本發(fā)明涉及混凝土滲透性測試技術領域，特別涉及一種混凝土氣體滲透性測試裝置及方法。

背景技術：

混凝土是一種復雜的多孔材料，是一種滲透體?；炷恋脑S多性能在一定程度上都與混凝土的孔體積、孔結構和滲透性有關。滲透性作為評價水工混凝土耐久性的一項重要指標，主要包括水滲透性和氣滲透性。水滲透性作為侵蝕性介質(cl^-、so4^2-等)的主要傳輸媒介，是評價混凝土滲透性的主要指標。氣滲透性主要包括co2等氣體對混凝土結構的碳化影響，也是評價混凝土滲透性的重要指標。

眾多研究表明，對于普通混凝土，可以以水作為滲透介質進行快速滲透性試驗，進而建立水滲透性與碳化性能之間的關系模型。而對于高性能混凝土，由于水膠比低以及活性摻合料的作用，其滲透性很小，基本上不透水(抗?jié)B等級常常達s40以上)，因此，常用的水滲透性試驗方法已經無法量測高性能混凝土的滲透性。目前，國際上通常采用氯離子電導法或氣體滲透法來測定高性能混凝土的滲透性，與氯離子電導法相比，氣體滲透法具有準確反映微細孔結構及不受混凝土孔液化學成分影響的優(yōu)點。然而由于氣體滲透法對于測試時的密封性及氣體體積的控制要求較高，很多現(xiàn)有的裝置無法滿足測試要求，從而導致對混凝土的氣體滲透性試驗研究方面相對不足。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種混凝土氣體滲透性測試裝置及方法，以實現(xiàn)對混凝土的氣體滲透性試驗，解決現(xiàn)有儀器無法控制氣體體積以及密封性的技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種混凝土氣體滲透性測試裝置，包括活塞容器和放置樣本的樣本容器，樣本容器上端連接頂蓋，活塞容器通過導管以及進氣閥門與頂蓋連接，樣本容器下端開口，樣本外周套有乳膠膜，所述樣本容器下端與氣容器連接，氣容器一側通過導管與真空泵連接，氣容器與真空泵之間設置氣動閥門，氣容器另一側連接壓強變送器，所述壓強變送器與計算機連接。

優(yōu)選的方案中，所述乳膠膜上下均超出樣品邊緣，所述乳膠膜上面超出部分置于頂蓋與樣本容器之間，乳膠膜的下面超出部分置于樣本容器與氣容器之間。

優(yōu)選的方案中，所述樣本高度低于樣本容器。

進一步的，所述樣本上端與頂蓋下端的距離為5mm。

優(yōu)選的方案中，所述樣本容器、樣本、氣容器為圓柱型。

優(yōu)選的方案中，所述樣本容器和氣容器采用透明pvc材料。

相應的，本發(fā)明還提供上述混凝土氣體滲透性測試裝置的測試方法，包括以下步驟：

1)準備

a、注入氣體，首先將連接于樣本容器頂蓋的進氣閥門與活塞容器取下，打開進氣閥門，推動活塞桿把活塞容器內氣體排出，然后利用壓強罐與活塞容器的導氣管連接，將測試氣體注入活塞容器中，關閉進氣閥門，最后再將導管連接于樣本容器的頂蓋；

b、測定氣容器體積v，測量氣容器高度和底板直徑，計算得到容器體積，或者通過在在恒定溫度下氣容器裝滿水，通過測量氣容器裝水前后的重量差得出氣容器的體積；

c、檢測氣密性，將混凝土氣滲透性測試裝置按照要求連接，關閉進氣閥門，用真空泵將氣容器抽成真空，關閉氣動閥門，若混凝土氣滲透性測試裝置內壓強在一小時無上升，進行下一步試驗，否則，用肥皂水檢測各部件連接處找出漏氣點，重新連接；

2)測試混凝土的氣體滲透性；

3)結束試驗，待氣容器氣壓升高為初始氣壓的1/2時，停止試驗。

優(yōu)選的方案中，步驟2)中，裝填樣本時，首先在樣本表面刷一層薄膜水，然后將乳膠膜7套在樣本上。

進一步的，步驟2)中，開始試驗后，關閉進氣閥門，利用真空泵將氣容器抽成真空，關閉氣動閥門氣容器內壓強穩(wěn)定時間超過1小時后，通過壓強變送器記錄容器內的初始壓強p0,然后打開進氣閥門，通過計算機實時記錄氣容器內壓強值p。

更進一步的，利用樣本斷面面積a，樣本長度l，t時刻壓強p，初始壓強p0，重力加速度g，理想氣體常數(shù)r，絕對溫度t，氣容器體積v，氣體摩爾質量m，采用達西定律計算樣本的氣體滲透系數(shù)

本發(fā)明提供的提供的一種混凝土氣體滲透性測試裝置及方法，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果：

1、采用負壓抽氣的方式進行試驗，解決了注氣加壓方式對混凝土贗樣本與乳膠膜間的密封難度，只需在混凝土樣本表面涂刷一層薄膜水(水的粘滯性相對氣粘滯性較大)，并利用負壓的吸力將混凝土樣本與乳膠膜緊密連接，不需要涂抹其他材料密封；

2、采用滲透試驗過程中氣體質量守恒原理，不需考慮壓強對氣體密度的影響；

3、采用封閉容積變氣壓梯度的試驗方法，類似于混凝土水滲透性測試的變水頭測試方法，不僅具有縮短試驗周期和節(jié)約成本的優(yōu)點，而且排除了以往利用恒定氣壓梯度測試時，補充氣壓力時外界因素的干擾；

4、本發(fā)明即可對不同類型氣體混合物試驗也可對其中一種氣體進行試驗，只需將活塞容器中氣體換成單一氣體(如co2等)即可，其操作方式簡便快捷；

5、本發(fā)明能夠通過壓強變送器及計算機采集程序實時監(jiān)測氣容器內氣壓變化，以實現(xiàn)混凝土滲透系數(shù)的實時轉換，更加真實的反映了氣體滲透過程。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖。

圖2是本發(fā)明a位置的放大示意圖。

圖中：活塞容器1，進氣閥門2，頂蓋3，螺栓4，樣本容器5，樣本6，乳膠膜7，氣容器8，氣動閥門9，真空泵10，壓強變送器11，計算機12。

具體實施方式

如圖1～2中，一種混凝土氣體滲透性測試裝置，包括活塞容器1和放置樣本6的樣本容器5，樣本容器5上端連接頂蓋3，活塞容器1通過導管以及進氣閥門2與頂蓋3連接，其特征在于：樣本容器5下端開口，樣本6外周套有乳膠膜7，所述樣本容器5下端與氣容器8連接，氣容器8一側通過導管與真空泵10連接，氣容器8與真空泵10之間設置氣動閥門9，氣容器8另一側連接壓強變送器11，所述壓強變送器11與計算機連接12。

樣本容器5和頂蓋3以及樣本容器5和氣容器8通過螺栓4連接。

所述樣本容器5和氣容器8采用透明pvc材料。強度可以得到滿足，而且便于觀察。

優(yōu)選的方案中，所述乳膠膜7上下均超出樣品6邊緣，所述乳膠膜7上面超出部分置于頂蓋3與樣本容器5之間，乳膠膜7的下面超出部分置于樣本容器5與氣容器8之間，通過螺釘4壓緊。不僅可以將乳膠膜7壓緊，而且乳膠膜7對樣本容器5與頂蓋3的連接處以及樣本容器5與氣容器8的連接處起到密封作用。

優(yōu)選的方案中，所述樣本6高度低于樣本容器5。

所述樣本6上端與頂蓋3下端的距離為5mm。使得滲氣試驗中，氣體能均勻分布于混凝土樣本6頂面。

優(yōu)選的方案中，所述樣本容器5、樣本6、氣容器8為圓柱型。加工制作比較簡單。

具體的操作方法包括以下步驟：

1)準備

a、注入氣體，首先將連接于頂蓋3的進氣閥門2和活塞容器1取下，打開進氣閥門(2)，推動活塞桿把活塞容器1內氣體排出，然后利用壓強罐與活塞容器1的導氣管連接，將測試氣體注入活塞容器1中，關閉進氣閥門2，最后再將導管連接于樣本容器5的頂蓋3；

b、測定氣容器8體積v，測量氣容器8高度和底板直徑，計算得到氣容器8體積，或者通過在在恒定溫度下氣容器8裝滿水，通過測量氣容器8裝水前后的重量差得出氣容器8的體積；

c、檢測氣密性，將混凝土氣體滲透性測試裝置按照要求連接，關閉進氣閥門2，用真空泵10將氣容器8抽成真空，關閉氣動閥門9，若混凝土氣體滲透性測試裝置內壓強在一小時無上升，進行下一步試驗，否則，用肥皂水檢測各部件連接處找出漏氣點，重新連接；

2)測試混凝土的氣體滲透性

3)結束試驗，待氣容器8氣壓升高為初始氣壓的1/2時，停止試驗。

優(yōu)選的，步驟2)中，裝填樣本時，首先在樣本6表面刷一層薄膜水，然后將乳膠膜7套在樣本6上。水的粘滯性相對氣粘滯性較大，可以保證乳膠膜7緊貼在樣本6表面。

優(yōu)選的，步驟2)中，開始試驗后，關閉進氣閥門2，利用真空泵10將氣容器8抽成真空，關閉氣動閥門9后氣容器8內壓強穩(wěn)定時間超過1小時后，通過壓強變送器11記錄容器內的初始壓強p0；然后打開進氣閥門2，通過計算機12實時記錄氣容器內壓強值p。

進一步的，計算樣本6的氣體滲透系數(shù)。

因其氣體體積流動過程中隨壓強的變化而發(fā)生改變，而氣體質量的流入和流出是相等的。因此本方法采用氣體的質量變化作為測試依據(jù)?？蓪y試過程中任意時刻t監(jiān)測的氣容器8壓強記為p，經過時間dt后，容器中壓強升高dp，則dt時間內從試樣流入氣容器8的氣體物質的量與質量分別為：

式中：r為理想氣體常數(shù)8.314j/mol·k；t表示絕對溫度，t＝攝氏溫度+273.15，單位：k；v表示氣容器8體積，單位：m³；m表示氣體摩爾質量，單位：g/mol；dn表示增加物質的量，單位：mol；表示增加質量，單位：g。

根據(jù)達西定律，dt時間內從活塞容器1流入樣本6的氣體質量為：

式中：a表示樣本6的斷面面積，單位：m²；l表示樣本6長度，單位：m；p表示t時刻壓強，因監(jiān)測壓強為負壓，則壓強梯度需在符號p前添加負號，單位：n/m²；g表示重力加速度，單位：n/kg。

根據(jù)連續(xù)性原理，應當有dme＝dm0，即得到

公式兩邊積分，其中初始條件氣壓為p0

上述的實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，而不應視為對于本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應以權利要求記載的技術方案，包括權利要求記載的技術方案中技術特征的等同替換方案為保護范圍。即在此范圍內的等同替換改進，也在本發(fā)明的保護范圍之內。