一种材料的负压吸水装置的制作方法

本发明涉及土木工程领域，特别是涉及一种材料的负压吸水装置。

背景技术：

中国的多年冻土分布广泛，其面积占国土面积的21.5％。近年来随着我国经济建设的发展和西部大开发的政策实施，在地下工程领域工程修筑数量日益增多，尤其是各类寒区公路与铁路隧道等。通过对已运营的寒区公路隧道调查发现，寒区隧道中有80％以上都存在各种各样冻害现象，其中60％的隧道发生渗漏，约24％的出现衬砌混凝土剥落、开裂、滑塌、沉陷等问题。每年各地区和相关交通企业对这些病害隧道维修养护费用数量惊人，如我国东北林区修建的岭顶隧道、翠岭隧道、西罗奇1号隧道和西罗奇2号隧道就是例证。

为了避免寒区地下工程主体产生冻害，一般都采取防冻保暖措施。不同的地下工程结构主体由于地质环境与水文条件的差异性，对保温材料提出了不同的要求，其中对保温材料的防水性能具有特殊要求，尤其是复杂地质条件下的寒区富水隧道对保温材料的防水要求则更高。这主要是因为寒区富水隧道由于各种施工因素造成的渗漏水现象比较常见，其次是在隧道防排水系统失效的条件下，造成隧道初支背后积水，从而使隧道渗漏现象更加严重。隧道渗漏发生易对寒区富水隧道的保温材料保温效果造成影响，尤其是经过多年的冬冻春融，导致保温材料的保温效果逐年下降，缩短了保温材料的使用寿命，最后导致失效，不仅会影响隧道的正常使用严重时还会使隧道报废。

当保温材料在隧道围岩压力或水压的综合作用下，地下水渗入到保温材料内部，从而使保温材料成为两种介质组成的一种复合材料，改变了保温材料原始状态下的材料特性，影响保温材料的使用效果。综上所述，结合保温材料工程实际应用及其环境条件，开发一种该类材料在不同压力下的浸水试验设备，进而在此基础上对其保温性能进行分析具有重要的工程意义，但是目前市场上并没有针对材料在负压条件下的室内浸水试验所用的仪器设备。

技术实现要素：

本发明为克服上述缺点，提供一种材料的负压吸水装置，能够在不同负压值条件下测定材料的浸水试验，且易于操作。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种材料的负压吸水装置，包括承压筒、密封盖、水槽以及真空抽气设备，承压筒两侧各设置一个负压管分别与水槽和真空抽气设备连接，负压管上设置有进气阀和进水阀，承压筒侧壁靠下设置有泄水阀，其中密封盖上部设置有真空压力表以及泄压阀，密封盖与承压筒接触的四周设置有密封垫圈，承压筒相对的筒壁上各设置两个挂钩，挂钩上设置两端有圆环的不锈钢杆。

作为上述技术方案的优选，所述承压筒为缺少顶面的正方体，所述筒体的内尺寸为(200mm-210mm)×(200mm-210mm)×(200mm-210mm)，所述承压筒的厚度为25mm-30mm，所述承压筒四周与密封盖接触的部位沿着垂直于筒壁的方向向外延伸30mm-40mm。

作为上述技术方案的优选，所述承压筒设置有三个孔道，直径为6mm-10mm，所述两根负压管通过所述孔道分别连接水槽和真空抽气设备，所述负压管上设置有进气阀和进水阀。所述排水管上设置有泄水阀。

作为上述技术方案的优选，所述承压筒上设置有密封垫圈，厚度为5mm-8mm，密封盖与承压筒接触面为正方形框，所述正方形框即为密封垫圈的长宽尺寸。

作为上述技术方案的优选，所述密封盖上设置有真空压力表。

作为上述技术方案的优选，所述密封盖上设置有泄压孔，泄压孔直径为6mm-10mm，所述泄压孔上设置有泄压阀。

作为上述技术方案的优选，所述承压筒和密封盖通过螺栓连接，所述密封盖与承压筒接触面为正方形框，在所述正方形框的四个角分别设置一个螺栓，其余的螺栓按照间距为50mm-70mm的间距设置。

作为上述技术方案的优选，所述承压筒为透明有机玻璃材质。

作为上述技术方案的优选，所述密封盖为透明有机玻璃材质，厚度为25mm-30mm，长度和宽度相等为330mm-340mm。

作为上述技术方案的优选，在所述承压筒相对的筒壁上各设置两个挂钩，长度为10mm-15mm，距离筒底50mm-70mm。所述挂钩上设置两端有圆环的不锈钢杆。

本发明采用有机玻璃材质的承压筒与密封盖，可以通过进水阀、泄水阀以及密封盖上的泄压阀结合真空压力表显示的压力值使承压筒内的压力值控制在稳定的范围，并通过承压筒侧壁的挂钩和不锈钢杆阻止材料漂浮于水面，因此能够在不同负压值条件下测定材料的浸水试验。本发明结构简单，易于操作。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的正视图；

图3为承压筒的剖面图；

其中：1-承压筒；2-密封垫圈；3-密封盖；4-螺栓；5-真空压力表；6-泄压阀；7-真空抽气设备；8-水槽；9-负压管；10-进气阀；11-进水阀；12-排水管；13-泄水阀；14-挂钩；15-不锈钢杆；16-试样。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1、图2和图3，本发明包括承压筒1、密封盖3、水槽8以及真空抽气设备7；其中承压筒1两侧各设置一个负压管9，分别与水槽8和真空抽气设备7连接，负压管9上设置有进气阀10和进水阀11；承压筒1侧壁靠下设置有泄水阀13；其中密封盖3上部设置有真空压力表5以及泄压阀6；密封盖3与承压筒1接触的四周设置有密封垫圈2；承压筒1的相对的筒壁上各设置两个挂钩14，挂钩上设置两端有圆环的不锈钢杆15。承压筒1采用透明有机玻璃材质，筒体的内尺寸为(200mm-210mm)×(200mm-210mm)×(200mm-210mm)，承压筒1的厚度为25mm-30mm，承压筒1四周与密封盖3接触的部位沿着垂直于筒壁的方向向外延伸30mm-40mm。密封盖3上设置有泄压孔，泄压孔直径为6mm-10mm。承压筒1和密封盖3通过螺栓4连接，密封盖3与承压筒1接触面为正方形框，在正方形框的四个角分别设置一个螺栓4，其余的螺栓4按照间距为50mm-70mm的间距设置。排水管12上设置有泄水阀13。承压筒1上设置有密封垫圈2，厚度为5mm-8mm，密封盖3与承压筒1接触面为正方形框，正方形框即为密封垫圈2的长宽尺寸。承压筒1设置有三个孔道，直径为6mm-10mm。密封盖3为透明有机玻璃材质，厚度为25mm-30mm，长度和宽度相等为330mm-340mm。在承压筒1的相对的筒壁上各设置两个挂钩14，长度为10mm-15mm，距离筒底50mm-70mm，挂钩上设置两端有圆环的不锈钢杆15。

本发明主要的工作原理及过程：本发明装置适用于材料的负压浸水试验，即在负压的环境下测量材料的含水率，压力范围在0MPa～0.1MPa。

使用本发明装置的有压浸水试验的具体步骤如下：

1)制备试样，试样的尺寸为(150±2)mm×(150±2)mm×原始厚度，在天平上称出其质量；

2)将制备好的试样放入承压筒底部中央，将两个不锈钢杆分别与承压筒内侧的挂钩相连；

3)将密封圈放入承压筒顶部并盖上密封盖，用螺栓将密封盖与承压筒紧密连接，检查泄压阀、泄水阀、进气阀以及进水阀是否关闭，并将真空压力表调零；

4)打开进气阀和进水阀，然后打开真空抽气设备，开始抽真空，当承压筒内的水位高于材料顶面5cm时关闭进水阀，当真空压力表显示的真空度为-0.1MPa时，关闭进气阀，停止抽气，并记录此时的状态为0；

5)缓慢打开泄压阀，使外界空气进入承压筒内，以调整承压筒内的负压。以承压筒内负压为0.01MPa为例，当真空压力表显示的真空度为-0.09MPa时关闭泄压阀，此时筒内的负压为0.01MPa。

6)在负压为0.01MPa(负压值根据试验要求确定)的情况下，让材料浸水24h(浸水时间根据试验要求确定)；

7)浸水试验结束后，打开泄压阀和泄水阀，使承压筒内的水分排出，卸下螺栓，打开密封盖，取下不锈钢杆，取出材料，用湿布擦干材料表面多余的水分，并称其质量。