[發明專利]一種高溫作用下土壤氣態水遷移測試裝置及方法

在審

• 申請號: 202110255159.8
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113049774A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王鐵行;郭靜靜;朱曉玄;劉源
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種高溫作用下土壤氣態水遷移測試裝置，其特征在于，包括：

氣態水遷移裝置，配置有兩個放置土樣的模具箱，以及可插入溫度水分傳感器的蓋板，兩部分土樣通過加熱裝置加熱，進行土樣氣態水遷移測試；

加熱裝置，配置有置于氣態水遷移裝置兩端部的加熱板，用于對氣態水遷移裝置中的土樣進行加熱；

防變形約束裝置，用于固定氣態水遷移裝置與加熱裝置，對其進行約束；

土壤溫度水分測試系統，連接到氣態水遷移裝置，獲取氣態水遷移裝置的土樣隨時間、溫度變化的含水量數據，將得到的數據進行計算進一步得到氣態水的遷移量。

2.根據權利要求1所述的一種高溫作用下土壤氣態水遷移測試裝置，其特征在于,所述氣態水遷移裝置包括2個模具箱(1、2)、蓋板(3)和嵌入式隔板(11)，2個模具箱(1、2)為框型結構，并列對稱分布于蓋板(3)下方，2個模具箱(1、2)之間設一塊嵌入式隔板(11)，土樣分別置于2個模具箱(1、2)內。

3.根據權利要求2所述的一種高溫作用下土壤氣態水遷移測試裝置，其特征在于,在模具箱(1、2)和蓋板(3)內側涂覆有耐高溫防水材料，模具箱(1、2)和蓋板(3)外側包裹有保溫隔熱材料。

4.根據權利要求2所述的一種高溫作用下土壤氣態水遷移測試裝置，其特征在于,所述蓋板(3)上設有可插入溫度水分傳感器(10)的開口，溫度水分傳感器(10)與蓋板(3)之間的縫隙采用保溫隔熱材料填充密封。

5.根據權利要求1所述的一種高溫作用下土壤氣態水遷移測試裝置，其特征在于，所述加熱裝置包括加熱板(5)和溫控器(6)，加熱板(5)分別設在加蓋蓋板(3)的2個模具箱(1、2)兩側。

6.根據權利要求5所述的一種高溫作用下土壤氣態水遷移測試裝置，其特征在于，所述防變形約束裝置包括螺桿(7)和固定板(8)，兩塊固定板(8)分別固定在加熱板(5)外側，通過螺桿(7)螺母連接將加熱板(5)與氣態水遷移裝置固定。

7.根據權利要求1所述的一種高溫作用下土壤氣態水遷移測試裝置，其特征在于，所述土壤溫度水分測試系統包括溫度水分傳感器(10)和溫度水分采集儀(9)，溫度水分傳感器(10)插入土樣中。

8.一種基于權利要求1-7任一項所述裝置的高溫作用下土壤氣態水遷移測試方法，其特征在于，包括：

將設定含水率w的土料分別分多次裝入兩個模具箱內，層間壓實后表面拉毛，再次裝土料壓實；表面涂抹凡士林，并覆蓋一層防水薄膜，得到土樣；

將對接固定的兩個模具箱分開拆掉嵌入的隔板后再次對接固定，兩個模具箱土樣之間形成一個空氣帶；

將溫度水分傳感器探頭插入制備好的土樣中，將加熱板置于土樣左右兩端，進行土樣氣態水遷移試驗；

溫度水分采集儀獲取溫度水分傳感器采集的土樣隨時間、溫度變化的含水量數據并上傳至上位機，上位機繪制相鄰時間的兩條含水量分布曲線，計算該時間段內的氣態水遷移量。

9.根據權利要求8所述的高溫作用下土壤氣態水遷移測試方法，其特征在于，相鄰時間段內的氣態水遷移量計算公式：

Q＝Q₁＝Q₂ (3)

式中，Q為氣態水遷移量；Q₁為模具箱1的氣態水遷出量；Q₂為模具箱2氣態水遷入量；ρ_d為土樣干密度；f(t₀₁)、f(t₀₂)分別為t₀時刻模具箱1與模具箱2中土樣含水量分布函數；f(t₁₁)、f(t₁₂)分別為t₁時刻模具箱1與模具箱2中土樣含水量分布函數；x為模具箱中土樣長度。