本實(shí)用新型涉及實(shí)體工程材料檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水泥土滲透系數(shù)測試儀。

背景技術(shù)：

水泥土作為道路路面基層、護(hù)坡修筑、襯砌注灌、地基加固、基礎(chǔ)夯土和鋪墊等工程的常見材料，具有經(jīng)濟(jì)耐久、就地取材、施工簡便等優(yōu)點(diǎn)，并以其施工期短、可加固深度大、處理效果好等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用在軟弱地基加固處理工程中。近年來，各省市海洋和港口工程的開發(fā)，催生了水泥土新的生命力量，同時(shí)也對水泥土的抗?jié)B性能有了更嚴(yán)格的要求，一般滲透系數(shù)要求小于10^-6cm/s。

基于《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ/T 233-2011中水泥土滲透試驗(yàn)裝置要求應(yīng)由滲透容器(金屬滲透試模、透水石、濾紙)、氣源、壓力表、進(jìn)水管、出水管等組成。滲透試件的尺寸為截頭圓錐形(上口徑為70mm、下口徑為80mm、高度為30mm)，主要是防止?jié)B透試件在試驗(yàn)壓力下脫出滲透試模，室內(nèi)配合比試驗(yàn)中抗?jié)B試件易成型，即成型成截頭圓錐形滲透試件較易，但是對于現(xiàn)場取芯的圓柱體滲透試件常規(guī)方法難于加工到滿足精度的圓截體尺寸要求。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程中試驗(yàn)計(jì)算，水泥土透水系數(shù)難于達(dá)到10^-6cm/s。

目前暫無直接利用金屬滲透試模及圓柱體滲透試件進(jìn)行水泥土滲透系數(shù)測試的儀器，主要可借鑒的試驗(yàn)儀器包含《一種全自動水泥土圓柱體試樣滲透系數(shù)測試儀》(專利申請?zhí)?01521111040.X)及《一種測定水泥土滲透系數(shù)的裝置及方法》(專利申請?zhí)?01510272164.4)。

在2015年12月28日申請的申請?zhí)枮?01521111040.X的中國實(shí)用新型，公開了一種全自動水泥土圓柱體試樣滲透系數(shù)測試儀，包括可變溫滲透液供給系統(tǒng)、加壓恒壓系統(tǒng)、滲透試驗(yàn)倉系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)和廢液收集桶，其中：可變溫滲透液供給系統(tǒng)分別與加壓恒壓系統(tǒng)和所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)相連接；加壓恒壓系統(tǒng)分別與可變溫滲透液供給系統(tǒng)、滲透試驗(yàn)倉系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)相連接；滲透試驗(yàn)倉系統(tǒng)分別與加壓恒壓系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)和廢液收集桶相連接。該實(shí)用新型存在的缺陷包括：1)滲透試驗(yàn)倉采用橡膠模密封試件，無固定尺寸金屬滲透試模，不利于標(biāo)準(zhǔn)化，不符合《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》滲透試驗(yàn)要求；2)滲液通過較長管道流出再利用傳感器測量滲量從而計(jì)算滲透系數(shù)，由于滲透水量較少易在導(dǎo)管壁殘留且在導(dǎo)管中流速慢，相應(yīng)時(shí)間的滲水量數(shù)據(jù)不能用于實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示滲透系數(shù)數(shù)值，影響試驗(yàn)結(jié)果；3)提供可變溫度的滲透液，使裝置更復(fù)雜且增加了加工成本費(fèi)用。

在2015年5月25日申請的申請?zhí)枮?01510272164.4的中國發(fā)明，公開了一種測定水泥土滲透系數(shù)的裝置及方法，該裝置包括變截面透明有機(jī)玻璃管(1)，連接變截面透明有機(jī)玻璃管(1)和試樣(3)的轉(zhuǎn)換接頭(2)，轉(zhuǎn)換接頭(2)的下端套進(jìn)橡膠膜(4)與試樣(3)相連，利用橡膠止水環(huán)(8)勒緊轉(zhuǎn)換接頭(2)和橡膠膜(4)之間的縫隙，透水石(5)和(6)裝在試樣(3)上下端，所述裝置放入水槽(9)中。該發(fā)明存在的缺陷包括：1)采用橡膠模密封試件，無固定尺寸金屬滲透試模，不利于標(biāo)準(zhǔn)化，不符合《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》滲透試驗(yàn)要求；2)無加壓系統(tǒng)，對于滲透系數(shù)小的試件需很長時(shí)間或無法形成滲透通道，導(dǎo)致試驗(yàn)耗時(shí)效力低下或難以完成；3)每次只能對一塊試件進(jìn)行試驗(yàn)，無法批量試驗(yàn)；4)無數(shù)顯記錄功能，測讀水頭的起始時(shí)間難以記錄，需一直在試驗(yàn)旁觀察，耗時(shí)耗力且易錯(cuò)過。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題，在于提供一種水泥土滲透系數(shù)測試儀，能夠測定水泥土室內(nèi)成型滲透試件及現(xiàn)場取芯試件滲透系數(shù)。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種水泥土滲透系數(shù)測試儀，包括一測試儀箱體，所述測試儀箱體上安裝有一滲出液測量筒系統(tǒng)和一滲透容器系統(tǒng)，所述測試儀箱體內(nèi)安裝有一加壓恒壓及控制系統(tǒng)和一滲透液循環(huán)系統(tǒng)，所述滲出液測量筒系統(tǒng)包括至少一滲出液測量筒，所述滲出液測量筒包括一測量筒蓋和一測量筒，所述測量筒的側(cè)面具有刻度線；所述滲透容器系統(tǒng)包括至少一滲透容器，所述滲透容器包括一試模座、一滲透試模、一水泥土試件、一第一密封圈、一第二密封圈、至少一橡皮圈、一第一濾紙、一透水石及一第二濾紙；

所述試模座安裝于所述測試儀箱體上，所述試模座內(nèi)設(shè)有一凹槽且底部設(shè)有進(jìn)/出水口，所述進(jìn)/出水口與所述加壓恒壓及控制系統(tǒng)連接，所述加壓恒壓及控制系統(tǒng)還連接至所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)；所述滲透試模的下端部固定于所述凹槽內(nèi)，所述滲透試模的上端部與所述測量筒蓋連接，所述測量筒固定于所述測量筒蓋上，所述水泥土試件安置在所述滲透試模內(nèi)；

所述第一密封圈設(shè)于所述試模座與所述滲透試模之間，所述第二密封圈設(shè)于所述滲透試模與所述測量筒蓋之間，所述橡皮圈套設(shè)于所述滲透試模與所述水泥土試件之間；所述第一濾紙及所述透水石放置于所述水泥土試件的下端部與所述第一密封圈之間，所述第二濾紙放置于所述水泥土試件的上端部與所述第二密封圈之間。

進(jìn)一步地，所述凹槽內(nèi)壁具有內(nèi)螺紋，所述滲透試模的下端部具有外螺紋，所述滲透試模的上端部具有內(nèi)螺紋，所述測量筒蓋的側(cè)面具有外螺紋；所述凹槽與所述滲透試模的下端部之間以及所述滲透試模的上端部與所述測量筒蓋的側(cè)面之間是通過螺紋進(jìn)行固定連接的。

進(jìn)一步地，所述測量筒蓋與所述測量筒之間為可拆卸結(jié)構(gòu)；所述測量筒蓋的中部設(shè)有一具有內(nèi)螺紋的螺紋孔，所述測量筒的下端部具有外螺紋，所述測量筒的下端部穿于所述螺紋孔內(nèi)，并通過螺紋進(jìn)行固定連接。

進(jìn)一步地，所述測量筒蓋與所述測量筒之間為一體成型結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述測量筒蓋為有機(jī)玻璃測量筒蓋，且所述測量筒為有機(jī)玻璃測量筒。

進(jìn)一步地，所述加壓恒壓及控制系統(tǒng)包括至少一控制閥、一壓力檢測及控顯單元、一電動機(jī)和一水泵，所述控制閥分別與所述進(jìn)/出水口及所述壓力檢測及控顯單元連接，所述壓力檢測及控顯單元分別與所述水泵及所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)水口連接，所述水泵分別與所述電動機(jī)及所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)的出水口連接。

進(jìn)一步地，所述壓力檢測及控顯單元包括一水包、一壓力控制器和一壓力表，所述水包分別與所述控制閥、所述壓力控制器、所述水泵及所述壓力表連接，所述壓力控制器還連接至所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)包括一水箱、一水蓋、一進(jìn)水管和一出水管，所述水箱底部設(shè)有放水口，所述水箱通過所述進(jìn)水管與所述壓力控制器連接，所述水箱通過所述出水管與所述水泵連接，所述水蓋與所述水箱進(jìn)行蓋合。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1)本實(shí)用新型中滲透試件采用圓柱體(常用鉆孔取芯機(jī)能取出70mm-100mm的圓柱體芯樣，本實(shí)用新型可采用易獲得的直徑80mm的圓柱體滲透試件)，能防止?jié)B透試件在試驗(yàn)壓力下脫出滲透試模；

2)滲透試模采用固定尺寸的金屬滲透試模，便于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行，能保證滲透試模的側(cè)壁密封性，解決側(cè)壁滲漏的問題；

3)準(zhǔn)確的測量滲出液量；

4)有加壓恒壓及控制系統(tǒng)，且可批量試驗(yàn)，有利于提高試驗(yàn)效率；

5)根據(jù)達(dá)西定理的原理，推算出水泥土滲透系數(shù)的計(jì)算公式，便于試驗(yàn)裝置的推廣及應(yīng)用。

附圖說明

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

圖1為本實(shí)用新型一種水泥土滲透系數(shù)測試儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型一種水泥土滲透系數(shù)測試儀的連接圖。

圖3為本實(shí)用新型一種水泥土滲透系數(shù)測試儀中滲透容器及滲出液測量筒的剖視圖。

圖4為本實(shí)用新型一種水泥土滲透系數(shù)測試儀中變截面有機(jī)玻璃管的剖視圖。

圖中標(biāo)號說明：

Ⅰ-滲出液測量筒系統(tǒng)、Ⅱ-滲透容器系統(tǒng)、Ⅲ-加壓恒壓及控制系統(tǒng)、Ⅳ-滲透液循環(huán)系統(tǒng)；

100-測試儀箱體、101-滲出液測量筒、102-滲透容器、1-測量筒蓋、1a-螺紋孔、2-測量筒、3-試模座、31-凹槽、32-進(jìn)/出水口、4-滲透試模、5-水泥土試件、6-第一密封圈、7-第二密封圈、8-橡皮圈、9-第一濾紙、10-透水石、11-第二濾紙、12-控制閥、121-總控制閥、122-分控制閥、13-壓力檢測及控顯單元、131-水包、132-壓力控制器、133-壓力表、14-電動機(jī)、15-水泵、16-水箱、17-水蓋、18-進(jìn)水管、19-出水管、20-放水口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作出進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)并不僅限于以下實(shí)施例。

請參閱圖1至圖4所示，本實(shí)用新型的一種水泥土滲透系數(shù)測試儀，包括一測試儀箱體100，所述測試儀箱體100上安裝有一滲出液測量筒系統(tǒng)Ⅰ和一滲透容器系統(tǒng)Ⅱ，所述測試儀箱體內(nèi)安裝有一加壓恒壓及控制系統(tǒng)Ⅲ和一滲透液循環(huán)系統(tǒng)Ⅳ，所述滲透容器系統(tǒng)Ⅱ分別與所述滲出液測量筒系統(tǒng)Ⅰ及所述加壓恒壓及控制系統(tǒng)Ⅲ相連接，所述加壓恒壓及控制系統(tǒng)Ⅲ還與所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)Ⅳ相連接；

所述滲出液測量筒系統(tǒng)Ⅰ用于在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)讀出并計(jì)算滲出液的量；所述滲透容器系統(tǒng)Ⅱ由三個(gè)同樣的滲透容器(圖2所示)并聯(lián)組成；所述加壓恒壓及控制系統(tǒng)Ⅲ用于向測試儀提供動力源及壓力源，可提供恒定可控時(shí)間及量程的壓力，通過控制閥分別控制每個(gè)滲透試模，有實(shí)時(shí)壓力值及最大控制壓力值數(shù)顯面板，對試驗(yàn)全過程的參數(shù)設(shè)定和試驗(yàn)過程進(jìn)行全方面的控制；所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)Ⅳ向測試儀提供循環(huán)不斷的滲透液，所述水箱無需密封，可用溫度計(jì)實(shí)時(shí)測量所述水箱內(nèi)滲出液的溫度。

所述滲出液測量筒系統(tǒng)Ⅰ包括三個(gè)滲出液測量筒101，每個(gè)所述滲出液測量筒101包括一測量筒蓋1和一測量筒2，所述測量筒2的側(cè)面具有刻度線，所述測量筒蓋1為有機(jī)玻璃測量筒蓋，且所述測量筒2為有機(jī)玻璃測量筒；所述測量筒2固定于所述測量筒蓋1上，所述測量筒蓋1與所述所述滲透試模4固定連接；

所述測量筒蓋1與所述測量筒2之間為可拆卸結(jié)構(gòu)；所述測量筒蓋1的中部設(shè)有一具有內(nèi)螺紋的螺紋孔1a，所述測量筒2的下端部具有外螺紋，所述測量筒2的下端部穿于所述螺紋孔1a內(nèi)，并通過螺紋進(jìn)行固定連接；

所述滲出液測量筒系統(tǒng)Ⅰ依據(jù)有機(jī)玻璃的加工成型性能，也可成型為一個(gè)整體的變截面有機(jī)玻璃管如圖3所示，即所述測量筒蓋1與所述測量筒2之間為一體成型結(jié)構(gòu)；

該變截面有機(jī)玻璃管下部粗的部分(即所述測量筒蓋1的側(cè)面)具有外螺紋，與所述滲透試模4上端部的內(nèi)螺紋相匹配，即所述測量筒蓋1與所述所述滲透試模4是通過螺紋連接的；上部細(xì)管部分(即所述測量筒2)有體積刻度線。所述滲出液測量筒系統(tǒng)Ⅰ可實(shí)時(shí)觀測到滲出水量變化，可以減少滲水量損失，提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)精度。

所述滲透容器系統(tǒng)Ⅱ包括三個(gè)并聯(lián)的滲透容器102，每個(gè)所述滲透容器102包括一試模座3、一滲透試模4、一水泥土試件5、一第一密封圈6、一第二密封圈7、三個(gè)橡皮圈8、一第一濾紙9、一透水石10及一第二濾紙11；

所述試模座3安裝于所述測試儀箱體100上，所述試模座3內(nèi)設(shè)有一凹槽31且底部設(shè)有進(jìn)/出水口32，所述進(jìn)/出水口32與所述加壓恒壓及控制系統(tǒng)Ⅲ連接，所述滲透試模4的下端部固定于所述凹槽31內(nèi)，所述滲透試模4的上端部與所述測量筒蓋1連接，所述水泥土試件5安置在所述滲透試模4內(nèi)；

所述第一密封圈6設(shè)于所述試模座3與所述滲透試模4之間，所述第二密封圈7設(shè)于所述滲透試模4與所述測量筒蓋1之間，所述橡皮圈8設(shè)于所述滲透試模4與所述水泥土試件5之間；所述第一濾紙9及所述透水石10放置于所述水泥土試件5的下端部與所述第一密封圈6之間，所述第二濾紙11放置于所述水泥土試件5的上端部與所述第二密封圈7之間。

所述凹槽內(nèi)壁具有內(nèi)螺紋，所述滲透試模的下端部具有外螺紋，所述滲透試模的上端部具有內(nèi)螺紋，所述測量筒蓋的側(cè)面具有外螺紋；可拆裝所述滲透試模4下部具有的外螺紋與所述試模座3的內(nèi)螺紋匹配，所述滲透試模4上部具有的內(nèi)螺紋與所述測量筒蓋1相匹配；所述凹槽與所述滲透試模的下端部之間以及所述滲透試模的上端部與所述測量筒蓋的側(cè)面之間是通過螺紋進(jìn)行固定連接的。

所述第一密封圈6保證了所述試模座3與所述滲透試模4之間的密封性能，使其螺紋連接處不漏水；所述橡皮圈8及水泥加黃油混合物能很好地解決所述水泥土試件5與所述滲透試模4之間的側(cè)壁密封性，防止試驗(yàn)加壓過程中側(cè)壁滲水問題；所述第二密封圈7不僅能有效地防止所述測量筒蓋1與所述滲透試模4螺紋連接處的漏水問題，還能給所述水泥土試件5一個(gè)阻擋作用，防止水壓加大時(shí)所述水泥土試件5脫出所述滲透試模4。

所述加壓恒壓及控制系統(tǒng)Ⅲ包括四個(gè)控制閥12(分別為一個(gè)總控制閥121和三個(gè)分控制閥122)、一壓力檢測及控顯單元13、一電動機(jī)14和一水泵15，所述壓力檢測及控顯單元13包括一水包131、一壓力控制器132和一壓力表133；三個(gè)所述分控制閥122分別連接三個(gè)所述進(jìn)/出水口32，用于控制所述進(jìn)/出水口32內(nèi)滲透液的進(jìn)出，所述總控制閥121分別與三個(gè)所述分控制閥122，用于控制三個(gè)所述分控制閥122的總開關(guān)，所述水包131分別與所述總控制閥121、所述壓力控制器132、所述水泵15及所述壓力表133連接，所述水泵15分別與所述電動機(jī)14及所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)Ⅳ的出水口連接，所述壓力控制器132還連接至所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)Ⅳ的進(jìn)水口；

所述電動機(jī)14用于向測試儀提供動力源，并將動力源通過動力箱轉(zhuǎn)化成往還的動力并提供給所述水泵15，所述水泵15用于向測試儀提供水壓，通過所述壓力檢測及控顯單元13來得到恒定壓力和恒定時(shí)間設(shè)置的滲透液提供給所述水包131，所述水包131的中央還安裝有一安全閥(未圖示)來確保系統(tǒng)壓力不超過所述壓力表133最大量程值，所述水包131用于穩(wěn)定供壓系統(tǒng)的水壓并可將水壓源分流給三個(gè)并聯(lián)的滲透容器。

所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)Ⅳ包括一水箱16、一水蓋17、一進(jìn)水管18和一出水管19，所述水箱16底部設(shè)有放水口20，所述水箱16通過所述進(jìn)水管18與所述壓力控制器132連接，所述水箱16通過所述出水管19與所述水泵15連接，所述水蓋17與所述水箱16進(jìn)行蓋合；

由所述出水管19給所述水泵15提供水源，而試驗(yàn)中所述壓力檢測及控顯單元13中的水通過所述進(jìn)水管18可回流至所述水箱16內(nèi)，所述水箱16設(shè)置有所述水蓋17，可打開加水及測量水溫，所述水箱也16底部也設(shè)置有所述放水口20，當(dāng)測試儀不使用時(shí)可放出水。

所述水泥土試件5的上中下分別套上一個(gè)所述橡皮圈8，并在所述水泥土試件5側(cè)壁滾上配置好的水泥加黃油混合物，之后輕緩地壓入所述滲透試模4中，再將所述第一濾紙9及所述透水石10平整地裝入所述滲透試模4底部，所述水泥土試件5上部放置所述第二濾紙11，最后整體通過所述滲透試模4的外螺紋旋入所述試模座3的內(nèi)螺紋連接完成。滲透容器及試件安裝完畢后，啟動所述水泥土滲透系數(shù)測試儀，按照《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中壓力要求，設(shè)置好逐級加壓值及恒壓時(shí)間，打開相對應(yīng)的滲透容器控制閥，觀察所述試模座3與所述滲透試模4之間、所述滲透試模4與所述水泥土試件5側(cè)壁之間是否存在漏水，若有則說明密封未做好，需重新檢查密封件且安裝，直到不發(fā)生漏水。之后，將所述測量筒蓋1旋入所述滲透試模4上部內(nèi)螺紋中，往所述測量筒2中加入適量清水(達(dá)到所述測量筒2底部有刻度線處即可)，待所述測量筒2水液面穩(wěn)定后記錄數(shù)值V1。待試驗(yàn)完成時(shí)記錄所述測量筒2滲出液值V2，同時(shí)測量所述滲透液循環(huán)系統(tǒng)Ⅳ的水箱中水的溫度T℃。

根據(jù)達(dá)西定理的原理，T℃時(shí)水泥土滲透系數(shù)k_T的計(jì)算公式如下：

其中：k_T為水溫T℃時(shí)水泥土滲透系數(shù)(cm/s)，精確至0.01×10^-ncm/s；t為開始滲水至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)間間隔(s)，精確至1s；A為試件橫截面積(cm)，精確至0.1cm；h為試件高度(cm)，確定至0.1cm；V₁為開始試驗(yàn)時(shí)測量筒的水量數(shù)值(mL)，精確至0.1mL；V₂為結(jié)束試驗(yàn)時(shí)測量筒的水量數(shù)值(mL)，精確至0.1mL；P為滲水時(shí)施加的滲透壓力(MPa)，精確至0.02MPa；ρ為水的密度(g/cm)，取1.0g/cm；g為重力加速度(N/g)，取9.8×10^-3N/g。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下：

1)本實(shí)用新型中滲透試件采用圓柱體(常用鉆孔取芯機(jī)能取出70mm-100mm的圓柱體芯樣，本實(shí)用新型可采用易獲得的直徑80mm的圓柱體滲透試件)，能防止?jié)B透試件在試驗(yàn)壓力下脫出滲透試模；

2)滲透試模采用固定尺寸的金屬滲透試模，便于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行，能保證滲透試模的側(cè)壁密封性，解決側(cè)壁滲漏的問題；

3)準(zhǔn)確的測量滲出液量；

4)有加壓恒壓及控制系統(tǒng)，且可批量試驗(yàn)，有利于提高試驗(yàn)效率；

5)根據(jù)達(dá)西定理的原理，推算出水泥土滲透系數(shù)的計(jì)算公式，便于試驗(yàn)裝置的推廣及應(yīng)用。

雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說明性的，而不是用于對本實(shí)用新型的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本實(shí)用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。