一種精密混凝土碳化測量裝置製造方法
2024-03-22 14:29:05
一種精密混凝土碳化測量裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種精密混凝土碳化測量裝置，一種精密混凝土碳化測量裝置，包括，精密數顯裝置、傳感器、雙連密封塞、反應瓶和試劑瓶，所述的精密數顯裝置與傳感器相連接，傳感器與雙連密封塞的一端相連接，雙連密封塞的另一端與反應瓶相連接，在反應瓶與雙連密封塞所形成的空腔內設置有試劑瓶；所述的試劑瓶內設置有壓力腔和溶劑腔，其中壓力腔與溶劑腔相鄰的一端為封閉結構，另一端為套裝在雙連密封塞上的開口，且在其側壁上開有傳壓孔，溶劑腔的兩端封閉，側壁上開有注液孔。本發明能夠準確地測量出混凝土的CaCO3含量，對混凝土碳化狀況準確評價，且儀器結構簡便，便於攜帶和放置，測量的過程比較方便，所使用的試劑十分常見，試驗器材成本較低。
【專利說明】ー種精密混凝土碳化測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及土木工程領域混凝土結構耐久性檢測裝置，具體地說，是涉及ー種精密混凝土碳化測量裝置。
【背景技術】
[0002]混凝土碳化即中性化，是指空氣中的CO2氣體不斷地透過混凝土中未完全充水的毛細孔，擴散到混凝土內部與其中水化產物進行中和反應，生成碳酸鹽或其他物質，使混凝土孔溶液的PH值降低的過程。
[0003]碳化降低混凝土的鹼度，破壞鋼筋表面的鈍化膜，碳化深度達到鋼筋位置，使混凝土失去對鋼筋的保護作用，導致混凝土結構中鋼筋鏽蝕；同吋，碳化還會影響混凝土收縮、強度、結構、離子遷移等諸多性質。碳化是混凝土結構在大氣環境下發生耐久性破壞的首要因素，評價混凝土的碳化程度對預測一般大氣環境下鋼筋混凝土建築和構築物的耐久性有重大意義。因此，對混凝土結構中的混凝土碳化必須進行測試和判斷，目前常用的混凝土碳化的判定方法有以下幾種:
1、化學試劑法。利用不同化學試劑在不同PH值環境下的顏色變化，測出混凝土碳化深度。常用1%濃度的酚酞酒精溶液，以pH = 9為界線，已碳化區呈無色，未碳化區呈粉紅色。另有ー種彩虹指示劑(Rainbow indicator),根據反應的顏色判別不同的pH值(5~13),可測試完全碳化和部分碳化的深度。該方法間接反映混凝土的碳化程度，使用簡便、成本低，但精度不高、影響因素多，且不能確定混凝土中性化原因。
[0004]2、熱分析方法。按一定升溫速度加熱混凝土吋，混凝土中的水化產物在不同溫度範圍內發生物理化學反應，造成混凝土重量的變化，並伴隨著吸熱與放熱現象。混凝土中的Ca( 0H) 2和CaCO3在一定溫度·下發生如下熱分解反應:
Ca (OH) 2.............翌CaO +H2O
CaCO3...........................> CaO+ CO2
把差熱分析和熱重分析聯合使用，可以獲得有關碳化更完整的有用數據和資料。此方法可以直接反應水化產物的碳化程度，試驗過程比較複雜。只能評價Ca( 0H) 2的碳化，不能評價C-S-H的碳化，制樣複雜，升溫需要花費大量時間等等，不適合進行大量的試驗。
[0005]3、X射線法。通過X射線衍射儀，直接測量出混凝土中不同深度處水泥石所含Ca (OH) 2和CaCO3晶體的含量，判斷出混凝土受碳化情況。XRD法可同時測得Ca (OH) 2和CaCO3沿深度的分布，適用於實驗室精確測量。XRD法同樣存在制樣複雜，不便於大量試驗，且定量精度差。
[0006]4、電子探針顯微分析法。電子探針顯微分析儀(Electron Probe MicroAnalyzer:EPMA)是試樣表面照射電子束時的2次電子和反射電子來觀察試樣表面狀態，並利用此時所產生的元素特有X射線來獲取微區表面狀態、化學元素的濃度及其空間分布的ー種裝置，主要用於測定微區碳化狀態。
[0007]上述四種方法中，現場檢測常用化學試劑法，可測試完全碳化區的深度，雖然彩虹指示劑更加方便，但通過肉眼觀察顏色比較困難，難免造成較大誤差，不適合需要精確確定混凝土碳化深度的試驗；對於實驗室測量方法中的熱分析方法、X射線法精度差、電子探針顯微分析法，試驗過程都過於複雜，成本高。
[0008]對現有其他技術進行查詢發現ー些專利，舉以下幾個進行說明:
中國專利(申請)號88220741.5實用新型專利，利用槓桿原理測量混凝土碳化深度，測量誤差較大，測量的最小分度值為0.25mm，最大量程為10mm。雖然測量的最小分度值較小，但碳化比較嚴重即碳化超過IOmm的混凝土無法進行檢測。
[0009]中國專利(申請)號200810039181.3發明專利，提供了ー種混凝土碳化深度檢測裝置，可以根據情況確定檢測的深度，最小檢測分度值為2mm，最大檢測深度沒有限制。但該方法是在澆築混凝土時，將裝置固定在模板或鋼筋上，只能用於新建工程的檢測，而不能對已建工程的碳化進行評價；另外由於混凝土中預埋了該裝置，同時對該處混凝土表面進行了處理，所以該處的碳化情況已不能真實地反映混凝土的實際碳化狀況；該方法前期預埋是工作較多，測量時也需要多次測量，檢測過程過於複雜。
[0010]中國專利(申請)號00135769.7的發明專利，是ー種筆式碳化深度測量器，裝置結構簡単，使用方便，但測量的深度不夠，最深可以達到10mm，對於現有研究，深度已遠達不到要求，尤其是碳化情況比較嚴重的構件已無法檢測。
[0011]以上幾個比較有代表性的專利，均屬於前述的化學試劑法，存在化學試劑法固有的缺陷。
【發明內容】
[0012]本發明針對現有混凝土碳化測定方法和技術的不足，提供了精密混凝土碳化測量裝置，該裝置可以精確地測量出混凝土的CaCO3含量，對混凝土碳化狀況準確評價，測量儀器結構簡便，測量的過程比較方便，使用的試劑十分常見，試驗器材成本較低，便於攜帶和放置，是十分具有推廣價值的。
[0013]本發明的技術方案是:ー種精密混凝土碳化測量裝置，包括，精密數顯裝置、傳感器、雙連密封塞、反應瓶和試劑瓶，所述的精密數顯裝置與傳感器的一端通過電纜相連接，傳感器的另一端通過外螺紋與雙連密封塞的一端相連接，雙連密封塞的另一端通過雙連密封塞內螺紋與反應瓶相連接，在反應瓶與雙連密封塞所形成的空腔內設置有試劑瓶；所述的試劑瓶內設置有兩個獨立的腔體，分別為壓力腔和溶劑腔，其中壓カ腔與溶劑腔相鄰的一端為封閉結構，另一端為套裝在雙連密封塞上的開ロ，且在其側壁上開有傳壓孔，溶劑腔的兩端封閉，在其側壁上開有注液孔。
[0014]所述的雙連密封塞的蓋體上部設置有ー個沿軸線向外延伸的和向內延伸的套筒，該套筒向外延伸的一端設置的有一個帶有內螺紋的金屬件，該金屬件與傳感器的一端設置的外螺紋相連接，同時該金屬件在套筒內的部分為收ロ結構，在其末端開有ー個壓カ孔；向內延伸的一端與壓カ腔相連接。
[0015]所述雙連密封塞為硬質塑料整體加工成型，金屬件通過強カ膠粘接在套筒內壁上。
[0016]所述傳感器一端的外螺紋與金屬件的內螺紋之間纏繞有生絲。
[0017]所述雙連密封塞與反應瓶之間設有橡膠墊。[0018]所述的試劑瓶的長度與反應瓶和雙連密封塞所形成的空腔長度相當。
[0019]所述所述傳壓孔與注液孔相對於試劑瓶的中軸線成90度角設置。
[0020]本發明的有益效果是:準確地測量出混凝土的CaCO3含量，對混凝土碳化狀況準確評價，測量儀器結構簡便，測量的過程比較方便，試驗過程中所使用的試劑也十分常見，試驗器材成本較低，便於攜帶和放置，通過試驗標定和儀器設置，儀器可以直接顯示CaCO3佔混凝土質量分數，無須對數據再進行處理與運算，解決容器密封問題，控制了反應過程，保證反應所產生氣體獲得真實壓力值；利用雙連密封塞上設置的金屬件，實現了大口向小孔的轉化，再配合橡膠墊以及纏繞生絲，都有效的解決反應過程中氣液分離的問題，保護傳感器探頭，提高了產品的使用壽命；另外，作為固液相物質進行化學反應產生氣體，對反應產生的氣體量進行測量的裝置，可用於生物、醫學、化工領域，應用範圍極為廣泛。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]附圖1為本發明具體實施例的精密混凝土碳化精密數顯裝置示意圖；
附圖2為本發明具體實施例的雙連密封塞、試劑瓶和反應瓶的連接示意圖；
附圖3為本發明具體實施例的傳感器和雙連密封塞的連接側視圖；
附圖4為本發明具體實施例的傳感器和雙連密封塞的連接正視圖；
附圖5為本發明具體實施例的試劑瓶外觀圖；
附圖6為本發明具體實施例的試劑瓶透視圖；
附圖7為本發明具體實施例的試劑瓶平面圖。
[0022]附圖標記:1精密數顯裝置；2傳感器、21外螺紋、22電纜；3雙連密封塞、31雙連密封塞內螺紋、32金屬件、33套筒、34壓カ孔、35橡膠墊；4反應瓶；5試劑瓶、51壓カ腔、52傳壓孔、53溶液腔、54注液孔。
【具體實施方式】
[0023]本發明的【具體實施方式】如下:
ー種精密混凝土碳化測量裝置，包括，精密數顯裝置1、傳感器2、雙連密封塞3、反應瓶4和試劑瓶5，所述的精密數顯裝置I與傳感器2的一端通過電纜22相連接，傳感器2的另一端通過外螺紋21與雙連密封塞3的一端相連接，雙連密封塞3的另一端通過雙連密封塞內螺紋31與反應瓶4相連接，在反應瓶4與雙連密封塞3所形成的空腔內設置有試劑瓶5 ；所述的試劑瓶5內設置有兩個獨立的腔體，分別為壓力腔51和溶劑腔53，其中壓カ腔51與溶劑腔53相鄰的一端為封閉結構，另一端為套裝在雙連密封塞3上的開ロ，且在其側壁上開有傳壓孔52，溶劑腔53的兩端封閉，在其側壁上開有注液孔54 ;所述的雙連密封塞3的上蓋上設置有ー個沿軸線向外延伸的和向內延伸的套筒33,該套筒33向外延伸的一端設置的有一個帶有內螺紋的金屬件32，該金屬件32與傳感器2的一端設置的外螺紋21相連接，同時該金屬件32在套筒33內的部分為收ロ結構，在其末端開有ー個壓カ孔34 ;向內延伸的一端與壓カ腔51相連接；所述雙連密封塞3為硬質塑料整體加工成型，所述雙連密封塞的金屬件32上設置的的內螺紋為鋼質內螺紋，該金屬件32通過強カ膠粘接在套筒33內壁上；所述傳感器2 —端的外螺紋21與金屬件32的內螺紋之間纏繞有生絲；所述雙連密封塞3與反應瓶4之間設有橡膠墊35 ;所述的試劑瓶5的長度與反應瓶4和雙連密封塞3所形成的空腔長度相當；所述傳壓孔52與注液孔54相對於試劑瓶5的中軸線成90度角設置。
[0024]採用上述裝置，進行如下的測量過程:
I)把混凝土試樣進行分層磨粉，分層磨取的粉末盛放於密封袋中，防止與空氣中的氣體發生反應造成試驗誤差，密封袋的表面註明混凝土試樣的磨取深度。
[0025]2)將電纜22與精密數顯裝置I電連接，精密數顯裝置I連接電源，精密數顯裝置I帶有自動歸零功能，保證傳感器2的電信號被正確顯示。
[0026]3)將傳感器2的另一端通過外螺紋21與雙連密封塞3 —端帶有內螺紋的金屬件32相連接，雙連密封塞3的另一端通過雙連密封塞內螺紋31與反應瓶4相連接，雙連密封塞3與反應瓶4之間設有橡膠墊35。
[0027]4)確保橡膠墊35穿過雙聯密封塞3的套筒33向內延伸的一端，與雙聯密封塞3內側緊密連接。
[0028]5)用精密電子秤秤稱取一定數量的試樣粉末放置於反應瓶4中，儘量使試樣粉末集中於反應瓶4的底部。
[0029]6)水平方向拿試劑瓶5，注液孔54向上，使用滴管通過注液孔54向溶液腔53中加入酸液，並將試劑瓶5上的壓カ腔51開ロー側套在雙連密封塞3的套筒33向內延伸部分上;
7)將試劑瓶5水平方向插入反應瓶4，反應瓶4與雙連密封塞3通過反應瓶4與雙連密封塞內螺紋31緊密連接，只旋轉反應瓶4，雙連密封塞3不動，試劑瓶5套在雙連密封塞3的套筒33向內延伸部分上，也不會動，保證酸液不洩漏。
[0030]8)將反應瓶4豎立起來，同時手持傳感器2搖動反應瓶4，鹽酸溶液通過溶液腔53的注液孔54流入反應瓶，試劑瓶5中的鹽酸和反應瓶4中的混凝土粉末發生化學反應，生成ニ氧化碳，氣體的體積增大，増大的氣壓通過試劑瓶5上的傳壓孔52傳至壓力腔51，並經過雙連密封3的壓カ孔34到達傳感器2。
[0031]9)氣壓大小的變化，使得傳感器2內電阻發生改變，產生不同電流，不同的電流代表不同的CaCO3佔混凝土粉末的質量分數，讀取儀器上的數值並記錄數據。
[0032]10)測量結束清洗反應瓶4和試劑瓶5進行下ー個測驗。
[0033]11)繪製CaCO3佔混凝土粉末的質量分數沿距離混凝土表面的濃度分布，對混凝土碳化進行定量的描述。
【權利要求】
1.ー種精密混凝土碳化測量裝置，包括，精密數顯裝置(I)、傳感器(2)、雙連密封塞(3)、反應瓶(4)和試劑瓶(5)，其特徵在幹:所述的精密數顯裝置(I)與傳感器(2)的一端通過電纜(22)相連接，傳感器(2)的另一端通過外螺紋(21)與雙連密封塞(3)的一端相連接，雙連密封塞(3)的另一端通過雙連密封塞內螺紋(31)與反應瓶(4)相連接，在反應瓶(4 )與雙連密封塞(3 )所形成的空腔內設置有試劑瓶(5 );所述的試劑瓶(5 )內設置有兩個獨立的腔體，分別為壓力腔(51)和溶劑腔(53)，其中壓カ腔(51)與溶劑腔(53)相鄰的一端為封閉結構，另一端為套裝在雙連密封塞(3)上的開ロ，且在其側壁上開有傳壓孔(52)，溶劑腔(53 )的兩端封閉，在其側壁上開有注液孔(54 )。
2.如權利要求1所述的精密混凝土碳化測量裝置，其特徵在於:所述的雙連密封塞(3)的蓋體上部設置有ー個沿軸線向外延伸的和向內延伸的套筒(33)，該套筒(33)向外延伸的一端設置的有一個帶有內螺紋的金屬件(32)，該金屬件(32)與傳感器(2)的一端設置的外螺紋(21)相連接，同時該金屬件(32)在套筒(33)內的部分為收ロ結構，在其末端開有ー個壓カ孔(34);向內延伸的一端與壓カ腔(51)相連接。
3.如權利要求2所述的精密混凝土碳化測量裝置，其特徵在於:所述雙連密封塞(3)為硬質塑料整體加工成型，該金屬件(32)通過強カ膠粘接在套筒(33)內壁上。
4.如權利要求2-3的任意一項所述的精密混凝土碳化測量裝置，其特徵在於:所述傳感器(2) —端的外螺紋(21)與金屬件(32)的內螺紋之間纏繞有生絲。
5.如權利要求1所述的精密混凝土碳化測量裝置，其特徵在於:所述雙連密封塞(3)與反應瓶(4)之間設有橡膠墊(35)。
6.如權利要求1所述的精密混凝土碳化測量裝置，其特徵在於:所述的試劑瓶(5)的長度與反應瓶(4 )和雙連密封塞(3 )所形成的空腔長度相當。
7.如權利要求1所述的精密混凝土碳化測量裝置，其特徵在於:所述傳壓孔(52)與注液孔(54)相對於試劑瓶(5)的中軸線成90度角設置。
【文檔編號】G01N7/18GK103592200SQ201210534723
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年12月12日 優先權日:2012年12月12日
【發明者】範宏, 趙鐵軍, 王鵬剛, 楊亞楠, 張鑫 申請人:青島理工大學