CN100557443C - 微裂状态混凝土自然渗透测试仪 - Google Patents

Abstract

一种微裂状态混凝土自然渗透测试仪，属于测试技术领域。本发明包括：水头测试管、顶板、顶部圆环水箱、底部圆环水箱、底板、螺母、螺杆，顶板顶部与水头测试管胶接，顶板底部与圆环水箱胶接，底板与底部圆环水箱胶接，这两部分的圆环相对，并通过与螺母相匹配的螺杆连接在一起，顶板与底板均有一孔，顶板孔为入水孔，底板孔为出水孔，两孔孔心分别与顶板、底板对角线交点的水平投影点相重合，水头测试管孔心在水平面的投影与顶板预留孔孔心相重合。本发明可得到常规抗渗试验仪器无法评测的微裂状态混凝土试件的渗透性能，并得出其渗透性能定量评测参数：自然渗透系数K；同时这套仪器制作与操作更加简单，提高了试验研究的便利性。

Description

微裂状态混凝土自然渗透测试仪

技术领域

本发明涉及的是一种测试技术领域的装置，特别是一种微裂状态混凝土自然渗透测试仪。

背景技术

抗渗性能是体现混凝土耐久性的一个重要方面，这就需要定量测试混凝土的渗透性。目前混凝土渗透性的定量测试有两种方法，一是抗渗标号法，二是渗透高度法。这两个试验适宜测试较为致密，未受外力作用的自然状态下的混凝土的渗透性。在地下防水工程中，混凝土结构的抗渗要求以防水等级来划分。从防水等级的三、四级判断标准可得出：处于微裂损伤状态的混凝土也可满足地下工程不同等级(三级、四级)的防水要求，而通过常规的抗渗标号法，所测微裂损伤状态混凝土的抗渗标号均低于S2，而这种抗渗标号在常规结构设计中是不允许的，这说明抗渗标号法不适合定量评测微裂状态混凝土的渗透性能。另一种方法是对混凝土试件加压至0.8MPa，再测试其劈裂后的渗水高度，或由此算出混凝土的抗渗性能参数：相对渗透系数Sk。对于微裂状态混凝土，通过试验得知：在0.8MPa的恒压下，试件在不到24小时的情况下就全部出现端面渗漏的情况，故渗水高度法失效；而相对渗透系数法所依据的原理：达西定律研究对象为较为致密的均质材料，而非带有微裂隙的混凝土试件，故相对渗透系数法也失效。综上所述，目前常用的两种定量评测混凝土渗透性的方法均不适合评测微裂状态混凝土。

经对现有技术的文献检索发现，南京水利科学研究科和中国水利水电科学研究院共同制订的最新规范《水工混凝土试验规程》(标准编号为：DL/T 5150-2001)在4.21条规定(177页)和4.22条规定(178页)中提出两种混凝土构件渗透性测试试验方法及仪器要求，前者规定使用混凝土抗渗仪对混凝土分级加水压，给出混凝土的抗渗标号；后者先使用混凝土抗渗仪对混凝土试件加压至0.8MPa，再测试其劈裂后的渗水高度，或由此算出混凝土的抗渗性能参数：相对渗透系数Sk。水工混凝土试验规程的不足之处在于：只能测试自然状态下较为致密的混凝土的渗透性，无法测试内部已有损伤，带有微裂隙的混凝土构件的渗透性，而且这两种试验方法均要求使用混凝土抗渗仪，操作复杂，耗时较多且必须在室内进行，降低了试验研究的便利性。

在进一步的文献检索中，尚未发现与本发明主题相同或者类似的装置。

发明内容

为解决常规抗渗试验无法评测混凝土渗透性的问题，本发明提供一套微裂状态混凝土自然渗透测试仪，使其可定量评测微裂损伤状态混凝土的渗透性，为地下工程中允许出现的裂而不渗或微渗状态的混凝土材料及结构设计提供参考和依据。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：水头测试管、顶板、顶部圆环水箱、底部圆环水箱、底板、螺母、螺杆。

顶板、底板由四根和螺母相匹配的螺杆连接在一起，顶板与底板的四角设有螺孔，螺孔穿过顶板与底板。顶板与底板均有一孔，顶板孔为入水孔，底板孔为出水孔，两孔孔心分别与顶板、底板对角线交点的水平投影点相重合。水头测试管位于顶板上端，水头测试管孔心在水平面的投影与顶板预留孔孔心相重合。顶部圆环水箱与底部圆环水箱尺寸完全一致。顶板的底部与顶部圆环水箱连接，底部圆环水箱的底部与底板的顶部连接，顶部圆环水箱与底部圆环水箱的圆心在水平面的投影均与顶板预留孔孔心相重合。

待测微裂隙圆柱体混凝土试件位于顶部圆环水箱与底部圆环水箱之间。试验时，控制水头测试管内初始水头在刻度350mm处。记录试验进行时间，准确至分钟，距注水记录时间t小时时，测量水头高度值，准确至毫米mm，利用公式(1)计算微裂混凝土自然渗透系数K，其中ht为t时刻水头测试管水头高度(单位为mm)，这一高度包括水头测试管水头指示值、顶板厚度、顶部圆环水箱高度和试件厚度。劈拉试验产生的混凝土裂隙为单裂隙，自然渗透试验中的渗流为单裂隙层流，据裂隙水流立方定律可得到计算公式(1)。

$k=\frac{(3.9-\ln h_t)}{20t}---\left(1\right)$

利用本发明所提供的自然渗透仪，并按照上述工作过程进行测试，可得到常规抗渗试验仪器无法评测的微裂状态混凝土试件的渗透性能，并得出其渗透性能定量评测参数：自然渗透系数K；同时这套仪器制作与操作更加简单，提高了试验研究的便利性。

附图说明

图1本发明结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：水头测试管1、顶板2、顶部圆环水箱3、底部圆环水箱4、底板5、螺母6、螺杆7。顶板2顶部与水头测试管1胶接，顶板2底部与圆环水箱3胶接，底板5与底部圆环水箱4胶接，这两部分的圆环相对，并通过与螺母6相匹配的螺杆7连接在一起。

所述的水头测试管1位于顶板上端，水头测试管1孔心在水平面的投影与顶板2预留孔孔心相重合。所述的水头测试管1内径为10mm，外径为20mm，长度为400mm。所述的水头测试管1上的标准长度刻度值在与顶板2的接触面处为零，总刻度长度为350mm。

所述的顶板2、底板5尺寸相同：长为300mm，宽为200mm，厚为10mm。

所述的顶板2与底板3均有一孔，顶板2孔为入水孔，底板3孔为出水孔，两孔孔心分别与顶板2、底板3对角线交点的水平投影点相重合，两孔半径均为10mm。

所述的顶部圆环水箱3与底部圆环水箱4尺寸完全一致，二者内径为100mm，外径为120mm，高为30mm。

所述的顶部圆环水箱3与底部圆环水箱4的圆心在水平面的投影均与顶板2预留孔孔心相重合。

所述的顶板2、底板5、顶部圆环水箱3、底部圆环水箱4和水头测试管1的制作材料均为有机玻璃。

所述的螺母6为M10螺母。

所述的螺杆7，有四根，与M10螺母相匹配，长为300mm，材料均为Q235A钢。

所述的螺杆7的孔心与顶板2、底板5每直角处的两正交板边的距离为20mm。

试验前，试件8位于顶部圆环水箱3和底部圆环水箱4之间，通过调节八个螺母6使试件8的圆面与水平面保持平行，试件8在与顶部圆环水箱3、底部圆环水箱4接触处以硅胶9密封。试验时，控制水头测试管1内初始水头在刻度350mm处。记录试验进行时间t，并测量水头高度值ht，最后利用公式(1)计算微裂混凝土自然渗透系数K。

Claims (9)

1、一种微裂状态混凝土自然渗透测试仪，包括：水头测试管、顶板、顶部圆环水箱、底部圆环水箱、底板、螺母、螺杆，其特征在于，顶板顶部与水头测试管胶接，顶板底部与顶部圆环水箱胶接，底板与底部圆环水箱胶接，这两部分的圆环相对，并通过与螺母相匹配的螺杆连接在一起，顶板与底板均有一孔，顶板孔为入水孔，底板孔为出水孔，两孔孔心分别与顶板、底板对角线交点的水平投影点相重合，水头测试管孔心在水平面的投影与顶板预留孔孔心相重合。

2、根据权利要求1所述的微裂状态混凝土自然渗透测试仪，其特征是，所述的水头测试管上的标准长度刻度值在与顶板的接触面处为零，总刻度长度为350mm。

3、根据权利要求1或者2所述的微裂状态混凝土自然渗透测试仪，其特征是，所述的水头测试管内径为10mm，外径为20mm，长度为400mm。

4、根据权利要求1所述的微裂状态混凝土自然渗透测试仪，其特征是，所述的顶板、底板尺寸相同：长为300mm，宽为200mm，厚为10mm。

5、根据权利要求1所述的微裂状态混凝土自然渗透测试仪，其特征是，所述的顶板孔和底板孔，两孔半径均为10mm。

6、根据权利要求1所述的微裂状态混凝土自然渗透测试仪，其特征是，所述的顶部圆环水箱与底部圆环水箱尺寸相同，二者内径为100mm，外径为120mm，高为30mm。

7、根据权利要求1或者6所述的微裂状态混凝土自然渗透测试仪，其特征是，所述的顶部圆环水箱与底部圆环水箱的圆心在水平面的投影均与顶板预留孔孔心相重合。

8、根据权利要求1所述的微裂状态混凝土自然渗透测试仪，其特征是，所述的螺杆的孔心与顶板、底板每直角处的两正交板边的距离为20mm。

9、根据权利要求1或者8所述的微裂状态混凝土自然渗透测试仪，其特征是，所述的螺杆，有四根，长为300mm。

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