一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置

本技术属于抗水渗透性能的测试，具体涉及一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置。

背景技术：

1、混凝土材料存在韧性低和抗变形能力差等诸多缺点，这导致其在服役过程中易形成裂纹，随着侵蚀介质的进入，会使钢筋侵蚀，导致结构耐久性不足，服役寿命缩短。然而，采用纤维增强的高延性水泥基复合材料（ecc）以其优越的裂纹控制性能越来越广泛的应用于实际工程中，高延性水泥基复合材料克服了混凝土裂纹控制能力差和抗变形能力差的缺点，其极限拉伸应变可达3~5%，且裂纹宽度在100μm以下。高延性水泥基复合材料往往不含石子等骨料，在纤维的桥接作用下，开裂产生细密裂纹，且这类纤维增强混凝土材料通常在带裂纹状态下工作，准确测定其抗渗透性能对于工程结构中应用这种材料以提升结构耐久性具有重要意义。

2、目前国内外对高延性水泥基复合材料的抗水渗透性能开展了许多研究，这些渗透装置的设计依据流体力学中的达西定律，将细密开裂的渗透样品视为多孔介质，用渗透系数来表征高延性水泥基复合材料的渗透性能。这类装置通常会设置一个高水压的水头使水流通过渗透样品，然后测定出水口和进水口的水头差随时间变化的关系，通过达西定律或泊肃叶公式来计算渗透样品的渗透系数。这些测试装置主要存在以下方面的问题：（1）由于水泥基材料裂纹具有曲折的特点，渗流过程会从不稳定态逐渐过渡到稳定状态，通过水头的变化不易准确确定出稳态渗流的时间点，给出合理的渗透系数；（2）测试时的样品并未全部置于水流环境中，样品吸水或水分蒸发等原因会对渗流量的测试结果产生影响，尤其是当测试单条裂纹的渗透系数时，裂纹本身的尺寸较小，实际渗流量较少，实验装置本身的不足会造成测量结果的误差。（3）上下渗透水槽顶紧渗透样品表面，施力于渗透样品，会对裂纹形态产生一定影响，对渗透结果的测定造成误差。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置，能方便持续观测渗流量随时间变化的规律，以测定样品在恒定水压下的渗流从不稳定向稳定过渡的过程，提高测试结果的可靠性；且操作简单便捷。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置，包括渗透样品和渗透测试装置本体，渗透样品设置于渗透测试装置本体中进行抗水渗透性能的测试，其中：

3、渗透样品是从高延性水泥基复合材料拉伸试件的待渗透部分切割出的立方体块；

4、渗透测试装置本体包括亚克力板、上槽体、上盖板、量筒、水压差传感器、下槽体、下盖板、水槽、至少两对拉螺杆；

5、亚克力板中部开洞口，渗透样品放置在亚克力板开洞口处，且渗透样品底面可将亚克力板开洞口区域完全覆盖；

6、上槽体呈两端开口状，上槽体设置于亚克力板上方，上槽体背离亚克力板的开口端盖设有上盖板；

7、上盖板上开设有两第一连接口，一个第一连接口连接有出水管道，出水管道出水口下方设置量筒，另一个第一连接口与水压差传感器的低压侧连接；

8、下槽体与上槽体结构一致，下槽体设置于亚克力板下方，且下槽体与上槽体对称，下槽体背离亚克力板的开口端盖设有下盖板；

9、下盖板上开设有两第二连接口，一个第二连接口与水槽连接，另一个第二连接口与水压差传感器的高压侧连接；

10、对拉螺杆设置在上盖板和下盖板之间，通过对拉螺杆对上盖板和下盖板实施对拉，对亚克力板进行夹紧。

11、作为本实用新型的进一步优选，渗透样品外部涂覆有密封胶。

12、作为本实用新型的进一步优选，还包括第一防渗垫片和第二防渗垫片，第一防渗垫片设置在亚克力板和下槽体之间；第二防渗垫片中部开口，第二防渗垫片设置在亚克力板与上槽体之间，且渗透样品从第二防渗垫片中穿过。

13、作为本实用新型的进一步优选，上槽体与上盖板连接处四周、下槽体与下盖板连接处四周、渗透样品与亚克力板接触处四周均采用胶合剂粘结。

14、作为本实用新型的进一步优选，与一个第一连接口连接的出水管道采用透明的亚克力制成。

15、作为本实用新型的进一步优选，水压差传感器低压侧通过硅胶管与另一个第一连接口连接，水槽通过硅胶管与一个第二连接口连接，水压差传感器高压侧通过硅胶管与另一个第二连接口连接。

16、通过以上技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

17、1. 现有高延性水泥基复合材料的抗水渗透性能测试装置通过测量上下水头高度差的方式来确定作用在渗透样品上的水头差，由于水头高度的实时变化，操作不便，本实用新型采用水压差传感器可以实时测定水压的变化，可方便准确地通过调整水槽的高度来控制水压；

18、2. 本实用新型能可将测试样品封闭在水环境中进行渗透测试，由于高延性水泥基复合材料的裂纹宽度可能很小（50μm以下），其渗流量很小，若渗透样品直接与外界环境接触，会对测试结果的准确性产生影响；

19、3. 本实用新型能方便持续观测渗流量随时间变化的规律，以测定样品在恒定水压下的渗流从不稳定向稳定过渡的过程，提高测试结果的可靠性；且操作简单便捷。

技术特征：

1.一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置，其特征在于：包括渗透样品（1）和渗透测试装置本体，渗透样品（1）设置于渗透测试装置本体中进行抗水渗透性能的测试，其中：

2.根据权利要求1所述的一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置，其特征在于：渗透样品（1）外部涂覆有密封胶（18）。

3.根据权利要求2所述的一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置，其特征在于：还包括第一防渗垫片（13）和第二防渗垫片（14），第一防渗垫片（13）设置在亚克力板（2）和下槽体（7）之间；第二防渗垫片（14）中部开口，第二防渗垫片（14）设置在亚克力板（2）与上槽体（3）之间，且渗透样品（1）从第二防渗垫片（14）中穿过。

4.根据权利要求3所述的一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置，其特征在于：上槽体（3）与上盖板（4）连接处四周、下槽体（7）与下盖板（8）连接处四周、渗透样品（1）与亚克力板（2）接触处四周均采用胶合剂粘结。

5.根据权利要求4所述的一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置，其特征在于：与一个第一连接口（11）连接的出水管道（15）采用透明的亚克力制成。

6.根据权利要求4所述的一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置，其特征在于：水压差传感器（6）低压侧通过硅胶管（16）与另一个第一连接口（11）连接，水槽（9）通过硅胶管（16）与一个第二连接口（12）连接，水压差传感器（6）高压侧通过硅胶管（16）与另一个第二连接口（12）连接。

技术总结
本技术属于抗水渗透性能的测试技术领域，具体涉及一种高延性水泥基复合材料抗水渗透性能的测试装置，本装置包括渗透样品、亚克力板、上槽体、上盖板、量筒、水压差传感器、下槽体、下盖板、水槽、对拉螺杆；亚克力板中部开洞口，渗透样品将亚克力板开洞口区域覆盖；上槽体在亚克力板上方，上槽体上盖设上盖板；上盖板接出水管道，出水管道下方有量筒，另接与水压差传感器的低压侧；下槽体与上槽体结构一致，下槽体与上槽体对称，下槽体上盖设下盖板；下盖板接水槽，且接水压差传感器高压侧；通过对拉螺杆对上盖板和下盖板实施对拉。本技术能方便持续观测渗流量随时间变化的规律，以测定样品在恒定水压下的渗流从不稳定向稳定过渡的过程。

技术研发人员：鲁聪,庞志明,姚一鸣,张悦浩
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：20230315
技术公布日：2024/1/13