CN107449705A - 混凝土抗渗性现场测试仪 - Google Patents

Abstract

一种混凝土抗渗性现场测试仪，包括至少一个用于安装在待测样品表面、形成一个与待测样品表面相通的封闭空间的试验夹具，还包括用于向所述封闭空间内注水、使所述封闭空间内的水压达到目标水压的注压装置，和用于测量所述封闭空间内的压力的测压装置。利用该测试仪,可以现场测定混凝土的抗渗性能。

Description

混凝土抗渗性现场测试仪

技术领域

本发明涉及混凝土抗渗性检测技术，具体涉及一种混凝土抗渗性现场测试仪。

背景技术

混凝土抗渗性表明混凝土抵抗外部物质渗透的能力，是指气体或液体在混凝土中的迁移范围，决定了水、二氧化碳、氯离子、硫酸根离子等侵蚀性物质所能到达混凝土中的范围。混凝土抗渗性是决定混凝土耐久性的重要因素，同时是评价混凝土结构致密程度的重要指标。对于地下混凝土结构等具有抗渗要求的部位如承台、底板、连续墙等，以及交通、水利、海港工程等，抗渗性是进行工程质量验收的主要控制参数。国家标准GB 50204-2002《混凝土结构工程施工验收规范》对混凝土抗渗性具有明确要求，标准GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》则给出了具体的抗渗试验方法。标准要求采用一组6个圆台型试件，上底面直径为175mm、下底面直径为185mm、高为150mm，安装在抗渗试验机台上，由0.1MPa开始，每隔8h增加0.1MPa水压，并随时观察试件端面渗水情况，当6个试件中有3个试件表面出现渗水，或加载至规定压力后停止试验。对于抗渗等级为P8的试件，一般需要连续3天才能完成试验。试验过程存在诸多问题：1、试件重量大，装模与脱模工作劳动强度高、耗费时间长；2、试件密封性不好，往往导致试验无效；3、试验过程必须连续进行，夜间需专人值班方能保证试验结果准确可靠；4、仪器设备占地面积大，维护保养费用高，试验耗费时间长；5、实验室成型试件与工程实体混凝土在养护条件、施工质量等方面存在较大差异，使得实验室检测结果往往不能客观反应现场混凝土的抗渗性能。

除此之外，服役期间的混凝土，抗渗性能并不是一个常数，其性能与环境条件、龄期发展、水化程度等因素密切相关，特别是环境条件的影响，使混凝土的抗渗性能不断发生着变化，因此必须对其进行长期的现场检测，以保障混凝土抗渗性能符合建筑物的使用要求，为建筑物的养生与维护提供科学依据。

鉴于上述诸多原因，开发一种适应现场检测需要的混凝土抗渗性检测设备，对于节约人力成本、客观、真实、快捷地评价混凝土抗渗性能具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的发明目的是，提供一种混凝土抗渗性现场测试仪，利用该测试仪,可以现场测定混凝土的抗渗性能。

本发明的发明目的通过如下技术方案实现：一种混凝土抗渗性现场测试仪，包括至少一个用于安装在待测样品表面、形成一个与待测样品表面相通的封闭空间的试验夹具，还包括用于向所述封闭空间内注水、使所述封闭空间内的水压达到目标水压的注压装置，和用于测量所述封闭空间内的压力的测压装置。

在所述封闭空间的压力达到所述目标水压后，通过所述压力装置观察设定时间内，因水渗透入所述待测样品内引起的所述封闭空间内压力的变化情况，确定所述待测样品的抗渗性。

所述注压装置包括控制器、水箱、抽水泵、增压机构、第一电磁阀、第二电磁阀和泄压管；

所述试验夹具上设有与所述封闭空间连通的排气口和注压口；

所述水箱通过管路与所述试验夹具的注压口连通，所述抽水泵、增压机构、第一电磁阀依次连接在所述管路上，所述泄压管通过所述第二电磁阀与所述封闭空间连通；

所述控制器与所述抽水泵、增压机构、第一电磁阀、第二电磁阀和所述测压装置相连。

该注压装置可根据测压装置的测量数据，自动控制所述封闭空间的压力，增压到目标水压。

所述增压机构由步进电机和高压柱塞泵构成，所述步进电机与所述高压柱塞泵相连。

所述试验夹具底面形成锥形的凹腔，所述底面上围绕所述凹腔安装有密封圈，所述试验夹具还包括用于将其固定在所述待测样品表面的固定结构，所述试验夹具的排气口由所述凹腔的顶部与所述凹腔连通。

所述增压机构与所述第一电磁阀之间连接有单向阀，防止试验水回流。

所述测试仪还包括比例卸荷阀，所述比例卸荷阀接于所述抽水泵与所述增压机构之间，所述比例卸荷阀还与所述水箱连通，保证增压机构前端压力稳定。

所述测试仪还包括用于降低水压波动性的蓄能器，所述蓄能器接于所述增压机构与所述单向阀之间。

所述测试仪外形采用行李箱的设计，包括立式箱体结构的外壳，所述外壳底部安装有脚轮，所述外壳背部还连接有把手。

本发明配有三级过滤系统，第一级过滤器设于所述抽水泵的进水口，第二级过滤器设于所述抽水泵的出水口，第三级过滤器设于所述试验夹具的注压口，第三级过滤器用于在泄压时避免所述封闭空间水中杂物堵塞电磁阀及管道。

所述控制器由可编程控制器、控制面板和蓄电池构成，所述控制面板和所述蓄电池均与所述可编程控制器相连，所述可编程控制器上还连接有用于与计算机连接的串口。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1)本发明测试仪体量小，方便移动，利用本发明测试仪进行抗渗试验时，首先将试验夹具安装在待测样品上，在待测样品表面形成一个封闭空间，然后通过注压装置向该封闭空间内注水，并通过测压装置的辅助，使所述封闭空间内的水压达到目标水压，观察所述封闭空间压力衰减速率，即可确定受试样品的抗渗能力，所以将本发明测试仪的试验夹具安装在待测样品的哪个面，即可由这个面对所述待测样品进行抗渗试验，可现场测量混凝土的抗渗能力；

2)利用本发明可现场测量混凝土的抗渗能力,检测结果能更真是的反应现场混凝土的抗渗性能，可对混凝土在整个服役期间的抗渗性能的变化进行检测；

3)区别于传统抗渗试验，需要将整个试件安装在抗渗试验机台上，本发明只需将试验夹具安装在待测样品的测试面，不涉及大体量试件的装模与脱模，劳动强度相对降低，耗时短，而且密封性有保证；

4)不同于传统抗渗试验，试验时，样品表面水压由0.1MPa开始，每隔8h增加0.1MPa水压，利用本发明进行抗渗试验时，直接将待测样品表面水压增至目标水压，再观察封闭空间内压力的衰减情况，通常能在2～4个小时内完成试验，效率大大提高。

附图说明

图1为本发明混凝土抗渗性现场测试仪较佳实施例的原理示意图；

图2为本发明混凝土抗渗性现场测试仪较佳实施例的结构示意图(试验夹具收回外壳内)；

图3为本发明混凝土抗渗性现场测试仪较佳实施例的内部结构排布图；

图4为本发明混凝土抗渗性现场测试仪较佳实施例的使用状态参考图；

图5为图4中试验夹具安装结构的放大图；

图6为试验夹具的俯视图；

图7为图6的A-A视图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的混凝土抗渗性现场测试仪，由可编程控制器4(以下简称PLC)、控制面板(未画出)、蓄电池5、水箱1、齿轮泵7、第一级过滤器6、第二级过滤器8、第三级过滤器17、比例卸荷阀9、高压柱塞泵11、步进电机10、蓄能器12、单向阀13、第一电磁阀14、第二电磁阀16、压力传感器15、泄压管18、高压管19、试验夹具20组成。

PLC4、控制面板、蓄电池5组成本实施例的控制器。控制面板和蓄电池5均与PLC4相连。PLC4还可通过串口与计算机3连接。蓄电池5采用UPS蓄电池。

连接计算机3后，由计算机3和PLC4形成上、下两级控制系统。试验人员可通过操作计算机3或控制面板控制测试过程，如控制水压达到目标压力，测试过程中的数据，通过PLC4上传到计算机3，计算机3完成数据处理、图形绘制、数据管理、试验过程控制等功能。

试验夹具20用于安装在待测样品表面，以便在待测样品表面形成一个与待测样品表面相通的封闭空间。

如图1所示，水箱1采用封闭式结构，设有注水口，还设有液位计2。水箱1通过管路与试验夹具20相连，以便与所述封闭空间连通，齿轮泵7、比例卸荷阀9、高压柱塞泵11、蓄能器12、单向阀13、第一电磁阀14、依次连接在所述管路上，比例卸荷阀9还通过管线21与水箱1连通。上述结构主要用于向所述封闭空间中注水，使所述封闭空间内的水压升至目标水压。目标水压可在0-6Mpa之间调节，不同强度等级和抗渗性能的混凝土，采用不同的压力来完成试验，比如高强高抗渗的混凝土，采用较高的压力，并且试验时间可延长，对于抗渗性能较弱的混凝土，可选择一个相对较低的压力来试验。泄压管18通过第二电磁阀16与试验夹具20相连，也与所述封闭空间连通，主要用于泄压。上述用于注水的结构和用于泄压的结构共同构成本实施例的注压装置。高压柱塞泵11与步进电机10相连，形成增压机构。齿轮泵7用于抽水，给高压柱塞泵11注水，高压柱塞泵11为管路提供压力。本实施例采用步进电机10带动高压柱塞泵11进行分段调压：当目标压力与当前压力接近时，逐渐降低步进电机10转速，此过程为增压段；当目标压力与当前压力相等时，控制步进电机10维持一个相对较低的转速，此时，高压柱塞泵11内泄量等于注入量，达到一个平衡值，此过程为恒压段，使当前压力等于目标压力。

上述注压装置中的蓄能器12，用于降低水压波动性，使压力稳定，比列卸荷阀9，保证高压柱塞泵11前端压力保持稳定，单向阀13，防止试验水回流。

压力传感器15也与试验夹具20相连，用于测量所述封闭空间内的压力，以辅助注压装置，将所述封闭空间内的压力升至目标水压。

第一级过滤器6、第二级过滤器8、第三级过滤器17构成本实施例的三级过滤系统。第一级过滤器6、第二级过滤器8分接于齿轮泵7的进水口和出水口，第三级过滤器17则接于试验夹具20的注压口(下文讲到)。第三级过滤器17主要用于泄压时，避免封闭空间水中杂物堵塞电磁阀及管道。

如图1所示，本实施例设有三个实验夹具20，可同时对三个待测样品进行抗渗性试验，三个实验夹具20注压口附近的管路采用高压管19，第三级过滤器17设于高压管19前端。

控制器与齿轮泵7、步进电机10、高压柱塞泵11、第一电磁阀14和第二电磁阀16，还有压力传感器15相连。计算机3通过PLC4控制第一电磁阀14开启，同时控制齿轮泵7和高压柱塞泵11和步进电机10启动，齿轮泵7给高压柱塞泵11注水(实际工作时，水用量比较少，即使不开启水箱1注水口的密封盖，齿轮泵7也能克服水箱1内的负压，将水抽出)，高压柱塞泵11为管路提供压力，当压力当前值达到目标值时，第一电磁阀14关闭，电磁阀16也处于关闭状态，通过压力传感器15实时采集所述封闭空间的压力数据反馈给PLC4，再通过PLC4传输给计算机3进行图形绘制；试验结束后，开启第二电磁阀16，将所述封闭空间中压力通过泄压管18释放。

图2为本实施例的测试仪的外部结构示意图。如图所示，本实施例的测试仪外形采用行李箱的设计，包括立式箱体结构的外壳30，外壳30底部安装有脚轮38，外壳30背部还连接有把手39。

图3为本实施例的内部结构排布图，如图所示，外壳30的上部为电气控制柜31，主要用于安装PLC和控制面板，控制面板包括触摸屏37，安装于外壳30顶面。蓄电池5封闭在电池盒32内，安装在外壳30的侧面。外壳30底部形成电气元件安装区33，主要安装阀门、泵等器件。而外壳30中部，分成两个区，靠近外壳30正面的为储物区34，靠近外壳30背板的为水箱1，外壳30正面设有门35，打开门35，可将试验夹具20等放入储物区34或从储物区34中取出。

图4为本实施例的使用状态参考图，将试验夹具20从储物区34中取出，安装于待测样品A表面。

如图5～7所示，试验夹具20为直径为180～220mm、高度为12～15mm的不锈钢圆盘。沿圆盘外侧平均分布6个直径为14～16mm的螺栓孔201，用于埋入膨胀螺栓，通过膨胀螺栓将试验夹具20固定在待测样品A表面。圆盘底面具有锥形凹腔22，顶部连通有排气口23，旁边还设有注压口24。锥底直径100～150mm，锥形高度5～8mm。试验夹具20底面围绕锥形凹腔22设有O型圈密封垫槽25，用于嵌入O型圈密封垫，以便与待测样品表面之间密封连接，防止试验过程出现渗漏。

利用本发明测试仪完成抗渗性试验的具体过程如下：

试验准备

(1)给水箱注水，宜采用蒸馏水，注水至80％高度即可，注水高度通过液位计查看；

(2)将计算机和测试仪通过串口连接，接通计算机电源，启动计算机和测试仪，查看是否连接成功。打开测试软件，查看通信是否正常。

夹具安装

(1)选择待测样品测试面，并避开有明显孔洞及缺陷处。采用手持式磨削机进行表面磨平处理，并除去混凝土表面浮浆层，把表面清扫干净；

(2)依据试验夹具上螺栓孔的位置，采用手持式冲击钻开孔，埋入膨胀螺栓；将O型圈密封垫安装在试验夹具的O型圈密封垫槽内；在O型密封圈上涂上薄薄一层玻璃胶，将试验夹具安装在前述磨平的测试面上，对准膨胀螺栓孔，用膨胀螺栓将试验夹具固定在待测样品的测试表面，让玻璃胶固化5-10分钟，试验夹具安装完成。

试验

(1)试验前，需将试验夹具凹腔内以及测试仪管道内的气体排除。首先，将高压软管与试验夹具顶部的注压口连通，确保不漏气；然后，将试验夹具顶部排气口阀门打开，操作测试软件“试验排气”，设备开始注水排气。当排气口连续有清水流出时，则认为气体被排除干净，关闭排气口处阀门，准备加压试验。

(2)根据混凝土的设计强度等级和抗渗等级，选择对应的试验参数，点击试验，设备开始加压，即向凹腔内持续注水，通过压力传感器实时监测由试验夹具在待测样品测试面上形成的封闭空间内的压力，当压力达到目标压力时，关闭第一电磁阀，计算机通过PLC采集压力传感器的测量值，记录上述封闭空间中压力的衰减过程，根据这些数据评价该样品的抗渗能力。试验结束后，开启第二电磁阀，通过泄压管将压力释放。拆除试验夹具，对下一个待测样品进行试验。

通过在本发明测试仪的水箱中加入氯盐溶液，还可现场测定混凝土抵抗氯离子的渗透能力。

Claims (10)

1.一种混凝土抗渗性现场测试仪，其特征在于，包括至少一个用于安装在待测样品表面、形成一个与待测样品表面相通的封闭空间的试验夹具(20)，还包括用于向所述封闭空间内注水、使所述封闭空间内的水压达到目标水压的注压装置，和用于测量所述封闭空间内的压力的测压装置。

2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于，在所述封闭空间的压力达到所述目标水压后，通过所述压力装置观察设定时间内，因水渗透入所述待测样品内引起的所述封闭空间内压力的变化情况，确定所述待测样品的抗渗性。

3.根据权利要求1或2所述的测试仪，其特征在于，所述注压装置包括控制器、水箱(1)、抽水泵、增压机构、第一电磁阀(14)、第二电磁阀(16)和泄压管(18)；

所述试验夹具(20)上设有与所述封闭空间连通的排气口(23)和注压口(24)；

所述水箱(1)通过管路与所述试验夹具(20)的注压口(24)连通，所述抽水泵、增压机构、第一电磁阀(14)依次连接在所述管路上，所述泄压管(18)通过所述第二电磁阀(16)与所述封闭空间连通；

所述控制器与所述抽水泵、增压机构、第一电磁阀(14)、第二电磁阀(16)和所述测压装置相连。

4.根据权利要求3所述的测试仪，其特征在于，所述增压机构由步进电机(10)和高压柱塞泵(11)构成，所述步进电机(10)与所述高压柱塞泵(11)相连。

5.根据权利要求4所述的测试仪，其特征在于，所述试验夹具(20)底面形成锥形的凹腔(22)，所述底面上围绕所述凹腔(22)安装有密封圈，所述试验夹具(20)还包括用于将其固定在所述待测样品表面的固定结构，所述试验夹具(20)的排气口(23)由所述凹腔(22)的顶部与所述凹腔(22)连通。

6.根据权利要求5所述的测试仪，其特征在于，所述增压机构与所述第一电磁阀(14)之间连接有单向阀(13)。

7.根据权利要求6所述的测试仪，其特征在于，所述测试仪还包括比例卸荷阀(9)，所述比例卸荷阀(9)接于所述抽水泵与所述增压机构之间，所述比例卸荷阀(9)还与所述水箱(1)连通。

8.根据权利要求7所述的测试仪，其特征在于，所述测试仪还包括用于降低水压波动性的蓄能器，所述蓄能器接于所述增压机构与所述单向阀(13)之间。

9.根据权利要求8所述的测试仪，其特征在于，所述测试仪外形采用行李箱的设计，包括立式箱体结构的外壳，所述外壳底部安装有脚轮，所述外壳背部还连接有把手。

10.根据权利要求9所述的测试仪，其特征在于，所述测试仪配有三级过滤系统，第一级过滤器(6)设于所述抽水泵的进水口，第二级过滤器(8)设于所述抽水泵的出水口，第三级过滤器(17)设于所述试验夹具(20)的注压口(24)。