混凝土早期毛细管负压的测试方法技术

本发明专利技术涉及一种混凝土早期毛细管负压的测试方法，使用混凝土早期毛细管负压自动测试装置，所述毛细管负压自动测试装置由压力传感器、陶瓷头、集气管、管塞、测筒、针头、变送器、Ａ／Ｄ转换器及计算机组成，集气管底部安装有陶瓷头，顶部设有管塞，前述陶瓷头表面和内部有微小的孔隙，所述微小孔隙的孔径为０．０１－０．０３５μｍ，压力传感器安装在测筒内，安装在测筒前端的针头穿过管塞伸入集气管内；压力传感器测得的数据由变送器送往Ａ／Ｄ转换器，经模／数转换后送往计算机进行分析和处理。本发明专利技术在热力学和表面物理化学的基础上，从自干燥收缩的定义出发，实现水泥基材料最早期水分消耗规律的定量自动化研究，操作简单易行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术，属于水泥基材料早龄期自干燥收縮变形的机 理、自干燥收縮零点及毛细管负压测试

技术介绍
水泥基材料从加水开始到终凝之后几个小时的时间历程里，自干燥收縮发展迅速，临界 半径变化较快但仍然较大，表现在相对湿度的下降很小， 一般都在98%以上，传统的湿度计 无法反映出这种高湿环境下相对湿度的变化。自干燥收縮起始于结构的初始形成，然而，如 何描述毛细管网络结构体系的初始形成，也就是水泥浆初始结构形成即time — zero( 零点)的确定。从开裂的角度而言，在time — zero之前测试的收縮没有力学意义，而在 time — zero之后测试的收縮则不完全。相关的研究才刚刚开始进行，更未能形成统一的 标准，为此很难对不同类型的材料的收縮进行比较，并且也很难将所建立的模型与文献中的 试验结果进行对比。在JCI (日本混凝土协会)的报告里time — zero就是初凝；在RILEM TC (国际材料 和结构测试与研究试验室联合会)181的报告里time — zero定义为在标准养护温度下 ，从水泥与水接触开始到混凝土内部结构足以传递拉应力的时间。 国际上已有的time — zero的确定方法主要有贯入阻力的方法即测试凝结时间，其本质上是从宏观上测试水泥浆(混凝土)抵抗外 力作用的力学性能，譬如ASTM403的Pin-penetration试验及GB 8076 — 87的贯入阻力仪试验 ，测试其贯入阻力达到3. 5MPa (相应的抗压强度近似为O)的时间定义为混凝土初凝，其贯 入阻力达到28MPa (相应的抗压强度近似为O. 75MPa)时的时间定义为混凝土终凝；ASTMC191 和GB 1346的针入度试验用来测试水泥净浆的凝结时间。水化放热曲线测试的方法传统的水化放热曲线给出了水泥浆的水化动力学特征，以及 导致微观结构变化的水化反应，通常初凝对应于从潜伏期向加速期转变之后的某一点，而终 凝则在峰值附近的某一点。电导率测试的方法近年来，水泥基材料的电导率测试在反映其化学反应、微观结构变化以及传输性质的应用中越来越受到重视。由于其电导率在早期非常敏感，因此也被用来判 断time —zero。超声测试(UPV)的方法塑性阶段的混凝土由于结构松散，超声波尤其是剪切波很难 传递，随着凝聚网络结构的开始形成，体系逐渐由悬浮态向凝聚态转变，则可以传递剪切波 的时刻对应着混凝土的凝结时间。约束条件下的应力测试单轴约束下的温度应力试验机可以测试出早期混凝土内部的 温度、应力以及体积变形，在这种方法中定义了两个零应力温度。第一个零应力温度是指混 凝土内部开始出现压应力的时刻，即混凝土结构足以传递热膨胀所引起的压应力时刻。第二 个零应力温度则对应着由于收縮而引起应力反向的时刻。力学性能的测试通过对不同龄期的力学性能的试验结果的数值分析来确定time — zero。由于成熟度的概念已经被广泛地用来预测混凝土的力学性能，如ASTM 1074-93基于 试验数据回归的经验公式，此时time — zero对应于零成熟度，即开始产生强度时的 成熟度。比较上述几种试验方法可以看到，相对而言，约束状态下的应力测试方法与本文定义的 自干燥收縮有着较为直接的相关性，其它几种方法均依赖于不同的对应关系，不能直接给出 time — zero的明确定义。但是约束状态下的应力测试方法存在受温度效应、模具的约束 、端头的滑移以及泌水等干扰等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的就是上述现有技术存在的问题，提供一种可以实现自浇筑成型开始的混 凝土早期水分消耗和毛细管负压变化的测试方法，实现了对混凝土的早期水分消耗的定量测 试以及自干燥收縮零点的更为科学的判定。本专利技术基于以下原理在等温和没有溶质的条件下，新拌水泥基材料的水势 , h， + V(1)式中^WS、 、 分别为新拌水泥基材料的水势、基质势和压力势；另一方面，在一个充水的张力计中的水势为(2)附Z)式中'u 、' 、 y 分别为张力计的水势、基质势和压力势；当新拌水泥基材料与张力计的多孔陶瓷头相接后，它们的水势趋于平衡，达到平衡时有(3)因为非饱和新拌水泥基材料的压力势为O，张力计中无基质，基质势为0，故有(4)TV式中为水的比容， 为仪器水分压力与大气压力(参考压力)之差，即真空表 的读数。当充满水且密封的探头插入混凝土时，水膜就与混凝土内部水分连接起来，产生水力上 的联系。忽略了重力势、温度势、溶质势后，水泥石(混凝土)中水的基质势便可由仪器所示 的压力(差)来量度。刚刚拌合的水泥基材料属于完全饱水材料，处于悬浮态，此时如果忽 略重力势、温度势、溶质势后，基质势为零，故反映出来的张力为零。 一旦水泥浆内部结构 形成，水泥的进一步水化将在较大的孔内部形成弯液面，跨过弯液面的两边产生压力差，水 泥石(混凝土)孔隙水的基质势低于仪器里水的压力势，水泥石(混凝土)就透过陶瓷头向仪器 吸水，直到平衡为止。密封的仪器中产生真空度或吸力(低于大气参照压力的压力)就是毛 细管负压。根据自干燥收縮的定义，毛细管负压的产生对应着凝聚结构的形成以及自干燥收 縮的开始，也就是零点。因此本专利技术所采用的零点测试方法与其定义直接相关， 具有明确的物理意义。随着胶凝材料的不断水化，逐渐由大孔向小孔消耗水分，负压也不断增大，再根据L即lace方禾呈Kelvin定律y2;rs6 = -。p /■' => V =:~ r融r(5)(6)可以计算出相应的毛细孔半径和内部相对湿度，这就是毛细管负压测试系统原理。 根据上述基本原理，本专利技术的技术方案如下本专利技术使用混凝土早期毛细管负压自动测试装置，所述毛细管负压自动测试装置由压力5传感器、陶瓷头、集气管、管塞、测筒、针头、变送器、A/D转换器及计算机组成，集气管 底部安装有陶瓷头，顶部设有管塞，前述陶瓷头表面和内部有微小的孔隙，所述微小孔隙的 孔径为O. 01-0. 035 ym，压力传感器安装在测筒内，安装在测筒前端的针头穿过管塞伸入集 气管内；压力传感器测得的数据由变送器送往A/D转换器，经模/数转换后送往计算机进行分 析和处理，所述测试混凝土毛细管负压的方法包括下述步骤在集气管内注满水，使水把陶瓷头润湿，得到探头内的初始压力Po;把探头底部的陶瓷头插入混凝土，通过压力测试装置测试探头内的压力Pl， Pl与Po之差 值即为混凝土毛细管负压。前述陶瓷头表面和内部的微小孔隙有多个，孔径平均0.02 ym。本专利技术在热力学和表面物理化学的基础上，从自干燥收縮的定义出发，实现水泥基材料 最早期水分消耗规律的定量自动化研究，探究高性能混凝土最早期自干燥收縮的机理，对水 泥基材料自干燥收縮Time-zero进行科学而地判定。操作简单易行。附图说明图l是本专利技术的示意图； 图2是采用本专利技术的实施案例1的测试结果； 图3是采用本专利技术的实施案例2的测试结果。 具体实施例方式参见图l，本专利技术由压力传感器l、陶瓷头2、集气管3、管塞4、测筒5、针头6、变送器 7、 A/D转换器8以及计算机9组成，其中压力传感器采用厚膜传感器。陶瓷头2与由塑料制成 的集气管3的底部紧密粘结在一起，工作时塑料集气管3内装满水，顶端塞上橡皮制成的管塞 4。压力传感器1装在测筒5内底部，测筒5顶端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土早期毛细管负压的测试方法，其特征在于使用混凝土早期毛细管负压自动测试装置，所述毛细管负压自动测试装置由压力传感器、陶瓷头、集气管、管塞、测筒、针头、变送器、Ａ／Ｄ转换器及计算机组成，集气管底部安装有陶瓷头，顶部设有管塞，前述陶瓷头表面和内部有微小的孔隙，所述微小孔隙的孔径为０．０１－０．０３５μｍ，压力传感器安装在测筒内，安装在测筒前端的针头穿过管塞伸入集气管内；压力传感器测得的数据由变送器送往Ａ／Ｄ转换器，经模／数转换后送往计算机进行分析和处理，所述测试混凝土毛细管负压的方法包括下述步骤：　ａ．在集气管内注满水，使水把陶瓷头润湿，得到探头内的初始压力Ｐ０；　ｂ．把探头底部的陶瓷头插入混凝土，通过压力测试装置测试探头内的压力Ｐ１，Ｐ１与Ｐ０之差值即为混凝土毛细管负压。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土早期毛细管负压的测试方法，其特征在于使用混凝土早期毛细管负压自动测试装置，所述毛细管负压自动测试装置由压力传感器、陶瓷头、集气管、管塞、测筒、针头、变送器、A/D转换器及计算机组成，集气管底部安装有陶瓷头，顶部设有管塞，前述陶瓷头表面和内部有微小的孔隙，所述微小孔隙的孔径为0.01-0.035μm，压力传感器安装在测筒内，安装在测筒前端的针头穿过管塞伸入集气管内；压力传感器测得的数据由变送器送往A/D转换器，经模/数转换后送往计算机进行分析和处理，所述测试混凝土毛细管负压的方法包括下述步骤a.在集气管内注满水，使水把陶瓷头润湿，得到探头...

【专利技术属性】
技术研发人员：田倩，刘加平，缪昌文，费志华，
申请(专利权)人：江苏博特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]