一种混凝土表面毛细吸水率自动测试系统及其测试方法

摘要

一种混凝土表面毛细吸水率自动测试系统及其测试方法，涉及测试系统及其测试方法。本发明是要解决现有测试系统难以保证试件浸没在水中的有效深度始终恒定为一较小值，不能对试件吸水质量进行实时、自动化连续测量并存在手工操作等引入的偶然误差、测试灵敏度低、精度低的问题。本发明系统由恒压给水单元、电子天平和试件吸水单元构成。测试方法：一、排空平衡进气管中液体；二、调节试件吸水单元高度及水位；三、计算机采集质量数据。本发明能够保证试件浸没在水中的有效深度始终恒定为一较小值，能实时、自动化连续测量并减小偶然误差，测试灵敏度高、精度高。应用于混凝土材料孔隙结构、表面毛细吸水率试验研究及实际工程耐久性检测领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试系统及其测试方法，特别是混凝土表面毛细吸水率自动测试系统 及其测试方法。

背景技术

混凝土材料的耐久性对于混凝土结构全寿命周期的安全性、经济性具有重要意义。如 何正确评估、检测混凝土材料的耐久性，对于混凝土材料的工程应用非常重要。混凝土的 耐久性与侵蚀性介质通过材料内部的孔隙、裂纹往内部迁移的快慢密切相关。毛细吸水率 能定量刻画在毛细作用下混凝土材料吸入水分的容易程度或快慢，且与水分扩散率、渗透 率之间存在明确、严格的理论关系，是一个定量表征混凝土材料耐久性优劣的重要指标。 相比于混凝土气体、水分及氯离子渗透率等指标的测试来说，表面毛细吸水率通过测量混 凝土试件单位面积吸水质量随时间的变化快慢来评价混凝土材料物质传输性能、耐久性能 的好坏，测试原理简单且尤其适合于表征与耐久性直接、密切相关的表层混凝土的质量优 劣，在学术界与工程界广泛应用。

表面毛细吸水率测试要求监测侧面密封的试件在表面与水接触过程中的质量变化，实 际测量时往往直接通过手工测量混凝土试件的质量变化来计算。此时随着表面毛细吸水的 进行，在整个测量过程中难以保证混凝土试件浸没在水中的深度始终恒定为一较小值。其 次，由于混凝土试件密度、质量均较大而吸水质量相对很小，直接测试吸水混凝土试件的 质量时还要求用湿布擦干试件与水接触表面上的自由水，这使得吸水质量的测量精度低且 容易受到人工操作误差的影响。此外，手工测量吸水混凝土试件的质量必然需要花费一定 的时间，测试质量期间不能停止计时而此期间混凝土试件表面的水力边界条件被改变，这 会使得表面接触自由水并在毛细驱动力作用下将水吸入材料内部的整个过程受到干扰。上 述多方面的影响因素使得表面毛细吸水率的测量结果可能引入较大误差，且难以长时间连 续进行监测。Sabir于1998年提出采用悬挂式的电子天平直接测量吸水混凝土试件的质量 变化来换算毛细吸水率，尽管可以避免手工擦干试件与水的接触面导致的人工操作误差， 但该系统测试时仍不能保证试件浸没于水中的深度始终恒定为一较小值。Cerny等于2006 年提出采用马氏瓶装置来维持水位恒定，他在Sabir的测试装置的基础上有些改进，但它与 Sabir所提装置一样通过测量密度、质量较大的混凝土试件的质量变化来计算吸水质量，由 于毛细吸水产生的质量变化非常微小而传统马氏瓶的灵敏度（待测水位变化的灵敏度约为 0.5mm）不能满足要求，使得混凝土毛细吸水质量的测量精度难以保证，对测试长期吸水 质量变化尤其不利。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有表面毛细吸水率测试系统难以保证混凝土试件浸没在水 中的有效深度始终恒定为一较小值，不能对混凝土试件的吸水质量进行实时、自动化连续 测量并且存在手工操作等引入的偶然误差、测试灵敏度低、精度低的问题，提供一种混凝 土表面毛细吸水率自动测试系统及其测试方法。

本发明的一种混凝土表面毛细吸水率自动测试系统，由恒压给水单元、电子天平和试 件吸水单元构成，恒压给水单元与试件吸水单元通过出水管、硅胶软管和进水管连通；

所述的恒压给水单元由恒压给水密封瓶、气体连通管、平衡进气管和出水管构成；所 述的电子天平设置在恒压给水密封瓶底端并用来测量恒压给水单元的重量；其中，气体连 通管与平衡进气管均设置在恒压给水密封瓶的上端，气体连通管在恒压给水密封瓶内部的 一端设置在靠近恒压给水密封瓶的上端，平衡进气管在恒压给水密封瓶内部的一端设置在 靠近恒压给水密封瓶的下端；气体连通管上部设置有一个气体阀门；平衡进气管上部设置 有一个气体阀门；平衡进气管底部设置有一个针管；带阀门的出水管一端与恒压给水密封 瓶底部侧端连通，另一端通过硅胶软管与进水管连通，所述的进水管与试样密封室底部侧 面连通；

所述的试件吸水单元由试样密封室、进水管、排水阀、调节阀、L型水位计和试样支 撑件构成；其中，试样密封室上部设置有一个水平仪，在下端设置有进水管，在密封室右 侧下端设置有L型水位计，L型水位计另一端朝上设置；试样密封室右侧上端设置有调节 阀；排水阀设置在试样密封室的底部；试样密封室底部内侧设置有三个等高的试样支撑件。

本发明的一种混凝土表面毛细吸水率自动测试系统的测试方法如下：

一、关闭出水管上的阀门，往恒压给水密封瓶装水至恰不淹没气体连通管的下端；打 开气体连通管上的气体阀门和平衡进气管上的气体阀门并密封好恒压给水密封瓶，之后关 闭气体连通管上部的气体阀门；打开出水管上的阀门，恒压给水密封瓶内部的水通过出水 管流出，恒压给水密封瓶内的水位微降、内部空腔气压稍降且平衡进气管内的水位较快下 降，待其水位下降到平衡进气管的下端且气体开始通过平衡进气管进入恒压给水密封瓶时， 关闭出水管上的阀门，排空平衡进气管内液体完成，恒压给水密封瓶内部液体处于平衡状 态；

二、用硅胶软管将出水管与进水管相连通，关闭排水阀，打开调节阀，往试样密封室 内加水至淹没进水管和L形水位计与试样密封室的联通孔，同时要求水位淹没试样支撑件 的顶端3mm，盖好试样密封室的顶盖并密封好；调整高度调节脚使试件密封瓶的高度变化 至使内部液面低于平衡进气管的针尖水平高度10～15mm，打开出水管上的阀门，恒压给水 密封瓶内的水开始向试样密封室内补充并排空硅胶软管内可能存在的气体，关闭调节阀， 试样密封室内水位保持不变，L形水位计内的水位继续上升并可能发生溢出；调整高度调 节脚使气体不再通过平衡进气管进入恒压给水密封瓶内并且L形水位计内的相应平衡水位 低于L形水位计的顶端1mm，同时通过水平仪控制试件吸水单元水平；试件吸水单元高度 及水位调整完毕，整个系统处于水位平衡状态；此时若从L形水位计顶端吸走微量水分， 气体将通过平衡进气管进入恒压给水密封瓶，并使整个系统重新处于平衡状态；

三、关闭出水管上的阀门，打开调节阀，打开试样密封室的上盖，通过排水阀降低试 样密封室的水位并使试样支撑件的尖端露出水面；将所有侧面密封的混凝土试件置于试件 支撑件上部且暂时不与水接触，盖上试样密封室的上盖并密封好；打开出水管上的阀门， 水开始从恒压给水密封瓶内向试样密封室内补充，气体通过平衡进气管进入恒压给水密封 瓶内且试样密封室内的水位逐渐升高，待其内部水位淹没试件的高度为3mm时关闭调节 阀，试样密封室内水位不变而L形水位计内水位继续上升至离顶端1mm时达平衡状态，让 计算机开始按事先设置好的时间间隔采集恒压给水单元的质量数据。随着混凝土试件吸水， 试样密封室内的气压微降，水继续从恒压给水密封瓶向试样密封室内补充，恒压给水密封 瓶上部气体空腔压力下降，外部大气通过平衡进气管向恒压给水密封瓶内部补充并达到新 的平衡状态。平衡后，L形水位计内的液位不变，对应试件底面淹没于水中的有效深度恒 定，试件吸入水的质量等于恒压给水单元质量的减少量并能够被电子天平测出，计算机采 集电子天平的质量减少量即等于混凝土试件质量的增加量，通过质量变化量可计算混凝土 试件的表面毛细吸水率。

本发明包含以下有益效果：

1、由于恒压给水单元与试件吸水单元之间通过硅胶软管相连通，恒压给水单元能够严 格保证L形水位计的液面恒定不变，从而保证混凝土试件底面浸没于水中的有效深度为一 恒定较小值，严格满足表面毛细吸水率测试所要求的水力边界条件，同时可以避免长时间 测试时试样密封室内水分蒸发影响测量精度；

本发明采用试样密封室搭配调节阀，不但可以保证试件底面浸没于水中的有效深度恒 定为一较小数值，同时可以避免长时间测试时试样密封室内水分蒸发影响测量精度，采用 L型水位计搭配试样密封室能大幅提升测试系统的灵敏度，本发明试样吸水约0.5g时平衡 进气管即开始补气，对应密封室内水位变化约为0.02mm，由于平衡进气管底端弯液面的存 在并能自适应调整液面的弯曲程度，实际吸水质量测量精度更高；而传统马氏瓶对待测水 位变化的灵敏度约为0.5mm；

2、由于恒压给水单元与试件吸水单元之间通过硅胶软管相连通，混凝土试件所吸收的 水分能够实时、连续地从恒压给水单元得到补充，混凝土试件的吸水量恒等于恒压给水单 元质量的减少量，通过间接测量恒压给水单元质量的减少量可以实时测量混凝土试件的吸 水量，具有较高测试精度且能满足对各种不同大小、不同质量混凝土试件表面毛细吸水率 的测试要求；

3、由于通过间接测量恒压给水单元的质量变化来监测混凝土试件的吸水质量，可以减 小由于手工擦干混凝土试件底面自由水、试件底面脱离自由水一段时间等因素而引入的偶 然误差；

4、由于采用电子天平测量恒压给水单元的质量变化来间接测量混凝土试件的吸水质 量，可以做到实时、连续、全自动且长时间的跟踪测量，可以用于测量、研究混凝土材料 长时间表面吸水的质量变化及其表面毛细吸水率。本发明能严格满足表面毛细吸水率测试 所要求的混凝土试件浸没于水中的有效深度恒定为一较小数值的水力边界条件，能实时、 全自动、长时间地连续测试且精度高、试验结果重现性好，试验操作方便，可以应用于混 凝土材料孔隙（裂纹）结构、表面毛细吸水率的试验研究及实际工程耐久性检测领域。

附图说明

图1为表面毛细吸水率自动化测量系统结构示意图；

图2为实施例一中混凝土表面毛细吸水率测试结果图，其中·表示实测数据，——表 示拟合曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意 组合。

具体实施方式一：本实施方式的一种混凝土表面毛细吸水率自动测试系统由恒压给水 单元、电子天平2和试件吸水单元构成，恒压给水单元与试件吸水单元通过出水管7、硅 胶软管8和进水管9连通；

所述的恒压给水单元由恒压给水密封瓶1、气体连通管5、平衡进气管6和出水管7构 成；所述的电子天平2设置在恒压给水密封瓶1底端并用来测量恒压给水单元的重量；其 中，气体连通管5与平衡进气管6均设置在恒压给水密封瓶1的上端，气体连通管5在恒 压给水密封瓶1内部的一端设置在靠近恒压给水密封瓶1的上端，平衡进气管6在恒压给 水密封瓶1内部的一端设置在靠近恒压给水密封瓶1的下端；气体连通管5上部设置有一 个气体阀门14；平衡进气管6上部设置有一个气体阀门15；平衡进气管6底部设置有一个 针管；带阀门16的出水管7一端与恒压给水密封瓶1底部侧端连通，另一端通过硅胶软管 8与进水管9连通，所述的进水管9与试样密封室3底部侧面连通；

所述的试件吸水单元由试样密封室3、进水管9、排水阀10、调节阀11、L型水位计 12和试样支撑件13构成；其中，试样密封室3上部设置有一个水平仪18，在下端设置有 进水管9，在密封室3右侧下端设置有L型水位计12，L型水位计12另一端朝上设置；试 样密封室3右侧上端设置有调节阀11；排水阀10设置在试样密封室3的底部；试样密封 室3底部内侧设置有三个等高的试样支撑件13。

本实施方式的有益效果：

1、由于恒压给水单元与试件吸水单元之间通过硅胶软管相连通，恒压给水单元能够严 格保证L形水位计的液面恒定不变，从而保证混凝土试件底面浸没于水中的有效深度为一 恒定较小值，严格满足表面毛细吸水率测试所要求的水力边界条件，同时可以避免长时间 测试时试样密封室内水分蒸发影响测量精度；

本实施方式采用试样密封室搭配调节阀，不但可以保证试件底面浸没于水中的有效深 度恒定为一较小数值，同时可以避免长时间测试时试样密封室内水分蒸发影响测量精度， 采用L型水位计搭配试样密封室能大幅提升测试系统的灵敏度，本实施方式试样吸水约 0.5g时平衡进气管即开始补气，对应密封室内水位变化约为0.02mm，由于平衡进气管底端 弯液面的存在并能自适应调整液面的弯曲程度，实际吸水质量测量精度更高；而传统马氏 瓶对待测水位变化的灵敏度约为0.5mm；

2、由于恒压给水单元与试件吸水单元之间通过硅胶软管相连通，混凝土试件所吸收的 水分能够实时、连续地从恒压给水单元得到补充，混凝土试件的吸水量恒等于恒压给水单 元质量的减少量，通过间接测量恒压给水单元质量的减少量可以实时测量混凝土试件的吸 水量，具有较高测试精度且能满足对各种不同大小、不同质量混凝土试件表面毛细吸水率 的测试要求。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的试件吸水单元还包 括高度调节脚17和水平仪18。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述的试样密封室3 外侧设置有三个等高的高度调节脚17，并坐落于水平操作台19上。其它与具体实施方式 一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的电子天平 2的量程为1000g，精度为0.001g。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的气体连通 管5、平衡进气管6、出水管7、进水管9和L形水位计12材质为有机玻璃。其它与具体 实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述的L形水位 计12的顶端高于试样支撑件13的顶端的铅垂方向距离为5mm。其它与具体实施方式一至 五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式一种混凝土表面毛细吸水率自动测试系统的测试方法， 其测试方法包括如下步骤：

一、关闭出水管7上的阀门16，往恒压给水密封瓶1装水至恰不淹没气体连通管5的 下端；打开气体连通管5上的气体阀门14和平衡进气管6上的气体阀门15并密封好恒压 给水密封瓶1，之后关闭气体连通管5上部的气体阀门14；打开出水管7上的阀门16，恒 压给水密封瓶1内部的水通过出水管7流出，恒压给水密封瓶1内的水位微降、内部空腔 气压稍降且平衡进气管6内的水位较快下降，待其水位下降到平衡进气管6的下端且气体 开始通过平衡进气管6进入恒压给水密封瓶1时，关闭出水管7上的阀门16，排空平衡进 气管内液体完成，恒压给水密封瓶1内部液体处于平衡状态；

二、用硅胶软管8将出水管7与进水管9相连通，关闭排水阀10，打开调节阀11，往 试样密封室3内加水至淹没进水管9和L形水位计12与试样密封室3的联通孔，同时要求 水位淹没试样支撑件13的顶端3mm，盖好试样密封室3的顶盖并密封好；调整高度调节 脚17使试件密封瓶3的高度变化至使内部液面低于平衡进气管6的针尖水平高度 10～15mm，打开出水管7上的阀门16，恒压给水密封瓶1内的水开始向试样密封室3内补 充并排空硅胶软管8内可能存在的气体，关闭调节阀11，试样密封室3内水位保持不变， L形水位计12内的水位继续上升并可能发生溢出；调整高度调节脚17使气体不再通过平 衡进气管6进入恒压给水密封瓶1内并且L形水位计12内的相应平衡水位低于L形水位 计的顶端1mm，同时通过水平仪18控制试件吸水单元水平；试件吸水单元高度及水位调 整完毕，整个系统处于水位平衡状态；此时若从L形水位计顶端吸走微量水分，气体将通 过平衡进气管6进入恒压给水密封瓶1，并使整个系统重新处于平衡状态；

三、关闭出水管7上的阀门16，打开调节阀11，打开试样密封室3的上盖，通过排水 阀10降低试样密封室3的水位并使试样支撑件13的尖端露出水面；将所有侧面密封的混 凝土试件4置于试件支撑件13上部且暂时不与水接触，盖上试样密封室3的上盖并密封好； 打开出水管7上的阀门16，水开始从恒压给水密封瓶1内向试样密封室3内补充，气体通 过平衡进气管6进入恒压给水密封瓶1内且试样密封室3内的水位逐渐升高，待其内部水 位淹没试件4的高度为3mm时关闭调节阀11，试样密封室3内水位不变而L形水位计12 内水位继续上升至离顶端1mm时达平衡状态，让计算机开始按事先设置好的时间间隔采集 恒压给水单元的质量数据。随着混凝土试件4吸水，试样密封室3内的气压微降，水继续 从恒压给水密封瓶1向试样密封室3内补充，恒压给水密封瓶1上部气体空腔压力下降， 外部大气通过平衡进气管6向恒压给水密封瓶1内部补充并达到新的平衡状态。平衡后，L 形水位计12内的液位不变，对应试件底面淹没于水中的有效深度恒定，试件吸入水的质量 等于恒压给水单元质量的减少量并能够被电子天平2测出，计算机采集电子天平2的质量 减少量即等于混凝土试件4质量的增加量，通过质量变化量可计算混凝土试件的表面毛细 吸水率。

本实施方式的有益效果：

1、由于通过间接测量恒压给水单元的质量变化来监测混凝土试件的吸水质量，可以减 小由于手工擦干混凝土试件底面自由水、试件底面脱离自由水一段时间等因素而引入的偶 然误差；

2、由于采用电子天平测量恒压给水单元的质量变化来间接测量混凝土试件的吸水质 量，可以做到实时、连续、全自动且长时间的跟踪测量，可以用于测量、研究混凝土材料 长时间表面吸水的质量变化及其表面毛细吸水率。本实施方式能严格满足表面毛细吸水率 测试所要求的混凝土试件浸没于水中的有效深度恒定为一较小数值的水力边界条件，能实 时、全自动、长时间地连续测试且精度高、试验结果重现性好，试验操作方便，可以应用 于混凝土材料孔隙（裂纹）结构、表面毛细吸水率的试验研究及实际工程耐久性检测领域。

通过以下实施例证明本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例一种混凝土表面毛细吸水率自动测试系统，由恒压给水单元、电子天平2和 试件吸水单元构成，恒压给水单元与试件吸水单元通过出水管7、硅胶软管8和进水管9 连通；

所述的恒压给水单元由恒压给水密封瓶1、气体连通管5、平衡进气管6和出水管7构 成；所述的电子天平2设置在恒压给水密封瓶1底端并用来测量恒压给水单元的重量；其 中，气体连通管5与平衡进气管6均设置在恒压给水密封瓶1的上端，气体连通管5在恒 压给水密封瓶1内部的一端设置在靠近恒压给水密封瓶1的上端，平衡进气管6在恒压给 水密封瓶1内部的一端设置在靠近恒压给水密封瓶1的下端；气体连通管5上部设置有一 个气体阀门14；平衡进气管6上部设置有一个气体阀门15；平衡进气管6底部设置有一个 针管；带阀门16的出水管7一端与恒压给水密封瓶1底部侧端连通，另一端通过硅胶软管 8与进水管9连通，所述的进水管9与试样密封室3底部侧面连通；

所述的试件吸水单元由试样密封室3、进水管9、排水阀10、调节阀11、L型水位计 12和试样支撑件13构成；其中，试样密封室3上部设置有一个水平仪18，在下端设置有 进水管9，在密封室3右侧下端设置有L型水位计12，L型水位计12另一端朝上设置；试 样密封室3右侧上端设置有调节阀11；排水阀10设置在试样密封室3的底部；试样密封 室3底部内侧设置有三个等高的试样支撑件13。

混凝土试件4常用的制作方法为：将在实验室养护好（养护一定龄期）的混凝土试件 或现场取芯所得的混凝土试件在60℃温度下烘干至恒重，然后在混凝土试件的所有侧面上 涂刷上环氧树脂或石蜡材料作防水密封处理，最后将干燥好的试件置于干燥环境中冷却至 室温。

混凝土试件4的形状可以为圆柱体或棱柱体。

本实施实例中，电子天平2用来实时测量恒压给水单元的质量随时间的变化过程；平 衡进气管6底部设置有一个针管以控制进气量；混凝土试件4采用直径为100mm、高度为 50mm的圆柱体（高度不限，但须采用高度与试件长度相匹配的试样密封室3），4个侧面 采用环氧树脂进行防水密封；气体连通管5、平衡进气管6、出水管7、进水管9和L形水 位计12均采用外径为6mm、壁厚1mm的有机玻璃管；平衡进气管6底端连接的针管（其 内径为0.5～1.5mm，针管内径可以调整以适应不同材料的测量）本实施例中为内径1mm的 注射用针管；试样支撑件13的高度为10mm。

本实施例一种混凝土表面毛细吸水率自动测试系统的测试方法如下：

一、关闭出水管7上的阀门16，往恒压给水密封瓶1装水至恰不淹没气体连通管5的 下端；打开气体连通管5上的气体阀门14和平衡进气管6上的气体阀门15并密封好恒压 给水密封瓶1，之后关闭气体连通管5上部的气体阀门14；打开出水管7上的阀门16，恒 压给水密封瓶1内部的水通过出水管7流出，恒压给水密封瓶1内的水位微降、内部空腔 气压稍降且平衡进气管6内的水位较快下降，待其水位下降到平衡进气管6的下端且气体 开始通过平衡进气管6进入恒压给水密封瓶1时，关闭出水管7上的阀门16，排空平衡进 气管内液体完成，恒压给水密封瓶1内部液体处于平衡状态；

二、用硅胶软管8将出水管7与进水管9相连通，关闭排水阀10，打开调节阀11，往 试样密封室3内加水至淹没进水管9和L形水位计12与试样密封室3的联通孔，同时要求 水位淹没试样支撑件13的顶端3mm，盖好试样密封室3的顶盖并密封好；调整高度调节 脚17使试件密封瓶3的高度变化至使内部液面低于平衡进气管6的针尖水平高度15mm， 打开出水管7上的阀门16，恒压给水密封瓶1内的水开始向试样密封室3内补充并排空硅 胶软管8内可能存在的气体，关闭调节阀11，试样密封室3内水位保持不变，L形水位计 12内的水位继续上升并可能发生溢出；调整高度调节脚17使气体不再通过平衡进气管6 进入恒压给水密封瓶1内并且L形水位计12内的相应平衡水位低于L形水位计的顶端 1mm，同时通过水平仪18控制试件吸水单元水平；试件吸水单元高度及水位调整完毕，整 个系统处于水位平衡状态；此时若从L形水位计顶端吸走微量水分，气体将通过平衡进气 管6进入恒压给水密封瓶1，并使整个系统重新处于平衡状态；

三、关闭出水管7上的阀门16，打开调节阀11，打开试样密封室3的上盖，通过排水 阀10降低试样密封室3的水位并使试样支撑件13的尖端露出水面；将所有侧面密封的混 凝土试件4置于试件支撑件13上部且暂时不与水接触，盖上试样密封室3的上盖并密封好； 打开出水管7上的阀门16，水开始从恒压给水密封瓶1内向试样密封室3内补充，气体通 过平衡进气管6进入恒压给水密封瓶1内且试样密封室3内的水位逐渐升高，待其内部水 位淹没试件4的高度为3mm时关闭调节阀11，试样密封室3内水位不变而L形水位计12 内水位继续上升至离顶端1mm时达平衡状态，让计算机开始按事先设置好的时间间隔采集 恒压给水单元的质量数据。随着混凝土试件4吸水，试样密封室3内的气压微降，水继续 从恒压给水密封瓶1向试样密封室3内补充，恒压给水密封瓶1上部气体空腔压力下降， 外部大气通过平衡进气管6向恒压给水密封瓶1内部补充并达到新的平衡状态。平衡后，L 形水位计12内的液位不变，对应试件底面淹没于水中的有效深度恒定，试件吸入水的质量 等于恒压给水单元质量的减少量并能够被电子天平2测出，计算机按时间间隔2min采集电 子天平2的质量减少量即等于混凝土试件4质量的增加量，通过质量变化量可计算混凝土 试件的表面毛细吸水率。

通过数据线将电子天平连接到计算机上，通过计算机按一定时间间隔自动采集质量数 据，实时连续监测给水单元的质量变化量，即恒压给水密封瓶1内水的质量变化量。

采集数据的间隔时间在测试前期可以短一些，后期质量变化趋慢之后可以将采集数据 的时间间隔设置相对较长一些。

对上述的混凝土试件计算其表面毛细吸水率，步骤如下：

一、计电子天平2的初始质量测试数据为M₀（kg），之后t_i（min）时间的第i次质量 测量数据为M_i，则t_i时间内混凝土试件的实际吸水质量为M₀-M_i，此时可依据下式计算t_i时间内单位面积的吸水体积V_i（m）为：

V_i=(M₀-M_i)/ρA  ①

其中A（m²）为混凝土试件与水接触的底面面积，ρ为水的密度（kg/m³）；

二、将不同时刻t_i与对应单位面积吸水体积V_i（m）按下式进行线性拟合：

$V=S\sqrt{t}+b$②

所得斜率S（m/min^0.5）即为所测试件的表面毛细吸水率。

三、当混凝土试件测试完成时，依次关闭出水管7的阀门16、打开调节阀11，打开试 样密封室3的顶盖并将试件取出（重复上述步骤即可继续测试下一个混凝土试件的表面毛 细吸水率）。

采用直径为100mm、高度为50mm的圆柱体试件，在对试件进行侧面密封并干燥预处 理之后，按照上述步骤每隔2min采集电子天平2的质量数据，按公式①计算单位面积的吸 水质量m_i之后按公式②进行线性回归，求得回归之后的斜率即为混凝土试件的毛细吸水率 S，测试结果如图2所示，其中·表示实测数据，——表示拟合曲线。

最小二乘法所得拟合曲线的函数表达式为：

$V=0.039\sqrt{t}-0.101$③

拟合函数与实测数据的相关度R达0.9948，由上式③可知，该试件的表面毛细吸水率 S为0.039m/min^0.5。

上述各实施实例中，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本发 明技术方案的基础上，对个别部件进行的改进和等同代换，不应排除在本发明的保护范围 之外。