[發(fā)明專利]水泥基材料滲透系數(shù)測定方法及其試驗(yàn)裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510439397.9
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN105158136A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付傳清;周欣竹;李強(qiáng);金賢玉;倪恒陽
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水泥基材料滲透系數(shù)測定方法及其試驗(yàn)裝置，特別涉及一種可以測定具有尺寸效應(yīng)或不同孔隙率的水泥基材料滲透系數(shù)測定方法及其試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

水泥基材料的滲透性與耐久性密切相關(guān)。混凝土的滲透性決定了氣體、液體以及可溶性有害物質(zhì)侵入混凝土的難易程度，直接決定著水泥基材料的碳化、離子侵蝕、鋼筋銹蝕和抗凍融性能，是影響混凝土結(jié)構(gòu)物耐久性最重要的因素之一。在實(shí)際工程中，尤其是水工構(gòu)筑物，除結(jié)構(gòu)性破壞外，大部分工程病害都是表層惡化、剝落或由表層破壞引發(fā)的深層破壞，從而嚴(yán)重影響了混凝土結(jié)構(gòu)物的耐久性。目前，我國正實(shí)施“一帶一路”和“海洋強(qiáng)國”戰(zhàn)略，處于南海或西部鹽湖地區(qū)等嚴(yán)酷環(huán)境下服役的混凝土結(jié)構(gòu)，其耐久性能面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。研究水泥基材料的滲透性能，可為基于全壽命周期的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)支持，具有重要意義。

國內(nèi)外確定多孔材料滲透性的方法主要依據(jù)達(dá)西定律(Darcy’sLaw)，且測定試驗(yàn)主要針對巖土材料。然而，與巖土材料相比，水泥基材料的孔隙率卻低得多，通常其孔徑尺寸在微米和納米尺度，孔隙迂曲度高、連通性低。因此，若要將水分從水泥基材料試件一側(cè)滲透到另一側(cè)，具有非常大的難度，即使在高壓水的作用下，孔隙水要滲透過一定厚度的水泥基材料需要十幾天甚至數(shù)十天。水滲透過水泥基材料到達(dá)另一側(cè)后，其滲流流量非常小，單位時(shí)間內(nèi)滲流流量很難收集并精確測定。基于此，國內(nèi)外目前尚無測定水泥基材料滲透系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法和裝置。我國《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB50164)給出了半定量評價(jià)混凝土抗?jié)B性能的方法(滲透深度法和抗?jié)B標(biāo)號法)，即在施加水壓一定時(shí)間后將混凝土劈開量取水分滲入混凝土的深度，或記錄水分由試件一側(cè)滲出到另一側(cè)的時(shí)間，以比較該混凝土是否符合工程應(yīng)用要求，都屬于半定量分析，無法定量測定水泥基材料的滲透系數(shù)。因此，該法主要針對工程應(yīng)用，不足以用于測定材料的滲透系數(shù)等科學(xué)研究。

中國專利公告號CN101949816A，公告日是2011年1月19日，名稱為“一種測定塑性混凝土滲透系數(shù)的試驗(yàn)方法”中公開了一種適用于塑性混凝土的滲透系數(shù)的方法，但與《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB50164)混凝土抗?jié)B性方法類似的，屬于半定量法；中國專利公告號CN103398933A，公告日是2013年11月20日，名稱為“恒壓混凝土滲透性測試裝置”中公開了恒定壓力下混凝土水滲透系數(shù)的測試裝置，由于采用空壓機(jī)間接施加水壓且采用電子天平稱量滲透水的質(zhì)量，難以適用于孔隙率低或不同尺寸的混凝土等材料滲透系數(shù)測定。與該專利類似的，中國專利公告號CN1815175A，公告日是2006年8月9日，名稱為“單軸壓應(yīng)力下混凝土氣體滲透系數(shù)測試儀及其測試方法”公開了一種用于測定荷載作用下混凝土氣體滲透系數(shù)的方法；通常來說，考慮荷載作用對水泥基材料滲透性的影響，是考慮垂直于荷載方向的滲透性。因此，中國專利公告號CN101074912A，公告日是2007年11月21日，名稱為“水工混凝土在荷載作用下的滲透性能測試裝置及測試方法”公開了一種荷載作用下水分滲透系數(shù)的測定方法，該方法同樣對低孔隙率試樣存在局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服目前國內(nèi)外在水泥基材料滲透性測試方法上的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、自動化程度高的，能夠?qū)崿F(xiàn)用穩(wěn)定流動法測定不同尺度和不同密實(shí)度的水泥基材料滲透系數(shù)測定方法及其試驗(yàn)裝置。

本發(fā)明所述的水泥基材料滲透系數(shù)測定試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

1)試件預(yù)處理：將養(yǎng)護(hù)后的待測試件側(cè)壁用石蠟密封；

2)安裝試驗(yàn)桶體：將預(yù)處理后的試件裝在試驗(yàn)桶體內(nèi)，保證試件與試驗(yàn)桶體接觸處以及整個(gè)試驗(yàn)桶體完全密封；然后試驗(yàn)桶體的進(jìn)水口通過三通與注水增壓單元連通，將試驗(yàn)桶體的出水閘閥與滲水量測定單元連通；

3)試驗(yàn)桶體安裝完畢后，通過進(jìn)水管向試驗(yàn)桶體中注水至排氣泄水閥出現(xiàn)有水流出時(shí)，停止注水，在控制器面板中設(shè)置壓力參數(shù)后啟動程序，增壓泵啟動，等到滲水量測定單元中的讀數(shù)增加速率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，開始記錄一定時(shí)間間隔內(nèi)滲水量測定單元讀數(shù)差值，所得結(jié)果取平均值即為流量Q；

根據(jù)Darcy定律，滲透系數(shù)K計(jì)算公式為：