[发明专利]一种大孔隙混凝土荷载与渗流耦合的试验装置及试验方法

说明书

一种大孔隙混凝土荷载与渗流耦合的试验装置及试验方法，装置：通过在压力机上部压头与下部工作台之间设置试块缸筒，缸筒底部与出水底座进行连接，在大孔隙混凝土试块上端和下端分别设有上透水板和下透水板，同时在上透水板的上方设注水活塞，注水活塞一方面用于传递压头施加的轴向荷载，另一方面用于接收压力水，并将该压力水下送至大孔隙混凝土试块，实现了对大孔隙混凝土试块轴向荷载和渗流压力耦合下的渗流性研究；方法：调试设备；进行保持轴向荷载不变、改变渗流压力和保持渗流压力不变、改变轴向荷载的渗透率测试，实现了对大孔隙混凝土试块轴向荷载和渗流压力耦合下的渗流性研究，便于定量分析大孔隙混凝土试块渗透性的影响因素。

技术领域

本发明涉及一种大孔隙混凝土荷载与渗流耦合的试验装置及试验方法，属于大孔隙混凝土实验技术领域。

背景技术

混凝土在荷载作用下发生变形，固体骨架结构发生变化引起孔隙率减小，进而影响其渗流性；混凝土在渗流过程中由于溶蚀作用会带走部分可溶性的物质，使固体骨架结构发生变化引起孔隙率增大，进而影响其荷载分布。对于大孔隙混凝土而言，荷载和渗流共同作用对其力学性能的影响更为突出。

目前，大孔隙混凝土的应用领域主要为人行道、观光旅游道和非机动车道等轻交通路面，所承受的荷载作用相对其他机动车道交通路面要小很多，也因此现有技术对大孔隙混凝土的研究仅限于渗流作用对其的单一影响。但随着对大孔隙混凝土研究的深入进行，其应用领域不断扩大，逐渐应用于较大荷载的工况，为确保大孔隙混凝土的耐久性符合工程需要，亟需对其进行荷载与渗流耦合作用下的渗透性进行研究。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种大孔隙混凝土荷载与渗流耦合的试验装置及试验方法，该装置和方法能对大孔隙混凝土在不同轴向荷载和水压下的渗透性进行测试，得到荷载和渗流耦合作用下大孔隙混凝土的渗流性，为其更为广泛的应用提供理论基础和数据支撑。

为了实现上述目的，本发明提供一种大孔隙混凝土荷载与渗流耦合的试验装置，包括压力机，在压力机上部压头与下部工作台之间设有用于放置大孔隙混凝土试块的缸筒，所述缸筒为上下端面贯通的空心套筒，其底部通过外圆周设置的连接耳板固定于出水底座上，所述出水底座固定于工作台上；

缸筒内壁敷设周向分布的密封材料，在密封材料所形成的筒状空间内放置大孔隙混凝土试块，所述大孔隙混凝土试块与筒状空间相适配，其外圆周与筒状空间内圆周紧密贴合；

缸筒上部设有上透水板，所述上透水板与大孔隙混凝土试块同轴滑动安装于大孔隙混凝土试块上方的缸筒内壁上，其圆形端面上开设多个透水通孔一；

缸筒底端设有下透水板，所述下透水板固定于大孔隙混凝土试块下方的缸筒筒壁上，其圆形端面上开设多个透水通孔二；

在下透水板下方的出水底座内开设储水空腔和出水通道，储水空腔的下部出水口与出水通道一端连通，出水通道的另一端与出水管路一端连接，出水管路上在远离出水通道的方向上依次设有球形阀、下流量计和下压力表，出水管路另一端连通储水池；

上透水板的上方为同轴设置的注水活塞，所述注水活塞通过进水管路与双向液压缸的下部无杆腔一端连通，注水活塞底部设有与上透水板连通的水流通道；所述进水管路上在远离注水活塞的方向上依次设有上流量计和上压力表；双向液压缸的上部有杆腔通过换向阀与液压控制系统连接；

双向液压缸的无杆腔另一端通过水回路与储水池连通，在水回路上设有抽水泵；

注水活塞上端设有压力传感器，压力传感器上端为压力机上部压头；

所述下压力表、上压力表和压力传感器均与无纸记录仪连接。

进一步地，所述球形阀旋转范围为0至90度。

进一步地，所述注水活塞下部位于上透水板上方的缸筒内部，其外圆周与缸筒内壁滑动配合。