阅读说明：本技术 一种用于岩土质文物具有柔性壁密封结构的透湿杯及透湿性测试方法 (Moisture permeable cup with flexible wall sealing structure for geotechnical cultural relics and moisture permeability testing method ) 是由 张博 尚冬娟 郭青林 刘晓颖 裴强强 于 2021-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于岩土质文物具有柔性壁密封结构的透湿杯及透湿性测试方法。样品包裹在柔性环形气囊中,放置在透湿杯杯体内,将样品密封于透湿杯杯口,置于两种饱和盐溶液中,通过调节环形气囊充放气程度适配不同尺寸样品进行透湿性测试,测试不同尺寸样品的透湿率。本发明环形气囊和样品密封效果好,装样便捷,通过调节充气量能够对不同规格样品进行透湿性试验,为岩土质文物保护研究提供了新的装置。本发明结构简单、操作方便,在文物保护及岩土工程领域有着较为广泛的应用前景。(The invention relates to a moisture permeable cup with a flexible wall sealing structure for a geotechnical cultural relic and a moisture permeability testing method. The sample wraps up in flexible annular gasbag, places in the cup body of permeating with water, seals the sample in the cup rim of permeating with water, places in two kinds of saturated salt solutions, fills out the gas degree adaptation different size samples through adjusting annular gasbag and carries out the moisture permeability test, tests the moisture permeability of different size samples. The annular air bag and the sample have good sealing effect and convenient sample loading, and can carry out moisture permeability tests on samples with different specifications by adjusting the inflation quantity, thereby providing a new device for the protection research of geotechnical cultural relics. The invention has simple structure and convenient operation, and has wider application prospect in the field of cultural relic protection and geotechnical engineering.)

一种用于岩土质文物具有柔性壁密封结构的透湿杯及透湿性 测试方法

技术领域

本发明涉及岩土质文物保护试验研究及加固工程领域，涉及遗址本体性质以及加固材料透湿性能测试，对于岩土质文物保护加固研究具有重要意义。本发明也适用于岩土工程等相关领域。

背景技术

我国拥有大量的岩土质不可移动文物，其材质包括砂砾岩、砂岩以及不同成分性质的土壤。水汽是遗址本体发育病害的主要因素之一，水汽的来源是多方面的，阻断水汽是非常困难，而且易发育次生病害，因此遗址本体的保护加固材料也应具有良好的水汽透过性能。透湿性是指水蒸气在一定的试样面积、厚度、蒸气压和时间条件下，水蒸气通过试样的速率表示，简称透湿率。透湿率的测试对于病害发育研究以及保护加固材料研发具有重要指导意义。也是水蒸气透过性能测定透湿率的重要方法。

由于文物的特殊性，现场所获得的样品量较少、不规则且部分样品强度较低，常规的蒸汽渗透试验杯无法对文物样品进行固定以及很好的密封，因此，研制出一种具有柔性壁密封结构的透湿杯很有必要。对于岩土质文物保护加固研究起重要的支撑作用。

发明内容

基于上述，本发明的目的在于提供一种用于岩土质文物具有柔性壁密封结构的透湿杯，本发明的另一目的在于提供透湿杯透湿性的测试方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

样品包裹在柔性环形气囊中，放置在透湿杯杯体内，置于两种饱和盐溶液中，通过调节环形气囊充放气程度适配不同尺寸样品进行透湿性测试，测试不同尺寸样品的透湿率。具体的技术方案是：

一种用于岩土质文物具有柔性壁密封结构的透湿杯，包括样品、柔性环形气囊、气囊充放气口、透湿杯杯体、饱和盐溶液A、电子分析天平、密封箱和饱和盐溶液B。样品边缘涂抹微晶蜡后置于柔性环形气囊的内侧，并嵌于透湿杯杯体上部棱台上，气囊设有气囊充放气口，透湿杯杯体底部存贮饱和盐溶液A，整个透湿杯杯体悬挂在盛有干燥剂B的密封箱内，通过电子分析天平测量透湿杯质量变化。

一种用于岩土质文物具有柔性壁密封结构的透湿杯透湿性测试方法，其步骤为：

（1）选取上下平整，边缘没有尖锐棱角的样品养护后进行试验；

（2）样品边缘涂抹微晶蜡后，将样品置于柔性环形气囊的内侧，给柔性环形气囊充气，至样品稳定在柔性环形气囊停止充气；

（3）透湿杯内装适量饱和盐溶液A，依据试验湿度选取溶液；

（4）环形气囊外侧涂抹微晶蜡，将气囊与样品缓慢推入透湿杯口，气囊完全进入杯口后将气囊完全冲起，使样品与气囊壁完全密封并牢固固定在杯口

（5）将步骤（4）的透湿杯放入装有饱和干燥剂B的密封箱内，通过饱和盐溶液A和干燥剂B实现样品两侧的蒸汽渗透梯度，将透湿杯置于恒定温度的环境下开始称量透湿杯的质量变化，当透湿杯质量变化率稳定后计算被测样品透湿率。

本发明的优点和产生的有益效果是：

1、本发明由透湿杯杯体和可充放气环形气囊组成。透湿杯杯体带有凹槽，环形气囊能够进行充放气，通过气囊充放气，调节气囊压力，将样品固定于气囊内侧，通过增大压力，将气囊与样品密封于透湿杯杯口，通过杯内外的蒸汽压差实现蒸汽渗透梯度，以此进行岩土质文物材料的透湿性测试。

2、本方法能够快速对试样进行密封安装，封护后样品具有上下相同的暴露面积；环形气囊具有良好的弹性，能够进行充放气，通过气囊充放气，调节气囊充气量，能够对边缘不规则的样品或不同规格尺寸的样品进行透湿性测试；为岩土质文物保护研究提供了新的支撑手段。

3、本方法操作简单，应用方便，造价低，在岩土质文物保护以及岩土工程领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1 透湿杯实验示意图；

图中：（1）被测样品、（2）柔性环形气囊、（3）气囊充放气口、（4）透湿杯杯体、（5）饱和盐溶液A、（6）电子分析天平、（7）密封箱、（8）干燥剂B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案再作进一步详细说明：

一种用于岩土质文物具有柔性壁密封结构的透湿杯，包括样品（1）、柔性环形气囊（2）、气囊充放气口（3）、透湿杯杯体（4）、饱和盐溶液A（5）、电子分析天平（6）、密封箱（7）、饱和盐溶液B（8），样品（1）边缘涂抹微晶蜡后置于柔性环形气囊2的内侧，嵌于透湿杯杯体（4）上部棱台上，气囊设有气囊充放气口（3），透湿杯杯体（4）底部存贮饱和盐溶液A（5），整个透湿杯杯体（4）悬挂在盛有干燥剂B（8）的密封箱（7）内，通过电子分析天平（6）测量透湿杯质量变化。

一种用于岩土质文物具有柔性壁密封结构的透湿杯透湿性测试方法，其步骤为：

（1）选取上下平整，边缘没有尖锐棱角的样品1，样品直径6-10cm，厚度不低于样品直径的1/2。试验前，样品需放置在温度23±5℃，相对湿度为50±5%的条件下养护至试样恒重；

（2）样品边缘涂抹微晶蜡密封后，将样品1置于柔性环形气囊2的内侧，给柔性环形气囊2充气，当气压达到5Pa时停止充气；

（3）透湿杯内装不超过杯体高度1/3的饱和盐溶液A，通过饱和盐溶液A调节杯内相对湿度，在23℃保持一定相对湿度饱和溶液见表1；

表1 23℃温度下保持一定湿度的饱和溶液A和干燥剂B

（4）环形气囊外侧涂抹微晶蜡，将气囊与样品缓慢推入透湿杯口，气囊完全进入杯口后将气囊内气压调整至20Pa，使样品与气囊壁完全密封并牢固固定透湿杯在杯口；

（5）将步骤（4）的透湿杯放入装有饱和干燥剂B的密封箱内，置于23±0.5℃的环境下开始试验，通过饱和盐溶液A和干燥剂B失效样品两侧的蒸汽渗透梯度，使用电子天平连续记录透湿杯质量变化率，至透湿杯质量变化率连续24h小于5%时结束试验；当透湿杯质量变化率稳定后计算被测样品透湿率；

（6）通过步骤（5）的测量结果计算透湿率，透湿率计算公式如下：

式中：W为透湿率[g/(s∙m²∙Pa)]，G为稳定时单位时间内透湿杯的质量变化（g），t为时间（s）,A为试样截面积（m²），P_s为23℃温度下的饱和蒸气压（Pa）,R_HA为分数值表示的透湿杯内的相对湿度，R_HB为分数值表示的干燥箱内的相对湿度。