CN106706498A - 一种混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置及方法，所述测试装置包括数字显示测力计、绳索、挂钩、测试模具、盛水器、计算机、试件，其中：所述试件安装在测试模具中，试件的上、下表面边缘与测试模具之间的间隙用玻璃胶封住，组成测试装置；所述绳索的上部与数字显示测力计相连，数字显示测力计与计算机相连，绳索的下部通过挂钩与测试装置上部相连，用挂钩、绳索将测试装置吊起时，试件下表面与盛水器装满水时的水面相连。本发明测试装置结构简单，各部分之间组装容易，可多次重复使用，并且能够通过计算机实时监测力值的变化，在较短时间内获得稳态水渗透系数。

Description

一种混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置及方法

技术领域

本发明属于土木工程材料测试技术领域，涉及一种混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置及方法。

背景技术

近年来，土木工程材料的耐久性受到社会各界显著关注，液态物质向材料内部的渗透成为影响土木工程材料耐久性最重要的因素之一。水渗透系数是衡量土木工程材料内部结构和耐久性一项非常重要、有效的指标，水渗透性的测试对材料的耐久性评估和材料学研究具有科学意义和必要性。

已有的水渗透系数测试方法存在测试装置复杂、人为读数产生误差以及获取稳态渗透系数所需时间较长等问题。

发明内容

为了有效解决目前水渗透系数测试过程中存在的问题，本发明提供了一种混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置及方法，能够通过计算机实时监测测试装置所受拉力值的变化，在较短时间内获得稳态水渗透系数。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置，包括数字显示测力计、绳索、挂钩、测试模具、盛水器、计算机、试件，其中：

所述试件安装在测试模具中，试件的上、下表面边缘与测试模具之间的间隙用玻璃胶密封，组成测试装置；

所述绳索的上部与数字显示测力计相连，数字显示测力计与计算机相连，绳索的下部通过挂钩与测试装置上部相连，用挂钩、绳索将测试装置吊起时，使试件下表面与盛水器装满水时的水面相连。

一种利用上述测试装置对混凝土类材料稳态水渗透系数进行测试的方法，包括如下步骤：

一、将试件进行饱水，使试件达到100％饱水状态；

二、将饱水后的试件安装到测试模具中，用玻璃胶分别密封试件上、下表面边缘与测试模具之间的间隙，组成测试装置；

三、用挂钩、绳索将测试装置吊起，绳索上部与数字显示测力计相连，数字显示测力计与计算机相连，试件下表面与盛水器装满水时的水面相连；

四、将测试装置中注入少量水，并在测试装置最上部覆盖并固定好保鲜膜，同时向盛水器缓缓注水，通过计算机监测测试装置所受的拉力随时间的变化曲线，当拉力值随时间的增加而逐渐减小时，准备进行测试；

五、向测试装置中注入适量水，在测试装置上标记出水位10的位置，并在测试装置最上部覆盖并固定好保鲜膜，测试开始；

六、按下式计算试件稳态水渗透系数：

式中：

K_s-p——试件稳态水渗透系数；

S——试件横截面积；

S’——测试模具的内径所在圆的面积；

D——试件厚度；

t——F₁、F₂两次读数间的时间；

H₀——开始测试时，测试装置里的水位与盛水器里的水位的高度差；

Δh——测试开始后，测试装置里的水位下降的高度；

F₁、F₂——测试开始后，数字显示测力计先后两次的读数；

ρ——水密度；

g——重力系数。

本发明具有如下优点：

1)本发明测试装置结构简单，各部分之间组装容易，可多次重复使用。

2)本发明能通过计算机对测试设备所受拉力值实时监测，进而实现对渗透性能的实时监测。

3)本发明能够在较短时间内获得测试数据，计算出材料的稳态水渗透系数。

4)本发明能够极大程度避免人为读数造成的误差，使获得的数据较为精准。

附图说明

图1为混凝土类材料稳态水渗透系数测试装置的结构示意图，1：数字显示测力计，2：绳索，3：挂钩，4：测试模具，5：玻璃胶，6：进水管，7：盛水器，8：计算机，9：保鲜膜，10：测试装置里的水位，11：试件，12：盛水器里的水位。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：本实施方式提供了一种混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置，如图1所示，所述测试装置由数字显示测力计1、绳索2、挂钩3、测试模具4、玻璃胶5、进水管6、盛水器7、计算机8、试件11构成，其中：

所述试件11安装在测试模具4中，试件11的上、下表面边缘与测试模具4之间的间隙用玻璃胶5密封，组成测试装置；

所述绳索2的上部与数字显示测力计1相连，数字显示测力计1与计算机8相连，绳索2的下部通过挂钩3与测试装置上部相连，用挂钩3、绳索2将测试装置吊起时，试件11下表面与盛水器7装满水时的水面相连；

所述盛水器7设置有进水管6。

本实施方式中，所述试件11为混凝土类材料，包括水化硬化后的水泥净浆试件、水泥砂浆试件或混凝土试件。

本实施方式中，所述测试模具4为PVC管或亚克力管，试件11的底面和测试模具4的底部在一个平面上。

具体实施方式二：本实施方式提供了一种利用具体实施方式一所述装置对混凝土类材料稳态水渗透系数进行测试的方法，具体实施步骤如下：

一、将试件11进行饱水，使试件11达到100％饱水状态；

二、将饱水后的试件11安装到测试模具4中，用玻璃胶5分别密封试件11上、下表面边缘与测试模具4之间的间隙，组成测试装置；

三、用挂钩3、绳索2将测试装置吊起，绳索2上部与数字显示测力计1相连，数字显示测力计与计算机8相连，试件11下表面与盛水器7装满水时的水面相连；

四、将测试装置中注入少量水，控制水的高度大概为试样11厚度的1～2倍，并在测试装置上表面覆盖并固定好保鲜膜9，同时通过进水管6向盛水器7缓缓注水，其目的是弥补盛水器7中水分的蒸发，使测试过程中盛水器7中的水位高度与开始测试时盛水器7中的水位高度保持一致。通过计算机8可监测到测试装置所受拉力随时间的变化曲线，当拉力值随时间的增加而逐渐减小时，准备进行测试；

五、向测试装置中注入适量水，控制水的高度大概为试样11厚度的4～6倍；在测试装置上标记出水位10的位置，控制水位10低于测试装置上边缘；在测试装置最上部覆盖并固定好保鲜膜9，测试开始；

六、试件稳态水渗透系数按下式(1)计算：

式中：

K_s-p——试件稳态水渗透系数，mm/s；

S——试件横截面积，mm²；

S’——测试模具的内径所在圆的面积，mm²；

D——试件厚度，mm；

t——F₁、F₂两次读数间的时间，s；

H₀——开始测试时，测试装置里的水位与盛水器里的水位的高度差，mm；

Δh——测试开始后，测试装置里的水位下降的高度，mm；

F₁、F₂——测试开始后，数字显示测力计先后两次的读数，N；

ρ——水密度，一般取1.0×10^-3g/mm³；

g——重力系数，约等于9.8×10^-3N/g。

Claims (10)

1.一种混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置，其特征在于所述测试装置由数字显示测力计、绳索、挂钩、测试模具、盛水器、计算机、试件构成，其中：

所述试件安装在测试模具中，组成测试装置；

所述绳索的上部与数字显示测力计相连，数字显示测力计与计算机相连，绳索的下部通过挂钩与测试装置上部相连，用挂钩、绳索将测试装置吊起时，试件下表面与盛水器装满水时的水面相连。

2.根据权利要求1所述的混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置，其特征在于所述试件为混凝土类材料。

3.根据权利要求2所述的混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置，其特征在于所述混凝土类材料为水化硬化后的水泥净浆试件、水泥砂浆试件或混凝土试件。

4.根据权利要求1所述的混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置，其特征在于所述测试模具为PVC管或亚克力管。

5.根据权利要求1所述的混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置，其特征在于所述试件的上、下表面边缘与测试模具之间的间隙用玻璃胶密封。

6.根据权利要求1所述的混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置，其特征在于所述试件的底面和测试模具的底部在一个平面上。

7.根据权利要求1所述的混凝土类材料稳态水渗透系数的测试装置，其特征在于所述盛水器设置有进水管。

8.一种利用权利要求1-7任一权利要求所述的测试装置对混凝土类材料稳态水渗透系数进行测试的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

一、将试件进行饱水，使试件达到100％饱水状态；

二、将饱水后的试件安装到测试模具中，用玻璃胶分别密封试件上、下表面边缘与测试模具之间的间隙，组成测试装置；

三、用挂钩、绳索将测试装置吊起，绳索上部与数字显示测力计相连，数字显示测力计与计算机相连，试件下表面与盛水器装满水时的水面相连；

四、将测试装置中注入少量水，并在测试装置上表面覆盖并固定好保鲜膜，同时向盛水器缓缓注水，通过计算机监测测试装置所受拉力随时间的变化曲线，当拉力值随时间的增加而逐渐减小时，准备进行测试；

五、向测试装置中注入适量水，在测试装置上标记出水位10的位置，并在测试装置最上部覆盖并固定好保鲜膜，测试开始；

六、按下式计算试件稳态水渗透系数：

$K_{s-p}=\frac{S^{\′}D}{St}ln\frac{H_0}{H_0-\mathrm{\Δ}h};$

$\mathrm{\Δ}h=\frac{F_1-F_2}{{\mathrm{\ρgS}}^{\′}};$

式中：

K_s-p——试件稳态水渗透系数；

S——试件横截面积；

S’——测试模具的内径所在圆的面积；

D——试件厚度；

t——F₁、F₂两次读数间的时间；

H₀——开始测试时，测试装置里的水位与盛水器里的水位的高度差；

Δh——测试开始后，测试装置里的水位下降的高度；

F₁、F₂——测试开始后，先后两次数字显示测力计的读数；

ρ——水密度；

g——重力系数。

9.根据权利要求8所述的混凝土类材料稳态水渗透系数的测试方法，其特征在于所述步骤四中，控制水的高度为试样厚度的1～2倍。

10.根据权利要求8所述的混凝土类材料稳态水渗透系数的测试方法，其特征在于所述步骤五中，控制水的高度为试样厚度的4～6倍。