1.一种表面负压作用下混凝土水分扩散系数测试方法,其特征在于包括负压作用下混凝土湿度场测试系统和水分扩散系数计算方法,其中,负压作用下混凝土湿度场测试系统由负压腔体、压力表、控制器、负压泵、湿度传感器和数据采集器组成,所述负压腔体固定于混凝土试件干燥表面以形成表面负压环境;压力表固定于负压腔体上方以监测负压腔体内压力值;控制器与压力表相连以控制负压泵的开启与关闭;负压泵的负压管与负压腔体相连,在负压腔体内压力低于设定值时控制器将发出指令使负压泵开始工作直至压力达到设定值时停止工作;湿度传感器通过PVC管固定于混凝土内部距离负压干燥表面的指定位置,测试得到的湿度数据实时传输并存储于数据采集器中;负压作用下混凝土水分扩散系数是基于混凝土湿度场试验数据逆推得到,计算过程包括混凝土干燥表面扩散和内部扩散两部分;具体的,混凝土干燥面与环境之间的水分扩散用如下公式描述:J x =a m (H 1 -H’ e )(1) ;式中,J x 为混凝土干燥表面扩散至环境中的水分通量(kg/m 2 s);a m 为混凝土表面系数;H 1 为混凝土干燥表面的湿度值;H’ e 为负压腔体内部环境湿度,通过下式进行计算: (2) ;式中,P atm 为环境大气压;Δp为负压腔体内部负压值;H e 为试验环境湿度值;将公式(2)代入公式(1)中,即可得到混凝土干燥表面的扩散方程;负压条件下混凝土内部扩散过程用公式(3)描述: (3) ;式中,H d 为试验测试得到的混凝土内部湿度值;x为湿度测试点距离干燥面的坐标位置;t为干燥时间;D即为混凝土内部水分扩散系数;通过引入中间变量S对上述方程进行求解: ;式中,H m 为人为选定的湿度值;将公式(4)经过简单数学变换并代入公式(3)中,即可得到公式(5): (5) ;采用有限差分法对公式(5)进行求解,所采用的有限差分节点分为内部节点、外表面节点和内表面节点;对于内部节点,其有限差分方程见公式(6): (6) ;对于外表面节点,仍需考虑表面负压作用对水分扩散的影响,考虑表面负压作用后,混凝土外表面节点有限差分方程见公式(7): (7) ;式中,h为有限差分节点间距;H 2 ,t 为第二节点湿度值;对于内表面节点,其有限差分方程见公式(8): (8) ;采用逆推法,基于湿度测试数据逆推试算出混凝土水分扩散系数,过程中采用多段线性函数对水分扩散系数进行描述:D j =k j H d +d j j=1 to N (9) 。
2.根据权利要求1所述的一种表面负压作用下混凝土水分扩散系数测试方法,其特征在于所述的负压腔体边缘与混凝土干燥面边缘之间采用高分子密封胶进行密封处理,以保证负压腔的密封性。
3.根据权利要求1所述的一种表面负压作用下混凝土水分扩散系数测试方法,其特征在于所述的压力表可设置目标负压值,当腔体内部负压高于设定值时,压力表触发控制器发出指令使得负压泵开始工作,直至腔体内负压值达到设定值为止。
4.根据权利要求1所述的一种表面负压作用下混凝土水分扩散系数测试方法,其特征在于所述的控制器还可发出主动泄压指令,以实现负压腔体拆卸操作。
5.根据权利要求1所述的一种表面负压作用下混凝土水分扩散系数测试方法,其特征在于所述的湿度传感器包括但不限于电容式湿度传感器,湿度传感器通过底部开孔的PVC管浇筑于混凝土内部指定位置,通过密封圈和密封胶实现与外界环境隔绝。
6.根据权利要求1所述的一种表面负压作用下混凝土水分扩散系数测试方法,其特征在于所述的数据采集器带有数据采集与存储功能。
7.根据权利要求1所述的一种表面负压作用下混凝土水分扩散系数测试方法,其特征在于所述的负压作用下混凝土水分扩散系数是根据负压条件下混凝土湿度试验值逆推得到的,将试验测试得到的特定位置湿度试验结果代入该方法即可计算得到负压条件下混凝土水分扩散系数。
8.根据权利要求1所述的一种表面负压作用下混凝土水分扩散系数测试方法,其特征在于所述负压作用下混凝土水分扩散系数测试包括如下步骤:从混凝土浇筑后指定龄期开始,测试表面负压作用下混凝土内部典型位置处的湿度随养护龄期的发展关系;将测试得到的混凝土湿度试验结果代入计算方法中,逆推计算得到负压作用下混凝土的水分扩散系数。