CN111307683A - 一种自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置及方法，涉及钢筋混凝土结构抗渗性能测试技术领域，包括待测试件，还包括注水接头、具有开孔的橡胶垫片、第一压紧件、第二压紧件、多根螺杆和多个螺母，注水接头包括进水管以及位于进水管两侧的加压出水管和承载部，加压出水管通过橡胶垫片抵接在待测试件的一个表面，第一压紧件与承载部抵接，第二压紧件与待测试件的另一个表面抵接，多根螺杆穿设在第一压紧件和第二压紧件上，在多根螺杆的每个的两端分别拧上并旋紧螺母，以通过第一压紧件和第二压紧件将加压出水管与待测试件的一个表面压紧。本发明能够提高试验数据可靠性和可重复性，可量化研究钢筋混凝土结构缺陷与非缺陷部位的抗渗性能。
Description
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土结构抗渗性能测试技术领域，并且更具体地，涉及一种自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置及方法。
背景技术
钢筋混凝土是现代土木工程领域最重要的结构载体，自诞生之日起不断被应用、改良，但是钢筋混凝土结构一般是以十年、五十年、甚至上百年的设计寿命服役，在长期的服役过程中，渗水是最难解决的难题之一。
在现有的研究体系下，我们开发出针对混凝土试件的抗渗规范，仅能测得混凝土材料抗渗性能，在一定的富余度下默认钢筋混凝土结构防渗达到要求。然而，实际施工中除了无明显缺陷的正常部位，还有缺陷部位，比如施工缝、伸缩缝、抗震缝等结构性缺陷部位和施工质量造成的非结构性缺陷部位，这些缺陷部位才是防渗工作的重点。重点缺陷部位的防水防渗性能必须在施工前通过量化测量，才能指导设计，过于依赖经验设计的被动防水措施很可能会在关键工程或者新项目中遇到困难。因此，我们有必要针对成型的钢筋混凝土构件发展可量化的防渗测量方法和体系。
申请号为201910657937.9的中国专利申请文件公开的一种混凝土抗渗性检测装置及方法，仅能对小试件进行检测且装置机械设计复杂；申请号为201710134573.7的中国专利申请文件公开的一种用于混凝土渗透现场测量的装置和方法，适合用于成型钢筋混凝土构件，但加压装置需外接液压装置固定，有可能对结构造成损伤、操作条件要求高并且只能观察到最大渗透压力，无法研究构件渗水路径和量化定义其渗透性能。
发明内容
本发明目的就是为了弥补现有技术存在的缺陷，提供一种自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置及方法，以解决背景技术中提出的问题。
本发明技术方案如下：一种自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置，包括待测试件，其特征在于：还包括注水接头、具有开孔的橡胶垫片、第一压紧件、第二压紧件、多根螺杆和多个螺母，所述注水接头包括进水管以及位于所述进水管两侧的加压出水管和承载部，所述加压出水管可通过所述橡胶垫片抵接在所述待测试件的一个表面，所述第一压紧件可与所述承载部抵接，所述第二压紧件可与所述待测试件的另一个表面抵接，所述多根螺杆可穿设在所述第一压紧件和第二压紧件上，在所述多根螺杆的每个的两端可分别拧上并旋紧所述螺母，以通过所述第一压紧件和第二压紧件将所述加压出水管与所述待测试件的一个表面压紧。
进一步，所述承载部与所述第一压紧件抵接的部位、所述加压出水管与所述待测试件的一个表面抵接的部位均设置有放大墩。
进一步，所述橡胶垫片的开孔位于所述橡胶垫片的中部，所述橡胶垫片的开孔的孔径与所述加压出水管的内径的尺寸相同，所述加压出水管的放大墩的外缘位于所述橡胶垫片的外缘的内侧，所述加压出水管的管口与所述橡胶垫片的开孔正对设置。
进一步，所述注水接头为三通接头，还包括排水出水管，所述进水管和排水出水管上均设置有阀门。
进一步，所述待测试件由多个试件支座支撑。
进一步，所述第一压紧件为一块钢板，第二压紧件为两条空心钢条。
上述自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、将所述自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置装配起来；S2、用最大测试水压测试橡胶垫片处的密闭性，如橡胶垫片处的密闭性满足要求，进入下一步；S3、进行渗透测试，采集实验数据。
进一步，所述步骤S2中，当橡胶垫片处的密闭性不满足要求时，通过提高多个螺母的平衡程度与拧紧力度，或者通过增加橡胶垫片的层数使橡胶垫片处的密闭性满足要求。
进一步，所述步骤S3中，在进行渗透测试之前，在所述待测试件的非渗水表面涂抹透明密封材料。
本发明的有益效果在于：
（1）注水接头、螺杆-第一压紧件-第二压紧件、橡胶垫片等装置将测试水压力转换为螺杆受拉，实现了测试装置自平衡不需要引入外界荷载平衡水压反力，受测钢筋混凝土构件不受外界荷载作用，使钢筋混凝土构件可以在不产生微裂缝的情况下接受渗水性能测试，简化了外界荷载这一重要变量，提高了试验数据可靠性和可重复性。
（2）混凝土构件非渗水表面涂抹透明密封材料防止水量蒸发，提高实验精度；通过观察试件侧面渗水深度和渗穿时间，能够定量确定钢筋混凝土构件渗透性能，可用于量化研究钢筋混凝土结构缺陷与非缺陷部位的抗渗性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将本对发明描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明优选实施例的自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置的分解图。
图2为本发明优选实施例的自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置的装配图。
图3为本发明优选实施例的钢板开孔尺寸图。
图4为本发明优选实施例的钢条开孔尺寸图。
其中， 1为待测试件，1-1为试件支座，1-2为试件待测截面；2为注水接头，2-1为进水管，2-2为排水出水管，2-3为承载管，2-4为放大墩，2-5为加压出水管， 3为橡胶垫片，4为钢板，5为螺杆， 6为螺母，7为空心钢条。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
图1为本发明优选实施例的自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置的分解图，图2为本发明优选实施例的自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置的装配图，如图1-2所示，包括钢筋混泥土结构的待测试件1、注水接头2，橡胶垫片3，上方的开孔钢板4，四根长螺杆5，八个紧固螺母6和下方的两根开孔空心钢条7等七大部分。
待测试件1在实验前应预制完成，确定待测试件1的待测截面1-2和其他部件的匹配尺寸；待测试件1就位时，待测试件1的底部通过多个试件支座1-1支撑，试件支座1-1采用简支支座即可。
注水接头2为三通接头，包括连通的进水管2-1，排水出水管2-2和加压出水管2-5，所述进水管2-1和排水出水管2-2上均设置有阀门。所述进水管2-1上的阀门打开，排水出水管2-2上的阀门关闭，水源的加压水由进水管2-1进入加压出水管2-5，加压出水管2-5为待测试件1提供水压。所述进水管2-1上的阀门打开，排水出水管2-2上的阀门打开，水源的加压水由进水管2-1进入，然后由排水出水管2-2直接排出，待测试件1的表面上无加压水施加。所述注水件2还包括相对于加压出水管2-5，设置在进水管2-1另一侧的承载管2-3，所述承载管2-3可以设置为与所述加压出水管2-5同轴相连、并且尺寸相同，所述承载管2-3远离所述加压出水管2-5的一端封闭。
所述橡胶垫片3的中部设置有开孔，所述橡胶垫片3的开孔的孔径与所述加压出水管2-5的内径的尺寸相同，所述加压出水管2-5的管口与所述橡胶垫片3的开孔正对设置，所述加压出水管2-5通过所述橡胶垫片3抵接在所述待测试件1的顶面表面上正对待测截面1-2的位置。橡胶垫片3的作用是将所述加压出水管2-5与所述待测试件1的顶面压紧进行抗渗测试时，加压出水管2-5中加压水不会从加压出水管2-5与待测试件1的顶面的连接处渗漏，加压出水管2-5与待测试件1的顶面的连接处的密闭性好坏直接影响抗渗试验成功与否。
所述钢板4的底面与所述承载管2-3的顶面抵接，两根所述空心钢条7的顶部的侧面均与所述待测试件1的底面抵接，两根所述螺杆5穿设在所述钢板4和一根所述空心钢条7上，另外两根所述螺杆5穿设在所述钢板4和另一根所述空心钢条7上，在所述四根螺杆的每个的两端分别拧上并旋紧所述螺母6，以通过所述钢板4和两根空心钢条7将所述加压出水管2-5与所述待测试件的顶面压紧。所述螺母6的拧紧程度影响注水接头2的受力，需要根据橡胶垫片3处的渗水情况决定。
为了提高所述承载管2-3与钢板4、加压出水管2-5与待测试件1的顶面抵接的稳定性，所述承载管2-3与所述钢板4抵接的顶端、所述加压出水管2-5与所述待测试件1的顶面抵接的底端均设置有放大墩2-4，承载管2-3的放大墩为直径大于承载管2-3外径的圆形块状结构，承载管2-3的放大墩与钢板4的底面接触，加压出水管2-5的放大墩上为环形凸缘结构，加压出水管2-5的放大墩2-4与橡胶垫片3接触。
为确保密闭性能，橡胶垫片3外缘在加压出水管2-5的放大墩2-4外缘以外1cm，承载管2-3和加压出水管2-5的壁厚需要保证注水接头2在螺杆5受拉后不被压坏。
关于螺杆5等受力构件尺寸，四个螺杆5受力不小于两倍接触面水压反力，根据最大测试水压计算螺杆5应力不大于其屈服应力2/3所应选用的公称直径。钢板4的厚度的选用需保证钢板4受力后最大挠度不大于2mm。钢条7的选用需保证受力后钢条7的最大挠度不大于0.5mm，且为待测试件1底面留出足够空间观察底部渗漏情况。如图3、4所示，钢板4与钢条7开孔直径D1与螺杆公称直径相当，螺母6外接圆直径D2不小于两倍螺杆公称直径。钢板4或钢条7开孔外缘距离Y1和Y2需不小于一倍开孔直径D1；且钢条7宽度不小于螺母6外接圆直径。
使用上述自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置进行测试的方法，包括如下步骤：
S1、将所述自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置装配起来。
S2、用最大测试水压测试橡胶垫片3处的密闭性，如橡胶垫片处的密闭性满足要求，进入下一步。一般认为，关停加压设备后，加压出水管2-5的出水口处的实测水压力每小时下降值不大于0.01MPa的可认为橡胶垫片3处渗水符合实验精度要求。当橡胶垫片处的密闭性不满足要求时，通过增加多个螺母的平衡程度与拧紧力度，或者通过增加橡胶垫片的层数，必要时对待测试件1的外表面进行打磨使渗漏口渗水速度符合实验要求。
S3、进行渗透测试，采集实验数据。加压后定时观察待测截面1-2附近的侧面渗漏深度，以及底面渗漏情况，并保证非主动控制的水压变化小于0.01MPa每小时，通过记录上述侧面渗漏高度与对应水压和加压时间，定量确定待测试件1渗透速率；通过观察底面渗漏情况和对应水压确定相应时间内试件最大耐受水压力。
优选地，为减少水分蒸发带来的误差，装置安装并密闭性测试完毕后，在待测试件1底面以外所有与外界空气接触的非渗水表面涂抹透明凡士林。
本发明的注水接头、螺杆-钢板-钢条、橡胶垫片等装置将测试水压力转换为螺杆受拉，实现了测试装置自平衡不需要引入外界荷载平衡水压反力，受测钢筋混凝土构件不受外界荷载作用，使钢筋混凝土构件可以在不产生微裂缝的情况下接受渗水性能测试，简化了外界荷载这一重要变量，提高了试验数据可靠性和可重复性。混凝土构件非渗水表面涂抹透明密封材料防止水量蒸发，提高实验精度；通过观察试件侧面渗水深度和渗穿时间，能够定量确定钢筋混凝土构件渗透性能，可用于量化研究钢筋混凝土结构缺陷与非缺陷部位的抗渗性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置，包括待测试件，其特征在于：还包括注水接头、具有开孔的橡胶垫片、第一压紧件、第二压紧件、多根螺杆和多个螺母，所述注水接头包括进水管以及位于所述进水管两侧的加压出水管和承载部，所述加压出水管可通过所述橡胶垫片抵接在所述待测试件的一个表面，所述第一压紧件可与所述承载部抵接，所述第二压紧件可与所述待测试件的另一个表面抵接，所述多根螺杆可穿设在所述第一压紧件和第二压紧件上，在所述多根螺杆的每个的两端可分别拧上并旋紧所述螺母，以通过所述第一压紧件和第二压紧件将所述加压出水管与所述待测试件的一个表面压紧。
2.根据权利要求1所述的自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置，其特征在于，所述承载部与所述第一压紧件抵接的部位、所述加压出水管与所述待测试件的一个表面抵接的部位均设置有放大墩。
3.根据权利要求2所述的自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置，其特征在于，所述橡胶垫片的开孔位于所述橡胶垫片的中部，所述橡胶垫片的开孔的孔径与所述加压出水管的内径的尺寸相同，所述加压出水管的放大墩的外缘位于所述橡胶垫片的外缘的内侧，所述加压出水管的管口与所述橡胶垫片的开孔正对设置。
4.根据权利要求1所述的自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置，其特征在于，所述注水接头为三通接头，还包括排水出水管，所述进水管和排水出水管上均设置有阀门。
5.根据权利要求1所述的自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置，其特征在于，所述待测试件由多个试件支座支撑。
6.根据权利要求1所述的自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置，其特征在于，所述第一压紧件为一块钢板，第二压紧件为两条空心钢条。
7.根据权利要求1所述的自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、将所述自平衡式钢筋混凝土结构抗渗性能测试装置装配起来；S2、用最大测试水压测试橡胶垫片处的密闭性，如橡胶垫片处的密闭性满足要求，进入下一步；S3、进行渗透测试，采集实验数据。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，当橡胶垫片处的密闭性不满足要求时，通过提高多个螺母的平衡程度与拧紧力度，或者通过增加橡胶垫片的层数使橡胶垫片处的密闭性满足要求。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，在进行渗透测试之前，在所述待测试件的非渗水表面涂抹透明密封材料。
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