一种建筑材料耐久性多功能检测系统及智能检测方法

1.本发明涉及混凝土耐久性测量技术领域，具体涉及一种建筑材料耐久性多功能检测系统及智能检测方法。


背景技术：

2.耐久性失效是导致建(构)筑物在正常使用状态下失效的最主要原因之一。
3.国内外统计资料表明，由于建筑材料的耐久性病害而导致的经济损失非常巨大，而且耐久性问题也会越来越严重，因此，加强混凝土结构耐久性研究，提高设计质量，延长结构使用寿命是一个非常重要的方向。
4.目前单一因素对建筑材料耐久性影响相对比较成熟，但现实环境往往是复杂因素相互影响，如建筑材料同时受到干湿环境和动(静)态腐蚀溶液等多因素耦合作用，而多因素共同作用对建筑材料耐久性影响的研究处于起步阶段，现有的建筑材料耐久性的试验装置基本只能满足单一环境的模拟，多因素联动对的耐久性影响的研究及检测还缺少有效的技术手段。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种建筑材料耐久性多功能检测系统及智能检测方法，能够充分模拟建筑材料试样在多种环境作用下的状态，对建筑材料耐久性的研究更全面可靠。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种建筑材料耐久性多功能检测系统，包括支架1，支架1上从上到下依次配置有操作台4、环境模拟箱2与储液箱3，所述储液箱3上的第一出水口5通过进水管6与环境模拟箱2上的第一进水口7连通，环境模拟箱2上的第二出水口20通过第一出水管8与环境模拟箱2内的制冷散热单元的进水端相连通，制冷散热单元出水端通过第二出水管29与储液箱3上的第二进水口22相连通；环境模拟箱2中设有温度传感器18，环境模拟箱2内均匀布设有加热管24；操作台4上设有电源控制系统。
8.所述进水管6按水流方向依次串接有进水水泵27与水流量传感器17，第一出水管8上接有出水水泵28。
9.所述制冷散热单元包括多个制冷片19，制冷片19外周设有散热装置21，制冷片19内侧紧贴设有溶液过渡件23；环境模拟箱2上的第二出水口20依次通过出水泵28、第一出水管8与溶液过渡件23进水端相连通，溶液过渡件23出水端通过第二出水管29与储液箱3上的第二进水口22相连通。
10.所述溶液过渡件23采用u型管。
11.所述电源控制系统包括直流电源装置11，外接电源通过直流电源装置11将交流电转换直流电，分别输出到直流变压器16、电路驱动板13、第一继电器14，直流变压器16为触摸显示器10、主控电路板12、水流量传感器17、温度传感器18供电，电路驱动板13为进水水
泵27和出水水泵28供电；所述第一继电器14控制制冷片19、散热装置21；外接电源直接给第二继电器15供电，第二继电器15控制加热管24；
12.触摸显示器10与主控电路板12双向信号传输，主控电路板12的信号输入端与水流传感器17和温度传感器18的信号输出端相连接，主控电路板12的信号输出端分别与电路驱动板13、第一继电器14，第二继电器15的信号输入端控制连接。
13.所述触摸显示器10采用atf035触摸显示器。
14.所述主控电路板12采用arduino uno开发板。
15.所述环境模型箱2上方设有活动箱盖26，建筑材料试样25通过打开活动箱盖26放置于环境模型箱2内。
16.一种建筑材料耐久性多功能检测系统的智能检测方法，具体至少包括如下任意一种模式：
17.干燥模式：将试样放入环境模拟箱2，在触摸显示器10上设置干燥温度，自动控制系统将环境模拟箱2中的水抽出，制冷片19、加热管24启动，使环境模拟箱2内温度达到设置温度，通过温度传感器18实时监测环境模拟箱2内温度，传输至主控电路板12控制制冷片19、加热管24工作状态，使温度恒定，同时在触摸显示器10进行显示；
18.静态浸泡模式：在触摸显示器10上选择静态浸泡模式，设置浸泡温度，启动进水水泵27向环境模拟箱2内注水直到箱内注满水，同时制冷片19与加热管24开始工作，温度传感器感应环境模拟箱2内温度，传输至主控电路板12控制制冷片19、加热管24工作状态，使温度恒定，同时在触摸显示器10进行显示；
19.动态浸泡模式：在触摸显示器10上选择动态浸泡模式，并设置浸泡温度和溶液流速，启动进水水泵27先向环境模拟箱2内注满水，进水水泵27与出水水泵28同时工作，通过水流量传感器17将溶液流速控制在自定义的流速下对建筑材料试样25进行冲击，同时，制冷片19、加热管24也开始工作，使环境模拟箱2内温度达到设置温度，通过温度传感器18实时监测环境模拟箱2内温度，传输至主控电路板12控制制冷片19、加热管24工作状态，使温度恒定，同时在触摸显示器10进行显示；
20.静态干湿循环模式：在触摸显示器10上选择静态干湿循环模式，触摸显示器10上设置干燥温度、浸泡温度与循环次数，启动进水水泵27向环境模拟箱2中注满水，同时制冷片19、加热管24开始工作，按设定控制箱内温度，当环境模拟箱2内达到浸泡时间后，出水水泵28开始将环境模拟箱2内的溶液抽到储液箱3内，这就完成了一个静态干湿循环，直到完成设置的循环次数；
21.动态干湿循环模式：在触摸显示器10上选择动态干湿循环模式，触摸显示器10上设置干燥温度、浸泡温度、流速、循环次数、冲击时间，然后启动进水水泵27向环境模型箱2内注满水，进水水泵27与出水水泵28开始工作，通过水流量传感器17将溶液控制在一定的流速下对建筑材料试样25进行冲击，在这一过程中制冷片19、加热管24开始工作并控制环境模型箱2内温度，当完成设置的冲击时间时，出水水泵28将环境模拟箱2内的溶液抽出到储液箱3内，这就完成了一个动态态干湿循环，该装置会继续按照设置的循环次数继续运行上述步骤，直到完成设置的循环次数。
22.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
23.目前多数建筑材料耐久性研究的实验装置仅能进行单一环境介质模拟。然而建筑
材料在现实环境中的侵蚀介质是可流动状态，并受多种环境因素的综合影响。因此本建筑材料耐久性智能检测控制系统进行了功能分解及原理分析，完成了机械结构设计、电路设计和控制系统的设计。主要优势如下：
24.1.在智能系统控制下，使装备真实模拟耐久性检测环境，检测准确性可靠性好。
25.2.本系统可完成静态和动态浸泡试验，并根据真实环境设置不同温度和液体流速，检测准确性高。
26.3.本系统可实现静态、动态盐溶液侵蚀和干湿循环试验切换的功能，根据试验环境设置温度和液体流速，操作方便，准确性高。
27.4.本智能控制系统采用人机交互界面，达到实时监视的目的，智能化，且适用范围广。
附图说明
28.图1是本发明建筑材料耐久性多功能检测装置的立体结构示意图。
29.图2是本发明的智能控制系统设计框架图。
30.图3本发明中环境模拟箱2的结构示意图。
31.图4本发明中储液箱3的结构示意图。
32.图中：1、支架；2、环境模拟箱；3、储液箱；4、操作台；5、第一出水口；6、进水管；7、第一进水口；8、出水管；9、滚轮；10、触摸显示器；11、直流电源装置；12、主控电路板；13、电路驱动板；14、第一继电器；15、第二继电器；16、直流变压器；17、水流量传感器；18、温度传感器；19、制冷片；20、第二出水口；21、散热装置；22、第二进水口；23、溶液过渡管；24、加热管；25、建筑材料试样；26、活动箱盖；27、进水水泵；28、出水水泵；29、第二出水管。
具体实施方式
33.下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
34.如图1所示，一种建筑材料耐久性多功能检测系统，包括支架1，支架1上从上到下依次配置有操作台4、环境模拟箱2与储液箱3，所述储液箱3上的第一出水口5通过进水管6与环境模拟箱2上的第一进水口7连通，环境模拟箱2上的第二出水口20通过第一出水管8与环境模拟箱2内的制冷散热单元的进水端相连通，制冷散热单元出水端通过第二出水管29与储液箱3上的第二进水口22相连通；环境模拟箱2中设有温度传感器18，环境模拟箱2内均匀布设有加热管24；操作台4上设有电源控制系统。
35.所述进水管6按水流方向依次串接有进水水泵27与水流量传感器17，第一出水管8上接有出水水泵28。
36.所述制冷散热单元包括多个制冷片19，制冷片19外周设有散热装置21，制冷片19内侧紧贴设有溶液过渡件23；环境模拟箱2上的第二出水口20依次通过出水泵28、第一出水管8与溶液过渡件23进水端相连通，溶液过渡件23出水端通过第二出水管29与储液箱3上的第二进水口22相连通。
37.所述溶液过渡件23采用u型管，起到减缓溶液流速，增加制冷散热面积的作用。
38.所述电源控制系统包括直流电源装置11，外接电源通过直流电源装置11将交流电转换直流电，分别输出到直流变压器16、电路驱动板13、第一继电器14，直流变压器16为触
摸显示器10、主控电路板 12、水流量传感器 17、温度传感器18供电，电路驱动板13为进水水泵27和出水水泵28供电；所述第一继电器14控制制冷片19、散热装置21；外接电源直接给第二继电器15供电，第二继电器15控制加热管24；
39.触摸显示器10与主控电路板12双向信号传输，主控电路板12的信号输入端与水流传感器17和温度传感器18的信号输出端相连接，主控电路板12的信号输出端分别与电路驱动板13、第一继电器14，第二继电器15的信号输入端控制连接。
40.所述触摸显示器10,采用atf035触摸显示器。
41.所述主控电路板12采用arduino uno开发板，对静态和动态浸泡试验、静态和动态盐溶液侵蚀以及干湿循环试验切换进行控制。
42.所述环境模型箱2上方设有活动箱盖26，建筑材料试样25通过打开活动箱盖26放置于环境模型箱2内。
43.一种建筑材料耐久性多功能检测系统的智能检测方法，具体至少包括如下任意一种模式：
44.干燥模式：将试样放入环境模拟箱2，在触摸显示器10上设置干燥温度，自动控制系统将环境模拟箱2中的水抽出，制冷片19、加热管24启动，使环境模拟箱2内温度达到设置温度，通过温度传感器18实时监测环境模拟箱2内温度，传输至主控电路板12控制制冷片19、加热管24工作状态，使温度恒定，同时在触摸显示器10进行显示；
45.静态浸泡模式：在触摸显示器10上选择静态浸泡模式，设置浸泡温度，启动进水水泵27向环境模拟箱2内注水直到箱内注满水，同时制冷片19与加热管24开始工作，温度传感器感应环境模拟箱2内温度，传输至主控电路板12控制制冷片19、加热管24工作状态，使温度恒定，同时在触摸显示器10进行显示；
46.动态浸泡模式：在触摸显示器10上选择动态浸泡模式，并设置浸泡温度和溶液流速，启动进水水泵27先向环境模拟箱2内注满水，进水水泵27与出水水泵28同时工作，通过水流量传感器17将溶液流速控制在自定义的流速下对建筑材料试样25进行冲击，同时，制冷片19、加热管24也开始工作，使环境模拟箱2内温度达到设置温度，通过温度传感器18实时监测环境模拟箱2内温度，传输至主控电路板12控制制冷片19、加热管24工作状态，使温度恒定，同时在触摸显示器10进行显示；
47.静态干湿循环模式：在触摸显示器10上选择静态干湿循环模式，触摸显示器10上设置干燥温度、浸泡温度与循环次数，启动进水水泵27向环境模拟箱2中注满水，同时制冷片19、加热管24开始工作，按设定控制箱内温度，当环境模拟箱2内达到浸泡时间后，出水水泵28开始将环境模拟箱2内的溶液抽到储液箱3内，这就完成了一个静态干湿循环，直到完成设置的循环次数；
48.动态干湿循环模式：在触摸显示器10上选择动态干湿循环模式，触摸显示器10上设置干燥温度、浸泡温度、流速、循环次数、冲击时间，然后启动进水水泵27向环境模型箱2内注满水，进水水泵27与出水水泵28开始工作，通过水流量传感器17将溶液控制在一定的流速下对建筑材料试样25进行冲击，在这一过程中制冷片19、加热管24开始工作并控制环境模型箱2内温度，当完成设置的冲击时间时，出水水泵28将环境模拟箱2内的溶液抽出到储液箱3内，这就完成了一个动态态干湿循环，该装置会继续按照设置的循环次数继续运行上述步骤，直到完成设置的循环次数。
49.本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种建筑材料耐久性多功能检测系统，包括支架(1)，支架(1)上从上到下依次配置有操作台(4)、环境模拟箱(2)与储液箱(3)，其特征在于：所述储液箱(3)上的第一出水口(5)通过进水管(6)与环境模拟箱(2)上的第一进水口(7)连通，环境模拟箱(2)上的第二出水口(20)通过第一出水管(8)与环境模拟箱(2)内的制冷散热单元的进水端相连通，制冷散热单元出水端通过第二出水管(29)与储液箱(3)上的第二进水口(22)相连通；环境模拟箱(2)中设有温度传感器(18)，环境模拟箱(2)内均匀布设有加热管(24)；操作台(4)上设有电源控制系统。2.根据权利要求1所述的一种建筑材料耐久性多功能检测系统，其特征在于：所述进水管(6)按水流方向依次串接有进水水泵(27)与水流量传感器(17)，第一出水管(8)上接有出水水泵(28)。3.根据权利要求1所述的一种建筑材料耐久性多功能检测系统，其特征在于：所述制冷散热单元包括多个制冷片(19)，制冷片(19)外周设有散热装置(21)，制冷片(19)内侧紧贴设有溶液过渡件(23)；环境模拟箱(2)上的第二出水口(20)依次通过出水泵(28)、第一出水管8与溶液过渡件(23)进水端相连通，溶液过渡件(23)出水端通过第二出水管(29)与储液箱(3)上的第二进水口(22)相连通。4.根据权利要求3所述的一种建筑材料耐久性多功能检测系统，其特征在于：所述溶液过渡件(23)采用u型管。5.根据权利要求1所述的一种建筑材料耐久性多功能检测系统，其特征在于：所述电源控制系统包括直流电源装置(11)，外接电源通过直流电源装置(11)将交流电转换直流电，分别输出到直流变压器(16)、电路驱动板(13)、第一继电器(14)，直流变压器(16)为触摸显示器(10)、主控电路板(12)、水流量传感器(17)、温度传感器(18)供电，电路驱动板(13)为进水水泵(27)和出水水泵(28)供电；所述第一继电器(14)控制制冷片(19)、散热装置(21)；外接电源直接给第二继电器(15)供电，第二继电器(15)控制加热管(24)；触摸显示器(10)与主控电路板(12)双向信号传输，主控电路板(12)的信号输入端与水流传感器(17)和温度传感器(18)的信号输出端相连接，主控电路板(12)的信号输出端分别与电路驱动板(13)、第一继电器(14)，第二继电器(15)的信号输入端控制连接。6.根据权利要求1所述的一种建筑材料耐久性多功能检测系统，其特征在于：所述触摸显示器(10),采用atf035触摸显示器。7.根据权利要求1所述的一种建筑材料耐久性多功能检测系统，其特征在于：所述主控电路板(12)采用arduino uno开发板。8.根据权利要求1所述的一种建筑材料耐久性多功能检测系统，其特征在于：所述环境模型箱(2)上方设有活动箱盖(26)，建筑材料试样(25)通过打开活动箱盖(26)放置于环境模型箱(2)内。9.基于权利要求1至8任一项所述一种建筑材料耐久性多功能检测系统的智能检测方法，其特征在于：具体至少包括如下任意一种模式：干燥模式：将试样放入环境模拟箱(2)，在触摸显示器(10)上设置干燥温度，自动控制系统将环境模拟箱(2)中的水抽出，制冷片(19)、加热管(24)启动，使环境模拟箱(2)内温度达到设置温度，通过温度传感器(18)实时监测环境模拟箱(2)内温度，传输至主控电路板(12)控制制冷片(19)、加热管(24)工作状态，使温度恒定，同时在触摸显示器(10)进行显
示；静态浸泡模式：在触摸显示器(10)上选择静态浸泡模式，设置浸泡温度，启动进水水泵(27)向环境模拟箱(2)内注水直到箱内注满水，同时制冷片(19)与加热管(24)开始工作，温度传感器感应环境模拟箱(2)内温度，传输至主控电路板(12)控制制冷片(19)、加热管(24)工作状态，使温度恒定，同时在触摸显示器(10)进行显示；动态浸泡模式：在触摸显示器(10)上选择动态浸泡模式，并设置浸泡温度和溶液流速，启动进水水泵(27)先向环境模拟箱(2)内注满水，进水水泵(27)与出水水泵(28)同时工作，通过水流量传感器(17)将溶液流速控制在自定义的流速下对建筑材料试样(25)进行冲击，同时，制冷片(19)、加热管(24)也开始工作，使环境模拟箱(2)内温度达到设置温度，通过温度传感器(18)实时监测环境模拟箱(2)内温度，传输至主控电路板(12)控制制冷片(19)、加热管(24)工作状态，使温度恒定，同时在触摸显示器(10)进行显示；静态干湿循环模式：在触摸显示器(10)上选择静态干湿循环模式，触摸显示器(10)上设置干燥温度、浸泡温度与循环次数，启动进水水泵(27)向环境模拟箱(2)中注满水，同时制冷片(19)、加热管(24)开始工作，按设定控制箱内温度，当环境模拟箱(2)内达到浸泡时间后，出水水泵(28)开始将环境模拟箱(2)内的溶液抽到储液箱(3)内，这就完成了一个静态干湿循环，直到完成设置的循环次数；动态干湿循环模式：在触摸显示器(10)上选择动态干湿循环模式，触摸显示器(10)上设置干燥温度、浸泡温度、流速、循环次数、冲击时间，然后启动进水水泵(27)向环境模型箱(2)内注满水，进水水泵(27)与出水水泵(28)开始工作，通过水流量传感器(17)将溶液控制在一定的流速下对建筑材料试样(25)进行冲击，在这一过程中制冷片(19)、加热管(24)开始工作并控制环境模型箱(2)内温度，当完成设置的冲击时间时，出水水泵(28)将环境模拟箱(2)内的溶液抽出到储液箱(3)内，这就完成了一个动态态干湿循环，该装置会继续按照设置的循环次数继续运行上述步骤，直到完成设置的循环次数。

技术总结
一种建筑材料耐久性多功能检测系统及其智能检测方法，其装置包括环境模拟箱，环境模拟箱通过进出液单元与储液箱相连接，进出液单元与环境模拟箱内制冷散热单元相连接，环境模拟箱中设有温度传感器，环境模拟箱内均匀布设有加热管；环境模拟箱上还设有电源控制系统；本发明对建筑材料在腐蚀溶液、冲刷作用、温度变化与干湿循环等多因素耦合条件下进行耐久性实验的功能，并通过智能化的电源控制系统充分模拟建筑材料试样在多种环境作用下的状态，对建筑材料耐久性的研究更全面可靠。对建筑材料耐久性的研究更全面可靠。对建筑材料耐久性的研究更全面可靠。


技术研发人员：王永刚 李伟 高志聪
受保护的技术使用者：西京学院
技术研发日：2022.06.29
技术公布日：2023/10/6