CN1963448A - 挤压边墙及柔性混凝土渗透仪 - Google Patents

Abstract

一种挤压边墙及柔性混凝土渗透仪，包括试件筒、排水管、底座和排气管，试件筒为锥形结构，试件筒通过试件筒下板靠螺栓与底座相连，试件筒与底座之间设有透水板，试件筒的上部设有排水管，下部设有排气管，底座下设有支撑角钢，底座的底部设有三通，三通的一端与试件筒相通，另二端分别与水管和有刻度的玻璃管相通。由于采用上述结构，所以本发明具有方便拆卸，试件安装在锥形试件筒后，其下部有排气管，便于饱和时排气；即能进行低水头的渗透试验，也能进行高水头的渗透试验；综合了混凝土渗透试验设备和土的渗透试验设备的优点。本发明还具有结构简单、使用方便、安全等优点。

Description

挤压边墙及柔性混凝土渗透仪

                               技术领域

本发明涉及一种测量挤压边墙及柔性混凝土渗透系数的仪器，特别是一种挤压边墙及柔性混凝土渗透仪。

                               背景技术

挤压边墙是近年来发展起来的一种新型材料，位于混凝土面板与堆石之间，其主要特点是低强、低弹模，能适应土石坝比较大的变形。柔性混凝土位于土石坝围堰、堤坝的中间，主要起防渗作用。现有的混凝土渗透仪采用锥形试件，测试的是混凝土的抗渗标号，即渗水时的压力。测试时只观测混凝土顶面渗水的时间和压力，该仪器不能记录渗水量的大小，且供水量不足以提供挤压边墙的渗透量，又由于试件的断面不均匀，故不能采用混凝土渗透仪器按照达西定律计算挤压边墙和柔性材料的渗透系数。现有的粗粒土的渗透是在直径300mm，高度600mm的渗透仪器上分层装样后进行试验，由于渗透水量大，水头一般在10m左右，由于试验容器的尺寸较大，不适合φ150mm×150mm圆柱体试件的密封和装卸，且不能进行柔性材料试样的测试，柔性材料的测试压力约500kPa。挤压边墙和柔性材料均不能利用现有的土的渗透仪或混凝土渗透仪进行测试。

                               发明内容

本发明的目的就是要提供一种挤压边墙及柔性混凝土渗透仪，它能克服上述现有技术的不足，能够比较方便地测试挤压边墙及柔性混凝土这两种材料的渗透系数。

本发明的目的是这样实现的：一种挤压边墙及柔性混凝土渗透仪，包括试件筒2、排水管1、底座3和排气管4，试件筒2为锥形结构，试件筒2通过试件筒下板5靠螺栓6与底座3相连，试件筒2与底座3之间设有透水板7，试件筒2的上部设有排水管1，下部设有排气管4，底座3下设有支撑角钢11，底座3的底部设有三通8，三通8的一端与试件筒2相通，另二端分别与水管9和有刻度的玻璃管10相通。

由于采用上述结构，所以本发明具有以下特点：①试件为直径150mm、高度为150mm的圆柱体，试件筒采用锥形，试件与试件筒之间采用渗透系数低于试件的材料填充，锥形试件筒与底座采用密封圈密封，方便拆卸；②试件安装在锥形试件筒后，其下部有排气管，便于饱和时排气；③即能进行低水头的渗透试验，也能进行高水头的渗透试验，低水头为0～2m，高水头为0～50m，必要时可扩充至100m；④综合了混凝土渗透试验设备和土的渗透试验设备的优点。本发明还具有结构简单、使用方便、安全等优点。

                                附图说明

本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的实施例示意图。

其中，图1兼作摘要附图。

图中：1、排水管，2、试件筒，3、底座，4、排气管，5、试件筒下板，6、螺栓，7、透水板，8、三通，9、水管，10、玻璃管，11、支撑角钢，12、试件。

                             具体实施方式

如图1所示，一种挤压边墙及柔性混凝土渗透仪，包括试件筒2、排水管1、底座3和排气管4，试件筒2为锥形结构，试件筒2通过试件筒下板5靠螺栓6与底座3相连，试件筒2与底座3之间设有透水板7，试件筒2的上部设有排水管1，下部设有排气管4，底座3下设有支撑角钢11，底座3的底部设有三通8，三通8的一端与试件筒2相通，另二端分别与水管9和有刻度的玻璃管10相通。

渗透系数的测试原理：根据达西定律，土样的渗透性能是指水流通过土孔隙的能力，试样饱和后，在一定水头作用下，单位时间、单位面积内通过试样的渗水量与水力坡降的比值，水力坡降是水头与试件高度的比值为渗透系数，具体计算公式如下：

$K_T=\frac{\mathrm{QL}}{\mathrm{AHt}}$

式中K_T--水温为T℃时试样的渗透系数(cm/s)

Q--时间t秒内的渗出水量(cm³)

L--试件的高度(cm)

H--水头差(cm)

t--时间(s)

一般而言，挤压边墙的渗透系数在10^-2～10^-3cm/s左右，柔性混凝土的渗透系数在10^-7cm/s左右，考虑到二者的渗透水量区别较大，本发明采用常水头进行试验，对挤压边墙采用0～2m的水头，用玻璃管后的钢尺测试上游水头，渗透水量采用1000ml的量筒测量；而柔性混凝土则采用氮气瓶通过玻璃管中的水进行加压，其压力一般为0～500kPa，渗透水量采用玻璃管中水位的下降计算得到。

如图2所示，挤压边墙及柔性混凝土渗透系数测试的步骤为：

1.仪器设备和材料的准备

1)挤压边墙及柔性混凝土渗透仪

2)带氮气瓶的加压设备(带有刻度的玻璃管)，测试柔性混凝土的渗透系数用

3)自来水

4)安装在墙壁上的玻璃管，附有钢卷尺，约4m高

5)圆柱体试模，内径150mm，高度150mm

6)1000ml的玻璃量筒

2.测试步骤

1)根据“混凝土拌和物室内拌和方法”和“混凝土试件的成型与养护方法”进行试件12的制作和养护。3个试件为一组。

2)试件12拆模后，用钢丝刷刷去柔性混凝土试件12两端面的水泥浆，挤压边墙则不用，送入养护室养护。

3)到达试验龄期前一天，取出试件12，擦拭干净，测试试件12的高度L，量取试件12直径呈90°处的高度，取平均值。待表面晾干后，将试件12转入试件筒2内，空隙处装满水泥砂浆或水泥黄油。注意试件12不得堵塞排气管4。试件12安装见图2。

4)第二天即到达试验龄期时，将试件筒2和渗透仪的底座3采用螺栓6固定好，要求放置好密封圈。

5)对于挤压边墙，将自来水通过水管9接入渗透仪底部的三通8，三通8的另一端接墙上的玻璃管(安装设备时请注意钢卷尺的刻度0对应于试件的底部)，用以测试上游水头，将渗透仪倾斜，使排气管4向上，排除试件12与底座3空腔内的空气，然后进行试件12饱和，直至试件12顶面出水，记录钢卷尺的刻度h1。调整进水量的大小，使试件顶部的水不溢出排水管1的顶部，记录出水面距离试件顶部的高度h2。正式开始试验，记录一定时间t(s)内的出水量Q(cm³)，出水量有排水管1处的量筒量取。水头差为H＝h1-h2-L(cm)。

6)对于柔性材料，将带氮气瓶的加压设备(带有刻度的玻璃管)中的玻璃管10用软管接入渗透仪底部的三通8，三通8的另一端封闭，将渗透仪倾斜，使排气管4向上，排除试件10与底座3空腔内的空气，然后对试件12加压，进行试件12饱和，直至试件12顶面出水，施加压力初始可调整至50kPa，如8小时内试件12顶面不出水，可按照50kPa或100kPa的压力值递增，直至试件12饱和。试件12饱和后，读取压力P(kPa)并稳压，记录记录一定时间t(s)内的玻璃管10内水量的下降值Q(cm³)，水量的下降值由玻璃管10内的刻度读取。水头差为H＝P×10，单位cm。

7)按下式计算渗透系数：

$K_T=\frac{\mathrm{QL}}{\mathrm{AHt}}$

式中K_T--水温为T℃时试样的渗透系数(cm/s)

Q--时间t秒内的渗出水量(cm³)

L--试件的高度(cm)

H--水头差(cm)

t--时间(s)

8)标准温度下的渗透系数按下式计算：

$K_{20}=K_T\frac{{\mathrm{\η}}_T}{{\mathrm{\η}}_{20}}$

式中K_T--水温为T℃时试样的渗透系数(cm/s)

K₂₀--水温为20℃时试样的渗透系数(cm/s)

η_T--水温为T℃时试样的动力粘滞系数(kPa·s)

η₂₀--水温为20℃时试样的动力粘滞系数(kPa·s)

9)结果处理

每个试件12进行三次渗透试验，取平均值。三个试件12的渗透系数作为该组试件12的渗透系数，采用科学计数法表示，准确到小数点后1位。

Claims (1)

1、一种挤压边墙及柔性混凝土渗透仪，包括试件筒(2)、排水管(1)、底座(3)和排气管(4)，其特征在于：试件筒(2)为锥形结构，试件筒(2)通过试件筒下板(5)靠螺栓(6)与底座(3)相连，试件筒(2)与底座(3)之间设有透水板(7)，试件筒(2)的上部设有排水管(1)，下部设有排气管(4)，底座(3)下设有支撑角钢(11)，底座(3)的底部设有三通(8)，三通(8)的一端与试件筒(2)相通，另二端分别与水管(9)和有刻度的玻璃管(10)相通。

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