CN111458276A - 一种钢渣混凝土渗透性测定装置及方法 - Google Patents

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郑世闻
程熙媛
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    • G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
    • G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change

Abstract

本发明公开了一种钢渣混凝土渗透性测定装置，包括第一PVC管和第二PVC管，所述第一PVC管通过连接头依次与球阀和第三PVC管连接，第二PVC管的两端分别通过连接头与流量计与第三PVC管连接，流量计与水泵连接，水泵与水箱连接，在第三PVC管内放置试件，第二PVC管的顶部设有放气阀，在第三PVC管试件的两端安装有压力传感器，压力传感器与数字压差计信号连接；所述第三PVC管的上部设有阶梯孔，在阶梯孔内设有内螺纹，在阶梯孔上安装有密封塞，试件外裹有保鲜膜，密封塞套在包裹有保鲜膜的试件上，在阶梯孔的内螺纹上安装有压紧筒，通过压紧筒将密封塞箍紧在试件上。本发明提供的钢渣混凝土渗透性测定装置，测量误差小、精度高，试件安装、拆卸过程简单快捷。

Description

一种钢渣混凝土渗透性测定装置及方法
技术领域
本发明涉及一种钢渣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，本发明提供一种钢渣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：
一种钢渣混凝土渗透性测定装置，包括第一PVC管和第二PVC管，所述第一PVC管通过连接头依次与球阀和第三PVC管连接，第二PVC管的两端分别通过连接头与流量计与第三PVC管连接，流量计与水泵连接，水泵与水箱连接，在第三PVC管内放置试件，第二PVC管的顶部设有放气阀，在第三PVC管试件的两端安装有压力传感器，压力传感器与数字压差计信号连接；所述第三PVC管的上部设有阶梯孔，在阶梯孔内设有内螺纹，在阶梯孔上安装有密封塞，试件外裹有保鲜膜，密封塞套在包裹有保鲜膜的试件上，在阶梯孔的内螺纹上安装有压紧筒，通过压紧筒将密封塞箍紧在试件上。
作为优选，所述第一PVC管包含固定管和调整管，所述调整管插入到固定管内，固定管通过密封装置将调整管密封。
作为优选，所述密封装置包含密封螺母和密封垫圈，在固定管端部设有外螺纹，固定管该端部设有若干个缺口，密封垫圈位于该缺口内，通过密封螺母旋在外螺纹上，压紧位于固定管内壁的密封垫圈，从而将调整管固定及密封。
作为优选，所述试件底部位于调整环上。
作为优选，所述调整环与试件之间安装有弹簧。
一种上述的钢渣混凝土渗透性测定装置的测定方法，包括如下步骤，
(1)连接各个部件，将试件上方和下方的压力传感器用导线连接至数字压差计；
(2)关闭球阀，打开水泵，当水流填满第二PVC管及第三PVC管后，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，同时从第一PVC管的一端向管内灌水，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；
(3)调节水泵功率将水流流量调节至1.2×10-4m3/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1.4×10-5m3/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2.2×10-5m3/s，完成最终测量后，关闭水泵，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
Figure BDA0002483403070000021
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。
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。通过密封塞、压紧筒和保鲜膜的作用，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管设计成可调整的结构，根据试件长度调整出水端略高于试件顶部，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。
图2为第一PVC管的内部结构示意图。
图3为第三PVC管的内部结构示意图。
图4为固定管端部结构示意图。
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至图4所示，一种钢渣混凝土渗透性测定装置，包括第一PVC管1和第二PVC管，所述第一PVC管1通过连接头依次与球阀2和第三PVC管3连接，第二PVC管的两端分别通过连接头与流量计5与第三PVC管3连接，流量计5与水泵8连接，水泵8与水箱连接，在第三PVC管3内放置试件9，第二PVC管的顶部设有放气阀14，在第三PVC管3试件9的两端安装有压力传感器12，压力传感器12与数字压差计13信号连接；所述第三PVC管3的上部设有阶梯孔，在阶梯孔内设有内螺纹，在阶梯孔上安装有密封塞7，试件9外裹有保鲜膜，密封塞7套在包裹有保鲜膜的试件9上，在阶梯孔的内螺纹上安装有压紧筒6，通过压紧筒6将密封塞7箍紧在试件9上。压紧筒的内壁下端部设有斜面，通过该斜面按压密封塞，从而进一步将密封塞压紧在试件上。
在本发明中，所述第一PVC管1包含固定管31和调整管33，所述调整管33插入到固定管31内，固定管通过密封装置将调整管33密封。所述密封装置包含密封螺母34和密封垫圈32，在固定管31端部设有外螺纹，固定管该端部设有若干个缺口35，密封垫圈32位于该缺口35内，通过密封螺母34旋在外螺纹上，压紧位于固定管31内壁的密封垫圈32，从而将调整管33固定及密封。
在本发明中，所述试件9底部位于调整环上，所述调整环与试件9之间安装有弹簧。通过调整环和弹簧，能够适用各种长度的试件9，从而不用根据PVC管的长度调整试件9的长度。
一种上述的钢渣混凝土渗透性测定装置的测定方法，包括如下步骤，
(1)连接各个部件，将试件9上方和下方的压力传感器用导线连接至数字压差计；
(2)关闭球阀2，打开水泵8，当水流填满第二PVC管及第三PVC管3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2，同时从第一PVC管1的一端向管内灌水，使第一PVC管1内充满水流，直至水流从第一PVC管1的出水端溢出，当第一PVC管1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；
(3)调节水泵8功率将水流流量调节至1.2×10-4m3/s并保持一段时间，待流量稳定后，用数字压差计记录试件9上下的水头差，接下来以1.4×10-5m3/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2.2×10-5m3/s，完成最终测量后，关闭水泵8，排空装置内的剩余液体，最后从装置中取出试件9；
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
Figure BDA0002483403070000041
求出渗透系数K，其中A为混凝土试件9的面积、L为混凝土试件9的高度。
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 (6)

1.一种钢渣混凝土渗透性测定装置，其特征在于：包括第一PVC管和第二PVC管，所述第一PVC管通过连接头依次与球阀和第三PVC管连接，第二PVC管的两端分别通过连接头与流量计与第三PVC管连接，流量计与水泵连接，水泵与水箱连接，在第三PVC管内放置试件，第二PVC管的顶部设有放气阀，在第三PVC管试件的两端安装有压力传感器，压力传感器与数字压差计信号连接；所述第三PVC管的上部设有阶梯孔，在阶梯孔内设有内螺纹，在阶梯孔上安装有密封塞，试件外裹有保鲜膜，密封塞套在包裹有保鲜膜的试件上，在阶梯孔的内螺纹上安装有压紧筒，通过压紧筒将密封塞箍紧在试件上。
2.根据权利要求1所述的钢渣混凝土渗透性测定装置，其特征在于：所述第一PVC管包含固定管和调整管，所述调整管插入到固定管内，固定管通过密封装置将调整管密封。
3.根据权利要求2所述的钢渣混凝土渗透性测定装置，其特征在于：所述密封装置包含密封螺母和密封垫圈，在固定管端部设有外螺纹，固定管该端部设有若干个缺口，密封垫圈位于该缺口内，通过密封螺母旋在外螺纹上，压紧位于固定管内壁的密封垫圈，从而将调整管固定及密封。
4.根据权利要求1所述的钢渣混凝土渗透性测定装置，其特征在于：所述试件底部位于调整环上。
5.根据权利要求4所述的钢渣混凝土渗透性测定装置，其特征在于：所述调整环与试件之间安装有弹簧。
6.一种根据权利要求1至5任一项所述的钢渣混凝土渗透性测定装置的测定方法，其特征在于：包括如下步骤，
(1)连接各个部件，将试件上方和下方的压力传感器用导线连接至数字压差计；
(2)关闭球阀，打开水泵，当水流填满第二PVC管及第三PVC管后，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，同时从第一PVC管的一端向管内灌水，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；
(3)调节水泵功率将水流流量调节至1.2×10-4m3/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1.4×10-5m3/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2.2×10-5m3/s，完成最终测量后，关闭水泵，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
Figure FDA0002483403060000021
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。
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