CN105738266A - 一种水工混凝土层面抗渗性能的测试设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水工混凝土层面抗渗性能的测试设备及其方法，包含步骤：①将水工混凝土的钻芯取样上下面沿径向切削磨平，加工成混凝土试件；②将混凝土试件侧向放入侧向圆柱体试模，该侧向圆柱体试模的下部为侧向半圆柱体形，上部为长方体，使试件侧向曲面与侧向圆柱体试模完全接触，不留缝隙，使水压力的施加方向为自上而下，水压力方向沿混凝土试件径向分布，且该侧向圆柱体试模下部中央具有一个用于水流渗出的下端开口；③在试件与侧向圆柱体试模周边的缝隙间设置或者浇筑一层密封材料，然后进行下一步工作抗渗测试试验。本发明通过采用圆柱体试模使混凝土抗渗性能测试可以直接使用钻芯取样的含层面混凝土圆柱体试件。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程领域，尤指一种含层面混凝土层面部位渗透性的测试设备及其方法，其是用于测试钻芯取样的含层面混凝土圆柱体试件抗渗等级和渗透系数的技术方法。
背景技术
混凝土作为一种多孔结构的材料，一方面水可以很容易地通过孔隙进入混凝土内部，降低混凝土空隙液的pH值；另一方面，水可以充当载体携带其他有害离子(如Cl-、Na+离子)进入混凝土的内部骨料，导致混凝土碱集料反应的发生。水工混凝土长期处于水环境中，因此，抗渗性能是水工混凝土的一项极为重要的耐久性指标，也是各试验室主要的试验检测项目之一，其抗渗性能的好坏将直接关系到水工建筑物的正常使用及安全程度，特别是一些抗渗等级要求较高的水工结构部位，一些储水结构对混凝土的要求更为严格。水工混凝土在施工过程中会有很多层面，往往层面是其薄弱区，因此层面抗渗性能是决定坝体耐久性的关键因素。目前已有的设备尚无直接可测试含层面混凝土的渗透性能。
当前进行水工混凝土抗渗性能测试的装置是HS-4混凝土抗渗仪，中国《普通混凝土长期性能试验方法标准》GB/T50082-2009，中介绍了两种抗水渗透试验方法，即渗水高度法和逐级加压法。试模均采用6个上口内部直径为175mm,下口内部直径为185mm和高度为150mm的圆台体，抗渗仪均采用《混凝土抗渗仪》JG/T249。另外中国专利(公开号CN20223008U)提出的圆锥台型混凝土渗透试验装置，也是采用标准圆台型抗渗试件，这些抗渗仪器的共同特点由于试件尺寸和规格以及加水压方式等因素，无法测试含层面试件的抗渗性能。
本发明结合水工混凝土的实际，可对钻芯取样的含层面混凝土圆柱体试件的抗渗性进行有效检测，进行完抗渗性检测的混凝土还可以进行圆柱体混凝土抗压和弹性模量试验，从而揭示经渗透后混凝土性能的衰减程度，弥补国内外对含层面混凝土抗渗性能无法检测的空白。目前尚未有用于钻芯取样的含层面混凝土圆柱体的抗渗性原型检测设备及方法。
发明内容
鉴于对钻芯取样的Φ150mm含层面混凝土圆柱体试件的层面处抗渗性检测，目前业界尚无有效的设备和方法，为克服此项技术的不足和局限性，本发明目的在于一种用于直接测试钻芯取样的含层面混凝土圆柱体试件抗渗性能的装置及方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试方法，其包含步骤：
①将水工混凝土的钻芯取样上下面沿径向切削磨平，加工成混凝土试件；
②将混凝土试件侧向放入侧向圆柱体试模，该侧向圆柱体试模的下部为侧向半圆柱体形，上部为长方体，使试件侧向曲面与侧向圆柱体试模完全接触，不留缝隙，使水压力的施加方向为自上而下，水压力方向沿混凝土试件径向分布，且该侧向圆柱体试模下部中央具有一个用于水流渗出的下端开口；
③在试件与侧向圆柱体试模周边的缝隙间设置或者浇筑一层密封材料，然后进行下一步工作抗渗测试试验。
其中：
该圆柱体试模上端顶端具有一个供圆柱体试件侧向置入的长方形开口，及
一个能密封地盖于该长方形开口的密封顶盖，该密封顶盖附设有进水阀及排气阀；
所述方法还包括步骤④将断面为圆形或者侧V型的密封圈放入凹槽，并盖上密封顶盖，调整密封顶盖和法兰外围完全吻合后拧紧螺栓。
另外，所述方法还包括步骤：
⑤将一漏斗边沿嵌入该圆柱体试模下端开口周围设置的一个凹槽，并固定、密封，漏斗底端对准一收集器皿；
⑥用高压水管通过进水阀与混凝土抗渗仪连接。
⑦打开排气阀，启动混凝土抗渗仪，待排气阀出水均匀后，关闭排气阀，开始抗渗测试试验。
所述方法还可包括步骤：
⑧进行完抗渗测试试验的试件，放在压力试验机上，按照水工混凝土试验规程进行圆柱体轴心抗压强度试验和静力抗压弹性模量试验。
本发明还提供了一种测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试装置，其包括：
一个用于容纳圆柱体试件的侧向圆柱体试模，该侧向圆柱体试模内部的下部为侧向半圆柱体形，上部为长方体，该圆柱体试模顶端具有一个供圆柱体试件侧向置入的长方形开口。
一个能密封地盖于该长方形开口的密封顶盖，该密封顶盖附设有进水阀及排气阀；
该侧向圆柱体试模下部中央具有一个用于水流渗出的下端开口。
其中：
该下端开口接设有一个具有排水口的底盖。
该下端开口为圆形出水口或者为投影为长方形的弧形开口，该底盖为一个V型出水漏斗，且该下端开口边缘有能使渗水更好地流入出水漏斗的向内凹陷的凹槽，该V型出水漏斗边缘设有法兰并且该凹槽通过螺丝连接以使出水漏斗的法兰与该凹槽紧密嵌入。
所述侧向圆柱体试模内部的下部与上部连接处设有用于密封该圆柱体试件的密封材料。
该圆柱体试模上端开口处向外拓展出一圈法兰，该密封顶盖与法兰外围形状吻合，且沿法兰圆周中心线设有一个凹槽，凹槽里置有橡胶密封圈。
所述密封材料的高度是从试件端部至与侧向圆柱体试模上端口持平。凹槽外围法兰和密封顶盖上沿圆周方向平均分布有数个螺孔，密封顶盖置于法兰之上，并通过螺栓使法兰和密封顶盖紧密结合
本发明是通过采用圆柱体试模使混凝土抗渗性能测试可以直接使用钻芯取样的含层面混凝土圆柱体试件。分别将密封顶盖和底盖与该圆柱体试模连接，再连接高压注水装置。压力水通过HS-4型混凝土抗渗仪调节，压力水进入圆柱体试模内作用在圆柱体试件侧面上，压力水沿着混凝土层面微小渗径移动，进而测试含层面的混凝土的抗渗等级和渗透系数。抗渗性能测试完的圆柱体还可以进行相应的标准混凝土圆柱体(轴心)抗压强度试验和静力抗压弹性模量试验。
附图说明
图1为本发明的圆柱体套模的俯视图；
图2为本发明的圆柱体套模的侧向剖视图；
附图标记说明：
螺栓1,
密封盖2，
圆柱体试件3,
密封材料4,
侧向圆柱体试模5,
漏斗状底盖6，
容器7,
橡胶密封圈8，
排气阀9,
高压入水管10,
凹槽11,
螺丝12，
下端开口13，
密封圈凹槽14，
层面15。
具体实施方式
为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
如图1、图2所示，图1为本发明的圆柱体套模的俯视图；图2为本发明的圆柱体套模的侧向剖视图。
在本具体实施例中，本发明的一种测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试设备及其方法，主要是由设于密封顶盖上的数个(于本实施例为8个)螺栓1,密封顶盖2，钻芯取样的圆柱体试件3,密封材料4,侧向圆柱体试模5,漏斗状底盖6，容器7,橡胶密封圈8，排气阀9,高压入水管10,凹槽11,螺丝12，排水孔下端开口13，密封圈凹槽14等组成。
其中，侧向圆柱体试模5，用于容纳一个标准圆柱体试件(通常为圆柱体钻孔取芯试件)，该侧向圆柱体试模5下部(底端)为侧向半圆柱体形，以上部分为长方体，于本实施例中的试件规格：Φ150mm×300mm，该圆柱体试模上端具有一个长方形开口，圆柱体试件从试模开口处侧向置入，该侧向圆柱体试模5的下方中央具有一个下端开口13，用于水流渗出，所述下端开口13可为垂向投影截面为圆形或长方形的开口。
该密封顶盖可附有进水阀和排气阀，该密封顶盖密封地盖设于侧向圆柱体试模5上端的开口，用于密封盖住圆柱体试件。
其中，该密封顶盖上附有的进水阀可用于连接高压注水管，该封顶盖的进水阀用于控制高压水的输入和水压控制。
较佳的，于本具体实施例中，该圆柱体试模上端开口处可向外拓展出一圈40mm法兰，该密封顶盖与法兰外围形状完全吻合，沿法兰圆周中心线可切削出一个10mm凹槽，可于凹槽里置橡胶密封圈8。其中，密封圈8采用横断面为圆形或者侧向V字型橡胶制成。凹槽外围法兰和密封顶盖上沿圆周方向平均分布有8个螺孔，密封顶盖置于法兰之上，通过螺栓使法兰和密封顶盖紧密结合。
该漏斗状底盖6主要用于收集渗水，于本实施例中，该底盖为V型漏斗状。并且，为使渗水能更好地流入该底盖的漏斗内，于该下端开口边缘有10mm宽向内凹陷的凹槽11，而漏斗状底盖上6端边缘设有10mm法兰，以可将漏斗状底盖5上边沿嵌入圆柱体模具5模具下部的凹槽11，并可用螺丝固定，使漏斗状底盖5可借助法兰口橡胶密封垫紧密嵌入该凹槽。
容器7较佳为有刻度的烧杯或者量筒，以便可以定量测试含层面15混凝土圆柱体试件抗渗性能。
密封材料4可采用硅胶或者防水涂料等材料。参见图1，于本具体实施例中是沿侧向圆柱体试模5的内壁与试件接触缝隙均匀浇筑的一圈密封材料，待其凝固后进行下一步工作抗渗测试试验，其高度较佳是从试件端部至与侧向圆柱体试模5上端口持平，以获得更佳的密封效果，于本实施例中其宽度为10mm。
作为另一个实施例，该密封材料4亦可为预设于圆柱体试模内部的下部与上部连接处，以方便测试的进行，简化操作缩短测试时间。
本发明的一种测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试设备的使用方法：
使用本发明一种水工混凝土层面抗渗性能测试设备时候，主要分为如下几个步骤：
①控制水工混凝土的钻芯取样钻头为Φ150，将其上下面沿径向切削磨平，加工成Φ150mm×300mm混凝土试件。
②将此标准Φ150mm×300mm试件侧向放入试模，使试件侧向曲面与试模完全接触，不留缝隙，如有沙子或异物需及时清理掉。使水压力的施加方向为自上而下，水压力方向沿径向分布。
③在试件与试模周边的缝隙间均匀浇筑一层密封材料，凝固后进行下一步工作，于本实施例中的具体方法：是在圆柱体试件3与侧向圆柱体试模5周边的缝隙间均匀浇筑一层密封材料，宽度可为10mm。
④将断面为圆形或者侧V型的密封圈放入凹槽，并盖上密封顶盖，调整密封顶盖和法兰外围完全吻合后拧紧螺栓。
⑤将漏斗边沿嵌入模具下部凹槽，并用螺丝固定，橡胶垫片密封。漏斗下部对准收集器皿。
⑥用高压水管通过进水阀(10)与HS-4型混凝土抗渗仪连接。
⑦打开排气阀(9)，启动HS-4混凝土抗渗仪，待排气阀出水均匀后，关闭排气阀，正式开始抗渗测试试验。
⑧进行完抗渗测试试验的试件，放在压力试验机上，按照水工混凝土试验规程进行圆柱体(轴心)抗压强度试验和静力抗压弹性模量试验。
上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施范围；因此，凡依本发明申请权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，都应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试方法，其特征在于包含步骤：
①将水工混凝土的钻芯取样上下面沿径向切削磨平，加工成混凝土试件；
②将混凝土试件侧向放入侧向圆柱体试模，该侧向圆柱体试模的下部为侧向半圆柱体形，上部为长方体，使试件侧向曲面与侧向圆柱体试模完全接触，不留缝隙，使水压力的施加方向为自上而下，水压力方向沿混凝土试件径向分布，且该侧向圆柱体试模下部中央具有一个用于水流渗出的下端开口；
③在试件与侧向圆柱体试模周边的缝隙间设置或者浇筑一层密封材料，然后进行下一步工作抗渗测试试验。
2.根据权利要求1所述的测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试方法，其特征在于，
该圆柱体试模上端顶端具有一个供圆柱体试件侧向置入的长方形开口，及
一个能密封地盖于该长方形开口的密封顶盖，该密封顶盖附设有进水阀及排气阀；
所述方法还包括步骤④将断面为圆形或者侧V型的密封圈放入凹槽，并盖上密封顶盖，调整密封顶盖和法兰外围完全吻合后拧紧螺栓。
3.根据权利要求2所述的测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
⑤将一漏斗边沿嵌入该圆柱体试模下端开口周围设置的一个凹槽，并固定、密封，漏斗底端对准一收集器皿；
⑥用高压水管通过进水阀与混凝土抗渗仪连接。
⑦打开排气阀，启动混凝土抗渗仪，待排气阀出水均匀后，关闭排气阀，开始抗渗测试试验。
4.根据权利要求3所述的测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：
⑧进行完抗渗测试试验的试件，放在压力试验机上，按照水工混凝土试验规程进行圆柱体轴心抗压强度试验和静力抗压弹性模量试验。
5.一种测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试装置，其特征在于，其包括：
一个用于容纳圆柱体试件的侧向圆柱体试模，该侧向圆柱体试模内部的下部为侧向半圆柱体形，上部为长方体，该圆柱体试模顶端具有一个供圆柱体试件侧向置入的长方形开口。
一个能密封地盖于该长方形开口的密封顶盖，该密封顶盖附设有进水阀及排气阀；
该侧向圆柱体试模下部中央具有一个用于水流渗出的下端开口。
6.根据权利要求5所述的测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试装置，其特征在于：
该下端开口接设有一个具有排水口的底盖。
7.根据权利要求6所述的测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试装置，其特征在于：该下端开口为圆形出水口或者为投影为长方形的弧形开口，该底盖为一个V型出水漏斗，且该下端开口边缘有能使渗水更好地流入出水漏斗的向内凹陷的凹槽，该V型出水漏斗边缘设有法兰并且该凹槽通过螺丝连接以使出水漏斗的法兰与该凹槽紧密嵌入。
8.根据权利要求5所述的测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试装置，其特征在于：
所述侧向圆柱体试模内部的下部与上部连接处设有用于密封该圆柱体试件的密封材料。
9.根据权利要求5所述的测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试装置，其特征在于：
该圆柱体试模上端开口处向外拓展出一圈法兰，该密封顶盖与法兰外围形状吻合，且沿法兰圆周中心线设有一个凹槽，凹槽里置有橡胶密封圈。
10.根据权利要求8所述的测试含层面水工混凝土的抗渗性能测试装置，其特征在于：
所述密封材料的高度是从试件端部至与侧向圆柱体试模上端口持平。
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