[发明专利]可精确测量混凝土水、气径向渗透系数的简易测试装置及方法

权利要求书

1.一种可精确测量混凝土水、气径向渗透系数的简易测试装置，其特征在于，所述简易测试装置包括供水/气单元、压力单元和测量单元，所述的压力单元的进水/气口与所述供水/气单元连接，所述压力单元底部的出水/气口与所述的测量单元连接。

2.如权利要求1所述的可精确测量混凝土水、气径向渗透系数的简易测试装置，其特征在于，所述的压力单元包括加载装置、桶体和支架一，所述桶体设有一个进水/气口和一个出水/气口一，并在进水/气口上设有阀门一，在出水/气口一上设有阀门二；所述桶体底部设有一底部盖板，并且桶体与底部盖板通过焊接连接；所述底部盖板中央设有一出水/气口二，在出水/气口二上设有阀门三；所述桶体中间放置空心圆柱体混凝土试件，所述空心圆柱体混凝土试件上下表面分别设有上硅胶密封圈和下硅胶密封圈；所述桶体上侧通过螺杆与第一盖板连接，并在桶体与第一盖板之间设有密封环一；所述第一盖板上侧设有第二盖板，所述第一盖板与所述第二盖板之间也是通过螺杆连接，并在第一盖板与第二盖板之间设有密封环二；所述桶体翼缘部分与第一盖板、第二盖板均设有六个上下对应且大小相同的通孔一，且安装时用螺杆穿过对应的通孔一，并在上下用螺母一与螺母二旋紧；所述第一盖板与第二盖板的中间，均设有一通孔二，用于通过一金属传力块；所述金属传力块下部与混凝土上表面的上硅胶密封圈接触；所述金属传力块侧边分别通过“L”型密封环一、“L”型密封环二以及密封环二与第一盖板以及第二盖板之间密封；所述金属传力块上侧设有第三盖板，所述第三盖板的周围也设有与第二盖板相对应的六个大小相同的通孔一；所述第三盖板上侧设有第四盖板，所述第四盖板的周围也设有与第三盖板相对应的六个大小相同的通孔一；所述第三盖板与第四盖板均通过螺杆，并且在所述第四盖板与所述第三盖板之间设有硬质弹簧套在螺杆中；所述第三盖板上放置一位移测量装置，且位移测量装置的竖杆通过所述第四盖板中间的通孔三；所述第四盖板顶部设有两个相互垂直的气泡水平仪，并通过旋紧螺母三向第四盖板向下施加压力；所述桶体整个安装在所述支架一上，通过焊接将底部盖板与支架一连接。

3.如权利要求1或2所述的可精确测量混凝土水、气径向渗透系数的简易测试装置，其特征在于，所述供水/气单元包括氮气瓶、水箱、压力表一、压力表二、不锈钢管、阀门四、阀门五、阀门六和阀门七，所述阀门四、阀门五、阀门六和阀门七均安装在所述不锈钢管上；所述不锈钢管的一端与氮气瓶连接；所述不锈钢管连接氮气瓶并延伸与压力表一、阀门四、三通接头一连接，所述三通接头一下端通过不锈钢管连接阀门五，再向下连接至水箱，其中不锈钢管置于水面上；所述三通接头一右端通过不锈钢管连接阀门六、三通接头二，所述三通接头二下端通过不锈钢管连接水箱，其中不锈钢管置于水面下；所述三通接头二右端通过不锈钢管连接压力表二，进一步向右端连接至桶体的进水/气口。

4.如权利要求1或2所述的可精确测量混凝土水、气径向渗透系数的简易测试装置，其特征在于，所述测量单元包括橡胶管、异性玻璃管、阀门八、阀门九、橡胶头和支架，所述异性玻璃管上部设有刻度，所述异性玻璃管下部设有橡胶头，左部设有一分叉口；所述分叉口与橡胶管连接，并且通过橡胶管连接至所述顶部盖板中间的出水/气口二处；所述异性玻璃管底部设有一阀门九，所述异性玻璃管分叉处设有一阀门八，所述异性玻璃管通过卡扣与支架二连接；所述橡胶头中装有肥皂水，通过挤压橡胶头在异性玻璃管内形成肥皂泡膜。

5.如权利要求4所述的可精确测量混凝土水、气径向渗透系数的简易测试装置，其特征在于，所述的桶体翼缘部分、第一盖板、第二盖板上均设有与所述密封环相对应的环形凹槽。

6.一种如权利要求1所述的可精确测量混凝土水、气径向渗透系数的简易测试装置实现的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)预处理：将养护好的空心圆柱体试件上下表面用石蜡密封，并测量金属传力块的质量为m₁,第三盖板以及位移测量装置的质量为m₂，第四盖板的质量为m₃；

2)安装试验装置：放置试件，并盖好盖板，在旋上螺母三前，首先读取位移测量装置上读数，记为L₁，进一步旋紧螺母三，调节到能够将圆柱体混凝土试件上下固定且密封即可，且保持两个气泡水平仪的气泡位置均居中；在旋紧螺母三的同时，第四盖板向下移动推动位移测量装置的标尺，并读取此时位移测量装置上读数，记为L₂；

根据胡克定律，计算出混凝土所受压力

F＝6×k×(L₁-L₂)+m₁·g+m₂·g+m₃·g

式中：F为混凝土所受压力；k为弹簧的劲度系数；g为重力加速度；

3)对压力桶施加水或气体，使水或气体从混凝土的外侧渗透进混凝土的内测；

4)待水或气体流量达到稳定状态后，在测量装置读数并记录一定时间间隔内液面或肥皂泡膜高度的读数差值，所得结果取平均值即为混凝土的水或气流量Q；

5)基于推导的混凝土水、气体径向渗透表达式定量计算渗透系数K，实现混凝土水、气径向渗透过程性能测试；

气体：

水：

Q_i-指定试件内单位时间气体流量，单位：cm³/s；

μ-惰性气体的动态粘度；

r₁-试件的内半径，单位：cm；

r₂-试件的外半径，单位：cm；

H-试件高度，单位：cm；

P_i-注入的气体压力，单位：MPa；

P_atm-大气压力，单位：MPa；

Q-指定试件内单位时间水流量，单位：cm³/s；

ΔP-混凝土试件内外压力差，单位：MPa。