一种多孔材料吸水过程的连续监测装置和方法与流程

本发明涉及多孔材料传输研究领域，具体涉及一种连续监测多孔材料吸水过程的试验装置及试验方法。

背景技术：

由于部分材料自身的特性，材料内部孔结构及材料耐久性一直以来都是国内外专家研究的热点。以建筑材料中使用最多的水泥基材料为例，侵蚀性介质通过水分为载体，通过液体浓度压力或表面张力等各种作用侵入水泥基材料内部，与水泥基材料本体发生侵蚀性反应破坏水泥基材料，或与钢筋、集料等发生破坏反应进而破坏水泥基材料，造成水泥基材料耐久性的降低。水泥基材料水化完成后，生成致密的C-S-H凝胶，使得粗细集料粘结成整体并产生强度。而水分通过水泥浆体硬化后的毛细孔凝胶孔等传输通道，在浓度压力或表面张力的作用下侵入水泥基材料内部，侵蚀性介质正是以水分为载体侵入水泥基材料内部。侵蚀性介质侵入水泥基材料内部后，如Cl^-与钢筋作用，破坏钢筋钝化保护层，产生膨胀腐蚀产物，使得水泥基材料受到应力作用从而破坏；SO₄^2-与水泥基材料中C₃A、Ca(OH)₂发生反应生成体积较大的钙矾石与石膏，同样使得水泥基材料受到应力作用被破坏，诸如此类的破坏反应尚有许多，因此，水分传输过程研究对水泥基材料耐久性提高有着十分重要的意义。

针对这一问题国内外已有多位学者进行研究，并建立了相对标准的测试方法如重量法、表面吸水、渗透等，但存在操作复杂、准确度较低等局限性。目前根据ASTM C1585标准中采用较为广泛的是重量法，即在水泥基材料吸水后将其表面擦干称重，其重量变化即为水泥基材料吸水量。此方法准确度较低、且有不可连续监测等局限性，本装置基于重量法，并对其加以改进，使其达到连续监测水泥基材料吸水变化过程的效果，且具有较高的准确度。本装置由于其特殊的结构组成，使其不仅仅针对水泥基材料吸水过程可连续监测，针对所有多孔材料吸水过程，均可达到连续，准确的效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可连续监测多孔材料吸水过程的试验装置及试验方法，该装置结构简单，使用方便，且准确度高可实现连续监测功能。为多孔材料耐久性的提高及寿命预测提供理论基础；该试验方法简单，便于实现。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多孔材料吸水过程的连续监测装置，包括筒体、上盖、底座、刻度管、排气管与螺杆；

所述筒体为圆筒，内径大于待测多孔材料最大直径；

所述上盖下底面设置有内径与筒体内径相同的凹槽，凹槽圆心处设置有安装刻度管的刻度管孔，上盖周向设置有安装螺杆的螺杆连接孔；

所述底座上底面设置有内径与圆筒内径相同的凹槽，上底面与上盖垂直对称处设置有安装螺杆的螺杆连接孔；

所述刻度管为中空结构，下端固定于刻度管孔处，上端为漏斗状；

所述排气管与密封橡胶管连接，橡胶管上设置有封闭夹头，排气管设置于上盖凹槽内非中心处；

所述螺杆对称穿过上盖和底座上的螺杆连接孔，通过螺杆连接孔将底座、筒体与上盖连成整体。

进一步的，所述筒体壁厚8-12mm。

进一步的，所述上盖和底座为方形，四角对称处留有内径为8mm的螺杆连接孔；所述螺杆外径8mm。

进一步的，所述凹槽深5-6mm，宽度与筒体壁厚相同。

进一步的，所述刻度管孔内径为10mm，刻度管外径10mm，内径6mm。

进一步的，包括密封装置，所述密封装置为橡胶垫片，设置于螺杆螺栓及上下底面凹槽处，尺寸略大于螺杆螺栓及凹槽尺寸，以确保整个装置的密封性。

本发明还提供一种采用所述的一种多孔材料吸水过程的连续监测装置进行连续监测多孔材料吸水过程的试验方法，包括如下步骤：

步骤1：将筒体嵌入底座含有橡胶垫片的凹槽内，并将待测多孔材料置入筒体内；

步骤2：将上盖嵌入筒体，并将刻度管下端固定于上盖中心刻度管孔处，用螺杆将上盖、筒体及底座连接并固定成整体，连接时分别在上盖下底面凹槽及螺杆螺栓处添加橡胶垫片；

步骤3：通过刻度管上端漏斗向装置加水，加水时打开排气孔橡胶管封闭夹头，加水直到刻度管内刻度线零点处，封闭排气管封闭夹头；

步骤4：一定时间间隔后观察刻度管内刻度线读数，并予以记录；

步骤5：重复步骤四，直至读数不再变化；

步骤6：处理数据。

进一步的，步骤4中，所述的一定时间间隔为10min、20min、30min及60min不等。

与现有技术相比，本方法具有以下特点：

1)可以连续监测多孔材料吸水过程；

2)监测结果准确，测试时不用取出多孔材料，试验误差较小。

3)装置所有连接处有较好的密封性。

4)该装置结构简单，使用方便，且准确度高可实现连续监测功能。为多孔材料耐久性的提高及寿命预测提供理论基础；该试验方法简单，便于实现。

附图说明

下面将结合附图及实例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明装置图，如图1所示，1为圆筒筒体，内径110mm，壁厚10mm；2为底座，内有凹槽，凹槽深5mm，宽10mm，2-1为螺杆连接孔，内径8mm；3为上盖，厚20mm，内有凹槽，凹槽深5mm，宽10mm，3-1为螺杆连接孔，内径8mm，3-2位刻度管孔，内径10mm；4为刻度管，4-1为刻度管上端漏斗；5为排气孔，5-1为橡胶管，5-2为封闭夹头；6为密封装置；7为螺杆固定装置；8为待测多孔材料。

图2为实验结果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

多孔材料试样制备：多孔材料以水泥基材料为例。试样：水泥砂浆，水灰比为0.45，标准条件养护28天，切割出的试样尺寸为半径50mm，高为50mm的圆柱体，在60℃鼓风干燥箱中干燥至恒重，冷却至室温后干燥储存待用。

设备：如图1所示，一种连续监测多孔材料吸水过程的装置，包括1为圆筒筒体，内径110mm，壁厚10mm；2为底座，内有凹槽，凹槽深5mm，宽10mm，2-1为螺杆连接孔，内径8mm；3为上盖，厚20mm，内有凹槽，凹槽深5mm，宽10mm，3-1为螺杆连接孔，内径8mm，3-2位刻度管孔，内径10mm；4为刻度管，4-1为刻度管上端漏斗；5为排气孔，5-1为橡胶管，5-2为封闭夹头；6为密封装置；7为螺杆固定装置；8为待测多孔材料(即水泥基材料)，最大外径50mm。试验所用水为实验室中常用拌合水。

试验方法：利用上述装置进行连续监测多孔材料吸水过程的方法，包括如下步骤：

步骤1：将筒体嵌入底座含有橡胶垫片的凹槽内，并将待测多孔材料置入筒体内；

步骤2：将上盖嵌入筒体，并将刻度管下端固定于上盖中心刻度管孔处，用螺杆将上盖、筒体及底座连接并固定成整体，连接时分别在上盖下地面凹槽及螺杆螺栓处添加橡胶垫片；

步骤3：通过刻度管上端漏斗向装置加水，加水时打开排气孔橡胶管封闭夹头，加水直到刻度管内刻度线零点处，封闭排气管封闭夹头；

步骤4：一定试件间隔后(10min、20min、30min及60min)观察刻度管内刻度线读数，并予以记录；

步骤5：重复步骤四，直至读数不再变化；

步骤6：将数据处理绘制成图2，并得出吸水量与时间之间的关系毛细吸水系数。

结果分析：将所测结果结合按ASTM标准处理，并以T^1/2(s)为横坐标，吸水量P(m)绘制成图。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。