液體滲透多少溫度下要做對比試驗

① 密封固化劑滲透深度是多少

液體硬化劑的滲透深度是個相對的概念，一般用作對比試驗的基礎，
是在使用C25以上的混凝土澆築，經多次機械提漿及竣光，並得到合理養護的地面。
一般這樣的地面水的滲透率不超過每平方米1000毫升/小時，在這種前提下，
真正有價值的滲透深度通常在5毫米左右；在疏鬆粗糙的不合格地面上，
液體材料會無限滲透，在此前提下的滲透深度沒並有比較意義。
這方面遼寧豐城工業公司不錯的

② 對比實驗的要求

1. 對比實驗要求：

   ①每次只能改變一個因素；

   ②確保實驗的公平，即除了改變的那個因素外，其他因素應該保持一樣。

2. 對比實驗，指設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對比結果的比較分析，來探究各種因素與實驗對象的關系，這樣的實驗稱為對比實驗。

3. 對比實驗是一種特別的收集證據的方法。通過有意識地改變某個條件來證明改變的條件和實驗結果的關系。

③ 反滲透進水溫度的要求

進水溫度對產水量有一定的影響,溫度增加1℃，膜的透水能力增加約2.7%。反滲透膜的進水溫度底限為5℃－8℃,此時的滲濾速率很慢。當溫度從11℃升至25℃時，產30℃時,水量提高50%。但當溫度高於大多數膜變得不穩定，加速水解的速度。一般醋酸纖維膜運行與保管的最高溫度為35℃，宜控制在25℃－35℃之間。

④ 施加滲透液的基本要求是什麼滲透溫度及滲透時間對滲透探傷有何影響

施加滲透液的基本要求有兩條:一是應保證被檢部位完全被滲透液覆蓋,二是應保證在整個滲透時間內,被檢部位一直保持潤濕狀態.按一般情況,滲透溫度在15-50℃范圍內時,滲透時間一般為5-10分鍾,如果滲透溫度太高,滲透液容易乾涸在試件上,給清洗帶來困難,同時滲透液受熱後,某些成分蒸發,使其性能大大降低.如果滲透溫度太低,則會使滲透液變稠,影響滲透速度甚至降低滲透力.在探測微細缺陷時,有時也可以適當提高滲透溫度,延長滲透時間.

⑤ 解釋一下關於滲透壓的問題。

滲透壓定律將溶液和水置於U型管中，在U型管中間安置一個半透膜，以隔開水和溶液，可以見到水通過半透膜往溶液一端跑，若於溶液端施加壓力，而此壓力可剛好阻止水的滲透，則稱此壓力為滲透壓，滲透壓的大小和溶液的重量莫耳濃度、溶液溫度和溶質解離度相關，因此有時若得之滲透壓的大小和其他條件，可以反推出大分子的分子量。范霍夫因為滲透壓和化學動力學等方面的研究獲得第一屆諾貝爾化學獎。

1886年范特荷甫（van』tHoff）根據實驗數據得出一條規律：對稀溶液來說，滲透壓與溶液的濃度和溫度成正比，它的比例常數就是氣體狀態方程式中的常數R。這條規律稱為范特荷甫定律。用方程式表示如下：

πV=nRT

或π=cRT

式中π為稀溶液的滲透壓，V為溶液的體積，c為溶液的濃度，R為氣體常數，n為溶質的物質的量，T為絕對溫度。

上式稱為范特荷甫公式，也叫滲透壓公式。常數R的數值與π和V的單位有關，當π的單位為kPa，V的單位為升（L）時，R值為8.31kPa•L•K-1•mol-1。

范特荷甫公式表示，在一定溫度下，溶液的滲透壓與單位體積溶液中所含溶質的粒子數（分子數或離子數）成正比，而與溶質的本性無關。

對於稀溶液，c近似於質量摩爾濃度，因此上式又可寫成

π＝mBRT

對於相同cB的非電解質溶液，在一定溫度下，因為單位體積溶液中所含溶質的粒子（分子）數目相等，所以滲透壓是相同的。如0.3mol•L-1葡萄糖溶液與0.3mol•L-1蔗糖溶液的滲透壓相同。但是，相同cB的電解質溶液和非電解質溶液的滲透壓則不相同。例如，0.3mol.L-1NaCl溶液的滲透壓約為0.3mol.L-1葡萄糖溶液滲透壓的2倍。這是由於在NaCl溶液中，每個NaCl粒子可以離解成1個Na和1個Cl－。而葡萄糖溶液是非電解質溶液，所以0.3mol•L-1NaCl溶液的滲透壓約為0.3mol•L-1葡萄糖溶液的2倍。

由此可見，滲透壓公式中，對電解質溶液來說，濃度cB（或mB）是1升溶液中能產生滲透效應的溶質分子與離子總物質的量，稱為滲透物質的量濃度。

通過測定溶液的滲透壓，可以計算溶質的相對分子質量。如果溶質的質量為m，摩爾質量為M。實驗測得溶液的滲透壓為π，則該溶質的相對分子質量（數值等於摩爾質量）可通過下式求得：

【公式參看圖片】

主要用於測定高分子（蛋白質等）的相對分子質量。

⑥ 滲透檢測中乾燥溫度不能超過多少

滲透溫度一般控制在10~50℃范圍內，溫度太高，滲透劑容易干在被檢工件上，給清洗帶來困難；溫度太低，滲透劑變稠，動態滲透參量受到影響。當被檢工件的溫度不在推薦范圍內時，可進行性能對比試驗，以此來驗證檢測結果的可靠性。
在整個滲透時間內應讓被檢表面處於潤濕狀態。

一般步驟及要求：
1.被檢物表面處理。
2.施加滲透液。
3.停滯一定時間。
4.表面滲透液清洗。
5.施加顯像劑。
6.缺陷內部殘留的滲透液被顯像劑吸附出來，進行觀察。
7.缺陷判定。

一、表面處理
對表面處理的基本要求就是，任何可能影響滲透檢測的污染物必須清除干凈，同時，又不能損傷被檢工件的工作功能。滲透檢測工作準備范圍應從檢測部位四周向外擴展25mm以上。
污染物的清除方法有：機械清理，化學清洗和溶劑清洗，在選用時應進行綜合考慮。特別注意塗層必須用化學的方法進行去除而不能用打磨的方法。

二、滲透劑的施加
常用的施加方法有噴塗、刷塗、澆塗和浸塗。
滲透時間是一個很重要的因素，一般來說，施加滲透劑的時間不得少於10min，對於應力腐蝕裂紋因其特別細微，滲透時間需更長，可以長達2小時。
滲透溫度一般控制在10~50℃范圍內，溫度太高，滲透劑容易干在被檢工件上，給清洗帶來困難；溫度太低，滲透劑變稠，動態滲透參量受到影響。當被檢工件的溫度不在推薦范圍內時，可進行性能對比試驗，以此來驗證檢測結果的可靠性。
在整個滲透時間內應讓被檢表面處於潤濕狀態。

三、滲透劑的去除
在滲透劑的去除時，既要防止過清洗又要防止清洗不足，清洗過度可能導致缺陷顯示不出來或漏檢，清洗不足又會使得背景過濃，不利於觀察。
水洗型滲透劑的去除：水溫為10~40℃，水壓不超過0.34MPa，在得到合適的背景的前提下，水洗的時間越短越好。
後乳化型滲透劑的去除：乳化工序是後乳化型滲透檢測工藝的最關鍵步驟，必須嚴格控制乳化時間防止過乳化，在得到合適的背景的前提下，乳化的時間越短越好。
溶劑去除型滲透劑的去除：應注意不得往復擦拭，不得用清洗劑直接沖洗被檢表面。

四、顯像劑的施加
顯像劑的施加方式有噴塗、刷塗、澆塗和浸塗等，噴塗時距離被檢表面為300~400mm，噴塗方向與被檢面的夾角為30~40°，刷塗時一個部位不允許往復刷塗幾次。

五、觀察
觀察顯示應在顯像劑施加後7~60min內進行。
觀察的光源應滿足要求，一般白光照度應大於1000Lx，無法滿足時，不得低於500Lx，熒光檢測時，暗室的白光照度不應大於20Lx，距離黑光燈380mm處，被檢表面輻照度不低於1000μW/ 。
在進行熒光檢測時，檢測人員進入暗室應有暗適應時間。

六、缺陷評定
按照標准要求進行記錄和評定。

⑦ 水合物滲透率的測定

滲透率是反映多孔介質的滲流能力的參數，是影響天然氣水合物分解後的產氣速度的重要因素。因此，在天然氣水合物的開采利用階段，含水合物沉積層的滲透率以及初始天然氣水合物飽和度、生產壓力等都將對天然氣水合物的開采效果產生重要影響。

實驗裝置

實驗裝置的水合物生成與驅替部分採用同一個容器，即水合物生成後可以立即進行驅替試驗，測定該種狀態下的滲透率。容器的溫度由外部夾套中的冷卻水控制，溫度范圍為-30℃至室溫。容器的最高工作壓力為30MPa，工作溫度范圍為-30～30℃，內徑為60mm。驅替壓差採用高靜壓差壓變送器，同時採用壓力感測器測量兩端的壓力，以便在壓差超出差壓感測器的測量范圍時，可以直接測量兩端壓力以求出壓差。由於壓力感測器的精度等級為0.05，所以在30MPa的量程下，其最小解析度為15kPa，差壓感測器的量程應取150kPa。趨替動力採用MOSTB精密平流泵，在雙機輪替的工作模式下，可以確保驅替壓力波動小於0.01MPa，同時，通過計算機控制系統設定泵的控制參數及取回數據。圖75.12為整個裝置系統的示意圖:

圖75.12 水合物滲透率測定裝置示意圖

實驗技術與方法

在實驗裝置內可模擬低溫高壓環境下在沉積物中生成天然氣水合物，實驗過程中使用TDR技術測量沉積物中的含水量，以此確定沉積物中天然氣水合物的飽和度，在不同天然氣水合物飽和度情況下，測量水的滲透率。水合物與容器內壁間採用導熱橡膠套隔開，目的是阻斷水合物與容器內壁間可能的流道，以確保驅替液體確實是通過水合物的內部通道。考慮到TDR的測量精度，確定的反應區長度取為150mm，TDR探針同時作為熱電阻的載體。在測定的反應區外，考慮到不能產生管道阻塞的現象，兩端必須保持有不生成水合物的區域，這兩個區域設定為50mm，具體試驗中的長度由TDR測試結果實測計算得出。具體實驗步驟如下:

1)反應容器內預先裝填好沉積物並壓實;系統抽真空後，在飽和水容器中，制備指定壓力下的飽和水。此時的壓力將在整個水合物生成過程中穩定不變。

2)背壓閥全開，啟動平流泵，使飽和水在系統中循環流動，以便飽和水充分浸潤沉積物。

3)關閉平流泵，同時關閉反應容器兩端的閥門以穩定容器內壓力，啟動製冷，開始水合物的生成。同時採集溫度及TDR數據。

4)水合物生成結束後，可開始水滲透率的測試。設定驅替壓力差，動態控制平流泵出口壓力，保持壓差恆定。紀錄壓差、流量，以及溫度和TDR數據。

5)通過下列公式計算含水合物樣品的水滲透率:

岩石礦物分析第四分冊資源與環境調查分析技術

式中:k_a為水滲透率，μm²;q_w為水的流量，mL/s;μ_w為測定溫度下水的黏度，mPa·s;L為試樣的長度，cm;A為試樣截面積，cm²;p₁為試樣進口壓力，MPa;p₂為試樣出口壓力，MPa。

6)同時，根據TDR波形，計算多孔介質中水合物的飽和度，由此得出不同水合物飽和度情況下試樣的水滲透率，了解水滲透率隨水合物飽和度的變化趨勢。

⑧ 土石混合體滲透性能的試驗研究

周中¹ 傅鶴林¹ 劉寶琛¹ 譚捍華² 龍萬學² 羅強²

（1.中南大學土木建築學院 湖南 長沙 410075

2.貴州省交通規劃勘察設計研究院 貴州 貴陽 550001）

摘要 土石混合體屬於典型的多孔介質，其滲透特性與礫石的百分含量關系密切。通過自製的常水頭滲透儀，測定了不同含礫量時土石混合體滲透系數值，研究發現含礫量與土石混合體滲透系數之間存在指數關系；基於冪平均法，提出了土石混合體復合滲透系數的計算公式，並通過試驗結果驗證了該式的正確性，為土石混合體滲透系數的理論計算提供了一個簡明有用的計算工具。

關鍵詞 土石混合體 多孔介質 滲透性能 復合滲透系數 經驗公式

土石混合體一般是由作為骨料的礫石或塊石與作為充填料的粘土或砂組成，它是介於土體與岩體之間的一種特殊的地質體，是土和石塊的介質耦合體^［1］。因為土石混合體具有物質組成的復雜性、結構分布的不規則性以及試樣的難以採集性等特殊的性質，從而給研究帶來極大的困難，目前人們對於它的研究仍處於探索之中^［2］。滲透與強度和變形特性都是土力學中所要研究的主要力學性質，其在土木工程的各個領域都有重要的作用^［3］。土石混合體屬於典型的非均質多孔介質^［4］，其滲透系數是由高滲透性的礫石和低滲透性的土體復合而成的。土的滲透系數可以通過室內試驗由達西定理計算得出，然而土石混合體的滲透系數卻難以確定，主要原因是：取樣困難；難以進行常規的滲透試驗；大尺度的滲透試驗不僅造價高、准確性差，而且試驗結果離散度大，難以掌握其規律性。因此能夠求出土石混合體復合滲透系數的計算公式具有重要的理論意義和工程應用價值。

土石混合體中土與礫石粒徑的界限值為5mm，即將粒徑小於5mm的顆粒稱為土、大於5mm的顆粒稱為石，礫石含量用P₅表示^［1］。利用自製的常水頭滲透儀，研究礫石體積百分含量P₅從0%逐步過渡到100%（間隔10%）時土石混合體的滲透系數，每種配比作平行試驗3次，共33次滲透試驗。

1 土石混合體滲透性能試驗

1.1 試樣的基本物理力學性質

試驗所取土樣為正在修建的上瑞高速公路貴州段晴隆隧道出口處典型性土石混合體，其天然狀態土的物理指標及顆粒級配曲線見表1和圖1。由圖1可知現場取回土樣的不均勻系數C_u為12.31，說明土樣中包含的粒徑級數較多，粗細粒徑之間差別較大，顆粒級配曲線的曲率系數C_c為1.59，級配優良。

表1 天然狀態土的基本物理指標

圖1 天然狀態土的顆粒級配曲線

1.2 大型滲透儀的研製

《土工試驗規程》（SL237—1999）規定粗粒土的室內滲透系數需由常水頭滲透儀測試，國內常用的常水頭滲透儀是70型滲透儀。70型滲透儀的筒身內徑為9.44cm，試驗材料的最大粒徑為2cm，規范^［5］要求筒身內徑應為最大粒徑的8～10倍，因此70型滲透儀的筒身內徑過小，有必要研製大尺寸的滲透儀。自製滲透儀的內徑和試樣高度至少應為最大顆粒粒徑的8倍，即至少應為16cm，另外，考慮到邊界效應，試樣的上下兩頭分別增加2cm，因此，自製滲透儀的內徑和試樣高分別取為16cm和20cm。考慮到土石混合體的滲透性較強，選取進排水管的口徑為2cm。自製的大型常水頭滲透儀如圖2和圖3所示。

圖2 自行研製的滲透儀

圖3 常水頭滲透儀示意圖

數據單位為cm

1.3 試驗步驟

首先，將由現場取回的土樣烘乾、過篩，並根據粒徑的大小分為0～5 mm的土和5～20mm的礫石兩部分。然後，按照試驗要求的礫石體積百分含量P₅，以10%的初始含水量配製試樣，靜置24 h。試驗時，將配製好的試樣分層裝入圓桶中，每層裝料厚度30mm左右，分層壓實，記錄每層的擊實數。按上述步驟逐層裝樣，至試樣頂部高出測壓孔約3cm為止。測出裝樣高度，准確至0.1cm。在試樣頂部鋪一層2cm厚的細礫石作緩沖層。之後，由進水管注入蒸餾水，直至出水孔有水流出，靜置24 h使試樣充分飽和。用量筒從滲透水出口測定滲透量，同時用溫度計測量水溫，用秒錶測記經一定時間的滲水量，共測讀6次，取其平均值，6次結果相差不得超過7%，否則需重新測定。

1.4 試驗數據

按照試驗設計的各種礫石體積百分含量P₅共需作11組試驗，每組試驗作平行試驗三次，取3次測量的平均值，並乘以溫度校正系數

，即可求出每組試驗20℃時的滲透系數，滲透系數的測量結果見表2。

表2 滲透系數測定結果

2 試驗結果分析

2.1 滲透系數與礫石含量的關系

不同含礫量的顆粒級配曲線如圖4所示，由圖4可以求出各曲線的粒徑特徵系數及不均勻系數C_u和曲率系數C_c。

圖4 試樣的顆粒級配曲線

圖5為土石混合體礫石含量P₅與20℃時滲透系數的關系曲線。從圖5可以看出，隨著含礫量的增加，滲透系數急劇增加，可見，在設計中可以通過調節礫石的含量來控制土石混合體的宏觀滲透性能。

圖5 粗粒含量與滲透系數的關系

從圖5還可以發現，土石混合體中礫石的含量P₅與滲透系數k之間存在指數關系，與文獻［6］的研究成果相似，即

土石混合體

式中：k₀為P₅＝0時土的初始滲透系數；n為與土石混合體本身性質相關的常數。對於文中試驗值，k₀與n分別為0.0006cm/s和8.82。在工程中可以通過少量試驗來確定k₀，n值，以此來預測不同級配土石混合體的滲透性。

2.2 土石混合體的復合滲透系數

近幾十年來，許多學者在揭示影響和決定土的滲透系數內在因素及其相互關系方面進行了大量工作，並取得了有益的成果^［7～12］，被認為依然有效且目前常用的確定滲透系數的半經驗、半理論公式有：

（1）水利水電科學研究院公式^［7］：

土石混合體

式中：k₁₀，k₂₀分別為溫度為10℃和20℃時的滲透系數（cm/s）；η₁₀/η₂₀為溫度為10℃和20℃的粘滯系數比；n為孔隙率；d₂₀為等效粒徑（mm）。

（2）泰勒（Taylor）^［9］用毛管流的哈根-伯努力（Hange-Poiseuille）方程導出滲透系數的表達式：

土石混合體

式中：d_s為當量圓球直徑，可以用等效粒徑d₂₀代替；γ_w為液體容重；μ為液體粘滯度；e為孔隙比；C為形狀系數，通常取C＝0.2。

式（2）和式（3）均是針對土體的滲透特性提出的半經驗、半理論公式，然而對於非均質性更強、粒徑差別更大的土石混合體來說，其適用性不是很強。土石混合體中礫石形成骨架，細顆粒充填孔隙，其滲透系數是由低滲透介質土體的滲透系數k_S和高滲透性介質礫石的滲透系數k_G復合而成。土石混合體復合滲透系數不是按體積百分含量的簡單復合，而是高低滲透性介質的耦合。在參考相關文獻^{［10～12］}的基礎上，基於冪平均法，本文提出的土石混合體復合滲透系數k復合的表達式為

土石混合體

式中：P₅為礫石的體積百分含量，%；k_G為礫石的滲透系數，cm/s；k_S為土的滲透系數，cm/s；f為系數。

礫石的體積百分含量P₅可以由篩分法求出；土的滲透系數k_S和礫石的滲透系數k_G可以由室內試驗直接求出或參考相關資料確定；系數f可以通過少量試驗回歸分析確定，因此可以說（4）式是一個簡明實用的土石混合體復合滲透系數計算公式。

圖6 不同計算方法結果比較

為進一步驗證（4）式，我們將試驗測得的k值與用（2），（3），（4）式計算得到的k值進行對比分析。結果見圖6，具體數值見表3。由圖6和表3可知據水利水電科學研究院公式和泰勒公式計算結果均高於實測值，尤其是當P₅≤30%時，（2）式計算結果和（3）式計算結果比實測值大2～3個數量級，與實測值相差較大。而用本文方法得到的土石混合體的滲透系數最接近實測值，平均相對誤差僅為0.6%，能夠作為土石混合體滲透系數定量預測的有效工具。在工程設計中，可以根據工程對土石混合體滲透性的要求，依據本文提供的經驗公式，調整土石混合體中礫石的含量，達到控制土石混合體滲透能力的目的。

表3 土石混合體滲透系數及相關參數

3 結論

（1）利用自製的常水頭滲透儀，測定了不同含礫量時土石混合體的滲透系數值，並指出含礫量與土石混合體滲透系數之間存在指數關系。在工程設計中可以通過合理調整土石混合體中礫石的含量，達到控制其滲透性能的目的。

（2）指出土石混合體的滲透系數是一種由高滲透性的礫石和低滲透性的土體復合而成的，給出了土石混合體復合滲透系數的計算公式，並通過試驗結果驗證了計算公式的正確性，為土石混合體滲透系數的定量預測提供了一個簡明有用的計算工具。

參考文獻

［1］油新華.土石混合體隨機結構模型及其應用研究.北方交通大學博士論文.2001：1～18

［2］油新華，湯勁松.土石混合體野外水平推剪試驗研究.岩石力學與工程學報.2002，21（10）：1537～1540，60～129

［3］黃文熙.土的工程性質.北京：水利電力出版社.1984：60～129

［4］薛定諤 A E.多孔介質中的滲流物理.北京：石油工業出版社.1984：141～173

［5］中華人民共和國水利部.土工試驗規程（SL237—1999）.北京：中國水利水電出版社，1999：114～120

［6］邱賢德，閻宗嶺，劉立等.堆石體粒徑特徵對其滲透性的影響.岩土力學，2004，25（6）：950～954

［7］劉傑.土的滲透穩定與滲流控制.北京：水利電力出版社，1992：1～20

［8］ Wen X H，Gomez-Hernandez J J.Upscaling hydraulic conctivities in heterogeneous media：An overview.Journal of Hydrology，1996，183：ix～xxxii

［9］ Taylor D W.Fundamentals of soil mechanics.John Wiley ＆ SONS，Inc.，1948

［10］ Brown W F.Solid mixture permitivities.Journal of Chemical Physic，1955，23（8）：1514～1517

［11］ Dagan G.Analysis of flow through heterogeneous random aquifers by the method of embedding matrix—1：Steady flow.Water Resources Research，1981，17（1）：107～122

［12］ Noetinger B.The effective permeability of a heterogeneous porous medium.Transport in Porous Media，1994，15：99～127