CN115791904B - 一种砂浆溶蚀测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种砂浆溶蚀测试方法及系统，涉及溶蚀检测技术领域。该方法包括制取砂浆标准试块，并将砂浆标准试块放置于测试装置中；向测试装置中注入测试溶液，使测试溶液充满测试装置的溶蚀腔；设定测试参数，并根据测试参数对砂浆标准试块进行溶蚀测试；建立测试溶液的电容测量电路，获取测试溶液的电容测量数据，形成砂浆溶蚀速度数据；获取渗流数据，形成有效溶蚀速度数据和砂浆孔隙特征数据；根据砂浆溶蚀速度数据和有效溶蚀速度数据，获取渗流溶蚀衰减率数据。其能够准确完整的获取溶蚀测试数据，并针对渗流进程进行深入的分析，为工程实际以及材料应用提供准确可靠的数据基础。
Description
技术领域
本申请涉及溶蚀检测技术领域，具体而言，涉及一种砂浆溶蚀测试方法及系统。
背景技术
溶蚀现象是水利工程中普遍存在的工程损坏现象。碳酸盐成分的工程材料在与水接触的过程中发生反应，逐渐将碳酸盐成分分解析出，进而造成对工程的破坏。针对溶蚀这一普遍存在的现象已有众多的深入研究，并形成了较为成熟的溶蚀知识体系。逐渐建立起对于工程溶蚀的解决方案，大大提高了当下水利工程的使用寿命和工程的长久稳定性。
目前，针对工程实际发生的溶蚀情况，主要采用溶蚀试验的形式来进行验证，通常会建立测试平台，模拟实际工程所用的材料在工程环境下的溶蚀发展情况，并记录与溶蚀相关的数据进行针对工程实际发生溶蚀情况的分析，进而达到对工程溶蚀情况的了解并提出针对性的解决方案。
当下普遍所进行的溶蚀试验，主要是通过建立和工程实际类似的环境条件来测量溶蚀所产生的钙离子的浓度，进而根据溶液中钙离子浓度的变化量来确定溶蚀的发展情况。这种测量方式所标定的钙离子具有一定的局限性和针对性，如主要检测其中氧化钙离子的浓度或者其他个别含钙的离子浓度，测试的方法主要是滴定法或者其他较为复杂的测定方式。由于溶蚀反应是一个复杂的机理，所产生的离子类型多样，单一的对含钙离子进行针对性检测虽然能够覆盖主要的离子量，但并不能完整的测量出溶蚀所产生的离子量，会有一定的测量偏差，尤其对于溶蚀进程的分析有较大的影响。同时，在溶蚀后期会产生渗流，而渗流对于工程材料的稳定性影响十分显著，对于渗流的检测主要还是通过检测渗流量来进行分析，对于渗流的进程分析较少，且无法将分析的数据反应到工程材料本身的性质上来。
因此，设计一种砂浆溶蚀测试方法及系统，能够准确完整的获取溶蚀测试数据，并针对渗流进程进行深入的分析，为工程实际以及材料应用提供准确可靠的数据基础，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种砂浆溶蚀测试方法，通过建立测试系统，利用电容的特性可以对溶蚀产生的所有离子进行测定，来精确的标定溶蚀的作用效果，并且检测方式简单高效，具有很好的适用性。同时，建立针对渗流检测的孔隙分析参数，对材料的孔隙情况进行深入的比对和分析，将对渗流情况的分析数据反馈到材料本身的性质上来，为材料的改良和设计提供可靠的数据参考，打破了仅限于针对工程实际的参数分析，为材料的应用提供了充实的数据基础，成为水工工程建设的重要理论设计数据。另外，建立了溶蚀衰减的数据，能够准确的反应出测试材料随渗流进展所发生的性能变化，进而获取材料随溶蚀进程的发展情况，为工程实际进行维护提供一个合理的修复时间选择的准确数据参考，有利于最佳修复方案的建立。
本申请实施例的目的还在于提供一种砂浆溶蚀测试系统，通过均压施加装置、轴力施加装置以及加热网来实现对测试中设定的温度、力学环境条件的条件要求。考虑溶蚀反应是不停止的过程反应，电容值测量需要相对不变的环境，因此将测试装置设置在离试块较远的一侧；温度对于溶蚀反应的影响也比较明显，在试块附近设置加热网可以确保反应区域温度满足测试温度要求，提高测试的准确性。
第一方面，本申请实施例提供一种砂浆溶蚀测试方法，包括制取砂浆标准试块，并将砂浆标准试块放置于测试装置中；向测试装置中注入测试溶液，使测试溶液充满测试装置的溶蚀腔；设定测试参数，并根据测试参数对砂浆标准试块进行溶蚀测试；建立测试溶液的电容测量电路，获取测试溶液的电容测量数据，形成砂浆溶蚀速度数据；获取渗流数据，形成有效溶蚀速度数据和砂浆孔隙特征数据；根据砂浆溶蚀速度数据和有效溶蚀速度数据，获取渗流溶蚀衰减率数据。
在本申请实施例中，该方法建立测试系统，利用电容的特性可以对溶蚀产生的所有离子进行测定，来精确的标定溶蚀的作用效果，并且检测方式简单高效，具有很好的适用性。同时，建立针对渗流检测的孔隙分析参数，对材料的孔隙情况进行深入的比对和分析，将对渗流情况的分析数据反馈到材料本身的性质上来，为材料的改良和设计提供可靠的数据参考，打破了仅限于针对工程实际的参数分析，为材料的应用提供了充实的数据基础，成为水工工程建设的重要理论设计数据。另外，建立了溶蚀衰减的数据，能够准确的反应出测试材料随渗流进展所发生的性能变化，进而获取材料随溶蚀进程的发展情况，为工程实际进行维护提供一个合理的修复时间选择的准确数据参考，有利于最佳修复方案的建立。
作为一种可能的实现方式，制取砂浆标准试块，并将砂浆标准试块放置于测试装置中，包括：在测试装置中对砂浆标准试块的底面、一组相对侧面进行密封隔离；另一组相对侧面中一侧面为溶蚀测试的溶液接触面，另一侧面为渗流检测面；将顶面设置为轴力施面。
在本申请实施例中，对于水利工程实际情况，水利材料主要受到一侧的水体接触，同时由于高度落差的存在，材料本身会承受来自上部材料或其他在其上的物体的重量。因此，根据材料实际的环境情况来设定试块的溶蚀试验条件，保证所测量的数据与工程实际情况相适应，提高数据的实用性和准确性。
作为一种可能的实现方式，建立测试溶液的电容测量电路，包括：获取砂浆标准试样的成分数据，计算砂浆标准试样的有效溶蚀离子容量；根据有效溶蚀离子容量，确定标定交流电压值；根据标定交流电压值，建立电容测量电路。
在本申请实施例中，可以理解的是，在交流电路中，电压的大小能够衡量电容中在电场力作用下做功的电荷量。电容测量电路中在电场力作用下做工的电荷为测试溶液中的离子。因此，电压的大小决定了溶液中多少离子做工。如果电压过小，则当溶蚀发展到一定程度，测试溶液中的离子量已经大于交流电压所对应的最大离子量时，所获得的测试结果就不再真实的反应溶蚀所产生的离子量，进而无法获取准确的测量结果。为了避免这种情况，在进行测量前，需要对施加的交流电压进行标定，确保整个过程中所测量的离子量是与跟随溶蚀发展所产生的离子量相对应的。本申请主要是根据标准试块的成分以及溶蚀反应所涉及的化学式来确定标准试块理论能够产生的离子总量，进而根据该离子总量确定出标定交流电压值。当然，对于标定交流电压值的确定，不一定直接根据离子总量来确定，由于工程实际中不可能允许材料完全被溶蚀掉，所以，可以根据工程实际需要来确定一个有效离子总量，再根据这个有效离子总量来确定标定交流电压值。这样一方面与工程实际贴近，另一方面可以有效的缩减标定交流电压值，使检测的数值范围缩小，提高检测的精度。
作为一种可能的实现方式，获取测试溶液的电容测量数据，形成砂浆溶蚀速度数据，包括：测试开始时采集电容测量电路的初始测试电流值，并获取初始电容值U0；设定第一测试时间，当到达第一测试时间时，采集电容测量电路的测试电流值Ik，k为测试采集数据的次数；根据公式获取每个第一测试时间的测试电容值Ck：
；其中，f为交流电频率；根据获取的初始电容值和测试电容值，建立在时间维度上的砂浆溶蚀速度变化图。
在本申请实施例中，值得说明的是，由于测试中是对电容值进行测定，并且考虑测试溶液中存在初始的离子量，因此不能将单独的电容值作为数据采集点上溶蚀所产生的离子量的表征参数。对电容值的测量主要作用在于获取电容量的变化量，而电容量的变化量是直接反应溶蚀速度的参量，电容量的变化即是溶蚀过程中所分解出的离子变化量的综合，相较于针对性测量钙离子的量来进行溶蚀过程的分析，电容值的变化量更加准确。为溶蚀分析提供精确可靠的数据。
作为一种可能的实现方式，获取渗流数据，形成有效溶蚀速度数据和砂浆孔隙特征数据，包括：设定第二测试时间，当达到第二测试时间时，采集通过砂浆标准试块后渗流的溶液质量Mk，建立在时间维度上的有效溶蚀速度变化图；当达到第二测试时间时，采集通过砂浆标准试块后渗流的溶液密度Dk以及向测试装置中所补充的测试溶液的体积Vo，建立在时间维度上的砂浆孔隙特征数据。
在本申请实施例中，有效溶蚀速度数据可以准确的反应溶蚀后期出现渗流后渗流作用随时间的变化情况。因为渗流发生后材料的破坏程度会明显增加，通过有效溶蚀速度数据可以对这一过程进行准确的分析，以提供可靠的数据参考。砂浆孔隙特征数据主要是反应标准试块的孔隙率，可以知道，孔隙是产生溶蚀的重要因素，通常孔隙率的测量是通过电镜进行微观程度的分析，非常耗费成本和资源，并且对于溶蚀来说贯通的孔隙影响最大。孔隙特征数据即是通过渗流情况反应贯通孔隙相对材料所有孔隙的体积比，在节约测试成本和资源的同时，可以简单准确的反应材料的孔隙特征，为材料的设计和改良提供可靠数据依据。
作为一种可能的实现方式，建立在时间维度上的砂浆孔隙特征数据，包括：根据公式获取每个第二测试时间的溶蚀有效孔隙率Pk：
；根据获取的溶蚀有效孔隙率数据，建立在时间维度上的溶蚀有效孔隙率变化图。
在本申请实施例中，可以理解的是，通常孔隙率是通过测定孔隙的体积与材料体积的比例来表征。对于本实施例中的溶蚀有效孔隙率也是采用体积参数来表征。这样，可以同工程上使用的孔隙率数据进行对比分析，使本测试获取的溶蚀有效孔隙率数据具有一定的可比性。
作为一种可能的实现方式，根据砂浆溶蚀速度数据和有效溶蚀速度数据，获取渗流溶蚀衰减率数据，包括：确定测试连续时间段，获取在测试连续时间段内的砂浆溶蚀速度数据和有效溶蚀速度数据；根据砂浆溶蚀速度数据，获取砂浆溶蚀速度变化率数据；根据有效溶蚀速度数据，获取有效溶蚀速度变化率数据；根据砂浆溶蚀速度变化率数据和有效溶蚀速度变化率数据，获取渗流溶蚀衰减率数据。
在本申请实施例中，一般地，在材料发生渗流后，随着渗流的加剧，溶蚀的化学反应会逐渐减慢。由于对渗流的检测较为耗时耗力，因为本实施例提供一种测试数据以通过对溶蚀反应情况的检测既能确定渗流的情况，通过简单的测量方式来实现对渗流进程的准确把控。本实施例中，考虑溶蚀反应与渗流进程的关系，渗流进程越久溶蚀的化学反应越小，因此，基于砂浆溶蚀速度数据和有效溶蚀速度数据，建立关于渗流进程的渗流溶蚀衰减率数据，将溶蚀的化学反应与渗流进程联系起来，进而在测定溶蚀速度后能够通过渗流溶蚀衰减率数据确定材料的渗流情况。
作为一种可能的实现方式，根据砂浆溶蚀速度数据，获取砂浆溶蚀速度变化率数据；根据有效溶蚀速度数据，获取有效溶蚀速度变化率数据；包括：根据公式确定砂浆溶蚀速度变化率CVx：
；根据公式确定有效溶蚀速度变化率MVx：
；其中，x为测试连续时间段内按照时间顺序选取的时间点序号。
在本申请实施例中，需要注意的是，在建立溶蚀化学反应与渗流进程的关系时，需要划定在相同的测试时间段中，且所选取的数据采集时间点也需要保持一致，避免不容时间的数据进行处理导致分析错误。
作为一种可能的实现方式，根据砂浆溶蚀速度变化率数据和有效溶蚀速度变化率数据，获取渗流溶蚀衰减率数据，包括：根据砂浆溶蚀速度变化率和有效溶蚀速度变化率，根据公式获取渗流溶蚀衰减率Ax，并形成渗流溶蚀衰减率变化图：
。
在本申请实施例中，有效溶蚀速度变化率是一个逐渐变大的参数，而砂浆溶蚀速度变化率是一个逐渐减小的参数，将两者的比值通过变化图进行可视化的表达，能够直观的反应渗流溶蚀衰减率的变化情况。
第二方面，本申请实施例还提供一种砂浆溶蚀测试系统，采用本申请第一方面所说的砂浆溶蚀测试方法，包括测试装置，测试装置内分别形成溶蚀腔和试样放置槽；试样放置槽上靠近溶蚀腔的槽壁上开设有接触口，试样放置槽通过接触口与溶蚀腔联通；试样放置槽上远离溶蚀腔的一侧凹陷形成渗流检测槽；渗流检测槽中设置有重量传感器；溶蚀腔中设置有加热网，且加热网靠近接触口；均压施加装置，溶蚀腔与均压施加装置联通，用于向溶蚀腔施压提供测试所需的水压，并向溶蚀腔中补充测试溶液；轴力施加装置，轴力施加装置设置于测试装置上，且位于试样放置槽上方，用于向位于试样放置槽中的砂浆标准试块施加测试所需的轴向压力；电容测量装置，测试装置上远离试样放置槽的一侧设置电容测量装置，且电容测量装置的等效电容槽与溶蚀腔联通。
在本申请实施例中，该系统通过均压施加装置、轴力施加装置以及加热网来实现对测试中设定的温度、力学环境条件的条件要求。考虑溶蚀反应是不停止的过程反应，电容值测量需要相对不变的环境，因此将测试装置设置在离试块较远的一侧；温度对于溶蚀反应的影响也比较明显，在试块附近设置加热网可以确保反应区域温度满足测试温度要求，提高测试的准确性。
本实施例提供的一种砂浆溶蚀测试方法及系统的有益效果有：
该方法建立测试系统，利用电容的特性可以对溶蚀产生的所有离子进行测定，来精确的标定溶蚀的作用效果，并且检测方式简单高效，具有很好的适用性。同时，建立针对渗流检测的孔隙分析参数，对材料的孔隙情况进行深入的比对和分析，将对渗流情况的分析数据反馈到材料本身的性质上来，为材料的改良和设计提供可靠的数据参考，打破了仅限于针对工程实际的参数分析，为材料的应用提供了充实的数据基础，成为水工工程建设的重要理论设计数据。另外，建立了溶蚀衰减的数据，能够准确的反应出测试材料随渗流进展所发生的性能变化，进而获取材料随溶蚀进程的发展情况，为工程实际进行维护提供一个合理的修复时间选择的准确数据参考，有利于最佳修复方案的建立。
该系统通过均压施加装置、轴力施加装置以及加热网来实现对测试中设定的温度、力学环境条件的条件要求。考虑溶蚀反应是不停止的过程反应，电容值测量需要相对不变的环境，因此将测试装置设置在离试块较远的一侧；温度对于溶蚀反应的影响也比较明显，在试块附近设置加热网可以确保反应区域温度满足测试温度要求，提高测试的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的砂浆溶蚀测试方法的步骤图；
图2为本申请实施例提供的砂浆溶蚀测试系统的结构示意图。
标号：
01、测试装置；11、溶蚀腔；12、试样放置槽；13、重量传感器；14、加热网；15、接触口；02、轴力施加装置；03、均压施加装置；04、电容测量装置；05、砂浆标准试块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
溶蚀现象是水利工程中普遍存在的工程损坏现象。碳酸盐成分的工程材料在与水接触的过程中发生反应，逐渐将碳酸盐成分分解析出，进而造成对工程的破坏。针对溶蚀这一普遍存在的现象已有众多的深入研究，并形成了较为成熟的溶蚀知识体系。逐渐建立起对于工程溶蚀的解决方案，大大提高了当下水利工程的使用寿命和工程的长久稳定性。
目前，针对工程实际发生的溶蚀情况，主要采用溶蚀试验的形式来进行验证，通常会建立测试平台，模拟实际工程所用的材料在工程环境下的溶蚀发展情况，并记录与溶蚀相关的数据进行针对工程实际发生溶蚀情况的分析，进而达到对工程溶蚀情况的了解并提出针对性的解决方案。
当下普遍所进行的溶蚀试验，主要是通过建立和工程实际类似的环境条件来测量溶蚀所产生的钙离子的浓度，进而根据溶液中钙离子浓度的变化量来确定溶蚀的发展情况。这种测量方式所标定的钙离子具有一定的局限性和针对性，如主要检测其中氧化钙离子的浓度或者其他个别含钙的离子浓度，测试的方法主要是滴定法或者其他较为复杂的测定方式。由于溶蚀反应是一个复杂的机理，所产生的离子类型多样，单一的对含钙离子进行针对性检测虽然能够覆盖主要的离子量，但并不能完整的测量出溶蚀所产生的离子量，会有一定的测量偏差，尤其对于溶蚀进程的分析有较大的影响。同时，在溶蚀后期会产生渗流，而渗流对于工程材料的稳定性影响十分显著，对于渗流的检测主要还是通过检测渗流量来进行分析，对于渗流的进程分析较少，且无法将分析的数据反应到工程材料本身的性质上来。
参考图1，本申请实施例提供一种砂浆溶蚀测试方法。该方法通过建立测试系统，利用电容的特性可以对溶蚀产生的所有离子进行测定，来精确的标定溶蚀的作用效果，并且检测方式简单高效，具有很好的适用性。同时，建立针对渗流检测的孔隙分析参数，对材料的孔隙情况进行深入的比对和分析，将对渗流情况的分析数据反馈到材料本身的性质上来，为材料的改良和设计提供可靠的数据参考，打破了仅限于针对工程实际的参数分析，为材料的应用提供了充实的数据基础，成为水工工程建设的重要理论设计数据。另外，建立了溶蚀衰减的数据，能够准确的反应出测试材料随渗流进展所发生的性能变化，进而获取材料随溶蚀进程的发展情况，为工程实际进行维护提供一个合理的修复时间选择的准确数据参考，有利于最佳修复方案的建立。
砂浆溶蚀测试方法及系统包括以下主要步骤：
S1：制取砂浆标准试块，并将砂浆标准试块放置于测试装置中。
该步骤包括：在测试装置中对砂浆标准试块的底面、一组相对侧面进行密封隔离；另一组相对侧面中一侧面为溶蚀测试的溶液接触面，另一侧面为渗流检测面；将顶面设置为轴力施面。
对于水利工程实际情况，水利材料主要受到一侧的的水体接触，同时由于高度落差的存在，材料本身会承受来自上部材料或其他在其上的物体的重量。因此，根据材料实际的环境情况来设定试块的溶蚀试验条件，保证所测量的数据与工程实际情况相适应，提高数据的实用性和准确性。
S2：向测试装置中注入测试溶液，使测试溶液充满测试装置的溶蚀腔。
该步骤主要是测试溶液的设定，测试溶液需要将标准试块淹没，同时填充整个溶蚀腔，这样在施加压力后才能保证试块的受力均匀，也为后边进行体积测量提供数据基础。
S3：设定测试参数，并根据测试参数对砂浆标准试块进行溶蚀测试。
该步骤主要是设定测试条件，进而实现在同工程实际相同的环境条件下的测试，使测量的数据更加准确，适应性更好。测试参数主要考虑温度、压强以及材料的受力情况。
S4：建立测试溶液的电容测量电路，获取测试溶液的电容测量数据，形成砂浆溶蚀速度数据。
其中，建立测试溶液的电容测量电路，包括：获取砂浆标准试样的成分数据，计算砂浆标准试样的有效溶蚀离子容量；根据有效溶蚀离子容量，确定标定交流电压值；根据标定交流电压值，建立电容测量电路。
可以理解的是，在交流电路中，电压的大小能够衡量电容中在电场力作用下做功的电荷量。电容测量电路中在电场力作用下做工的电荷为测试溶液中的离子。因此，电压的大小决定了溶液中多少离子做工。如果电压过小，则当溶蚀发展到一定程度，测试溶液中的离子量已经大于交流电压所对应的最大离子量时，所获得的测试结果就不再真实的反应溶蚀所产生的离子量，进而无法获取准确的测量结果。为了避免这种情况，在进行测量前，需要对施加的交流电压进行标定，确保整个过程中所测量的离子量是与跟随溶蚀发展所产生的离子量相对应的。本申请主要是根据标准试块的成分以及溶蚀反应所涉及的化学式来确定标准试块理论能够产生的离子总量，进而根据该离子总量确定出标定交流电压值。当然，对于标定交流电压值的确定，不一定直接根据离子总量来确定，由于工程实际中不可能允许材料完全被溶蚀掉，所以，可以根据工程实际需要来确定一个有效离子总量，再根据这个有效离子总量来确定标定交流电压值。这样一方面与工程实际贴近，另一方面可以有效的缩减标定交流电压值，使检测的数值范围缩小，提高检测的精度。
获取测试溶液的电容测量数据，形成砂浆溶蚀速度数据，包括：测试开始时采集电容测量电路的初始测试电流值，并获取初始电容值U0；设定第一测试时间，当到达第一测试时间时，采集电容测量电路的测试电流值Ik，k为测试采集数据的次数；根据公式获取每个第一测试时间的测试电容值Ck：
；其中，f为交流电频率；根据获取的初始电容值和测试电容值，建立在时间维度上的砂浆溶蚀速度变化图。
值得说明的是，由于测试中是对电容值进行测定，并且考虑测试溶液中存在初始的离子量，因此不能将单独的电容值作为数据采集点上溶蚀所产生的离子量的表征参数。对电容值的测量主要作用在于获取电容量的变化量，而电容量的变化量是直接反应溶蚀速度的参量，电容量的变化即是溶蚀过程中所分解出的离子变化量的综合，相较于针对性测量钙离子的量来进行溶蚀过程的分析，电容值的变化量更加准确。为溶蚀分析提供精确可靠的数据。另外，利用砂浆溶蚀速度变化图实现可视化的展示砂浆溶蚀变化的过程，直观而清楚。
S5：获取渗流数据，形成有效溶蚀速度数据和砂浆孔隙特征数据。
该步骤包括：设定第二测试时间，当达到第二测试时间时，采集通过砂浆标准试块后渗流的溶液质量Mk，建立在时间维度上的有效溶蚀速度变化图；当达到第二测试时间时，采集通过砂浆标准试块后渗流的溶液密度Dk以及向测试装置中所补充的测试溶液的体积Vo，建立在时间维度上的砂浆孔隙特征数据。
有效溶蚀速度数据可以准确的反应溶蚀后期出现渗流后渗流作用随时间的变化情况。因为渗流发生后材料的破坏程度会明显增加，通过有效溶蚀速度数据可以对这一过程进行准确的分析，以提供可靠的数据参考。砂浆孔隙特征数据主要是反应标准试块的孔隙率，可以知道，孔隙是产生溶蚀的重要因素，通常孔隙率的测量是通过电镜进行微观程度的分析，非常耗费成本和资源，并且对于溶蚀来说贯通的孔隙影响最大。孔隙特征数据即是通过渗流情况反应贯通孔隙相对材料所有孔隙的体积比，在节约测试成本和资源的同时，可以简单准确的反应材料的孔隙特征，为材料的设计和改良提供可靠数据依据。
其中，建立在时间维度上的砂浆孔隙特征数据，包括：根据公式获取每个第二测试时间的溶蚀有效孔隙率Pk：
；根据获取的溶蚀有效孔隙率数据，建立在时间维度上的溶蚀有效孔隙率变化图。可以理解的是，通常孔隙率是通过测定孔隙的体积与材料体积的比例来表征。对于本实施例中的溶蚀有效孔隙率也是采用体积参数来表征。这样，可以同工程上使用的孔隙率数据进行对比分析，使本测试获取的溶蚀有效孔隙率数据具有一定的可比性。
S6：根据砂浆溶蚀速度数据和有效溶蚀速度数据，获取渗流溶蚀衰减率数据。
该步骤包括：确定测试连续时间段，获取在测试连续时间段内的砂浆溶蚀速度数据和有效溶蚀速度数据；根据砂浆溶蚀速度数据，获取砂浆溶蚀速度变化率数据；根据有效溶蚀速度数据，获取有效溶蚀速度变化率数据；根据砂浆溶蚀速度变化率数据和有效溶蚀速度变化率数据，获取渗流溶蚀衰减率数据。
一般地，在材料发生渗流后，随着渗流的加剧，溶蚀的化学反应会逐渐减慢。由于对渗流的检测较为耗时耗力，因为本实施例提供一种测试数据以通过对溶蚀反应情况的检测既能确定渗流的情况，通过简单的测量方式来实现对渗流进程的准确把控。本实施例中，考虑溶蚀反应与渗流进程的关系，渗流进程越久溶蚀的化学反应越小，因此，基于砂浆溶蚀速度数据和有效溶蚀速度数据，建立关于渗流进程的渗流溶蚀衰减率数据，将溶蚀的化学反应与渗流进程联系起来，进而在测定溶蚀速度后能够通过渗流溶蚀衰减率数据确定材料的渗流情况。
具体地，根据砂浆溶蚀速度数据，获取砂浆溶蚀速度变化率数据；根据有效溶蚀速度数据，获取有效溶蚀速度变化率数据；包括：根据公式确定砂浆溶蚀速度变化率CVx：
；根据公式确定有效溶蚀速度变化率MVx：/>
；其中，x为测试连续时间段内按照时间顺序选取的时间点序号。需要注意的是，在建立溶蚀化学反应与渗流进程的关系时，需要划定在相同的测试时间段中，且所选取的数据采集时间点也需要保持一致，避免不容时间的数据进行处理导致分析错误。
根据砂浆溶蚀速度变化率数据和有效溶蚀速度变化率数据，获取渗流溶蚀衰减率数据，包括：根据砂浆溶蚀速度变化率和有效溶蚀速度变化率，根据公式获取渗流溶蚀衰减率Ax，并形成渗流溶蚀衰减率变化图：
。有效溶蚀速度变化率是一个逐渐变大的参数，而砂浆溶蚀速度变化率是一个逐渐减小的参数，将两者的比值通过变化图进行可视化的表达，能够直观的反应渗流溶蚀衰减率的变化情况。
本申请实施例还提供一种砂浆溶蚀测试系统，采用本申请实施例中所说的砂浆溶蚀测试方法，包括测试装置01，测试装置内分别形成溶蚀腔11和试样放置槽12；试样放置槽12上靠近溶蚀腔11的槽壁上开设有接触口15，试样放置槽12通过接触口15与溶蚀腔11联通；试样放置槽12上远离溶蚀腔11的一侧凹陷形成渗流检测槽；渗流检测槽中设置有重量传感器13；溶蚀腔11中设置有加热网14，且加热网14靠近接触口15；均压施加装置03，溶蚀腔11与均压施加装置03联通，用于向溶蚀腔11施压提供测试所需的水压，并向溶蚀腔11中补充测试溶液；轴力施加装置02，轴力施加装置02设置于测试装置01上，且位于试样放置槽12上方，用于向位于试样放置槽12中的砂浆标准试块05施加测试所需的轴向压力；电容测量装置04，测试装置01上远离试样放置槽12的一侧设置电容测量装置04，且电容测量装置04的等效电容槽与溶蚀腔11联通。
该系统通过均压施加装置03、轴力施加装置02以及加热网14来实现对测试中设定的温度、力学环境条件的条件要求。考虑溶蚀反应是不停止的过程反应，电容值测量需要相对不变的环境，因此将测试装置01设置在离试块较远的一侧；温度对于溶蚀反应的影响也比较明显，在试块附近设置加热网14可以确保反应区域温度满足测试温度要求，提高测试的准确性。
综上所述，本申请实施例提供的砂浆溶蚀测试方法及系统的有益效果有：
该方法建立测试系统，利用电容的特性可以对溶蚀产生的所有离子进行测定，来精确的标定溶蚀的作用效果，并且检测方式简单高效，具有很好的适用性。同时，建立针对渗流检测的孔隙分析参数，对材料的孔隙情况进行深入的比对和分析，将对渗流情况的分析数据反馈到材料本身的性质上来，为材料的改良和设计提供可靠的数据参考，打破了仅限于针对工程实际的参数分析，为材料的应用提供了充实的数据基础，成为水工工程建设的重要理论设计数据。另外，建立了溶蚀衰减的数据，能够准确的反应出测试材料随渗流进展所发生的性能变化，进而获取材料随溶蚀进程的发展情况，为工程实际进行维护提供一个合理的修复时间选择的准确数据参考，有利于最佳修复方案的建立。
该系统通过均压施加装置、轴力施加装置以及加热网来实现对测试中设定的温度、力学环境条件的条件要求。考虑溶蚀反应是不停止的过程反应，电容值测量需要相对不变的环境，因此将测试装置设置在离试块较远的一侧；温度对于溶蚀反应的影响也比较明显，在试块附近设置加热网可以确保反应区域温度满足测试温度要求，提高测试的准确性。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项（个），可以表示：a, b, c, a-b, a-c, b-c, 或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，ROM）、随机存取存储器（random access memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种砂浆溶蚀测试方法，其特征在于，包括：
制取砂浆标准试块，并将所述砂浆标准试块放置于测试装置中；
向测试装置中注入测试溶液，使所述测试溶液充满所述测试装置的溶蚀腔；
设定测试参数，并根据所述测试参数对所述砂浆标准试块进行溶蚀测试；
建立测试溶液的电容测量电路，获取测试溶液的电容测量数据，形成砂浆溶蚀速度数据；
获取渗流数据，形成有效溶蚀速度数据和砂浆孔隙特征数据；
确定测试连续时间段，获取在所述测试连续时间段内的所述砂浆溶蚀速度数据和所述有效溶蚀速度数据；
根据所述砂浆溶蚀速度数据，获取砂浆溶蚀速度变化率数据；
根据所述有效溶蚀速度数据，获取有效溶蚀速度变化率数据；
根据所述砂浆溶蚀速度变化率数据和所述有效溶蚀速度变化率数据，获取渗流溶蚀衰减率数据，其中：
获取测试溶液的电容测量数据，形成砂浆溶蚀速度数据，包括：
测试开始时采集电容测量电路的初始测试电流值，并获取初始电容值U0；
设定第一测试时间，当到达所述第一测试时间时，采集电容测量电路的测试电流值Ik，k为测试采集数据的次数；
根据公式获取每个所述第一测试时间的测试电容值Ck：
根据获取的所述初始电容值和所述测试电容值，建立在时间维度上的砂浆溶蚀速度变化图；
所述获取渗流数据，形成有效溶蚀速度数据和砂浆孔隙特征数据，包括：
设定第二测试时间，当达到所述第二测试时间时，采集通过所述砂浆标准试块后渗流的溶液质量Mk，建立在时间维度上的有效溶蚀速度变化图；
当达到所述第二测试时间时，采集通过所述砂浆标准试块后渗流的溶液密度Dk以及向所述测试装置中所补充的测试溶液的体积Vo，建立在时间维度上的砂浆孔隙特征数据；
所述根据所述砂浆溶蚀速度数据，获取砂浆溶蚀速度变化率数据；根据所述有效溶蚀速度数据，获取有效溶蚀速度变化率数据；包括：
根据公式确定所述砂浆溶蚀速度变化率CVx：
根据公式确定所述有效溶蚀速度变化率MVx：
其中，x为所述测试连续时间段内按照时间顺序选取的时间点序号；
根据所述砂浆溶蚀速度变化率和所述有效溶蚀速度变化率，根据公式获取所述渗流溶蚀衰减率Ax，并形成所述渗流溶蚀衰减率变化图：
2.根据权利要求1所述的砂浆溶蚀测试方法，其特征在于，所述制取砂浆标准试块，并将所述砂浆标准试块放置于测试装置中，包括：
在测试装置中对所述砂浆标准试块的底面、一组相对侧面进行密封隔离；另一组相对侧面中一侧面为溶蚀测试的溶液接触面，另一侧面为渗流检测面；
将顶面设置为轴力施面。
3.根据权利要求1所述的砂浆溶蚀测试方法，其特征在于，所述建立测试溶液的电容测量电路，包括：
获取砂浆标准试样的成分数据，计算所述砂浆标准试样的有效溶蚀离子容量；
根据所述有效溶蚀离子容量，确定标定交流电压值；
根据所述标定交流电压值，建立所述电容测量电路。
4.根据权利要求3所述的砂浆溶蚀测试方法，其特征在于，所述建立在时间维度上的砂浆孔隙特征数据，包括：
根据公式获取每个所述第二测试时间的溶蚀有效孔隙率Pk：
根据获取的所述溶蚀有效孔隙率数据，建立在时间维度上的溶蚀有效孔隙率变化图。
5.一种砂浆溶蚀测试系统，其特征在于，采用权利要求1-4任一一项所述砂浆溶蚀测试方法，包括：
测试装置，所述测试装置内分别形成溶蚀腔和试样放置槽；所述试样放置槽上靠近所述溶蚀腔的槽壁上开设有接触口，所述试样放置槽通过所述接触口与所述溶蚀腔联通；所述试样放置槽上远离所述溶蚀腔的一侧凹陷形成渗流检测槽；所述渗流检测槽中设置有重量传感器；所述溶蚀腔中设置有加热网，且所述加热网靠近所述接触口；
均压施加装置，所述溶蚀腔与所述均压施加装置联通，用于向溶蚀腔施压提供测试所需的水压，并向所述溶蚀腔中补充测试溶液；
轴力施加装置，所述轴力施加装置设置于所述测试装置上，且位于所述试样放置槽上方，用于向位于所述试样放置槽中的砂浆标准试块施加测试所需的轴向压力；
电容测量装置，所述测试装置上远离所述试样放置槽的一侧设置所述电容测量装置，且所述电容测量装置的等效电容槽与所述溶蚀腔联通。
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