CN107144512A - 一种混凝土渗透性测试装置及其测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土渗透性测试装置及其测试系统,所述测试装置包括中套、设置在中套顶部的上立盖、设置在中套底部的下立盖,以及上支架和下支架,所述上支架与下支架之间形成用于放置混凝土试样的空间,所述上支架上设置有穿过上立盖的上气体接口,上支架与混凝土试样之间形成上空腔,所述上空腔与上气体接口连通,所述下支架上设置有穿过下立盖的下气体接口,下支架与混凝土试样之间形成下空腔,所述下空腔与下气体接口连通。通过往上空腔内通入高压气体并测量经过下空腔的气体流量及流速,将测试数据代入计算方程即可得到混凝土渗透性系数,本申请具有操作简单可靠且测试成本较低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土渗透性测试技术领域,特别涉及一种混凝土渗透性测试装置及其测试系统。
背景技术
随着对混凝土材料认识的不断提高,由耐久性引发的混凝土构件劣化问题受到越来越多的重视。因此,如何快速准确有效的评价混凝土耐久性在建筑材料研究领域的重要性日益突出。渗透性作为评价混凝土耐久性的重要指标是指渗透介质(如液体、离子或气体)在压力、化学势或者电场作用下在混凝土中渗透、扩散或迁移的难易程度。
现有的混凝土渗透性测试技术主要是水渗法,气渗法和离子渗透法。对于水渗法,由于无法适用于高强混凝土应用面较窄;而对于离子渗透法则由于无法有效真实模拟现实环境下混凝土的状态一直受到争议;气渗法则几乎可以用于所有类型混凝土并且能有效反应真实环境下混凝土的渗透性能。
1989年Kollek提出的Cembureau法是目前国际上广为接受的一种混凝土气体渗透性系数测试方法,它主要原理是给试样加载稳定气压,记录此气压下穿过样品的气体流量再来求解渗透性系数。但由于该方法的测试装置和操作存在较为复杂的问题,一直以来在实际测试中应用并不广泛。
因此,对于应用气体渗透性来高效评价混凝土耐久性而言,现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种混凝土渗透性测试装置及其测试系统,具有操作简单可靠且成本较低的优点。
相较于现有技术,本发明提供的一种混凝土渗透性测试装置,包括中套、设置在中套顶部的上立盖、设置在中套底部的下立盖,以及上支架和下支架,所述上支架与下支架之间形成用于放置混凝土试样的空间,所述上支架上设置有穿过上立盖的上气体接口,上支架与混凝土试样之间形成上空腔,所述上空腔与上气体接口连通,所述下支架上设置有穿过下立盖的下气体接口,下支架与混凝土试样之间形成下空腔,所述下空腔与下气体接口连通。
所述的混凝土渗透性测试装置中,还包括若干骨架油封,所述中套内壁上设置有一圈放置平台,所述骨架油封分别置于上支架处、下支架处以及放置平台处。
所述的混凝土渗透性测试装置中,所述上支架、下支架的侧壁设置有用于固定混凝土试样的弯折部。
所述的混凝土渗透性测试装置中,所述弯折部处设置有O形密封圈。
所述的混凝土渗透性测试装置中,所述上立盖与上支架之间设置有平面轴承。
所述的混凝土渗透性测试装置中,所述上立盖的中部镂空。
所述的混凝土渗透性测试装置中,所述下立盖外设置有一圈沟槽,所述中套设置于沟槽中。
所述的混凝土渗透性测试装置中,所述下立盖底部设置有固定平台,所述固定平台上设置有供下气体接口穿过的通孔,固定平台下方设置有若干支撑杆。
所述的混凝土渗透性测试装置中,所述中套、上立盖和下立盖外均设置有若干把手。
一种混凝土渗透性测试系统,包括气源、压力调节装置、气压测量装置和流量流速测量装置,还包括如上述的任意一项混凝土渗透性测试装置,所述气源、压力调节装置、气压测量装置、混凝土渗透性测试装置和流量流速测量装置通过气管依次连接。
相较于现有技术,本发明提供的一种混凝土渗透性测试装置及其测试系统,所述测试装置包括中套、设置在中套顶部的上立盖、设置在中套底部的下立盖,以及上支架和下支架,所述上支架与下支架之间形成用于放置混凝土试样的空间,所述上支架上设置有穿过上立盖的上气体接口,上支架与混凝土试样之间形成上空腔,所述上空腔与上气体接口连通,所述下支架上设置有穿过下立盖的下气体接口,下支架与混凝土试样之间形成下空腔,所述下空腔与下气体接口连通。通过预装有气体接头的气管分别连接测试装置的上气体接口和下气体接口,气源通过气管往测试装置的上空腔中送入高压气体,在此过程可通过压力调节装置和气压测量装置调节高压气体的压力,之后上空腔内的高压气体对混凝土试样施加压力并渗透入下空腔内,此时流量流速测量装置可对流经下空腔的气体流量及气体流速进行测量,最后将进入上空腔的压力强度和流经下空腔的气体流量代入渗透性系数计算方程,即可得到混凝土试样的气体渗透性系数,本申请具有操作简单可靠且测试成本较低的优点。
附图说明
图1为本发明提供的混凝土渗透性测试装置的结构示意图。
图2为本发明提供的混凝土渗透性测试系统的结构示意图。
其中:10、中套;11、放置平台;12、骨架油封;13、把手; 20、上立盖;21、下立盖;22、沟槽;30、上支架;31、上气体接口;32、下支架;33、下气体接口;34、弯折部;35、O形密封圈;36、平面轴承;40、上空腔;41、下空腔;50、固定平台;51、通孔;52、支撑杆;60、气源;70、压力调节装置;80、气压测量装置;90、流量流速测量装置;100、气管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1与图2,本申请提供的一种混凝土渗透性测试装置,包括中套10、设置在中套10顶部的上立盖 20、设置在中套10底部的下立盖21,以及位于中套10中上部的上支架30和位于中套10中下部的下支架32,所述上支架30与下支架32之间形成用于放置混凝土试样的空间,所述上支架30上设置有穿过上立盖 20的上气体接口31,上支架30与混凝土试样之间形成上空腔40,所述上空腔40与上气体接口31连通,所述下支架32上设置有穿过下立盖21的下气体接口33,下支架32与混凝土试样之间形成下空腔41,所述下空腔41与下气体接口33连通。
其中,所述中套10为圆筒状,所述上支架30和下支架32均为圆形支架,上气体接口31与下气体接口33为气动快速接口,使用预装气动快速接头的气管100,通过将其插入上气体接口31可往上空腔40内通入高压气体,并通过另一根气管100插入下气体接口33可对输入下空腔41的气体的流量进行测量;且由于上下空腔41体积及作用等同,上述步骤也可为下空腔41作为高压气体的输入端,上空腔40作为高压气体的输出端。同时,为保证测试装置整体的稳定性和耐用性,所述中套10、上立盖 20、下立盖21,上支架30和下支架32均采用不锈钢材质,且为使上立盖 20及下立盖21拆装方便,上立盖 20及下立盖21与中套10之间采用螺纹连接。
进一步的,所述中套10内装有若干骨架油封12,中套10内壁上设置有一圈放置平台11(放置平台可为完整的一圈或由数个放置节点组成的一圈),所述骨架油封12分别置于上支架30处、下支架32处以及放置平台11处;更进一步的,所述上支架30、下支架32的侧壁设置有用于固定混凝土试样的弯折部34,所述弯折部34处设置有O形密封圈35。如图1所示,所述弯折部34由上支架30、下支架32的侧壁端部向外延伸形成,弯折部34的一侧面和上支架30、下支架32的端面形成用于放置O形密封圈35和固定混凝土试样的固定槽,弯折部34另一侧面与所述上支架30、下支架32的侧壁外侧形成用于放置骨架油封12的放置空间,通过骨架油封12和O形密封圈35,可增强上空腔40和下空腔41的密封性,使得气体流量的检测结果更加真实可靠。
更进一步的,所述上立盖 20的中部镂空,具体为在上立盖20上用于穿过上气体接口31的圆孔和上立盖20的端部之间镂空,所述下立盖21外设置有一圈沟槽22,所述中套10设置于沟槽22中。通过向镂空的上立盖 20内注水,上支架30上方会积累一层水,检测装置工作过程中通过镂空的上立盖 20观察水中是否出现气泡,可判断上空腔40是否漏气,从而实时的对装置的气密性进行验证;同理,通过向沟槽22内注水并观察沟槽22内水是否出现气泡,可及时判断下空腔41是否漏气,增强了检测装置的检测可靠性。
优选的,所述上立盖 20与上支架30之间设置有平面轴承36,所述下立盖21底部设置有固定平台50,所述固定平台50上设置有供下气体接口33穿过的通孔51,固定平台50下方设置有若干支撑杆52。具体的,上支架30上预留有平面轴承36的放置位(放置位由上支架端面下陷形成,图中未示出),可放置平面轴承36并防止平面轴承36移位,上立盖 20的下端面延伸出用于顶靠平面轴承36的延伸部(图中未标号),平面轴承36可防止在拧紧上立盖20过程中上立盖 20对下方密封区和混凝土试样造成不良影响,如在上立盖 20旋转过程中带动上支架30转动,使上支架30与混凝土试样之间移位进而影响上空腔40的气密性等, 也可以减少在使用过程中对测试装置构件的磨损,保证测试装置长期使用的密闭稳定性;可通过螺钉连接等方式使测试装置与固定平台50间固定,从而利于在测试装置的使用过程中稳定放置测试装置,且测试装置操作过程中下气体接口33不会直接接触地面,便于下体气体接口与带有快速气动接头的气管100间的连接。
更进一步的,所述上立盖 20和中套10外均设置有若干把手13,本实施例中上立盖20和中套10外设置的把手13为对称设置的一对,由于上立盖 20、中套10和下立盖21之间通过螺纹连接,且需要将其彼此间拧紧以保证测试装置的气密性,通过把手13可以较小力产生较大扭矩,故方便操作人员安装测试装置。
请继续参阅图2,一种混凝土渗透性测试系统,包括气源60、压力调节装置70、气压测量装置80、流量流速测量装置90和如本实施例上述的混凝土渗透性测试装置,所述气源60、压力调节装置70、气压测量装置80、混凝土渗透性测试装置和流量流速测量装置90通过气管100依次连接。
其中,所述气管100上预装有气动快速接头,所述气源60用于向测试装置提供高压气体,本实施例中采用市售瓶装高纯(高于99.9%)氧气或者氮气气,其初始气压为15MPa±0.5MPa;气源60与压力调节装置70之间还设置有气阀开关(图中未标号),气阀开关可将气源60与压力调节装置70之间的气流通道关闭;所述压力调节装置70采用采用出气压力调节范围为0-1Mpa的压力调节阀,所述气压测量装置80采用0-1Mpa量程的数显压力表,可通过压力调节装置70和气压测量装置80设定进入测试装置的高压气体的压力;所述流量流速测量装置90用于测量从上空腔40渗透入下空腔41的气体的流量和流速,本实施例中采用量程为0-10 L/min,精度为0.001L/min的数显流量表进行流量测量。
综上所述,本申请提供的一种混凝土渗透性测试装置及其系统,在其测试过程中,需先安装混凝土渗透性测试装置,即需先在下支架边缘安装骨架油封并放置与下立盖上,将侧面用环养树脂包裹固化后直径100mm高50mm的圆饼型混凝土试样放置在下支架上后,将中套套设在下支架及混凝土试样外部,并将中套与底座拧紧,然后在中套中部平台上安装骨架油封,再放置上支架和上支架配套的骨架油封,将圆环型的平面轴承放置在上支架上部,并安装和拧紧上立盖;完成上述步骤后,通过预装有气动快速接头的气管分别连接测试装置的上气体接口和下气体接口,气源通过气管往测试装置的上空腔中送入高压气体,在此过程中可通过压力装置调节气压, 以及通过气压测量装置检测并记录气压,之后上空腔内的高压气体对混凝土试样施加压力并渗透入下空腔内,此时流量流速测量装置可对流经下空腔的气体体积流量和气体流速进行测量,最后将进入上空腔的压力强度和流经下空腔的气体体积流量代入Hagen-Poiseuille方程(可采用修正的达西方程的计算)用来确定气渗透系数K:
式中:K是气渗透系数(M2), Pi是入口气压力(N/平方米),Pa是出口气压力(N /平方米),A是混凝土试样的横截面积(平方米),L是混凝土试样的厚度(m),μ是氧气的粘度系数(2.02×10−5NS/平方米),Q是测得的体积流量(立方米/秒)。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种混凝土渗透性测试装置,包括中套、设置在中套顶部的上立盖,以及设置在中套底部的下立盖,其特征在于,还包括上支架和下支架,所述上支架与下支架之间形成用于放置混凝土试样的空间,所述上支架上设置有穿过上立盖的上气体接口,上支架与混凝土试样之间形成上空腔,所述上空腔与上气体接口连通,所述下支架上设置有穿过下立盖的下气体接口,下支架与混凝土试样之间形成下空腔,所述下空腔与下气体接口连通。
2.根据权利要求1所述的混凝土渗透性测试装置,其特征在于,还包括若干骨架油封,所述中套内壁上设置有一圈放置平台,所述骨架油封分别置于上支架处、下支架处以及放置平台处。
3.根据权利要求1所述的混凝土渗透性测试装置,其特征在于,所述上支架、下支架的侧壁设置有用于固定混凝土试样的弯折部。
4.根据权利要求3所述的混凝土渗透性测试装置,其特征在于,所述弯折部处设置有O形密封圈。
5.根据权利要求1所述的混凝土渗透性测试装置,其特征在于,所述上立盖与上支架之间设置有平面轴承。
6.根据权利要求1所述的混凝土渗透性测试装置,其特征在于,所述上立盖的中部镂空。
7.根据权利要求1所述的混凝土渗透性测试装置,其特征在于,所述下立盖外设置有一圈沟槽,所述中套设置于沟槽中。
8.根据权利要求1所述的混凝土渗透性测试装置,其特征在于,所述下立盖底部设置有固定平台,所述固定平台上设置有供下气体接口穿过的通孔,固定平台下方设置有若干支撑杆。
9.根据权利要求1所述的混凝土渗透性测试装置,其特征在于,所述上立盖和中套外均设置有若干把手。
10.一种混凝土渗透性测试系统,包括气源、压力调节装置、气压测量装置和流量流速测量装置,其特征在于,还包括如权利要求1-9所述的任意一项混凝土渗透性测试装置,所述气源、压力调节装置、气压测量装置、混凝土渗透性测试装置和流量流速测量装置通过气管依次连接。
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