CN110398435A - 一种岩石材料无损浸水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩石材料无损浸水装置及方法，属于岩石材料吸水性测试技术领域，解决了现有浸水装置操作不便、劳动强度大、结果可靠性差以及效率低的问题。该无损浸水装置包括恒湿箱、加湿器、集水器和主机，加湿器的出气口与恒湿箱连接，进水口与集水器连接；主机用于浸水过程中的数据处理及运行控制；加湿器用于向恒湿箱内供入水气；恒湿箱内设有温湿度监测组件和称重组件，温湿度监测组件用于实时监测恒湿箱内的温度、湿度信息并将温度、湿度信息传递至主机，称重组件用于实时监测试样重量变化信息并将试样重量信息传递至主机，主机对接收到的信息进行处理，获得测试结果。本发明操作简单、效率高、结果可靠、劳动强度低。

Description

一种岩石材料无损浸水装置及方法

技术领域

本发明涉及岩石材料吸水性测试技术领域，尤其涉及一种岩石材料无损浸水装置及方法。

背景技术

类岩石材料的吸水性试验是指通过按照相关试验规程(《岩石物理力学性质试验规程》或其他标准)要求，对烘干之后的类岩石材料进行浸水，使其吸收水分，进而获得类岩石材料的天然含水率、吸水速率、饱和含水率等系列信息，为水-岩耦合或其他含水多场耦合试验提供参数，所得结果具有试验价值。

在整个浸水试验过程中，准确性及可操作性是整个试验的关键所在。目前，关于类岩石材料的吸水试验有多种方法。其中，最常见的方法是将类岩石材料试样放置在盛满水的容器中，使水完全没过试样上表面，然后每个一段时间(如1h)对试样进行称重。但这种方法存在严重缺陷，时间完全浸入水中，长时间浸泡过程中水的压力会对一些材料尤其是泥岩之类试样造成损伤，如表面出现裂纹或整体破坏，使试验无法进行；还有一种方法是无损浸水，即将试样置于密封箱体内，通过加湿器将水雾化成的超微粒子以恒定的速率通过塑胶软管进入密封箱内,在箱体达到恒湿状态时，超微粒子由试样表面深入内部进而提高含水率，这种方法避免了吸水过程中对试样的破坏，但可操作性较差，浸水过程较复杂，测试结果不准确。首先，浸水过程中，需每隔一定时间将试样自箱体内取出，擦拭表面水分并进行称重，这个过程中水分擦拭程度不均、各试样吸水时间不同、取出动作对试样的破坏均造成测试数据不准确，且整个过程需要实验人员一直在场操作，便捷性极差。同时，整个浸水过程均为人工操作，得出实验数据较单一且为原始数据，不便于随时控制试样含水率，误差较大。

因此，对于进行类岩石材料的吸水性试验，现有方法及设备均有所不足。所以急需找到一种方便可靠、经济合理，又能保证实验结果准确、全面且随时能够掌握和控制试样含水率的类岩石材料智能化浸水的设备及方法。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种岩石材料无损浸水装置及方法，用以解决现有岩石材料浸水装置的操作不便、操作人员劳动强度大、效率低以及浸水结果可靠性差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，提供一种岩石材料无损浸水装置，包括恒湿箱、加湿器、集水器和主机；加湿器的出气口与恒湿箱连接，进水口与集水器连接，恒湿箱、加湿器和集水器连通构成循环管路；主机用于浸水过程中的数据处理及运行控制；加湿器用于向恒湿箱内供入水气；恒湿箱内设有温湿度监测组件和称重组件，温湿度监测组件用于实时监测恒湿箱内的温度、湿度信息并将温度、湿度信息传递至主机，称重组件用于实时监测试样重量变化信息并将试样重量信息传递至主机，主机对接收到的温度、湿度信息以及试样重量信息进行处理，获得测试结果。

进一步地，岩石材料无损浸水装置还包括用于防止试样表面积水的防积水组件。

进一步地，防积水组件为脱水帽，脱水帽为倒锥形结构。

进一步地，防积水组件为倾斜底座，倾斜底座设有用于限制试样各个面均处于非水平状态的V字形凹槽。

进一步地，称重组件通过模块托架固定于恒湿箱的底板；模块托架为镂空结构。

进一步地，恒湿箱的底板设有排水通道以及与排水通道连通的储水箱，储水箱通过导管与集水器相连。

进一步地，集水器设有泄压口和注水口，泄压口和注水口分别配套设有泄压口密封盖和注水口密封盖；泄压口密封盖上设有集水器泄压孔，恒湿箱设有泄压阀或恒湿箱泄压孔。

进一步地，称重单元包括由下向上设置的称重托台、支架和重力传感器；重力传感器采用S型载荷传感器或轮辐式载荷传感器。

另一方面，还提供一种基于上述岩石材料无损浸水装置的浸水方法，包括如下步骤：

对试样表面进行平整及洁净化处理；

在恒湿箱中安装试样，将试样置于恒湿箱中的称重托台上；

设定称重单元的上限或下限；

向集水器内注水，开启加湿器，加湿器产生的蒸汽浸湿试样表面，主机基于接收到的温度、湿度信息以及试样重量信息，获得在不同吸水速率下试样的重量和/或含水率的变化曲线。

进一步地，在恒湿箱中安装试样时，安装防积水组件；

若采用脱水帽作为防积水组件，则先将试样置于称重拖台上，在试样的上表面放置吸水饱和的吸水组件，再将脱水帽置于吸水组件上；

若采用倾斜底座作为防积水组件，则先将吸水饱和的吸水组件置于倾斜底座的V字形凹槽，再将试样置于吸水组件的凹槽，最后将安装有试样及吸水组件的倾斜底座整体放置在称重拖台上。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果之一：

a)本发明提供的岩石材料无损浸水装置，加湿器的出气口与所述恒湿箱连接，进水口与集水器连接，浸水装置内的水流动形成了循环管路，浸水过程中不必二次加水，浸水过程中不需要工作人员时刻监督，操作方便快捷，减少操作人员的工作量。

b)本发明提供的岩石材料无损浸水装置，恒湿箱内设置的称重组件包括多个称重单元，对所有称重单元依次编号，每个称重单元与主机中的监测通道对应，能够分别监测记录每个称重单元上试样重量的实时变化，因而提高了测试效率，每次浸水测试能够获得多块试样重量和/或含水率的实时变化曲线。另外，浸水过程中试样的含水率不需要人工取出称重，而是由称重单元每隔1s自动称重，显著减少操作人员的工作量，避免了取出岩石试样时擦拭不均、吸水时间不同而导致的误差，且称重的单位时间较短，试验数据更准确、可靠。

c)本发明提供的岩石材料无损浸水装置，通过设置结构简单的防积水组件，能够避免试样表面积水，提高测试结果的准确性。

d)本发明提供的岩石材料无损浸水方法，只需在试验准备阶段将试样放置在恒湿箱内的称重单元上，并提前向集水器加满水或加集水器1/2～2/3体积的水，开启开关，整个测试过程自动完成。由于该仪器内设循环***，集水器内不需再次加水，因此浸水过程中不需要工作人员时刻监督，操作方便快捷。

e)本发明提供的岩石材料无损浸水方法，通过在试样顶部设置脱水帽或将试样置于倾斜底座上，避免了试样吸水过程中表面积聚水，提升了吸水量测定的结果准确性.

f)本发明提供的岩石材料无损浸水方法，通过设置吸水组件避免了试样与防积水组件之间的空隙中产生积水，进一步确保了试验吸水量测定的准确性，使试验结果更加可靠。

本发明提供的方法和装置，基于相同的原理，其相关之处可相互借鉴，且能达到相同的技术效果。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为实施例中岩石材料的无损浸水装置的结构示意图；

图2(a)为实施例中称重组件的俯视图；

图2(b)为实施例中称重组件的正视图；

图3为实施例中集水器的俯视图；

图4为实施例中加湿器的正视图；

图5(a)为实施例中脱水帽的结构示意图；

图5(b)为实施例中倾斜底座的结构示意图；

图6为实施例中试样放置脱水帽的示意图；

图7为实施例中正方体试样置于倾斜底座上的示意图；

图8为实施例中镂空支架的结构示意图；

图9为实施例中试样置于镂空支架上的示意图。

附图标记：

1-水平面板；2-竖直面板；3-恒湿箱；4-集水器；5-加湿器；6-称重单元；7-称重托台；8-支架；9-重力传感器；10-模块托架；11-泄压口密封盖；12-注水口；13-集水器泄压孔；14-指示灯；15-加湿开关；16-圆锥脱水帽；17-棱锥脱水帽；18-长方体试样；19-吸水组件；20-圆柱体试样一；21-倾斜底座；22-正方体试样；23-圆柱体试样二；24-镂空支架；25-试样安装部。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种岩石材料无损浸水装置，如图1所示，包括恒湿箱3、加湿器5、集水器4和主机，加湿器5的出气口与恒湿箱3连接，进水口与集水器4连接，恒湿箱3、加湿器5和集水器4连通构成循环管路；其中，主机用于浸水过程中的数据处理及运行控制，主机为无损浸水装置的数据处理及控制中心，主机设置显示屏和操作按键；加湿器5用于向恒湿箱3内供入水气，具体的，加湿器5将将从集水器4中取的水转化成水气，并将产生的水气供入恒湿箱3内；恒湿箱3内设有用于实时监测恒湿箱3内的温度及湿度的温湿度监测组件及用于实时监测试样重量变化的称重组件，温湿度监测组件和称重组件将实时监测的温度和湿度信息、试样重量信息传递至主机，主机能够对接收到的温度、湿度信息以及试样重量信息进行处理并在显示屏上显示，恒湿箱3设有档位调节开关，能够根据需要调整控制恒湿箱3内的温度和湿度，主机还能够对接收的信息进行处理，得到测试结果。

本实施例中岩石材料无损浸水装置的基本工作原理为：采用加湿器5作为湿气转化装置，抽取集水器4中的纯净水，在透明恒湿箱3内对类岩石材料试样进行加湿，每个试样均放置于一个称重单元6上，主机采集并记录试样重量变化曲线，每套装置可以同时对多个试样进行监测，并记录温度和湿度变化，主机根据实时监测的温度和湿度变化数据，能够根据设计需求调整恒湿箱3内的湿度和温度，实现湿度及含水率的自动控制。

为了提高测试效率，每次浸水测试能够获得多块试样含水率的实时变化情况，恒湿箱3内设置的称重组件包括多个称重单元6，优选地，称重单元6的数量为6-12个。示例性的，如图2(a)～图2(b)所示，称重组件包括含8个称重单元6，并对所有称重单元6依次编号，每个称重单元6分别与主机中的不同监测通道对应，能够分别监测记录每个称重单元6上试样重量的实时变化。其中，称重单元6包括由下向上设置的称重托台、支架8和重力传感器9，优选地，称重单元6的重力传感器9采用高精度称重传感器，如S型载荷传感器或轮辐式载荷传感器。浸水过程中，试样放置在称重托台上，试样的实时重量由传感器测出，并经由电路将数据传到主机，主机内设置的运行软件将数据拟合成曲线显示在显示屏上，由于称重单元6有8个，因此主机可以同时显示8个试样的含水率实时变化图。此外，可以通过操作按键来设置某称重单元6的称重上限或下限，依次来自动获得试验所需的试样的含水率。

本实施例中，称重组件通过模块托架10固定于恒湿箱3的底板，8个称重单元6固定在模块托架10上，模块托架10为镂空结构，镂空结构能够保证水气在恒湿箱3内的循环，避免对水雾运动的阻隔。

考虑到恒湿箱3中的部分水气会凝结成水滴落在恒湿箱3底部，为了避免水滴累积阻碍蒸汽在循环管路内循环，进而影响测试精度，恒湿箱3的底板设有排水通道和储水箱，排水通道与储水箱连接，储水箱通过导管与集水器4相连。浸水过程中，集水器4通过管路将水输送至加湿器5，加湿器5通过蒸汽的形式将水气供入恒湿箱3内，恒湿箱3内的气体在可控速率下液化成水滴，由水雾凝结成的水滴在重力作用下穿过模块托架10，经排水通道进入恒湿箱3下部设置的储水箱，储水箱通过管路将水传到集水器4，由此浸水装置内的水流动形成了循环管路，浸水过程中不必二次加水。浸水过程中，水路循环过程中有很少量水分流失，但流失的水分可忽略不计，整个浸水过程的水损失主要有两个环节：1)泄压孔的蒸汽逸出，但由于逸出效率接近0，因此可忽略不计；2)岩石吸水导致总水量减少，但岩石类材料一般吸水性不高，损失得水远低于集水器4内储存的水，相对于集水箱中的水量也可忽略不计。因此，与现有浸水装置需要在浸水过程中反复多次加水不同，本实施例的无损浸水装置只需要在实验开始前在集水箱中装满水即可，在一定时间内，不需要二次加水，不仅降低操作人员的工作强度，而且避免因集水器4缺水导致实验失败，还提升了浸水装置的工作稳定性和智能化程度。

本实施例中，集水器4由硬塑料材质制成的桶状容器，如图3所示，集水器4的上部设有泄压口和注水口12，泄压口和注水口12分别配有泄压口密封盖11和注水口12密封盖。在泄压口密封盖11上设有集水器泄压孔13，集水器泄压孔13的直径为4～6mm。根据装置运行速率，集水器泄压孔13用于正常泄压，当发生紧急情况需要迅速泄压时，拧开泄压口密封盖11即可实现紧急情况下的快速泄压。集水器4上设置泄压口和集水器泄压孔13能够防止集水器4内的气压过大阻碍正常水循环。

考虑到无损浸水装置工作时，由于加湿器5不断地产生水气并进入恒湿箱3，恒湿箱3内气压会逐渐升高，而在岩石材料浸水过程需要稳定的气压，若恒湿箱3内压力过大，一方面阻碍加湿器5新产生的蒸汽进入，另一方面蒸汽在大压力条件下会液化成水，液态水落在试样上，导致测试结果不准确。因此，为保证恒湿箱3内气体正常流通，恒湿箱3设有泄压组件，优选地，泄压组件为泄压孔，泄压孔的孔径为4～6mm，泄压孔可以设有密封盖。当恒湿箱3内部压力超出所需稳定压力时，一部分蒸汽能够经泄压孔逸出，蒸汽在控制下的速率下逸出，以便维持恒湿箱3内气压稳定。浸水过程中，泄压孔始终保持连通状态，用以平衡恒湿箱3内的压力，将恒湿箱3内的压力控制在规定范围内，以防止恒湿箱3内水雾过多，压力过大导致水雾液化成水，影响含水率增长速度。

本实施例中，加湿器5是无损浸水装置的水气来源，加湿器5通过导管分别与集水器4和恒湿箱3连通，优选地，加湿器5为超声式加湿器。无损浸水装置工作时，超声式加湿器从集水器4中取水，将液态水气化之后通过导管将水雾传向恒湿箱3。如图4所示，加湿器5设有指示灯14和加湿开关15，指示灯14用于指示加湿器5的工作状态，加湿器5开关用于控制加湿器5的启动和关闭，同时还可以通过旋转调节加湿器5的档位，当工作正常时，指示灯14显示为绿色，工作故障时，指示灯14显示为红色。

本实施例中，岩石材料无损浸水装置的主要部件均设置在主体框架上，主体框架包括水平面板1和竖直面板2，水平面板1和竖直面板2构成直角支架8结构，如图1所示，恒湿箱3、加湿器5、集水器4和主机均设置于水平面板1上，主机的显示屏、开关、操作按键或调整按钮等均可设置在竖直面板2上，置于水平面板1上的恒湿箱3紧靠竖直面板2，竖直面板2设有开口，能够通过该开口将恒湿箱3的箱门打开或关闭，此结构的无损浸水装置结构更加紧凑，提高工作人员的操作便捷性。

本实施例中，恒湿箱3由透明材质制成，优选玻璃钢材质，装置运行时工作人员能够观察其内部试样的状态；恒湿箱3的箱门设有密封结构，能够保证恒湿箱3的密封。

为避免浸水过程中试样表面积水，无损浸水装置还包括防积水组件，防积水组件用于防止试样表面积水，防积水组件包括但不限定于以下两种结构：第一种结构的防积水组件为脱水帽，如图5(a)所示，脱水帽为倒锥形结构，脱水帽可以为圆锥脱水帽16或棱锥脱水帽17，锥形结构可以为空心结构也可以为实心结构，倒锥形结构置于试样的上表面且能够覆盖试样上表面，第一种结构的防积水组件能够用于各种形状的试样，优选用于高径比大于1的试样，浸水过程中，试样的上表面为水平状态，如图6所示的棱锥结构的脱水帽置于长方体试样18上，圆锥形结构的脱水帽置于圆柱体试样一20上，脱水帽能够使凝结的水滴沿倒锥形斜面流下，从而防止试样上表面积水；第二种结构的防积水组件为倾斜底座21，如图5(b)所示，倾斜底座21设置V字形凹槽，V字形凹槽用于限定试样保持倾斜状态，使各个面均为非水平状态，浸水过程中，将试样相邻两个面置于V字形凹槽内，使试样的所有面均处于非水平状态，第二种结构的防积水组件优选用于高径比小于1圆柱体试样，如图7所示的圆柱体试样二23，也可以用于正方体试样，置于倾斜底座21的V字形凹槽的正方体试样22，倾斜状态的正方体试样22的表面不会产生积水。其中的一个优选方式，V字形凹槽的深度与V字夹角根据试样结构而定，试样的一部分能够安装于V字形凹槽，并将V字形凹槽充满，试样与V字形凹槽的侧壁为面接触，试样安装于V字形凹槽后，试样与V字形凹槽的侧壁之间不存在空隙，从而能够防止试样与V字形凹槽的侧壁之间空隙内积水。

本实施例中，操作人员根据试样的形状选择防积水组件，各种形状的试样均可以采用第一种结构的防积水组件，然而，对于高径比大于1的圆柱体试样，优先采用第一种结构的防积水组件，若采用第二种结构的防积水组件，即高径比大于1的圆柱体试样采用倾斜底座21，由于高径比大于1，试样上部重量大，试样的重心与偏离支撑点，容易导致试样侧翻，稳定性差，而采用第一种结构的防积水组件，试样不会发生侧翻。

为防止试样置于倾斜底座21的V字形凹槽内，由于试样表面不会完全平整，试样与V字形凹槽的侧壁存在空隙，浸水过程中，空隙内可能积水。为了避免上述空隙积水，本实施例中的一个优选方式，倾斜底座21设置为镂空结构，将试样置于镂空结构的倾斜底座21上，即便试样表面不平整导致式样与V字形凹槽的侧壁存在空隙，空隙中凝聚的水滴也会从镂空结构漏下，不会产生积水。

本实施例中，还设计了一种镂空支架，浸水过程中，试样通过镂空支架置于称重组件上。镂空支架用采用直径为2～4mm的铁丝制作而成，镂空支架的底部水平，镂空支架包括镂空的试样安装部，试样安装部可以设置为V字形结构也可以为水平结构，如图8所示，镂空支架的试样安装部为水平结构。试验时，将圆柱体式样横置在镂空支架上，圆柱体的曲面与试样安装部接触；或者，将长方体式样放在支架上或者将圆柱体试样立在镂空支架上，同时配合吸水组件和脱水帽使用，如图9所示。将试样置于镂空支架上，能够最大程度地保证试样各表面与水气充分接触，同时，由于试样为与铁丝为点接触或线接触，进而保证试样与镂空支架具有更小的接触面积，有效地避免了积水，确保了试验测定的准确性，试验结果更加可靠。

为了进一步防止试样表面积水，防积水组件还包括吸水组件19，优选地，吸水组件19为吸水纸或吸水海绵，使用时预先将吸水组件19进行吸水饱和处理。若采用脱水帽，则将吸水饱和的吸水组件19置于试样上表面与脱水帽之间，吸水组件19能够防止蒸汽在试样上表面与脱水帽之间的间隙液化积聚，影响浸水测试结果；若采用倾斜底座21，吸水饱和的吸水组件19置于倾斜底座21的V字形凹槽，吸水组件19贴于凹槽壁，整体也呈V字形，再将试样相邻两个面置于吸水组件19的凹槽。

与现有技术相比，本实施例提供的岩石材料无损浸水装置，加湿器5的出气口与恒湿箱3连接，进水口与集水器4连接，浸水装置内的水流动形成了循环管路，浸水过程中不必二次加水，浸水过程中不需要工作人员时刻监督，操作方便快捷，减少操作人员的工作量；恒湿箱3内设置的称重组件包括多个称重单元6，对所有称重单元6依次编号，每个称重单元6与主机中的监测通道对应，能够分别监测记录每个称重单元6上试样重量的实时变化，浸水过程中试样的含水率不需要人工取出称重，而是由称重单元6每隔1s自动称重，显著减少操作人员的工作量，避免了取出岩石试样时擦拭不均、吸水时间不同而导致的误差，且称重的单位时间较短，试验数据更准确、可靠；所有试验数据均能够以表格或图像的形式展示在主机显示屏上，可帮助操作人员随时掌握试验进展，更加直观；同时，通过预先在主机设置称重上限及下限有助于操作人员获得预计的含水率岩样，有利于准确地进行下一步试验。通过在试样顶部设置脱水帽或将试样置于倾斜底座上，避免了试样吸水过程中表面积聚水，提升了吸水量测定的结果准确性；通过设置吸水纸和吸水海绵避免了试样与脱水帽或倾斜底座空隙积水，进一步确保了试验吸水量测定的准确性，使试验结果更加可靠。

实施例二

本实施例公开一种岩石材料无损浸水方法，具体利用实施例一种的无损浸水装置进行浸水测试，包括如下步骤：

对试样表面进行平整及洁净化处理；具体的，将试验试样表面擦拭干净，将试样表面进行平整性处理，确保试样表面平整无起伏，以避免吸水过程中水雾在其上表面凝结成水并聚集，影响称重单元6所测数据的准确性。

在恒湿箱中安装试样，将试样置于恒湿箱3中的称重托台上。打开恒湿箱3的箱门，将试样放置在称重托台上，选择并安装防积水组件。若防积水组件为脱水帽，则先将试样置于称重拖台7上，在试样上表面放置吸水饱和的吸水组件19，再将圆锥脱水帽16或棱锥脱水帽17置于吸水组件19上；若防积水组件为倾斜底座21，先将吸水饱和的吸水组件19置于倾斜底座21的V字形凹槽，再将试样置于吸水组件19的凹槽，最后将安装有试样及吸水组件19的倾斜底座21整体放置在称重拖台7上。试样放置完毕后，关闭恒湿箱3的箱门。

向集水器4内注水。通过注水口12向集水器4内注水，由于浸水装置内设有循环***，水在循环管路中流动，水雾在恒湿器内凝结成水后会再次回到集水器4中，因此注水量为集水器4容量的1/2～2/3即可。

通过主机的操作按键设定称重单元6的上限或下限，称重单元6的上限或下限视试验需求决定；针对不同试验的需求，也可将主机与计算机相连，进而实现更多参数设定及数据记录功能。

开启加湿器5，加湿器5产生的蒸汽浸湿试样表面，主机基于接收到的温度、湿度信息以及试样重量信息，获得在不同吸水速率下试样的重量和/或含水率的变化曲线。具体的，开启加湿器5，旋转加湿开关15，调节所需档位，当工作指示灯14显示为绿色时，表示仪器开始正常工作，当工作指示灯14显示为红色时，表示仪器工作异常。加湿器5抽取集水器4中的纯净水，并将液态水转化为水气，供入恒湿箱3内对类岩石材料试样进行加湿，试样的实时重量由传感器测出，并经由电路将数据传到主机，主机内设置的运行软件记录处理试样重量变化数据，并将数据拟合成曲线显示在显示屏上，主机根据实时监测的温度和湿度变化数据，能够根据设计需求调整恒湿箱3内的湿度和温度，实现湿度及含水率的自动控制。浸水过程中，定期查看工作指示灯14是否报警，以及显示屏的实验数据，根据实验人员的需要来决定装置何时停止工作。

本实施例中，操作人员根据试样的形状选择防积水组件，各种形状的试样均可以采用第一种结构的防积水组件，然而，对于高径比大于1的圆柱体试样，优先采用第一种结构的防积水组件，若采用第二种结构的防积水组件，即高径比大于1的圆柱体试样采用倾斜底座21，由于高径比大于1，试样上部重量大，试样的重心与偏离支撑点，容易导致试样侧翻，稳定性差，而采用第一种结构的防积水组件，试样不会发生侧翻。

考虑到试样置于倾斜底座21的V字形凹槽内，由于试样表面不会完全平整，试样与V字形凹槽的侧壁存在空隙，浸水过程中，空隙内可能积水。为了避免上述空隙积水，采用镂空结构的倾斜底座21，将试样置于镂空结构的倾斜底座21上，即便试样表面不平整导致式样与V字形凹槽的侧壁存在空隙，空隙中凝聚的水滴也会经镂空结构漏下，不会产生积水。

本实施例中，在选择防积水组件时，还可根据需要选择镂空支架，镂空支架用采用直径为2～4mm的铁丝制作而成，镂空支架的底部水平，镂空支架包括镂空的试样安装部，试样安装部可以设置为V字形结构也可以为水平结构，如图8所示，镂空支架的试样安装部为水平结构。试验时，将圆柱体式样横置在镂空支架上，圆柱体的曲面与试样安装部接触；或者，将长方体式样放在支架上或者将圆柱体试样立在镂空支架上，同时配合吸水组件和脱水帽使用，如图9所示。将试样置于镂空支架上，能够最大程度地保证试样各表面与水气充分接触，同时，由于试样为与铁丝为点接触或线接触，进而保证试样与镂空支架具有更小的接触面积，有效地避免了积水，确保了试验测定的准确性，试验结果更加可靠。

与现有技术相比，本实施例提供的岩石材料浸水方法，只需在试验准备阶段将试样放置在恒湿箱3内的称重单元6上，并提前向集水器4加满或加集水器1/2～2/3体积的水，然后开启开关即可，由于该仪器内设循环***，集水器4内不需再次加水，因此浸水过程中不需要工作人员时刻监督，操作方便快捷；浸水过程中试样的含水率不需要人工取出称重，而是由称重单元6每隔1s自动称重，操作人员的工作量锐减，避免了取出岩石试样时擦拭不均、吸水时间不同而导致的误差，且称重的单位时间较短，试验数据更准确、可靠；所有的试验数据均以表格或图像的形式展示在主机显示屏上，因此可帮助操作人员随时掌握试验进展，直观而全面；同时，通过预先在主机设置称重上限及下限有助于操作人员获得预计的含水率岩样，有利于准确地进行下一步试验。浸水过程中，通过在试样顶部设置脱水帽或将试样置于倾斜底座上，避免了试样吸水过程中表面积聚水，提升了吸水量测定的结果准确性；通过设置吸水纸和吸水海绵避免了试样与脱水帽或倾斜底座空隙积水，进一步确保了试验吸水量测定的准确性，使试验结果更加可靠。实施例二的方法实施例和实施例一的装置实施例，基于相同的原理，其相关之处可相互借鉴，且能达到相同的技术效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岩石材料无损浸水装置，其特征在于，包括恒湿箱、加湿器、集水器和主机；

所述加湿器的出气口与所述恒湿箱连接，进水口与集水器连接，所述恒湿箱、加湿器和集水器连通构成循环管路；

所述主机用于浸水过程中的数据处理及运行控制；

所述加湿器用于向恒湿箱内供入水气；

所述恒湿箱内设有温湿度监测组件和称重组件，温湿度监测组件用于实时监测恒湿箱内的温度、湿度信息并将温度、湿度信息传递至主机，称重组件用于实时监测试样重量变化信息并将试样重量信息传递至主机，主机对接收到的温度、湿度信息以及试样重量信息进行处理，获得测试结果。

2.根据权利要求1所述的岩石材料无损浸水装置，其特征在于，还包括用于防止试样表面积水的防积水组件。

3.根据权利要求2所述的岩石材料无损浸水装置，其特征在于，所述防积水组件为脱水帽，所述脱水帽为倒锥形结构。

4.根据权利要求2所述的岩石材料无损浸水装置，其特征在于，所述防积水组件为倾斜底座，所述倾斜底座设有用于限制试样各个面均处于非水平状态的V字形凹槽。

5.根据权利要求1所述的岩石材料无损浸水装置，其特征在于，所述称重组件通过模块托架固定于所述恒湿箱的底板；

所述模块托架为镂空结构。

6.根据权利要求1所述的岩石材料无损浸水装置，其特征在于，所述恒湿箱的底板设有排水通道以及与所述排水通道连通的储水箱，所述储水箱通过导管与集水器相连。

7.根据权利要求1所述的岩石材料无损浸水装置，其特征在于，所述集水器设有泄压口和注水口，泄压口和注水口分别配套设有泄压口密封盖和注水口密封盖；

所述泄压口密封盖上设有集水器泄压孔，所述恒湿箱设有泄压阀或恒湿箱泄压孔。

8.根据权利要求1-7任一所述的岩石材料无损浸水装置，其特征在于，所述称重单元包括由下向上设置的称重托台、支架和重力传感器；

所述重力传感器采用S型载荷传感器或轮辐式载荷传感器。

9.一种基于权利要求1至8所述的岩石材料无损浸水装置的浸水方法，其特征在于，包括如下步骤：

对试样表面进行平整及洁净化处理；

在恒湿箱中安装试样，将试样置于恒湿箱中的称重托台上；

设定称重单元的上限或下限；

向集水器内注水，开启加湿器，加湿器产生的蒸汽浸湿试样表面，主机基于接收到的温度、湿度信息以及试样重量信息，获得在不同吸水速率下试样的重量和/或含水率的变化曲线。

10.根据权利要求9所述的岩石材料无损浸水装置的浸水方法，其特征在于，在恒湿箱中安装试样时，安装防积水组件；

若采用脱水帽作为防积水组件，则先将试样置于称重拖台上，在试样的上表面放置吸水饱和的吸水组件，再将脱水帽置于吸水组件上；

若采用倾斜底座作为防积水组件，则先将吸水饱和的吸水组件置于倾斜底座的V字形凹槽，再将试样置于吸水组件的凹槽，最后将安装有试样及吸水组件的倾斜底座整体放置在称重拖台上。