真空饱水法是测定多孔材料(如混凝土、石材、陶瓷、耐火材料等)吸水率、孔隙率、饱水状态等指标的标准试验方法,核心是通过真空环境排除材料内部孔隙空气,再让水在负压与压力作用下充分渗入孔隙,确保材料达到饱和状态。以下是规范、可操作的完整步骤,遵循GB/T、ASTM等通用试验标准逻辑:
一、试验前准备
样品制备与处理
将待测材料加工成标准尺寸试样(如立方体、圆柱体,无缺角、裂缝、表面疏松),清除表面粉尘、碎屑,避免杂质堵塞孔隙。
若样品含游离水分,需先进行干燥处理:放入烘箱,按材料特性设定温度(混凝土、石材一般105~110℃),烘干至恒重(连续两次称量差值≤0.1%),取出后放入干燥器冷却至室温,称量干燥质量m₀,精确至0.01g。
设备与试剂检查
准备真空饱水装置:真空干燥器、真空泵、真空压力表、真空阀、储水容器、溢流装置,确认装置密封完好,真空泵运行正常,真空度可稳定控制在0.095MPa以上。
试验用水:采用去离子水或蒸馏水,水温控制在20±5℃,避免杂质影响孔隙渗入。
辅助工具:电子天平(精度满足称量要求)、镊子、干燥器、计时器。
二、真空排气步骤(核心环节,排除孔隙空气)
装样密封
将冷却至室温的干燥试样轻轻放入真空干燥器内,避免碰撞损伤;试样间、试样与器壁间保留间隙,保证真空环境均匀。
密封真空干燥器盖,涂抹真空脂增强密封性,关闭进气阀,打开真空泵与真空阀,开始抽真空。
抽真空与保压
启动真空泵,缓慢抽至真空度0.095~0.1MPa(95%以上真空度),过程中观察压力表,避免过快抽气导致试样破损。
达到目标真空度后,保真空排气:保持真空状态2~6小时(多孔疏松材料延长至6~12小时),确保试样内部孔隙中的空气完全排出,直至无连续气泡逸出(可通过透明干燥器观察)。
三、真空饱水与加压饱水步骤
真空下注水
保真空完成后,保持真空泵运行、真空度稳定,缓慢打开真空干燥器的进水阀,让储水容器中的水在负压作用下流入干燥器,直至完全浸没所有试样,且水面高出试样顶面20~50mm。
注水过程缓慢操作,避免水流冲击损伤试样,注水完成后关闭进水阀,继续保持真空状态1~2小时,让水在负压下充分渗入孔隙。
破真空与常压饱水
真空饱水完成后,缓慢打开进气阀,让外界空气缓慢进入真空干燥器,逐步破真空至常压(禁止快速破真空,防止水倒吸或试样崩裂)。
关闭真空泵,让试样在常压静水中继续饱水2~24小时(材料孔隙越复杂,饱水时间越长),确保水在压力差作用下完全填充剩余微小孔隙。
四、饱水后试样处理与称量
表面除水
常压饱水完成后,用镊子轻轻取出试样,立即用湿润的干净毛巾或滤纸快速擦去试样表面自由水(仅擦表面浮水,不挤压试样,避免吸出内部孔隙水)。
操作需迅速,整个除水过程控制在1分钟内,防止表面水分蒸发影响称量结果。
饱水质量称量
表面除水后,立即用电子天平称量饱水试样的表观质量m₁,精确至0.01g;称量完成后,可根据需求测试试样的水中质量m₂(用于计算体积、密度)。
五、数据计算与试验收尾
核心指标计算
按公式计算吸水率:吸水率(%)=(m₁-m₀)/m₀×100%;
结合试样体积,可进一步计算开口孔隙率、饱水密度等指标,平行试样测试结果取平均值,保证数据准确性。
设备与试样清理
排空真空干燥器内的水,清洗干燥器、管路,去除水垢与杂质,晾干后密封存放;
测试后的试样按需求处理,若需重复使用,需重新干燥、冷却后保存。
六、关键注意事项
真空度需稳定达标,排气与饱水时间需根据材料孔隙特性调整,确保饱水充分;
全程避免试样损伤、表面水分蒸发或内部孔隙水流失,保证称量数据真实;
试验用水、设备清洁度需严格控制,防止杂质堵塞试样孔隙,影响测试精度。