CN110031374A - 一种可控制温度的混凝土抗渗仪及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可控制测试温度的混凝土抗渗仪及测试方法，包括：控温给水装置，包括压力水箱、制冷系统和加热系统，制冷系统和制热系统可选地对压力水箱中的水进行制冷或制热，使水达到设定温度；抗渗仪本体，包括保温集水装置、水泵、压力水箱和样品台，保温集水装置的进水口与所述压力水箱连通，其出水口与水泵连接，水泵的出水口连接压力水箱的进水口，压力水箱的出水口通过管道连接所述样品台，管道上设置有控水阀门，样品台用于固定待测样品；所述保温集水装置为封闭的容器，其底部连接水位计，水位计向外延伸出抗渗仪的壳体。该抗渗仪对测试用的水温进行调整，以满足在不同温度下的抗渗试验。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土检测技术领域，特别涉及一种可控制温度的混凝土抗渗仪及测试方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
混凝土抗渗仪用于混凝土抗渗性能的试验和抗渗标号的测定，因此在有关生产、施工、设计、教研等部门广泛使用。混凝土抗渗仪根据液压原理设计，以电动机拖动水泵施压，通过管道与压力容器、控制阀、试模座等连接。压力由水泵输出进入压力容器，然后输送到各试件系统进行加载试验。管路中装有电接点压力表和电气控制系统，通过对电接点压力表内的电触点的调节可以使压力在0.1-4Mpa的规定范围内进行恒压试验。发明人发现，现有的实验仪器只能在室温环境下对试件进行抗渗实验，无法测试在不同温度条件下混凝土试件的抗渗性能，不能准确得到温度与混凝土抗渗性能的关系，大大限制了人们对混凝土抗渗性能的研究。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种可控制测试温度的混凝土抗渗仪及测试方法。该抗渗仪可以对测试用的水温进行调整，以满足在不同温度下的抗渗试验，进而得到温度与混凝土抗渗性能的关系，具有结构简单、操作方便、实用性强的优点。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
本发明的一个目的是提供一种可控制测试温度的混凝土抗渗仪，包括：
控温给水装置，包括压力水箱、制冷系统和加热系统，制冷系统和制热系统可选地对压力水箱中的水进行制冷或制热，使水达到设定温度；
抗渗仪本体，包括保温集水装置、水泵、压力水箱和样品台，保温集水装置的进水口与所述压力水箱连通，其出水口与水泵连接，水泵的出水口连接压力水箱的进水口，压力水箱的出水口通过管道连接所述样品台，管道上设置有控水阀门，样品台用于固定待测样品；
所述保温集水装置为封闭的容器，其底部连接水位计，水位计向外延伸出抗渗仪的壳体，保温集水装置的侧壁由镀银的双层玻璃制成。
控温给水装置中包括制冷系统和加热系统，可以对压力水箱中的水进行加热或降温，将水控制到设定的温度，再进行渗水试验，使得渗水试验在特定的温度下进行，可以得到混凝土在特定温度下的抗渗性能。
保温集水装置为封闭的容器，其侧壁由镀银的双层玻璃制成，可以有效提高该保温集水装置的保温性能，以保证抗渗试验中水的温度保持较为恒定。保温集水装置的底部连接有水位计。根据连通器的原理，设置水位计便于观察保温集水装置内的液位，以合理控制注水的启停。
水泵将符合温度的水注入压力水箱，当压力水箱中的水压达到设定的压力值时，水泵停止工作，压力水箱的设置使得在进行抗渗试验时，水泵处于停止运行状态，压力水箱可以对样品施加恒定的水压，以保证抗渗试验的顺利进行。
本发明的第二个目的是提供一种可控制测试温度的混凝土抗渗性测试方法，包括如下步骤：
确定混凝土试样抗渗试验的水温；
开启控温给水装置的制冷系统或加热系统，对水降温或加热至设定的温度；
将温度达标的水注入抗渗仪本体中的保温集水装置中；
开启水泵，将保温集水装置中的水泵送至压力水箱中，当压力水箱中的水压达到设定值时，水泵停止运行；
打开阀门，压力水箱中的水流向样品台，并通过固定在样品台中的试样渗出；
当水从试样表面渗出时，测定压力水箱的压力值，即为样品的抗渗压力；
若经过设定时间后，试样表面无渗水，开启水泵，对压力水箱继续加压；反复试验，直到水从试样表面渗出。
本发明的有益效果为：
控温给水装置中包括制冷系统和加热系统，可以对压力水箱中的水进行加热或降温，将水控制到设定的温度，再进行渗水试验，使得渗水试验在特定的温度下进行，可以得到混凝土在特定温度下的抗渗性能，拓宽了人们对混凝土抗渗性能的研究范围，满足了相关科研人员的工作需要。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例中可控温混凝土抗渗仪的内部结构示意图；
图2是本发明实施例中控温给水系统的外部结构示意图；
图3是本发明实施例中抗渗仪本体内部的保温集水装置的结构示意图；
图4是本发明实施例中制冷系统的结构示意图；
图5是本发明实施例中样品台的加压供水的结构示意图；
图6是本发明实施例中样品台的盖体盖合后的结构示意图。
其中，1、控温给水装置，11、给水罐，111、第一温度传感器；12、控制装置，131、制冷系统，132、加热系统，14、进水管，15、水位可视窗，16、出水管，17、第一控制器，18、电子显示屏；
2、抗渗仪本体，21、保温集水装置，211、第二温度传感器，22、水位显示装置，23、水泵，24、回压力水箱，25、控水阀门；
26、样品台，261、第二密封层，262、第一盖体，263、第一密封层，264、环形支座；
27、压力水箱，28、第二控制器；
3、控温给水系统的连接构件，31、止水阀门；
4、储氟罐，5、干燥过滤器，6、制冷器，7、铜管，8、压缩机组，9、毛细管，10、蒸发器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
一种可控制测试温度的混凝土抗渗仪，包括：
控温给水装置，包括压力水箱、制冷系统和加热系统，制冷系统和制热系统可选地对压力水箱中的水进行制冷或制热，使水达到设定温度；
抗渗仪本体，包括保温集水装置、水泵、压力水箱和样品台，保温集水装置的进水口与所述压力水箱连通，其出水口与水泵连接，水泵的出水口连接压力水箱的进水口，压力水箱的出水口通过管道连接所述样品台，管道上设置有控水阀门，样品台用于固定待测样品；
所述保温集水装置为封闭的容器，其底部连接水位计，水位计向外延伸出抗渗仪的壳体，水位计的顶部开口，保温集水装置的侧壁由镀银的双层玻璃制成。
控温给水装置中包括制冷系统和加热系统，可以对压力水箱中的水进行加热或降温，将水控制到设定的温度，再进行渗水试验，使得渗水试验在特定的温度下进行，可以得到混凝土在特定温度下的抗渗性能。
保温集水装置为封闭的容器，其侧壁由镀银的双层玻璃制成，可以有效提高该保温集水装置的保温性能，以保证抗渗试验中水的温度保持较为恒定。保温集水装置的底部连接有水位计。根据连通器的原理，设置水位计便于观察保温集水装置内的液位，以合理控制注水的启停。
水泵将符合温度的水注入压力水箱，当压力水箱中的水压达到设定的压力值时，水泵停止工作，压力水箱的设置使得在进行抗渗试验时，水泵处于停止运行状态，压力水箱可以对样品施加恒定的水压，以保证抗渗试验的顺利进行。
在一些实施例中，所述样品台包括壳体、试样支撑件和试样固定件，壳体的上端开口，试样支撑件包括筒体和环形支撑座，筒体的上端固定在壳体的上端开口处，下端伸入壳体内部，筒体外壁与壳体内壁预留设定距离，所述环形支撑座垂直设置于筒体的内壁上，且环形支撑座的上表面设置第一密封层；
所述试样固定件为盖体，盖体的中部设置观察孔；
所述壳体与压力水箱连通。
将样品放入筒体内部，且位于环形支撑座的上部，盖合盖体时，盖体压紧样品，样品对环形支撑座上的第一密封层施加压力，使其发生弹性形变，产生较好的密封效果。当通过压力水箱向样品台的壳体中通入加压水时，由于样品与第一密封层之间的良好的密封效果，被加压的水不会通过样品的侧面溢出，而是通过样品向外渗出，对保证抗渗试验的顺利进行较为有利。
由于抗渗试验是在特定温度下的抗渗试验，水的温度容易控制，但是试样的温度一般是室温，难以与设定温度相匹配。所以，将筒体外壁与壳体内壁预留设定距离，被加热或冷却的水进入壳体后，会环绕在筒体四周和底部，热量通过筒体侧壁进行传递，经过一定时间后，样品的温度与水的温度较为一致，以达到特定温度下的抗渗试验的较为精确地进行。
盖体是对样品进行加压固定，盖体中部设置观察孔，以便于观察样品的渗水情况。
环形支撑座对样品起到支撑的作用，通入壳体中的水通过环形支撑座中部的通道对样品进行加压。
采用该种结构时，要求样品完全盖合环形支撑座的中部的通道，并与环形支撑座的第一密封层紧密接触。
进一步的，所述观察孔的直径为10-25cm。观察孔的区域为混凝土样品的渗水区域，观察孔的尺寸较大，便于观察。
进一步的，所述壳体的外壁均设置有保温层，压力水箱设置有保温层。由于抗渗试验需要在较长时间内进行，当设置保温层时，可以保持样品台和压力水箱中的水温变化幅度不大，以保证试验的顺利进行。
进一步的，所述筒体的材质为热的良导体。便于实现加压水与样品之间的热量传递。
进一步的，所述第一密封层的材质为橡胶。
在一些实施例中，所述盖体分为第一盖体和第二盖体，第一盖体和第二盖体铰接在壳体上，呈对开门方式设置。
在第一盖体和第二盖体上设置锁合结构，或在壳体与第一盖体和第二盖体之间设置锁合结构，当第一盖体和第二盖体盖合后，便于实现两者的锁合固定。该锁合结构的具体结构不作具体限定，能实现该功能的所有结构都可以。
进一步的，所述第一盖体和第二盖体的内层设置有第二密封层。第二密封层起到二次密封的作用，进一步防止水从样品的侧壁溢出。第二密封层的材质也可以为橡胶。橡胶具有良好的密封性能。
在一些实施例中，所述样品台的数量为1-5个，各个样品台并联，每个样品台分别通过管道与压力水箱连接，每根管道上设置有控水阀门。
在一些实施例中，所述加热系统包括电源和电热管，电热管的一端固定在压力水箱的侧壁上，另一端位于压力水箱中，电热管与电源连接。对电热管通电，电热管发热，对压力水箱中的水起到加热作用。
在一些实施例中，所述制冷系统由储氟罐、压缩机组、冷凝器以及连接使用的铜管组成，铜管与给水罐内部相连。
在一些实施例中，所述压力水箱的内壁上设置有第一温度传感器，第一温度传感器与第一控制器连接。第一温度传感器检测压力水箱中的水温，如果水温过低，第一控制器控制加热系统对水继续加热，如果水温过热，第一控制器控制制冷系统进行冷却。
进一步的，控温给水装置上还设置有电子显示屏，电子显示屏与第一温度传感器连接。用于显示压力水箱中水的温度。
进一步的，所述压力水箱上还设置有液位计。用于测量压力水箱中的液位。
在一些实施例中，所述压力水箱的位置高于保温集水装置的位置。压力水箱中的水可以自行流入保温集水装置中，无需外界施加动力。
进一步的，压力水箱与保温集水装置之间的管道上设置有止水阀门31。用于控制水的通断。
在一些实施例中，所述混凝土抗渗仪还包括回压力水箱，回压力水箱位于样品台的下方，且回压力水箱通过管道与所述壳体的底部连通，管道上设置有阀门。试验完毕后，开启阀门，将壳体中的水排至回压力水箱中，进行水的回收。
在一些实施例中，所述保温集水装置的底部设置有第二温度传感器，第二温度传感器与第二控制连接。
一种可控制测试温度的混凝土抗渗性测试方法，包括如下步骤：
确定混凝土试样抗渗试验的水温；
开启控温给水装置的制冷系统或加热系统，对水降温或加热至设定的温度；
将温度达标的水注入抗渗仪本体中的保温集水装置中；
开启水泵，将保温集水装置中的水泵送至压力水箱中，当压力水箱中的水压达到设定值时，水泵停止运行；
打开阀门，压力水箱中的水流向样品台，并通过固定在样品台中的试样渗出；
当水从试样表面渗出时，第二控制器上显示的压力值，即为样品的抗渗压力；
若经过设定时间后，试样表面无渗水，开启水泵，对压力水箱继续加压；反复试验，直到水从试样表面渗出。
在一些实施例中，试验用水温为5～80℃。
在一些实施例中，压力水箱中的水压为0.1～4MPa。
在一些实施例中，抗渗试验持续的时间为8～15h。
实施例1
如图1所示，一种可控制测试温度的混凝土抗渗仪，包括：
控温给水装置，包括压力水箱、制冷系统和加热系统，制冷系统和制热系统可选地对压力水箱中的水进行制冷或制热，使水达到设定温度；
制冷系统由储氟罐、压缩机组、冷凝器以及连接使用的铜管组成，铜管与给水罐内部相连。
压缩机组吸入低温低压的氟，将其压缩成高温高压的过热气体排入到冷凝器中，在冷凝器中进一步将气体转化成常温高压的饱和气体，气体进入干燥器、毛细管转化为常温低压的湿蒸汽，最后在蒸发器内吸收热量进行气化，从而达到制冷效果。
压力水箱的内壁上设置有第一温度传感器，第一温度传感器与第一控制器连接。
加热系统包括电源和电热管，电热管的一端固定在压力水箱的侧壁上，另一端位于压力水箱中，电热管与电源连接，电热管与电源的连接回路上设置有开关，开关与第一控制器连接，制冷系统的回路开关与第一控制器连接，第一控制器通过控制开关的开或关，来控制制冷系统或加热系统的启停。
抗渗仪本体，包括保温集水装置、水泵、压力水箱和样品台，保温集水装置的进水口与所述压力水箱连通，其出水口与水泵连接，水泵的出水口连接压力水箱的进水口，压力水箱的出水口通过管道连接所述样品台，管道上设置有控水阀门，样品台用于固定待测样品；
控温给水装置上还设置有电子显示屏和液位计，电子显示屏与第一温度传感器连接。
样品台包括壳体、试样支撑件和试样固定件，壳体的上端开口，试样支撑件包括筒体和环形支撑座，筒体的上端固定在壳体的上端开口处，下端伸入壳体内部，筒体外壁与壳体内壁预留设定距离，筒体的材质为热的良导体，所述环形支撑座垂直设置于筒体的内壁上，且环形支撑座的上表面设置第一密封层；
所述试样固定件为盖体，盖体的中部设置观察孔，观察孔的直径为25cm；盖体分为第一盖体和第二盖体，第一盖体和第二盖体铰接在壳体上，呈对开门方式设置，第一盖体和第二盖体的内层设置有第二密封层。
所述壳体与压力水箱连通。
壳体的外壁均设置有保温层，压力水箱设置有保温层。
所述保温集水装置为封闭的容器，其底部连接水位计，水位计向外延伸出抗渗仪的壳体，水位计的顶部开口，保温集水装置的侧壁由镀银的双层玻璃制成。
所述压力水箱的位置高于保温集水装置的位置。压力水箱中的水可以自行流入保温集水装置中，无需外界施加动力。压力水箱与保温集水装置之间的管道上设置有止水阀门31。
混凝土抗渗仪还包括回压力水箱，回压力水箱位于样品台的下方，且回压力水箱通过管道与所述壳体的底部连通，管道上设置有阀门。试验完毕后，开启阀门，将壳体中的水排至回压力水箱中，进行水的回收。
实施例2制作混凝土试样，形状为圆柱形，截面半径为10cm，高为5cm。将混凝土试样放入筒体中，并盖合盖体。
将控温给水装置的压力水箱中的水加热至60℃，然后将加热后的水注入保温集水装置中，通过水泵泵送至压力水箱中，使压力水箱中的水压达到预设水压区间，关闭水泵。开启控水阀门，压力水箱向样品台供水，水注满样品台的壳体时，拧紧样品台，开启水泵，继续向压力水箱中注水加压，压力水箱继续向样品台供压，恒压8h，混凝土试样的表面有水渗出，记录抗渗压力。开启回水阀门，将壳体中的水排至回压力水箱中回收。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可控制测试温度的混凝土抗渗仪，其特征在于：包括：
控温给水装置，包括压力水箱、制冷系统和加热系统，制冷系统和制热系统可选地对压力水箱中的水进行制冷或制热，使水达到设定温度；
抗渗仪本体，包括保温集水装置、水泵、压力水箱和样品台，保温集水装置的进水口与所述压力水箱连通，其出水口与水泵连接，水泵的出水口连接压力水箱的进水口，压力水箱的出水口通过管道连接所述样品台，管道上设置有控水阀门，样品台用于固定待测样品；
所述保温集水装置为封闭的容器，其底部连接水位计，水位计向外延伸出抗渗仪的壳体，保温集水装置的侧壁由镀银的双层玻璃制成。
2.根据权利要求1所述的混凝土抗渗仪，其特征在于：所述样品台包括壳体、试样支撑件和试样固定件，壳体的上端开口，试样支撑件包括筒体和环形支撑座，筒体的上端固定在壳体的上端开口处，下端伸入壳体内部，筒体外壁与壳体内壁预留设定距离，所述环形支撑座垂直设置于筒体的内壁上，且环形支撑座的上表面设置第一密封层；
所述试样固定件为盖体，盖体的中部设置观察孔；
所述壳体与压力水箱连通。
3.根据权利要求2所述的混凝土抗渗仪，其特征在于：所述观察孔的直径为10-25cm。
4.根据权利要求2所述的混凝土抗渗仪，其特征在于：所述壳体的外壁均设置有保温层，压力水箱设置有保温层。
5.根据权利要求3所述的混凝土抗渗仪，其特征在于：所述筒体的材质为热的良导体。
6.根据权利要求2所述的混凝土抗渗仪，其特征在于：所述第一密封层的材质为橡胶。
7.根据权利要求2所述的混凝土抗渗仪，其特征在于：所述盖体分为第一盖体和第二盖体，第一盖体和第二盖体铰接在壳体上，呈对开门方式设置。
优选的，所述第一盖体和第二盖体的内层设置有第二密封层。
8.根据权利要求1所述的混凝土抗渗仪，其特征在于：所述样品台的数量为1-5个，各个样品台并联，每个样品台分别通过管道与压力水箱连接，每根管道上设置有控水阀门。
9.一种可控制测试温度的混凝土抗渗性测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
确定混凝土试样抗渗试验的水温；
开启控温给水装置的制冷系统或加热系统，对水降温或加热至设定的温度；
将温度达标的水注入抗渗仪本体中的保温集水装置中；
开启水泵，将保温集水装置中的水泵送至压力水箱中，当压力水箱中的水压达到设定值时，水泵停止运行；
打开阀门，压力水箱中的水流向样品台，并通过固定在样品台中的试样渗出；
当水从试样表面渗出时，第二控制器上显示的压力值，即为样品的抗渗压力；
若经过设定时间后，试样表面无渗水，开启水泵，对压力水箱继续加压；反复试验，直到水从试样表面渗出。
10.根据权利要求9所述的混凝土抗渗性测试方法，其特征在于：试验用水温为5～80℃。
优选的，压力水箱中的水压为0.1～4MPa。
优选的，抗渗试验持续的时间为8～15h。
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