CN110687028A - 一种高性能混凝土抗水渗透性的测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能混凝土抗水渗透性的测试装置及测试方法，解决了现有方法存在的测试时间长、无法反映高性能混凝土渗透性能随时间的变化规律和不能确切地反映出混凝土的渗透性能的问题。包括圆筒状混凝土试件（1）和混凝土抗渗试验机（2），试件顶端面密封紧固板（5）与试件底端面密封紧固板（7）将圆筒状混凝土试件（1）的内腔密封起来，在混凝土抗渗试验机的输出口上连接有密闭的量筒（3），密闭的量筒的出水口上连接有引流管（4），引流管的另一端穿过试件底端面密封紧固板后与密闭后的圆筒状混凝土试件的内腔连通在一起，在引流管上设置有阀门（9）。全面地反映高性能混凝土在高水头作用下的抗水渗透性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种对高性能混凝土进行抗水渗透性的测试装置，特别涉及一种对高性能混凝土的抗水渗透性进行测试的装置及测试方法。
背景技术
混凝土的耐久性问题是土木建筑领域的热点问题之一，这个问题涉及的内容较多，但其共同点是：都与水或者其他有害液体或气体向其内部传输的难易程度有关，即与混凝土的抗渗性能有关；混凝土材料的腐蚀大多是在有水及有害液体或气体侵入的条件下发生的，例如，混凝土中钢筋发生锈蚀破坏，主要原因是由氯离子破坏钢筋钝化膜，或者二氧化碳气体由混凝土表面开始逐渐向内部破坏高碱性环境，以及有水分和氧气的参与等等；在不同环境中，混凝土的渗透驱动力不同，对于水下的混凝土结构，其渗透现象主要是在水压力、离子浓度差、毛细孔压力等驱动力的作用下发生的；目前，随着水下隧道建设技术的提高，高水头、大埋深的水下隧道接连出现，对处于透水地层的大埋深水下混凝土结构而言，巨大的水压力作用将对混凝土的抗渗性能产生极大的考验。
目前，混凝土抗水渗透性试验是根据流体力学的达西定律，将混凝土视为多孔固体材料，用渗透系数来评价混凝土的抗渗性，称为渗透系数法；渗透系数法是指利用流体在一定压力条件下通过被测对象的孔隙，从一端向另一端逐渐渗透的原理研究混凝土渗透性的方法；在我国，为了兼顾实际工程应用的便利性，主要采用定性的抗渗标号法来评价混凝土的抗渗性能；具体而言，即按照规范要求制作6个标准的抗渗试件，对其侧面进行密封后，将其安置在抗渗试验机上进行逐级加压，每级水压稳定8个小时，直至发生六个试件中的三个发生渗漏停止试验，并依据渗漏时的水压标定其抗渗等级。传统的混凝土抗水渗透性试验方法存在以下三个问题：（1）同一数量级下的渗透系数，其混凝土抗渗等级有较大的差异，特别是抗渗标号较高时，差异较大，按抗渗等级的分级来评定混凝土的渗透性，不能确切地反映出混凝土的渗透性能；（2）对于高性能混凝土而言，按照常用的渗透系数法所需的测试时间长，测试效率低，加压时间往往在一周以上，且时常无明显渗透现象发生。此外，受到混凝土水化进程的影响，测试结果存在较大的误差；（3）采用抗渗标号法，通过劈开试件等方式，只能测得混凝土最终状态下的渗水量，而无法得到渗水量与时间的变化关系，也无法反映高性能混凝土渗透性能随时间的变化规律，因此采用渗透系数法所得到的结论具有一定的局限性。
发明内容
本发明提供了一种高性能混凝土抗水渗透性的测试装置及测试方法，解决了现有方法存在的测试时间长、无法反映高性能混凝土渗透性能随时间的变化规律和不能确切地反映出混凝土的渗透性能的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种高性能混凝土的抗水渗透性的测试装置，包括圆筒状混凝土试件和混凝土抗渗试验机，在圆筒状混凝土试件的顶端面上设置有试件顶端面密封紧固板，在圆筒状混凝土试件的底端面上设置有试件底端面密封紧固板，试件顶端面密封紧固板与试件底端面密封紧固板将圆筒状混凝土试件的内腔密封起来，在混凝土抗渗试验机的输出口上连接有密闭的量筒，密闭的量筒的出水口上连接有引流管，引流管的另一端穿过试件底端面密封紧固板后与密闭后的圆筒状混凝土试件的内腔连通在一起，在引流管上设置有阀门。
在圆筒状混凝土试件的顶端面与试件顶端面密封紧固板之间设置有顶端密封材料层，在圆筒状混凝土试件的底端面与试件底端面密封紧固板之间设置有底端密封材料层。
一种高性能混凝土的抗水渗透性的测试装置的测试方法，包括以下步骤：
第一步、按水泥: 黄油=1:0.4的比例，将水泥与黄油混合，制得密封材料，将该密封材料分别涂在圆筒状混凝土试件的顶端面和底端面上，然后，将试件顶端面密封紧固板固定在圆筒状混凝土试件的顶端面上，将试件底端面密封紧固板固定在圆筒状混凝土试件的底端面上，形成圆筒状混凝土试件的密封内腔，在试件底端面密封紧固板上设置有引流管入水口；
第二步、在混凝土抗渗试验机的输出口上连接密闭的量筒，密闭的量筒的出水口上连接引流管，引流管的另一端与试件底端面密封紧固板上的引流管入水口连接在一起，在引流管上设置有阀门，在量筒上设置有测量水量体积的刻度尺；
第三步、启动混凝土抗渗试验机，并开启引流管上设置的阀门，使水通过引流管进入到圆筒状混凝土试件的密封内腔中，水充满密封内腔后，关闭阀门，静置24个小时，使圆筒状混凝土试件浸润饱和；
第四步、打开阀门，通过混凝土抗渗试验机对圆筒状混凝土试件施加一定的水压，定时通过量筒上设置的测量水量体积的刻度尺读取量筒内的水量体积，绘制每个加压时间段内的水量随时间的变化曲线，从而得到渗透系数。
本发明通过记录不同加压时段圆筒状混凝土试件内的渗水量，所得到的渗透系数，可全面地反映高性能混凝土在高水头作用下的抗水渗透性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的圆筒状混凝土试件1在俯视下的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种高性能混凝土的抗水渗透性的测试装置，包括圆筒状混凝土试件1和混凝土抗渗试验机2，在圆筒状混凝土试件1的顶端面上设置有试件顶端面密封紧固板5，在圆筒状混凝土试件1的底端面上设置有试件底端面密封紧固板7，试件顶端面密封紧固板5与试件底端面密封紧固板7将圆筒状混凝土试件1的内腔密封起来，在混凝土抗渗试验机2的输出口上连接有密闭的量筒3，密闭的量筒3的出水口上连接有引流管4，引流管4的另一端穿过试件底端面密封紧固板7后与密闭后的圆筒状混凝土试件1的内腔连通在一起，在引流管4上设置有阀门9。
在圆筒状混凝土试件1的顶端面与试件顶端面密封紧固板5之间设置有顶端密封材料层6，在圆筒状混凝土试件1的底端面与试件底端面密封紧固板7之间设置有底端密封材料层8。
一种高性能混凝土的抗水渗透性的测试装置的测试方法，包括以下步骤：
第一步、按水泥: 黄油=1:0.4的比例，将水泥与黄油混合，制得密封材料，将该密封材料分别涂在圆筒状混凝土试件1的顶端面和底端面上，然后，将试件顶端面密封紧固板5固定在圆筒状混凝土试件1的顶端面上，将试件底端面密封紧固板7固定在圆筒状混凝土试件1的底端面上，形成圆筒状混凝土试件1的密封内腔，在试件底端面密封紧固板7上设置有引流管入水口；
第二步、在混凝土抗渗试验机2的输出口上连接密闭的量筒3，密闭的量筒3的出水口上连接引流管4，引流管4的另一端与试件底端面密封紧固板7上的引流管入水口连接在一起，在引流管4上设置有阀门9，在量筒3上设置有测量水量体积的刻度尺；
第三步、启动混凝土抗渗试验机2，并开启引流管4上设置的阀门9，使水通过引流管4进入到圆筒状混凝土试件1的密封内腔中，水充满密封内腔后，关闭阀门9，静置24个小时，使圆筒状混凝土试件1浸润饱和；
第四步、打开阀门9，通过混凝土抗渗试验机2对圆筒状混凝土试件1施加一定的水压，定时通过量筒3上设置的测量水量体积的刻度尺读取量筒3内的水量体积，绘制每个加压时间段内的水量随时间的变化曲线，从而得到渗透系数。
本发明通过改变混凝土渗透试件的结构，将块状混凝土试件改成圆筒状；试验时，在圆筒状混凝土试件的密闭内腔、引流管4内、密闭的量筒3内和混凝土抗渗试验机2连通在一起，其中的带压力的压力水向圆筒状混凝土试件的密闭内腔壁压去，根据水压力在各个方向上相等的原理，使得水在圆筒状混凝土试件1上的渗透方向，从传统的由试件的下底面想上顶面渗透，改变为从试件的内腔向外渗透，从而增加了试件内的水力梯度；此外，由于渗水方向的变化，试件渗水面由底面转变为环向的侧面，最终极大地增加试验渗透效率。在本发明中，只需要对试件的上、下底面进行密封，密封材料的使用量大大减小，有效降低密封难度，减小由于密封措施不足而产生水渗漏现象的可能性。
圆筒状混凝土试件1的外径R的取值，按《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》选取为185毫米，圆筒状混凝土试件1的内径r和高度的取值与混凝土的粗骨料粒径有关，一般而言，粗骨料的粒径越大，取值越大；根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》要求，每个试验机有6个加载位置，本发明可连接6套机构，同时对6个试件进行加载，通过量筒对试验机的每个加载位置进行分别供水，以便测出每个试件中渗水量的变化情况。
Claims (3)
1.一种高性能混凝土的抗水渗透性的测试装置，包括圆筒状混凝土试件（1）和混凝土抗渗试验机（2），其特征在于，在圆筒状混凝土试件（1）的顶端面上设置有试件顶端面密封紧固板（5），在圆筒状混凝土试件（1）的底端面上设置有试件底端面密封紧固板（7），试件顶端面密封紧固板（5）与试件底端面密封紧固板（7）将圆筒状混凝土试件（1）的内腔密封起来，在混凝土抗渗试验机（2）的输出口上连接有密闭的量筒（3），密闭的量筒（3）的出水口上连接有引流管（4），引流管（4）的另一端穿过试件底端面密封紧固板（7）后与密闭后的圆筒状混凝土试件（1）的内腔连通在一起，在引流管（4）上设置有阀门（9）。
2.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土的抗水渗透性的测试装置，其特征在于，在圆筒状混凝土试件（1）的顶端面与试件顶端面密封紧固板（5）之间设置有顶端密封材料层（6），在圆筒状混凝土试件（1）的底端面与试件底端面密封紧固板（7）之间设置有底端密封材料层（8）。
3.如权利要求1所述的一种高性能混凝土的抗水渗透性的测试装置的测试方法，包括以下步骤：
第一步、按水泥: 黄油=1:0.4的比例，将水泥与黄油混合，制得密封材料，将该密封材料分别涂在圆筒状混凝土试件（1）的顶端面和底端面上，然后，将试件顶端面密封紧固板（5）固定在圆筒状混凝土试件（1）的顶端面上，将试件底端面密封紧固板（7）固定在圆筒状混凝土试件（1）的底端面上，形成圆筒状混凝土试件（1）的密封内腔，在试件底端面密封紧固板（7）上设置有引流管入水口；
第二步、在混凝土抗渗试验机（2）的输出口上连接密闭的量筒（3），密闭的量筒（3）的出水口上连接引流管（4），引流管（4）的另一端与试件底端面密封紧固板（7）上的引流管入水口连接在一起，在引流管（4）上设置有阀门（9），在量筒（3）上设置有测量水量体积的刻度尺；
第三步、启动混凝土抗渗试验机（2），并开启引流管（4）上设置的阀门（9），使水通过引流管（4）进入到圆筒状混凝土试件（1）的密封内腔中，水充满密封内腔后，关闭阀门（9），静置24个小时，使圆筒状混凝土试件（1）浸润饱和；
第四步、打开阀门（9），通过混凝土抗渗试验机（2）对圆筒状混凝土试件（1）施加一定的水压，定时通过量筒（3）上设置的测量水量体积的刻度尺读取量筒（3）内的水量体积，绘制每个加压时间段内的水量随时间的变化曲线，从而得到渗透系数。
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