面的凹面和毛细管拉伸应力的形成。3.加入的硅石烟雾通常具有0.1μm的微粒尺寸，该微粒尺寸比水泥微粒的平均尺寸小约100倍；这样，由于早期干燥引起的毛细管拉伸应力因而要比现有混凝土的大得多。在高性能混凝土中，这些有害的物理现象通过在粘合阶段发生的大量的自动收缩这样的事实而会更加恶化，从而增加了在硬化过程中裂缝形成的倾向。因此，本专利技术的目的在于提供一种用于测量从一表面尤其是从一含有水泥稳定材料的表面，特别是从一物质蒸发的任何表面蒸发的方法以及装置。下面将对基于水泥的材料的早期硬化阶段来进行讨论。应用于湿式水泥稳定材料的表面的热力学原理可与几种其它表面的情况进行比较，所述的这些表面诸如运动员或者动物的皮肤表面，自然进行蒸发的植物的叶子表面或者一个诸如着色表面的表面处理物的表面，在该表面上，表面处理的溶剂的蒸发将连同该表面处理剂的固化。总之，本专利技术的原理同样可应用允许在装置和表面之间进行热力接触的任何类型的表面上。蒸发损失的测量湿式混凝土表面的蒸发率取决于下层混凝土内热含量和热量发育，环境空气的温度和湿度以及周围的风速之间复杂的相互作用。浇注之后，混凝土的表面温度将相对于环境空气在准湿温均衡方面进行调节。因此，湿式混凝土表面的蒸发率将受到大量随时间变化的参量的影响，诸如空气温度θa(t)相对湿度RH(t)混凝土表面的风速v(t)硬化混凝土内热量的发育Q(t)蒸发过程中的调节势差是环境空气内部分蒸汽压和湿式混凝土表面上部分饱和蒸汽压之间的压力差Δp(t)。混凝土的表面温度，就像调节势差Δp(t)一样，明显受到由对流决定的热量和在混凝土表面的边界层内传递的湿度的影响，而且该温度还依赖于环境空气中的风速。在局部小气候、环境作用和下层混凝土块内的热量发育之间的相互作用使技术上的计算和测量变得复杂了。在某种简化的情况下，对于这种在湿式混凝土表面和环境空气之间的边界层内耦合的湿热传递而言，可建立起近似的热力计算公式，从而对蒸发率进行估计。图1示出了通常用于估计湿式硬化混凝土表面的蒸发率的一个例子(ACI305R-91)。如果将这种用于测量/调节/控制浇注、硬化混凝土的蒸发损失的方法用于建筑技术，则将会受到以下大量的自然因素的限制1.用于估计蒸发率随时间变化的参量和对给定的浇注混凝土结构进行灌注的参量。2.局部蒸发率的估算需要测量至少四个量，其中的两个量为局部风速v和局部相对湿度RH，而且，从测量技术的观点出发，应该将它们表示成“瞬态”量。3.在凝固的临界时刻上，用标准的测量设备很难记录下水化热对混凝土表面温度的影响。4.为了估计湿式表面的蒸发率，必需的测量设备和必需的经验都需要具备测量技术方面的广泛知识。本专利技术装置的整体构思是测量出湿式硬化混凝土的实际总蒸发损失，从而取代根据难以测量的随时间变化的参量而对混凝土蒸发率的瞬时值的近似估计。该测量构思已经利用按本专利技术装置构造的不同的多种样机而实验过。上述问题和本专利技术背后的整体构思都引发了本专利技术在现场从一表面测量出物质蒸发的装置的设计，其中，该装置包括一由亲水、多孔材料构成的具有轮廓分明区域的蒸发表面，而且所述的蒸发表面与含有从该表面蒸发的相同物质的容器处于开放连接状态。在使用中，当该装置与一表面紧密地接触起来时，具有用作蒸发表面的亲水、多孔表面的所述装置将确保相同的边界条件立即出现在该蒸发表面和材料表面之上。，如果是基于水泥的材料，尤其是在上述混凝土的情况下，从该表面蒸发的物质首先是水。通过设置一带有水的容器，混凝土表面上的蒸发状态将与在该装置的蒸发表面上蒸发的状态完全相同。直接与该容器开放连接的所述亲水、多孔材料将吸取容器中通过蒸发而逸出的流体。这就能够记录下从该表面实际总的蒸发物质。在本专利技术的一个实施例中，该容器为一毛细管。毛细管的特征在于其具有非常窄的内径，因此，蒸发表面的即使非常小的蒸发都将引起该毛细管内物质表面(即液体表面)的可测量的位移。在本专利技术的另一个优选的实施例中，表面蒸发的程度能从安装在该装置上的标尺中读出来。通过在受控状态下测试该装置，能校准一个标尺以便适合于将其应用于该装置的表面上。在以下进行的大量实验中，借助于该标尺记录下在受控状态下实际的蒸发损失，而且设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在现场从一表面测量出物质蒸发的装置，其特征在于，该装置包括一由亲水、多孔材料构成并具有轮廓分明区域的蒸发表面；而且所述的蒸发表面与含有从该表面蒸发的相同物质的容器处于开放连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佩尔F汉森，奥勒迈赫德延森，
申请(专利权)人：固化测量仪公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]