真空飽水法是測定多孔材料(如混凝土、石材、陶瓷、耐火材料等)吸水率、孔隙率、飽水狀態(tài)等指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法,核心是通過真空環(huán)境排除材料內(nèi)部孔隙空氣,再讓水在負(fù)壓與壓力作用下充分滲入孔隙,確保材料達(dá)到飽和狀態(tài)。以下是規(guī)范、可操作的完整步驟,遵循GB/T、ASTM等通用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)邏輯:
一、試驗(yàn)前準(zhǔn)備
樣品制備與處理
將待測材料加工成標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣(如立方體、圓柱體,無缺角、裂縫、表面疏松),清除表面粉塵、碎屑,避免雜質(zhì)堵塞孔隙。
若樣品含游離水分,需先進(jìn)行干燥處理:放入烘箱,按材料特性設(shè)定溫度(混凝土、石材一般105~110℃),烘干至恒重(連續(xù)兩次稱量差值≤0.1%),取出后放入干燥器冷卻至室溫,稱量干燥質(zhì)量m?,精確至0.01g。
設(shè)備與試劑檢查
準(zhǔn)備真空飽水裝置:真空干燥器、真空泵、真空壓力表、真空閥、儲水容器、溢流裝置,確認(rèn)裝置密封完好,真空泵運(yùn)行正常,真空度可穩(wěn)定控制在0.095MPa以上。
試驗(yàn)用水:采用去離子水或蒸餾水,水溫控制在20±5℃,避免雜質(zhì)影響孔隙滲入。
輔助工具:電子天平(精度滿足稱量要求)、鑷子、干燥器、計時器。
二、真空排氣步驟(核心環(huán)節(jié),排除孔隙空氣)
裝樣密封
將冷卻至室溫的干燥試樣輕輕放入真空干燥器內(nèi),避免碰撞損傷;試樣間、試樣與器壁間保留間隙,保證真空環(huán)境均勻。
密封真空干燥器蓋,涂抹真空脂增強(qiáng)密封性,關(guān)閉進(jìn)氣閥,打開真空泵與真空閥,開始抽真空。
抽真空與保壓
啟動真空泵,緩慢抽至真空度0.095~0.1MPa(95%以上真空度),過程中觀察壓力表,避免過快抽氣導(dǎo)致試樣破損。
達(dá)到目標(biāo)真空度后,保真空排氣:保持真空狀態(tài)2~6小時(多孔疏松材料延長至6~12小時),確保試樣內(nèi)部孔隙中的空氣完全排出,直至無連續(xù)氣泡逸出(可通過透明干燥器觀察)。
三、真空飽水與加壓飽水步驟
真空下注水
保真空完成后,保持真空泵運(yùn)行、真空度穩(wěn)定,緩慢打開真空干燥器的進(jìn)水閥,讓儲水容器中的水在負(fù)壓作用下流入干燥器,直至完全浸沒所有試樣,且水面高出試樣頂面20~50mm。
注水過程緩慢操作,避免水流沖擊損傷試樣,注水完成后關(guān)閉進(jìn)水閥,繼續(xù)保持真空狀態(tài)1~2小時,讓水在負(fù)壓下充分滲入孔隙。
破真空與常壓飽水
真空飽水完成后,緩慢打開進(jìn)氣閥,讓外界空氣緩慢進(jìn)入真空干燥器,逐步破真空至常壓(禁止快速破真空,防止水倒吸或試樣崩裂)。
關(guān)閉真空泵,讓試樣在常壓靜水中繼續(xù)飽水2~24小時(材料孔隙越復(fù)雜,飽水時間越長),確保水在壓力差作用下完全填充剩余微小孔隙。
四、飽水后試樣處理與稱量
表面除水
常壓飽水完成后,用鑷子輕輕取出試樣,立即用濕潤的干凈毛巾或?yàn)V紙快速擦去試樣表面自由水(僅擦表面浮水,不擠壓試樣,避免吸出內(nèi)部孔隙水)。
操作需迅速,整個除水過程控制在1分鐘內(nèi),防止表面水分蒸發(fā)影響稱量結(jié)果。
飽水質(zhì)量稱量
表面除水后,立即用電子天平稱量飽水試樣的表觀質(zhì)量m?,精確至0.01g;稱量完成后,可根據(jù)需求測試試樣的水中質(zhì)量m?(用于計算體積、密度)。
五、數(shù)據(jù)計算與試驗(yàn)收尾
核心指標(biāo)計算
按公式計算吸水率:吸水率(%)=(m?-m?)/m?×100%;
結(jié)合試樣體積,可進(jìn)一步計算開口孔隙率、飽水密度等指標(biāo),平行試樣測試結(jié)果取平均值,保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
設(shè)備與試樣清理
排空真空干燥器內(nèi)的水,清洗干燥器、管路,去除水垢與雜質(zhì),晾干后密封存放;
測試后的試樣按需求處理,若需重復(fù)使用,需重新干燥、冷卻后保存。
六、關(guān)鍵注意事項(xiàng)
真空度需穩(wěn)定達(dá)標(biāo),排氣與飽水時間需根據(jù)材料孔隙特性調(diào)整,確保飽水充分;
全程避免試樣損傷、表面水分蒸發(fā)或內(nèi)部孔隙水流失,保證稱量數(shù)據(jù)真實(shí);
試驗(yàn)用水、設(shè)備清潔度需嚴(yán)格控制,防止雜質(zhì)堵塞試樣孔隙,影響測試精度。