[发明专利]一种土壤吸水或放水模拟装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木建筑、农业科学以及文物保护技术领域，具体地，涉及一种土壤吸水或放水模拟装置。

背景技术

在土木建筑、农业科学以及文物保护等领域，科研人员通常需要了解土体的吸放湿过程。

例如，在壁画保护领域，已有研究表明，空气所含水分是壁画病害发生贡献源之一，空气相对湿度高低起伏变化能够引起壁画地仗中水分发生迁移。在这个吸湿-放湿过程中，水分会携带盐分向壁画表面的迁移聚集。

另外，作为壁画附着体的地仗在壁画病害的发生过程中占据着主导地位，环境相对湿度的交替变化，使壁画地仗始终处于“活动”状态，导致壁画逐渐劣化。因此，模拟土体吸放湿过程显得尤为重要。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在无法了解土体吸放湿特性、以及无法根据土体吸放湿特性采取相应保护措施等缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种土壤吸水或放水模拟装置，以实现便于了解土体吸放湿特性、不会造成土样损失及污染土样、操作简单、以及投入少的优点。

本发明的另一目的在于，提出一种土体吸放湿模拟方法，

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种土壤吸水或放水模拟装置，包括用于提供预设温度环境的植物生长箱，放置在所述植物生长箱内部、且用于提供封闭环境的封闭容器，水平设置在所述封闭容器内部、且用于放置模拟用试样的试样架，与植物生长箱配合设置、且用于检测封闭容器内部温度的温度计、以及用于根据温度计检测所得温度值和预设温度进行比较以对封闭容器内部温度进行调控的温度控制及补偿装置，以及盛装在所述封闭容器内部、且用于提供预设湿度环境的过饱和盐溶液；

在所述试样架上放置有试样，所述过饱和盐溶液位于试样架的下方；当所述植物生长箱提供的环境温度变化时，封闭容器提供的湿度环境相应变化。

进一步地，所述封闭容器提供的湿度环境相应变化的过程，具体包括：

当封闭容器内部的相对湿度值下降时，过饱和盐溶液中的部分水份蒸发，变成水蒸气，重新建立平衡；

当封闭容器内部的相对湿度值上升时，部分水蒸气凝结，进入过饱和盐溶液，重新建立平衡。

进一步地，所述过饱和盐溶液，至少包括过饱和氯化锂（LiCl）溶液。

进一步地，所述植物生长箱提供的环境温度包括10-40℃。

进一步地，所述试样，至少包含土体样品。

进一步地，所述温度控制及补偿装置，包括依次与温度计连接的温度控制器、空调室内机和空调室外机；所述温度计和温度控制器位于封闭容器内部的试样架上，所述空调室内机位于植物生长箱内部的地面上，所述空调室外机位于植物生长箱外部的地面上。

同时，本发明采用的另一技术方案是：一种土体吸放湿模拟方法，包括：

⑴在封闭容器内配制过饱和盐溶液，使该过饱和盐溶液的液面，低于设置在封闭容器内部的试样架；

将封闭容器置于用于提供预设温度环境的植物生长箱内，通过温度控制及补偿装置控制植物生长箱内部的温度环境，在预设时间段后，封闭容器内部的湿度环境稳定；

⑵将模拟用试样放置在封闭容器内部的试样架上，等待封闭容器内部的湿度环境稳定；

⑶当上述封闭容器内部的湿度环境稳定后，调节植物生长箱的温度环境，使封闭容器内部的湿度环境相应改变，等待封闭容器内的湿度再次稳定；

⑷重复执行步骤⑶，直至达到所需吸湿-放湿循环次数。

进一步地，在步骤⑴-步骤⑷中，所述过饱和盐溶液，至少包括过饱和LiCl溶液。

进一步地，在步骤⑴-步骤⑷中，所述植物生长箱提供的环境温度包括10-40℃。

进一步地，在步骤⑵-步骤⑷中，所述试样，至少包含土体样品。

本发明各实施例的土壤吸水或放水模拟装置及方法，由于该装置包括用于提供预设温度环境的植物生长箱，放置在植物生长箱内部、且用于提供封闭环境的封闭容器，水平设置在封闭容器内部、且用于放置模拟用试样的试样架，放置在试样架上的温度计和温度控制及补偿装置，以及盛装在封闭容器内部、且用于提供预设湿度环境的过饱和盐溶液；在试样架上放置有试样，过饱和盐溶液位于试样架的下方；当植物生长箱提供的环境温度变化时，封闭容器提供的湿度环境相应变化；可以解决室内模拟土体吸放湿过程这一实际工程问题；从而可以克服现有技术中无法了解土体吸放湿特性、以及无法根据土体吸放湿特性采取相应保护措施的缺陷，以实现便于了解土体吸放湿特性、不会造成土样损失及污染土样、操作简单、以及投入少的优点。