[发明专利]定压充气密封的透水混凝土渗透测试装置及其测试方法

权利要求书

1.一种定压充气密封的透水混凝土渗透测试装置，其特征在于：包括水槽(12)，所述水槽(12)的一侧壁开有下部溢水口，所述下部溢水口处安装下部溢水管(14)，所述水槽(12)内固定安装有水箱(2)，顶部对接有水龙头(1)；

所述水箱(2)的结构为：通过由上至下依次固定连接的上部箱体、中部箱体和下部箱体组成；

其中，上部箱体的一侧设置有上部溢水管(5)；

其中，中部箱体的顶端固定有透水盖板(7)，底端固定有承重板(10)，在透水盖板(7)与承重板(10)之间放置有混凝土试块(9)，中部箱体内壁的四周设置有充气橡胶垫层(11)，充气橡胶垫层(11)与混凝土试块(9)之间无缝隙贴合；

其中，所述下部箱体位于水槽(12)内，下部箱体的两侧壁上开有与水槽(12)相通的连通口(13)。

2.如权利要求1所述的定压充气密封的透水混凝土渗透测试装置，其特征在于：所述中部箱体的一侧设有定压充气装置连接口(8)，所述定压充气装置连接口(8)将外部的定压充气装置与充气橡胶垫层(11)进行连接，定压充气装置为带有测压器的液压伺服装置或气体增压泵，定压充气装置的压力范围是50—500kpa。

3.如权利要求1所述的定压充气密封的透水混凝土渗透测试装置，其特征在于：所述上部箱体、中部箱体和下部箱体的壁厚均为5—10mm，高度分别为550mm、250mm和300mm，其横截面为相同的正方环形，正方环形的内边长为150mm或200m。

4.如权利要求1所述的定压充气密封的透水混凝土渗透测试装置，其特征在于：所述上部箱体和中部箱体、中部箱体和下部箱体之间均采用螺栓连接；各箱体采用透明有机玻璃材质。

5.如权利要求1所述的定压充气密封的透水混凝土渗透测试装置，其特征在于：所述充气橡胶垫层(11)与所述中部箱体的内壁粘接。

6.如权利要求1所述的定压充气密封的透水混凝土渗透测试装置，其特征在于：所述承重板(10)为带孔钢板。

7.如权利要求1所述的定压充气密封的透水混凝土渗透测试装置，其特征在于：所述下部溢水管(14)的下方设置有带刻度的烧杯。

8.一种利用权利要求1所述的定压充气密封的透水混凝土渗透测试装置的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：将具有龄期的混凝土试块(9)取出，擦干表面后在侧面涂抹凡士林或黄油，并用塑料薄膜包裹其侧壁；

第二步：将完成第一步骤的混凝土试块(9)安装在中部箱体的充气橡胶垫层(11)中，并在其底部安装承重板(10)；

第三步：在混凝土试块(9)上方固定好透水盖板(7)，用定压充气装置通过压充气装置连接口(8)对充气橡胶垫层(11)进行充气，直至达到设定的压力；

第四步：将上部箱体和中部箱体、中部箱体和下部箱体间用螺栓固定好；

第五步：打开水龙头(1)，开始缓慢注水，直至水流自下而上灌满整个水箱(2)，且上部溢水管(5)、下部溢水管(14)均开始稳定溢流；

第六步：静置数分钟，待水流稳定且气泡排净后开始测试；

第七步：开启秒表，同时用烧杯在下部溢流口处接取时间t，渗流水量V，计算单位时间内水的体积流量Q，用直尺测定上部溢水管(5)、下部溢水管(14)的中心距离，即水头损失Δh；重复试验3次，取其平均值；

第八步：计算：

在渗透实验中，渗透水流分为层流和紊流两种基本类型，只有流速较慢的层流区，才满足Darcy定律适用条件，而透水混凝土渗透试验中水头梯度较小，流速亦小，所以水的流动服从Darcy定律，其计算公式为：

v＝ki (1)

式中：v为渗流速度；k为渗透系数；i＝Δh/L为水头梯度，其中Δh为水头损失，L为试件长度，水头损失Δh为两个溢水口水平管的高度差。

单位时间内水的体积流量为Q，混凝土试块(9)的断面积为A，则流速为：

v＝Q/A (2)

由式(1)和式(2)可得：

k＝Q/Ai (3)