[发明专利]一种用于测试多孔工程材料孔隙分布特征的方法

权利要求书

1.一种用于测试多孔工程材料孔隙分布特征的方法，其特征在于：它包括试验装置及试验方法，所述试验装置包括放置在水箱(2)上的固定架(1)，在固定架(1)上通过拉力传感器(5)连接有试件桶(3)，试件桶(3)位于水箱(2)内，在水箱(2)上设有带阀门的进水管(6)进和出水口(7)，且在水箱(2)的底部设有压力传感器(8)，所述拉力传感器(5)与压力传感器(8)与数据采集系统连接(9)；

所述试验方法包括如下步骤：

S1.不放入试件，向水箱注水，测试试件桶的浮重随水位高度的变化，得到试件桶的浮力关于水位高度变化的线性系数，为试验中试件的浮重变化消除误差；随后将水箱中的水排出，并将试件桶风干；

S2.将试件放入试件桶中，得到试件的干重，保持试件竖直的置于试件桶的正中间，缓慢的向水箱注水直到水位没过试件顶面，通过实施监测拉力传感器和水压力传感器采集到的数据，即可得到试件在不同的浸水高度下的浮重；

S3.通过推导和数据处理，得到了试件连通孔隙率沿高度方向的分布律，在通过演算得到的“偏差率”来评价试件的孔隙分布的均匀性；

所述的推导和数据处理为：由数据采集系统采集得到了试件浸水浮重关于时间的变化曲线和水位高度关于时间的变化曲线，拉力的变化拐点即为水位到达试件底面的时间起点，从而得到了拉力关于水位高度对应的变化曲线；通过水位高度对应的变化曲线看出拉力F_T逐渐减小，即试件的浮重F_F逐渐增大，而浮重F_F的大小与孔隙率存在关系；在一段较小的Δh的水位高度变化范围内，拉力的变化ΔF_T计算公式如下：

ΔF_T＝ΔF_F＝ρgΔV＝aΔh+ρgS(1-α)Δh

其中α为这段Δh的孔隙率，S为试件的截面积，a为试件桶的浮力关于水位高度的线性变化系数，ρ代表试件的密度，g代表重力；

从而推导得到在该段的孔隙率可按如下公式计算：

采用孔隙率分布的平均孔隙率M(α)来表征该试件的整体孔隙率大小，采用标准差SD(α)来反映该试件的孔隙率分布的偏差大小，采用相对标准偏差RSD(α)，即偏差率，来反映该试件的孔隙率分布的不均匀程度；以上三个指标的计算公式如下：

其中，α_i为沿高度方向第i到i+1个测点之间的薄层孔隙率。

2.根据权利要求1所述的用于测试多孔工程材料孔隙分布特征的方法，其特征在于：所述水箱(2)为有机玻璃制槽体。

3.根据权利要求1所述的用于测试多孔工程材料孔隙分布特征的方法，其特征在于：所述的试件桶(3)为透水金属网。

4.根据权利要求1所述的用于测试多孔工程材料孔隙分布特征的方法，其特征在于：水箱(2)为长和宽为400-500mm，高为500-600mm、壁厚4-6mm；试件桶(3)的底面直径180-200mm、高250-300mm的圆柱体；固定架(1)支架距离600-700mm；出水口(7)距离水箱底面7mm，压力传感器(8)距离水箱底面6mm。