[发明专利]一种固体试样微裂缝透水率的测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及透水率测试技术领域，尤其涉及一种固体试样微裂缝透水率的测试装置及测试方法。

背景技术

申请号为201320016123.5，专利名称为“透水率测试装置”的实用新型专利，用于测试透水混凝土路面透水率，该装置使用过程中，需要选择一定的透水混凝土路面并将测试装置置于该待测试透水混凝土路面上进行测试，用密封胶将底座与待测试透水混凝土路面接触处密封连接，密封性无法保证。

目前，现有的能灵活的用于测试固体试样微裂缝透水率的仪器、设备较少见，往往存在密封性较差、对测试试样形状要求较高等弊端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种固体试样微裂缝透水率的测试装置及测试方法，该装置密封效果好，对固体试样形状要求较低，组装方便，待测固体试样微裂缝透水率的测试结果准确度较高。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种固体试样微裂缝透水率的测试装置，包括测试套筒和夹持装置，测试套筒主要包括上下设置的第一贮水筒、第二贮水筒，测试套筒的内壁设有橡胶垫层，固体试样固定于所述第一贮水筒与所述第二贮水筒之间；夹持装置包括上盖板、下盖板和钢筋，所述第一贮水筒的上端与所述上盖板相接，所述第二贮水筒的下端与所述下盖板相接，所述第一贮水筒与所述上盖板、所述第二贮水筒与所述下盖板接触处均通过橡胶垫层和密封胶进行密封连接，所述上盖板上方安装玻璃管，所述下盖板下方连接溢水管，所述溢水管用于储存经固体试样微裂缝渗透到第二贮水筒中的水。

本发明的技术方案还包括，所述上盖板上开设有进水口，所述下盖板上开设有出水口，进水口用于向第一贮水筒中注水，出水口则用于实验结束后将第二贮水筒中的水排出。

本发明的技术方案还包括，所述上盖板、所述下盖板与所述钢筋之间均通过法兰固定。

本发明的技术方案还包括，所述玻璃管上设有比例尺，该比例尺为数字式比例尺。

本发明的技术方案还包括，所述第一贮水筒、所述第二贮水筒的直径、形状相同。

本发明的技术方案还包括，所述固体试样的直径大于测试套筒的直径。

本发明的技术方案还包括，所述固定试样与所述第一贮水筒、所述第二贮水筒的接触处通过密封胶密封固定连接。

一种固体试样微裂缝透水率的测试方法，固体试样透水率实验的测试步骤包括：

1）首先，将第二贮水筒中贮满水；

2）将真空饱和后的固体试样置于第二贮水筒上方，用密封胶密封连接固体试样与第一贮水筒、第二贮水筒，保证接触处的密封性，其中固体试样厚度为l；

3）打开进水口，向第一贮水筒中注水，至玻璃管中上升到一定高度后关闭该进水口，此时记录玻璃管中的液面高度值h₀，即为初始水头；

4）每隔一段时间t_i读取一次玻璃管中的页面高度h_i，即为最终水头，每次读数后均向第一贮水筒中继续添加水，加至玻璃管中的液面高度重新达到h₀；

5）重复测量多次，直至达到稳定的流动状态，当统计结果由稳定到出现下降，并再次出现相似结果时，认为达到了稳定的流动，计算结果取最后5次的平均值。

在固体试样渗透实验中，水头梯度较小，流速较小，可看做层流。

根据达西定律可得，

Q=kA(h/l)（1）

假设水流是连续的，则玻璃管内单位时间内水体积的变化量为，

dv=A'(dh/dt)（2）

联立公式（1）和（2），得固体试样的透水率系数k=(A'l/At_i)ln(h₀/h_i)。

其中，Q为单位时间渗透量，k为透水率系数，A'为玻璃管横截面积，单位m²；l为固体试样厚度，单位m；A为过水断面，单位m²；h₀为初始水头，单位cm，h_i为最终水头，单位cm；t_i为时间间隔，单位s。

与现有技术相比，本发明具有的突出的实质性特点和显著的进步，表现在：

1、为保证测试装置的密封性，测试套筒内壁上附有橡胶垫层，使得固体试样与测试套筒间的刚性连接变为柔性连接，固体试样与测试套筒的接触处用密封胶密封，加强了测试装置的密封效果。

2、对待测试固体试样形状的要求明显降低，适用于多种固体试样微裂缝透水率的测试。