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原文传递一种混凝土及其表面覆膜涂层材料的气体渗透率测量方法

专利名称：	一种混凝土及其表面覆膜涂层材料的气体渗透率测量方法
摘要：	本发明公开了一种混凝土及其表面覆膜涂层材料的气体渗透率测量方法，采用围压密封，加大测量系统进气压与出气压，形成气压差，调节系统快速平衡，混凝土表面覆膜试块的半径r(m)，混凝土基体长度为l(m)，覆膜涂层厚度为h(m)，在工字型密封橡胶套筒夹持装置中，于试块上表面施加稳定气压为P1(Pa)，下表面与大气连通气压为P0(Pa)，覆膜涂层与混凝土基体间气压为Ps(Pa)，获取稳定气体流量为Q(m3/s)，则可推导混凝土材料渗透率kc和覆膜涂层材料渗透率km，测试过程高效，利用工字型密封橡胶套筒夹持装置一次安装密封、多次差压测量，获取不同压差条件下的气体流量读数，根据多组测量结果采用最小二乘法原理，获取混凝土材料和覆膜涂层材料渗透率的最佳估值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	新疆;65
申请人：	中国人民解放军63653部队
发明人：	不公告发明人
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201910000245.7
公开号：	CN109813643A
代理机构：	乌鲁木齐新科联知识产权代理有限公司
代理人：	祁磊
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	830000 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市21信箱150分箱
主权项：	1.一种混凝土及其表面覆膜涂层材料的气体渗透率测量方法，其特征在于：包括以下步骤： S1：试块夹持安装：在夹持装置外壳内放入工字型密封橡胶套筒，将上端头压紧工字型密封胶套上端唇边，上端头与唇边接触处内嵌压环，进行二次密封；用上锁紧螺纹套筒将上端头与外套管上端旋紧，保证加持装置上端密封；岩芯室内放入混凝土表面覆膜涂层标准试块；将密封套橡胶筒带有内嵌橡胶压环部分压紧工字型密封橡胶套筒唇边，旋紧下锁紧螺纹筒，最后将下端头下旋，至试块，即顶紧试块时，加持装置下端密封完成； S2：测量系统工作流程：将真空泵连接夹持装置围压进气口，使夹持装置外壳与密封橡皮胶套筒之间变成负压，轻松将标准试块送入夹持装置，按照上述步骤S1，将试块安装完毕；卸下真空泵后直接连接氮气罐(围压)，再将氦气罐(测试压)接口与夹持装置进气口连接；打开数据采集仪，查看流量计、流量控制器及压力传感器等初始状态； S3：调整进口压力：首先打开氮气罐(围压)减压阀，加围压，围压压力范围为：0.2MPa～2.0MPa；打开氮气罐(测试压)减压阀，调整测试压力大小，要求围压是测试压的1.2～2.5倍； S4：稳定出口流量：系统正常工作后，观察测试压进气口与测试压出气口处流量计的值，当二者显示值稳定后，其值在不确定度范围内，保持一致，则系统达到平衡，记录下测试压进气口处的压力传感器值，即为图3试块上表面受到的稳定的压力值P1(Pa)；操作过程中，可调整测试压进气口气压与围压的比例关系，以缩短平衡时间，减小标准试块测量周期，提高工作效率； S5：重复调整压差：通过改变进气口压力目标值大小，重复步骤S3、步骤S4，获取多组不同压差条件下的稳定状态的出口气体流量；分别记录每一组压差条件对应的出口气体流量，当测试记录组数不小于三组后，可停止压差调整完成渗透率测试； S6：最佳估值计算：根据不小于三组的渗透率测试结果，按照公式(2-4)、公式(2-5)代入多组压力、流量测量值，采用最小二乘法对k'm进行最佳估值计算，当公式(2-5)取最小值时k'm有最佳估值，再按照关系式(2-3)和公式(2-4)可以计算出混凝土材料渗透率kc和覆膜涂层材料渗透率km。 2.根据权利要求1所述的一种混凝土及其表面覆膜涂层材料的气体渗透率测量方法，其特征在于：所述混凝土表面覆膜试块是一个以圆柱形混凝土材料为基底，在混凝土上表面涂覆高致密度涂层的复合型试块；试块具有较强的抗压强度，涂层结合力较强，能够满足一定压力条件下的测试要求，将混凝土表面覆膜试块安装固定在工字型密封橡胶套筒夹持装置中。 3.根据权利要求1所述的一种混凝土及其表面覆膜涂层材料的气体渗透率测量方法，其特征在于：所述混凝土及其表面覆膜涂层材料的气体渗透率测量系统，是由工字型密封橡胶套筒夹持装置、压力传感器、流量传感器、高精度数据采集模块、标准气罐、控制阀及气路管道组成；采用围压密封，加大测量系统进气压与出气压，形成气压差，调节系统快速平衡；混凝土表面覆膜试块的半径为r(m)，混凝土基体长度为l(m)，覆膜涂层厚度为h(m)；在工字型密封橡胶套筒夹持装置中，于试块上表面施加稳定气压为P1(Pa)，下表面与大气连通气压为P0(Pa)，覆膜涂层与混凝土基体间气压为Ps(Pa)，获取稳定气体流量为Q(m3/s)；则可推导混凝土材料渗透率kc和覆膜涂层材料渗透率km。 4.根据权利要求1所述的一种混凝土及其表面覆膜涂层材料的气体渗透率测量方法，其特征在于：所述混凝土材料是一种典型的孔隙介质材料，其气体渗透性主要表现为多孔材料的达西渗流作用，根据达西定律可以推导出试块混凝土材料部分的气体渗透率kc(m2)为：(2-1) 表面覆膜材料是一种典型的薄膜材料，其气体渗透性主要表现为气相物质相对致密薄膜的扩散作用，根据菲克定律可以推导出试块表面覆膜材料部分的气体渗透率km(m2/Pa·s)为：综合公式(2-1)(2-1)，计A＝πr2，可以得到kc和k'm＝1/km的关系式(2-3)： (2-3) 根据关系式(2-3)在上表面压力P1分别为P1(1)、P1(2)条件下,对混凝土表面覆膜试块进行气体渗透率测量，气体流量Q分别为Q(1)、Q(2)，有关于k'm的一元三次方程f(1),(2)(k'm)＝0：通过多次测量获取多组f(i),(j)(k'm)，采用最小二乘法计算k'm的最佳估值，使k'm满足公式(2-5)取最小值： min∑f(i),(j)(k′m)2 (2-5) 根据k'm的最佳估计值，由关系式(2-3)和公式(2-4)可以计算出混凝土材料渗透率kc和覆膜涂层材料渗透率km。
所属类别：	发明专利