發布時間:2020-07-30 熱度:
滲透系數又稱水力傳導系數,在各向同性介質中,它定義為單位水力梯度下的單位流量,表示流體通過孔隙骨架的難易程度。
滲透系數是評估介質致密性的重要參數,今天百檢網小編就帶大家了解一種新型的滲透系數的測試方法。
1、柔性壁滲透儀裝置組成、特點及工作原理
柔性壁滲透儀主要有水箱、控制面板和滲透儀腔等3部分組成。
水箱是一個溶液儲存器,其作用是為水力系統提供所需的滲透液體。滲透液體可以使用去離子水、蒸餾水或其他除氣水,也可以根據實驗要求使用腐蝕性的滲透液或其他化學溶液,只要該滲透液對儀器本身的性能不產生影響即可。
與水箱相連的有水源、空氣壓縮機、真空泵和控制面板。當水箱里的滲透液體中存在空氣時,用真空泵對液體進行排氣處理。
同時,通過空氣壓縮機對水箱中的滲透液體施加較小的壓力,使液體分別進入控制面板上的3個玻璃量管中。
當實驗結束時,給水箱施加較小的壓力,便可排除水箱中剩余的液體。水箱的*大工作壓力為138kPa。
控制面板是試樣水力性能測試的控制界面。它與水箱、滲透儀、空氣壓縮機、真空泵等相連。
在控制面板上安有壓力數字顯示器、壓力表、真空表、壓力調節器、系統的進排水控制閥、玻璃管及相應的操作控制閥等。
通過控制面板上的控制閥,可以完成對水箱、玻璃管、滲透儀腔的滲透液體的注入、排除、除氣等操作。
控制面板上有3個玻璃管,分別對應著試樣圍壓水頭、試樣進水壓力水頭和試樣出水壓力水頭。
玻璃管分內管和外管,在內管壁上標有流量刻度值,在試樣測試過程中,可根據實驗需要將內外2管各自單獨或同時注入滲透液體。試驗*后由控制試樣的玻璃管中的水位變化得出滲透液體的流量變化。
2、柔性壁滲透儀裝置的特點
①避免試樣側壁滲漏。一般檢測滲透性能的儀器參照土工試驗中的滲透儀,或者土樣檢測時的硬壁滲透儀,側壁滲漏很難避免。柔性壁滲透儀通過圍壓與反壓之間的壓差作用使柔性薄膜擠壓試樣,從而有效避免了側壁滲漏。
②反壓力飽和。所謂反壓力,就是認為地同時增加試樣的空隙水壓力和四周圍壓力,使試樣中的空隙空氣在壓力下完全溶解于水。
這種方法與飽和器靜水壓力飽和法、抽氣飽和法相比,能使試樣在較短的時間內快速飽和,而且飽和度很高。
③自動加壓閥。自動加壓閥的特征使得操作人員能在測試過程中很方便的控制和保持試樣外圍壓力和試樣滲透壓力之間的恒定壓力差,使試驗操作簡捷且精確。
④橋式閥。橋式閥的功能便于操作人員在試樣兩端同時施加相同的壓力,從而便于從滲透儀兩端同時浸潤測試樣本,使試樣盡快達到浸潤飽和狀態。
⑤檢查泄露和校核試樣飽和的便利性。通過觀測壓力傳感器讀數的變化規律,可方便快捷地判斷出試樣是否已經浸潤飽和以及是否發生泄漏。
⑥流量變化的精確測定。當試樣開始進行滲透性能測試時,通過觀察記錄控制面板控制試樣進水和出水的玻璃量管中水位的變化,可以得到進出水流量的精確變化值。
3、柔性壁滲透儀測試原理
該方法依據美國標準ASTM D5887和ASTM D5084進行的。滲透液體為蒸餾水、去離子水或其他除氣水,滲透儀圍壓為550kPa,反壓力為525kPa,試樣在反壓力飽和48h后,通過提高試樣底部壓力至530kPa(試樣出水口壓力525kPa保持不變)。
在15kPa的滲透壓力下,滲透液體經過試樣從下而上進行滲透性能測試。原理如下圖:
4、注意事項
①厚度的取值:在滲透試驗測試中,樣品厚度的取值是一個很重要的參數指標。厚度受壓力載荷的影響,載荷不同,其厚度也會有差別。一般需要按照樣品的特性,固定一個厚度。
②試樣的飽和度對滲透試樣的影響:一般檢測滲透系數的樣品都是一些帶有空隙的材料,甚至是多孔材料,因此難免有空氣存在其中。
在對其進行滲透試驗時,滲透系數往往會由于試驗中氣體而導致所測得值比實際值偏低,所以在對試樣進行滲透試驗前**應經過48h浸潤飽和。
飽和度越小,孔隙殘留氣體越多,有效滲透面積越小。同時由于氣體因孔隙水壓力的變化而漲縮。
因而飽和度的影響即成為一個不定的因素。為了保持試驗精度,要求試樣必須充分飽和,排盡樣品中的氣體。
③溫度的影響:一般要求溫度變化不超過3℃,因此要求試驗儀器必須放置在一間溫度相對恒定的房間完成,或者在恒溫水槽或絕熱容器內,或者其他溫度能保持在規定精度內的儀器內。
因為在滲透階段,透水量不僅是在滲透壓力下產生,還會由溫度變化導致的儀器體積發生變化而引起透水量的變化。
為了精確測試出樣品的滲透系數,必須保證試驗過程中溫度的變化范圍達到*小。另外,溫度必須定時測量并作記錄,*低限度須測定滲透階段開始和結束時的溫度。
百檢網小編結語:柔性壁滲透儀可以簡單快捷的用于滲透系數等指標的測定,目前已在膨潤土等介質樣品的滲透系數測試中得到了很好的驗證,做科研的筒子們可以參考哦!