CN111122418A - 一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置，包括试件套筒、球阀、第一PVC管、第二PVC管、流量计、底座、水箱、潜水泵和承台；所述水箱固定在底座上，潜水泵放置于水箱内，水箱上部通过第三PVC软管与流量计相连，流量计位于水箱外，水箱上方设置承台；所述试件套管与上、下立管通过法兰盘连接，上立管与第二PVC管连接，第二PVC管的另一端与流量计连接；下立管与第一PVC管连接，球阀设于下立管与第一PVC管之间；所述试件套管的上方和下方开孔处均固定有压力传感器，所述压力传感器通过导线与数字压差计连接。本发明提供的混凝土渗透性测定装置及利用该装置进行的测定方法，测量误差小、精度高，试件安装、拆卸过程简单快捷。
Description
技术领域
本发明涉及一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置及方法，属于混凝土性能测试技术领域。
背景技术
混凝土作为一种复杂的多孔介质材料，其渗透性是评价混凝土性能的一项重要指标。稳定流动法通过测量稳定渗流后的压力差和渗水量计算渗透系数，以其原理可靠清晰成为一种常用的混凝土渗透性测试方法。
然而现有的稳定流动法混凝土渗透性测定装置和方法都还不够完善。现有技术中，人们通过空压机和压力调节器实现混凝土渗透性测定装置的水压力可调节，但仍需人工定期补水，且操作复杂；即便通过相关技术实现了自动进水，若不能完全排除混凝土内部较小孔隙中的气泡，会产生较大的测量误差。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置及方法，解决了现有混凝土渗透性测定装置操作复杂、测量误差大的问题。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置，包括试件套筒、球阀、第一PVC管、第二PVC管、流量计、底座、水箱、潜水泵和承台；
所述水箱固定在底座上，潜水泵放置于水箱内，水箱上部通过第三PVC软管与流量计相连，流量计位于水箱外，水箱上方设置承台；所述试件套管与上、下立管通过法兰盘连接，上立管与第二PVC管连接，第二PVC管的另一端与流量计连接；下立管与第一PVC管连接，球阀设于下立管与第一PVC管之间；所述试件套管的上方和下方开孔处均固定有压力传感器，所述压力传感器通过导线与数字压差计连接。
进一步地，所述第一PVC管的出水端略高于试件套筒的顶部。
进一步地，所述第二PVC管的水平段的上方设有放气阀。
进一步地，所述球阀包括黄铜阀体、铁手柄和铁球芯。
进一步地，所述水箱为铁质水箱，水箱的侧壁装有橡胶浮球。
进一步地，所述底座和承台由等边角钢焊接加工而成。
一种可控制流量的混凝土渗透性测定方法，利用前述述装置进行，包括如下步骤，
对混凝土试件及试件套筒进行密封处理，然后将混凝土试件放进试件套筒内，并向下缓慢将混凝土试件推至试件套筒底部；用法兰盘将试件套筒与上、下立管固定，相接的法兰盘之间插入垫片，将试件套筒上方和下方的压力传感器用导线连接至数字压差计；
关闭球阀，打开潜水泵，当水流填满第二PVC管及试件套筒后，打开放气阀，当放气阀稳定出水，没有气泡从放气阀逸出，即管内空气清除完毕后，打开球阀，使第一PVC管内充满水流，直至水流从第一PVC管的出水端溢出，当第一PVC管稳定出水，没有气泡逸出，即整个装置内的空气被清除完毕后，关闭放气阀，开始渗透性测试实验；
调节潜水泵功率将水流流量调节至1.2×10-4 m3/ s 并保持一段时间，待流量稳定后，用数字压差计记录试件上下的水头差，接下来以1.4×10-5 m3/s的间隔逐次降低流量，记录每次的水头差，直至流量降低为 2.2×10-5 m3/s，完成最终测量后，关闭潜水泵，排空装置内的剩余液体，最后从装置中取出试件；
根据达西渗透定律，对流量和压力差数据做线性拟合，求出斜率k，代入公式
，
求出渗透系数K，其中A为混凝土试件的面积、L为混凝土试件的高度。
进一步地，对混凝土试件的密封处理过程为：在混凝土试件的侧面涂抹一层凡士林，再用透明保鲜膜包裹混凝土试件外表面。
进一步地，对试件套筒的密封处理过程为：在试件套筒侧壁均匀涂抹一层凡士林。
有益效果：本发明提供的混凝土渗透性测定装置通过自动进水的泵水机构提供恒定流量和渗透压，分别用数字压差计和流量计测量压力差与渗水量，简化了稳定流动法的操作过程，并且提高了测试精度。通过凡士林和保鲜膜实现混凝土试件与试件套筒侧壁间的密封，有效避免了因混凝土试件形状不规则导致的水从试件和试件套筒侧壁之间流过的问题。通过球阀和放气阀排出试件空隙和装置内部的气体，第一PVC管出水端略高于试件套筒顶部，防止气泡进入试件下方区域，保持稳定的流动以及可测量的压力梯度。总而言之，本发明提供的混凝土渗透性测定装置及方法，测量结果误差小、精度高，而且混凝土试件的安装、拆卸过程简单快捷。
附图说明
图1为本发明中混凝土渗透性测定装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置，包括试件套筒1、球阀2、第一PVC管3、第二PVC管4、流量计5、底座6、水箱7、潜水泵8和承台9。
所述水箱7固定在底座6上，潜水泵8放置于水箱7内，水箱7上部通过第三PVC软管10与流量计5相连，流量计5位于水箱7外，水箱7上方设置承台9；所述试件套管1与上、下立管通过法兰盘11连接，上立管与第二PVC管4连接，第二PVC管4的另一端与流量计5连接；下立管与第一PVC管3连接，球阀2设于下立管与第一PVC管3之间。所述试件套管1的上方和下方开孔处均固定有压力传感器12，所述压力传感器12通过导线与数字压差计13连接。
所述第一PVC管3的出水端略高于试件套筒1的顶部，可以防止气泡进入试件下方区域，保持稳定的流动以及可测量的压力梯度。第一PVC管3的内径为32mm。
所述第二PVC管4的水平段上方设置放气阀14，可以方便清除装置内部空气。第二PVC管4的内径为100mm。
所述球阀2包括黄铜阀体、铁手柄和铁球芯，阀体长70mm，丝口直径为38mm。
所述法兰盘11外径为150mm，由四个直径18mm的螺栓固定。
所述水箱7为铁质水箱，水箱的侧壁装有橡胶浮球15，能够牢固密封进水口16。
所述底座6及承台9均由等边角钢焊接加工制成。
一种可控制流量的混凝土渗透性测定方法，利用前述装置完成，具体包括如下步骤：
待测混凝土试件选择圆柱形试件，底面直径为100mm，高度为150mm。在混凝土试件的侧面涂抹一层凡士林，再用透明保鲜膜包裹试件的外表面形成牢固的密封，这样可以防止实验过程中水在试件和套筒侧壁之间流过。
在试件套筒1侧壁均匀涂抹一层凡士林，然后将密封处理后的混凝土试件放进试件套筒1内，并向下缓慢将混凝土试件推至试件套筒1底部支撑物上；用法兰盘11将试件套筒1与上、下立管固定，相接的法兰盘11之间插入垫片，将试件套筒1上方和下方的压力传感器12用导线连接至数字压差计13；
关闭球阀2，打开潜水泵8，当水流填满第二PVC管4及试件套筒1后，打开放气阀14，当放气阀14稳定出水，没有气泡从放气阀14逸出，即管内空气清除完毕后，打开球阀2，使第一PVC管3内充满水流，直至水流从第一PVC管3的出水端溢出，当第一PVC管3稳定出水，没有气泡逸出，即整个装置内的空气被清除完毕后，关闭放气阀14，开始渗透性测试实验；泵水器件，水箱7内液面的降低将使橡胶浮球15随之下降，从而保证水箱的自动供水。
调节潜水泵8的功率将水流流量调节至1.2×10-4 m3/ s 并保持一段时间，待流量稳定后，用数字压差计13记录试件上下的水头差，接下来以1.4×10-5 m3/s的间隔逐次降低流量，记录每次的水头差，直至流量降低为 2.2×10-5 m3/s，完成最终测量后，关闭潜水泵8，排空装置内的剩余液体，最后从装置中取出试件；
根据达西渗透定律
，对流量和压力差数据做线性拟合，拟合方程为Q=kh，求出
斜率k，代入达西渗透定律，获得公式
，求出渗透系数K，其中A为混凝土试件的面积，L为混凝土试件的高度，h为水头差。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置，其特征在于：包括试件套筒、球阀、第一PVC管、第二PVC管、流量计、底座、水箱、潜水泵和承台；
所述水箱固定在底座上，潜水泵放置于水箱内，水箱上部通过第三PVC软管与流量计相连，流量计位于水箱外，水箱上方设置承台；所述试件套管与上、下立管通过法兰盘连接，上立管与第二PVC管连接，第二PVC管的另一端与流量计连接；下立管与第一PVC管连接，球阀设于下立管与第一PVC管之间；所述试件套管的上方和下方开孔处均固定有压力传感器，所述压力传感器通过导线与数字压差计连接。
2.根据权利要求1所述的一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置，其特征在于：所述第一PVC管的出水端高于试件套筒的顶部。
3.根据权利要求1所述的一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置，其特征在于：所述第二PVC管的水平段的上方设有放气阀。
4.根据权利要求1所述的一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置，其特征在于：所述球阀包括黄铜阀体、铁手柄和铁球芯。
5.根据权利要求1所述的一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置，其特征在于：所述水箱为铁质水箱，水箱的侧壁装有橡胶浮球。
6.根据权利要求1所述的一种可控制流量的混凝土渗透性测定装置，其特征在于：所述底座和承台由等边角钢焊接加工而成。
7.一种可控制流量的混凝土渗透性测定方法，利用权利要求1-6任一项所述装置进行，其特征在于：包括如下步骤，
对混凝土试件及试件套筒进行密封处理，然后将混凝土试件放进试件套筒内，并向下缓慢将混凝土试件推至试件套筒底部；用法兰盘将试件套筒与上、下立管固定，相接的法兰盘之间插入垫片，将试件套筒上方和下方的压力传感器用导线连接至数字压差计；
关闭球阀，打开潜水泵，当水流填满第二PVC管及试件套筒后，打开放气阀，当放气阀稳定出水，没有气泡从放气阀逸出，即管内空气清除完毕后，打开球阀，使第一PVC管内充满水流，直至水流从第一PVC管的出水端溢出，当第一PVC管稳定出水，没有气泡逸出，即整个装置内的空气被清除完毕后，关闭放气阀，开始渗透性测试实验；
调节潜水泵功率将水流流量调节至1.2×10-4 m3/ s 并保持一段时间，待流量稳定后，用数字压差计记录试件上下的水头差，接下来以1.4×10-5 m3/s的间隔逐次降低流量，记录每次的水头差，直至流量降低为 2.2×10-5 m3/s，完成最终测量后，关闭潜水泵，排空装置内的剩余液体，最后从装置中取出试件；
根据达西渗透定律，对流量和压力差数据做线性拟合，求出斜率k，代入公式
求
出渗透系数K，其中A为混凝土试件的面积、L为混凝土试件的高度。
8.根据权利要求7所述的一种可控制流量的混凝土渗透性测定方法，其特征在于：对混凝土试件的密封处理过程为：在混凝土试件的侧面涂抹一层凡士林，再用透明保鲜膜包裹混凝土试件外表面。
9.根据权利要求7所述的一种可控制流量的混凝土渗透性测定方法，其特征在于：对试件套筒的密封处理过程为：在试件套筒侧壁均匀涂抹一层凡士林。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200508 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |