液体渗透多少温度下要做对比试验

① 密封固化剂渗透深度是多少

液体硬化剂的渗透深度是个相对的概念，一般用作对比试验的基础，
是在使用C25以上的混凝土浇筑，经多次机械提浆及竣光，并得到合理养护的地面。
一般这样的地面水的渗透率不超过每平方米1000毫升/小时，在这种前提下，
真正有价值的渗透深度通常在5毫米左右；在疏松粗糙的不合格地面上，
液体材料会无限渗透，在此前提下的渗透深度没并有比较意义。
这方面辽宁丰城工业公司不错的

② 对比实验的要求

1. 对比实验要求：

   ①每次只能改变一个因素；

   ②确保实验的公平，即除了改变的那个因素外，其他因素应该保持一样。

2. 对比实验，指设置两个或两个以上的实验组，通过对比结果的比较分析，来探究各种因素与实验对象的关系，这样的实验称为对比实验。

3. 对比实验是一种特别的收集证据的方法。通过有意识地改变某个条件来证明改变的条件和实验结果的关系。

③ 反渗透进水温度的要求

进水温度对产水量有一定的影响,温度增加1℃，膜的透水能力增加约2.7%。反渗透膜的进水温度底限为5℃－8℃,此时的渗滤速率很慢。当温度从11℃升至25℃时，产30℃时,水量提高50%。但当温度高于大多数膜变得不稳定，加速水解的速度。一般醋酸纤维膜运行与保管的最高温度为35℃，宜控制在25℃－35℃之间。

④ 施加渗透液的基本要求是什么渗透温度及渗透时间对渗透探伤有何影响

施加渗透液的基本要求有两条:一是应保证被检部位完全被渗透液覆盖,二是应保证在整个渗透时间内,被检部位一直保持润湿状态.按一般情况,渗透温度在15-50℃范围内时,渗透时间一般为5-10分钟,如果渗透温度太高,渗透液容易干涸在试件上,给清洗带来困难,同时渗透液受热后,某些成分蒸发,使其性能大大降低.如果渗透温度太低,则会使渗透液变稠,影响渗透速度甚至降低渗透力.在探测微细缺陷时,有时也可以适当提高渗透温度,延长渗透时间.

⑤ 解释一下关于渗透压的问题。

渗透压定律将溶液和水置于U型管中，在U型管中间安置一个半透膜，以隔开水和溶液，可以见到水通过半透膜往溶液一端跑，若于溶液端施加压力，而此压力可刚好阻止水的渗透，则称此压力为渗透压，渗透压的大小和溶液的重量莫耳浓度、溶液温度和溶质解离度相关，因此有时若得之渗透压的大小和其他条件，可以反推出大分子的分子量。范霍夫因为渗透压和化学动力学等方面的研究获得第一届诺贝尔化学奖。

1886年范特荷甫（van’tHoff）根据实验数据得出一条规律：对稀溶液来说，渗透压与溶液的浓度和温度成正比，它的比例常数就是气体状态方程式中的常数R。这条规律称为范特荷甫定律。用方程式表示如下：

πV=nRT

或π=cRT

式中π为稀溶液的渗透压，V为溶液的体积，c为溶液的浓度，R为气体常数，n为溶质的物质的量，T为绝对温度。

上式称为范特荷甫公式，也叫渗透压公式。常数R的数值与π和V的单位有关，当π的单位为kPa，V的单位为升（L）时，R值为8.31kPa•L•K-1•mol-1。

范特荷甫公式表示，在一定温度下，溶液的渗透压与单位体积溶液中所含溶质的粒子数（分子数或离子数）成正比，而与溶质的本性无关。

对于稀溶液，c近似于质量摩尔浓度，因此上式又可写成

π＝mBRT

对于相同cB的非电解质溶液，在一定温度下，因为单位体积溶液中所含溶质的粒子（分子）数目相等，所以渗透压是相同的。如0.3mol•L-1葡萄糖溶液与0.3mol•L-1蔗糖溶液的渗透压相同。但是，相同cB的电解质溶液和非电解质溶液的渗透压则不相同。例如，0.3mol.L-1NaCl溶液的渗透压约为0.3mol.L-1葡萄糖溶液渗透压的2倍。这是由于在NaCl溶液中，每个NaCl粒子可以离解成1个Na和1个Cl－。而葡萄糖溶液是非电解质溶液，所以0.3mol•L-1NaCl溶液的渗透压约为0.3mol•L-1葡萄糖溶液的2倍。

由此可见，渗透压公式中，对电解质溶液来说，浓度cB（或mB）是1升溶液中能产生渗透效应的溶质分子与离子总物质的量，称为渗透物质的量浓度。

通过测定溶液的渗透压，可以计算溶质的相对分子质量。如果溶质的质量为m，摩尔质量为M。实验测得溶液的渗透压为π，则该溶质的相对分子质量（数值等于摩尔质量）可通过下式求得：

【公式参看图片】

主要用于测定高分子（蛋白质等）的相对分子质量。

⑥ 渗透检测中干燥温度不能超过多少

渗透温度一般控制在10~50℃范围内，温度太高，渗透剂容易干在被检工件上，给清洗带来困难；温度太低，渗透剂变稠，动态渗透参量受到影响。当被检工件的温度不在推荐范围内时，可进行性能对比试验，以此来验证检测结果的可靠性。
在整个渗透时间内应让被检表面处于润湿状态。

一般步骤及要求：
1.被检物表面处理。
2.施加渗透液。
3.停滞一定时间。
4.表面渗透液清洗。
5.施加显像剂。
6.缺陷内部残留的渗透液被显像剂吸附出来，进行观察。
7.缺陷判定。

一、表面处理
对表面处理的基本要求就是，任何可能影响渗透检测的污染物必须清除干净，同时，又不能损伤被检工件的工作功能。渗透检测工作准备范围应从检测部位四周向外扩展25mm以上。
污染物的清除方法有：机械清理，化学清洗和溶剂清洗，在选用时应进行综合考虑。特别注意涂层必须用化学的方法进行去除而不能用打磨的方法。

二、渗透剂的施加
常用的施加方法有喷涂、刷涂、浇涂和浸涂。
渗透时间是一个很重要的因素，一般来说，施加渗透剂的时间不得少于10min，对于应力腐蚀裂纹因其特别细微，渗透时间需更长，可以长达2小时。
渗透温度一般控制在10~50℃范围内，温度太高，渗透剂容易干在被检工件上，给清洗带来困难；温度太低，渗透剂变稠，动态渗透参量受到影响。当被检工件的温度不在推荐范围内时，可进行性能对比试验，以此来验证检测结果的可靠性。
在整个渗透时间内应让被检表面处于润湿状态。

三、渗透剂的去除
在渗透剂的去除时，既要防止过清洗又要防止清洗不足，清洗过度可能导致缺陷显示不出来或漏检，清洗不足又会使得背景过浓，不利于观察。
水洗型渗透剂的去除：水温为10~40℃，水压不超过0.34MPa，在得到合适的背景的前提下，水洗的时间越短越好。
后乳化型渗透剂的去除：乳化工序是后乳化型渗透检测工艺的最关键步骤，必须严格控制乳化时间防止过乳化，在得到合适的背景的前提下，乳化的时间越短越好。
溶剂去除型渗透剂的去除：应注意不得往复擦拭，不得用清洗剂直接冲洗被检表面。

四、显像剂的施加
显像剂的施加方式有喷涂、刷涂、浇涂和浸涂等，喷涂时距离被检表面为300~400mm，喷涂方向与被检面的夹角为30~40°，刷涂时一个部位不允许往复刷涂几次。

五、观察
观察显示应在显像剂施加后7~60min内进行。
观察的光源应满足要求，一般白光照度应大于1000Lx，无法满足时，不得低于500Lx，荧光检测时，暗室的白光照度不应大于20Lx，距离黑光灯380mm处，被检表面辐照度不低于1000μW/ 。
在进行荧光检测时，检测人员进入暗室应有暗适应时间。

六、缺陷评定
按照标准要求进行记录和评定。

⑦ 水合物渗透率的测定

渗透率是反映多孔介质的渗流能力的参数，是影响天然气水合物分解后的产气速度的重要因素。因此，在天然气水合物的开采利用阶段，含水合物沉积层的渗透率以及初始天然气水合物饱和度、生产压力等都将对天然气水合物的开采效果产生重要影响。

实验装置

实验装置的水合物生成与驱替部分采用同一个容器，即水合物生成后可以立即进行驱替试验，测定该种状态下的渗透率。容器的温度由外部夹套中的冷却水控制，温度范围为-30℃至室温。容器的最高工作压力为30MPa，工作温度范围为-30～30℃，内径为60mm。驱替压差采用高静压差压变送器，同时采用压力传感器测量两端的压力，以便在压差超出差压传感器的测量范围时，可以直接测量两端压力以求出压差。由于压力传感器的精度等级为0.05，所以在30MPa的量程下，其最小分辨率为15kPa，差压传感器的量程应取150kPa。趋替动力采用MOSTB精密平流泵，在双机轮替的工作模式下，可以确保驱替压力波动小于0.01MPa，同时，通过计算机控制系统设定泵的控制参数及取回数据。图75.12为整个装置系统的示意图:

图75.12 水合物渗透率测定装置示意图

实验技术与方法

在实验装置内可模拟低温高压环境下在沉积物中生成天然气水合物，实验过程中使用TDR技术测量沉积物中的含水量，以此确定沉积物中天然气水合物的饱和度，在不同天然气水合物饱和度情况下，测量水的渗透率。水合物与容器内壁间采用导热橡胶套隔开，目的是阻断水合物与容器内壁间可能的流道，以确保驱替液体确实是通过水合物的内部通道。考虑到TDR的测量精度，确定的反应区长度取为150mm，TDR探针同时作为热电阻的载体。在测定的反应区外，考虑到不能产生管道阻塞的现象，两端必须保持有不生成水合物的区域，这两个区域设定为50mm，具体试验中的长度由TDR测试结果实测计算得出。具体实验步骤如下:

1)反应容器内预先装填好沉积物并压实;系统抽真空后，在饱和水容器中，制备指定压力下的饱和水。此时的压力将在整个水合物生成过程中稳定不变。

2)背压阀全开，启动平流泵，使饱和水在系统中循环流动，以便饱和水充分浸润沉积物。

3)关闭平流泵，同时关闭反应容器两端的阀门以稳定容器内压力，启动制冷，开始水合物的生成。同时采集温度及TDR数据。

4)水合物生成结束后，可开始水渗透率的测试。设定驱替压力差，动态控制平流泵出口压力，保持压差恒定。纪录压差、流量，以及温度和TDR数据。

5)通过下列公式计算含水合物样品的水渗透率:

岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术

式中:k_a为水渗透率，μm²;q_w为水的流量，mL/s;μ_w为测定温度下水的黏度，mPa·s;L为试样的长度，cm;A为试样截面积，cm²;p₁为试样进口压力，MPa;p₂为试样出口压力，MPa。

6)同时，根据TDR波形，计算多孔介质中水合物的饱和度，由此得出不同水合物饱和度情况下试样的水渗透率，了解水渗透率随水合物饱和度的变化趋势。

⑧ 土石混合体渗透性能的试验研究

周中¹ 傅鹤林¹ 刘宝琛¹ 谭捍华² 龙万学² 罗强²

（1.中南大学土木建筑学院 湖南 长沙 410075

2.贵州省交通规划勘察设计研究院 贵州 贵阳 550001）

摘要 土石混合体属于典型的多孔介质，其渗透特性与砾石的百分含量关系密切。通过自制的常水头渗透仪，测定了不同含砾量时土石混合体渗透系数值，研究发现含砾量与土石混合体渗透系数之间存在指数关系；基于幂平均法，提出了土石混合体复合渗透系数的计算公式，并通过试验结果验证了该式的正确性，为土石混合体渗透系数的理论计算提供了一个简明有用的计算工具。

关键词 土石混合体 多孔介质 渗透性能 复合渗透系数 经验公式

土石混合体一般是由作为骨料的砾石或块石与作为充填料的粘土或砂组成，它是介于土体与岩体之间的一种特殊的地质体，是土和石块的介质耦合体^［1］。因为土石混合体具有物质组成的复杂性、结构分布的不规则性以及试样的难以采集性等特殊的性质，从而给研究带来极大的困难，目前人们对于它的研究仍处于探索之中^［2］。渗透与强度和变形特性都是土力学中所要研究的主要力学性质，其在土木工程的各个领域都有重要的作用^［3］。土石混合体属于典型的非均质多孔介质^［4］，其渗透系数是由高渗透性的砾石和低渗透性的土体复合而成的。土的渗透系数可以通过室内试验由达西定理计算得出，然而土石混合体的渗透系数却难以确定，主要原因是：取样困难；难以进行常规的渗透试验；大尺度的渗透试验不仅造价高、准确性差，而且试验结果离散度大，难以掌握其规律性。因此能够求出土石混合体复合渗透系数的计算公式具有重要的理论意义和工程应用价值。

土石混合体中土与砾石粒径的界限值为5mm，即将粒径小于5mm的颗粒称为土、大于5mm的颗粒称为石，砾石含量用P₅表示^［1］。利用自制的常水头渗透仪，研究砾石体积百分含量P₅从0%逐步过渡到100%（间隔10%）时土石混合体的渗透系数，每种配比作平行试验3次，共33次渗透试验。

1 土石混合体渗透性能试验

1.1 试样的基本物理力学性质

试验所取土样为正在修建的上瑞高速公路贵州段晴隆隧道出口处典型性土石混合体，其天然状态土的物理指标及颗粒级配曲线见表1和图1。由图1可知现场取回土样的不均匀系数C_u为12.31，说明土样中包含的粒径级数较多，粗细粒径之间差别较大，颗粒级配曲线的曲率系数C_c为1.59，级配优良。

表1 天然状态土的基本物理指标

图1 天然状态土的颗粒级配曲线

1.2 大型渗透仪的研制

《土工试验规程》（SL237—1999）规定粗粒土的室内渗透系数需由常水头渗透仪测试，国内常用的常水头渗透仪是70型渗透仪。70型渗透仪的筒身内径为9.44cm，试验材料的最大粒径为2cm，规范^［5］要求筒身内径应为最大粒径的8～10倍，因此70型渗透仪的筒身内径过小，有必要研制大尺寸的渗透仪。自制渗透仪的内径和试样高度至少应为最大颗粒粒径的8倍，即至少应为16cm，另外，考虑到边界效应，试样的上下两头分别增加2cm，因此，自制渗透仪的内径和试样高分别取为16cm和20cm。考虑到土石混合体的渗透性较强，选取进排水管的口径为2cm。自制的大型常水头渗透仪如图2和图3所示。

图2 自行研制的渗透仪

图3 常水头渗透仪示意图

数据单位为cm

1.3 试验步骤

首先，将由现场取回的土样烘干、过筛，并根据粒径的大小分为0～5 mm的土和5～20mm的砾石两部分。然后，按照试验要求的砾石体积百分含量P₅，以10%的初始含水量配制试样，静置24 h。试验时，将配制好的试样分层装入圆桶中，每层装料厚度30mm左右，分层压实，记录每层的击实数。按上述步骤逐层装样，至试样顶部高出测压孔约3cm为止。测出装样高度，准确至0.1cm。在试样顶部铺一层2cm厚的细砾石作缓冲层。之后，由进水管注入蒸馏水，直至出水孔有水流出，静置24 h使试样充分饱和。用量筒从渗透水出口测定渗透量，同时用温度计测量水温，用秒表测记经一定时间的渗水量，共测读6次，取其平均值，6次结果相差不得超过7%，否则需重新测定。

1.4 试验数据

按照试验设计的各种砾石体积百分含量P₅共需作11组试验，每组试验作平行试验三次，取3次测量的平均值，并乘以温度校正系数

，即可求出每组试验20℃时的渗透系数，渗透系数的测量结果见表2。

表2 渗透系数测定结果

2 试验结果分析

2.1 渗透系数与砾石含量的关系

不同含砾量的颗粒级配曲线如图4所示，由图4可以求出各曲线的粒径特征系数及不均匀系数C_u和曲率系数C_c。

图4 试样的颗粒级配曲线

图5为土石混合体砾石含量P₅与20℃时渗透系数的关系曲线。从图5可以看出，随着含砾量的增加，渗透系数急剧增加，可见，在设计中可以通过调节砾石的含量来控制土石混合体的宏观渗透性能。

图5 粗粒含量与渗透系数的关系

从图5还可以发现，土石混合体中砾石的含量P₅与渗透系数k之间存在指数关系，与文献［6］的研究成果相似，即

土石混合体

式中：k₀为P₅＝0时土的初始渗透系数；n为与土石混合体本身性质相关的常数。对于文中试验值，k₀与n分别为0.0006cm/s和8.82。在工程中可以通过少量试验来确定k₀，n值，以此来预测不同级配土石混合体的渗透性。

2.2 土石混合体的复合渗透系数

近几十年来，许多学者在揭示影响和决定土的渗透系数内在因素及其相互关系方面进行了大量工作，并取得了有益的成果^［7～12］，被认为依然有效且目前常用的确定渗透系数的半经验、半理论公式有：

（1）水利水电科学研究院公式^［7］：

土石混合体

式中：k₁₀，k₂₀分别为温度为10℃和20℃时的渗透系数（cm/s）；η₁₀/η₂₀为温度为10℃和20℃的粘滞系数比；n为孔隙率；d₂₀为等效粒径（mm）。

（2）泰勒（Taylor）^［9］用毛管流的哈根-伯努力（Hange-Poiseuille）方程导出渗透系数的表达式：

土石混合体

式中：d_s为当量圆球直径，可以用等效粒径d₂₀代替；γ_w为液体容重；μ为液体粘滞度；e为孔隙比；C为形状系数，通常取C＝0.2。

式（2）和式（3）均是针对土体的渗透特性提出的半经验、半理论公式，然而对于非均质性更强、粒径差别更大的土石混合体来说，其适用性不是很强。土石混合体中砾石形成骨架，细颗粒充填孔隙，其渗透系数是由低渗透介质土体的渗透系数k_S和高渗透性介质砾石的渗透系数k_G复合而成。土石混合体复合渗透系数不是按体积百分含量的简单复合，而是高低渗透性介质的耦合。在参考相关文献^{［10～12］}的基础上，基于幂平均法，本文提出的土石混合体复合渗透系数k复合的表达式为

土石混合体

式中：P₅为砾石的体积百分含量，%；k_G为砾石的渗透系数，cm/s；k_S为土的渗透系数，cm/s；f为系数。

砾石的体积百分含量P₅可以由筛分法求出；土的渗透系数k_S和砾石的渗透系数k_G可以由室内试验直接求出或参考相关资料确定；系数f可以通过少量试验回归分析确定，因此可以说（4）式是一个简明实用的土石混合体复合渗透系数计算公式。

图6 不同计算方法结果比较

为进一步验证（4）式，我们将试验测得的k值与用（2），（3），（4）式计算得到的k值进行对比分析。结果见图6，具体数值见表3。由图6和表3可知据水利水电科学研究院公式和泰勒公式计算结果均高于实测值，尤其是当P₅≤30%时，（2）式计算结果和（3）式计算结果比实测值大2～3个数量级，与实测值相差较大。而用本文方法得到的土石混合体的渗透系数最接近实测值，平均相对误差仅为0.6%，能够作为土石混合体渗透系数定量预测的有效工具。在工程设计中，可以根据工程对土石混合体渗透性的要求，依据本文提供的经验公式，调整土石混合体中砾石的含量，达到控制土石混合体渗透能力的目的。

表3 土石混合体渗透系数及相关参数

3 结论

（1）利用自制的常水头渗透仪，测定了不同含砾量时土石混合体的渗透系数值，并指出含砾量与土石混合体渗透系数之间存在指数关系。在工程设计中可以通过合理调整土石混合体中砾石的含量，达到控制其渗透性能的目的。

（2）指出土石混合体的渗透系数是一种由高渗透性的砾石和低渗透性的土体复合而成的，给出了土石混合体复合渗透系数的计算公式，并通过试验结果验证了计算公式的正确性，为土石混合体渗透系数的定量预测提供了一个简明有用的计算工具。

参考文献

［1］油新华.土石混合体随机结构模型及其应用研究.北方交通大学博士论文.2001：1～18

［2］油新华，汤劲松.土石混合体野外水平推剪试验研究.岩石力学与工程学报.2002，21（10）：1537～1540，60～129

［3］黄文熙.土的工程性质.北京：水利电力出版社.1984：60～129

［4］薛定谔 A E.多孔介质中的渗流物理.北京：石油工业出版社.1984：141～173

［5］中华人民共和国水利部.土工试验规程（SL237—1999）.北京：中国水利水电出版社，1999：114～120

［6］邱贤德，阎宗岭，刘立等.堆石体粒径特征对其渗透性的影响.岩土力学，2004，25（6）：950～954

［7］刘杰.土的渗透稳定与渗流控制.北京：水利电力出版社，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