[实用新型]用于测定水泥基材料中氧气扩散系数的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测定水泥基材料中氧气扩散系数的试验装置，属于土木工程材料性能测定技术领域。

背景技术

混凝土结构中钢筋的锈蚀是引起结构服役性能下降的最主要因素。在钢筋表面脱钝后，空气中的氧气通过混凝土向钢筋表面扩散，混凝土中的氧气扩散系数直接决定了钢筋的锈蚀速率。因此，作为混凝土中钢筋锈蚀的必要条件之一，氧气在混凝土中的扩散系数测定有着较为明确的科学和工程应用价值。然而，由于混凝土的孔隙率低，气体扩散系数小，国内外至今尚无有效测定混凝土中氧气扩散系数的试验装置。

目前，已有试验方法主要是针对混凝土水、气的渗透性的测定，亦即试验是在压力水或气体作用下进行的。如中国专利授权公告号CN1111737C，授权公告日是2003年6月18日，名称为“混凝土渗透性快速评价方法”，公开了一种利用氯离子扩散系数和混凝土电导率的值对混凝土的渗透性进行评价的方法；中国专利授权公告号CN102735592B，授权公告日是2014年4月2日，名称为“一种测量二氧化碳在岩石中扩散系数的装置”，通过测定二氧化碳压力的变化来测量二氧化碳在岩石中的扩散系数；中国专利授权公告号 CN204924869U，授权公告日是2015年12月30日，名称为“水泥基材料渗透系数测定装置”，提供了一种在恒定水压力作用下对不同孔隙率的水泥基材料进行渗透性测试的装置介绍。但该试验方法所测定的结果是混凝土的水、气渗透系数，而非扩散系数。自然条件下氧气由钢筋混凝土表面向钢筋表面的传输，其机理为氧气的扩散作用。因此，研发一种针对水泥基多孔材料氧气扩散系数测定方法和试验装置对科学研究和工程应用都具有很重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术无法测定水泥基结构中氧气扩散系数的不足，本实用新型以水泥基材料为试验对象，设计了一套可测量氧气在其中的扩散系数的试验装置。

为了解决上述技术问题本实用新型提供如下的技术方案：

一种用于测定水泥基材料中氧气扩散系数的试验装置，包括供气系统、试件、左右气体腔室和传感测试系统，所述试件为水泥基材料试件，将左右气体腔室连接至水泥基材料试件的两个端面，所述左右气体腔室分别包括进气阀门、腔室管壁、移动活塞和活塞密封圈，所述进气阀门设置在腔室管壁上，所述移动活塞可移动地套装在腔室管壁内，所述移动活塞与腔室管壁的内壁之间设置活塞密封圈；

所述进气阀门与供气系统相连，所述供气系统由供气瓶、出气阀门与输气导管组成，所述供气瓶有氧气瓶和氮气瓶，所述输气导管有两根，分别与供气瓶的出气阀门相连，所述两根输气导管另一端与进气阀门相连；

所述传感测试系统包括氧气传感器和氧气数据解调仪，用于测量水泥基材料左右两腔室中的氧气浓度，所述氧气传感器安装在所述移动活塞靠近所述试件侧；所述氧气传感器与所述氧气数据解调仪连接。

进一步，所述试验装置还包括数据采集系统，所述的数据采集系统包括数据记录仪和计算机，用于水泥基材料左右两腔室中的氧气浓度数据的记录以及后续处理，所述氧气数据解调仪与所述数据记录仪连接。

再进一步，所述供气系统、试件、左右气体腔室和传感测试系统均位于恒温室内。

更进一步，所述移动活塞中部预留小孔，所述小孔内安装所述氧气传感器。

所述腔室腔壁均刻有刻度，用以计算两腔室的体积。

所述两腔室的移动活塞主体采用透明有机玻璃制作，活塞密封圈采用丁腈橡胶，且各开有一20mm的小孔，用以和传感测试系统相连。

一种上述用于水泥基材料中氧气扩散系数的测定装置的工作方法，包括详细步骤如下：

1)将成型好的水泥基材料试件切成直径50-100mm，厚10- 20mm的圆柱形试件，使用环氧树脂将非扩散面(圆柱体侧面)涂覆以隔绝外界空气的影响；

2)将处理好的水泥基材料试件与左右两腔室用橡胶密封垫圈垫上后，再使用双头螺栓将左右两腔室与水泥基材料试件进行连接，连接好以后在垫圈周围等连接处涂覆适量凡士林以保证试件与腔室连接处的气密性；

3)打开两腔室上部的进气阀门，在活塞密封圈外部涂上适量润滑油后，将移动活塞推至制作好的腔壁中，以排除腔室内原有的气体，活塞处应满足保证气密性的同时保持活塞的移动性；

4)将氧气传感器放入左右两腔室移动活塞预留的小孔处，固定好以后涂抹凡士林以保证气密性；

5)将氧气传感器另一端与氧气数据解调仪相连用于测试两腔室内的氧气浓度，并将氧气数据解调仪与数据记录仪相连用以数据记录，将数据记录仪与计算机相连用以记录输出与后续处理；