專利名稱：一種溶液氣壓法測(cè)試混凝土滲透性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溶液氣壓法測(cè)試混凝土、砂漿滲透性能的方法。屬于混凝土技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在用于評(píng)價(jià)混凝土滲透性能的方法多采用單通道或多通道并聯(lián)加壓或通電的方式，主要有如下幾種(1)滲透壓力法，此方法比較真實(shí)模擬現(xiàn)實(shí)混凝土滲透情況，能測(cè)試普通混凝土，但操作煩瑣，效率低，且不能測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)混凝土，不能測(cè)試高性能混凝土；(2)電量法，包括ASTMC1202及其改良方法。ASTMC1202主要是測(cè)量厚度為50mm，直徑在100mm的混凝土試件在60V電壓下，于6小時(shí)內(nèi)通電量大小來(lái)評(píng)定混凝土的滲透性，此方法實(shí)用于普通混凝土，對(duì)高性能混凝土存在爭(zhēng)議。其改良法于ASTMC1202一樣，也存在評(píng)定高性能混凝土?xí)r誤差較大問(wèn)題，而這種誤差就在于通電量與滲透性能沒(méi)有直接的關(guān)系；(3)電遷移法，此法有多種，最成功的是Tang-Nillsson法(CAI MaterialsJournal Vol.89.No.1.1992.49-53)，即通過(guò)對(duì)浸泡于NaCl溶液的混凝土試樣施加適當(dāng)電壓，之后通過(guò)測(cè)量氯離子的滲透深度，利用簡(jiǎn)化的Nerst-Plank方程，求出氯離子擴(kuò)散系數(shù).此法缺點(diǎn)是方法復(fù)雜，測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)，且計(jì)算數(shù)據(jù)也不夠準(zhǔn)確。所以，迄今為止還沒(méi)有一種操作簡(jiǎn)單，同時(shí)又科學(xué)準(zhǔn)確測(cè)試普通混凝土和高性能混凝土滲透性能的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種溶液氣壓法測(cè)試混凝土滲透性能的方法及其相關(guān)設(shè)備。該方法是將多塊用環(huán)氧樹(shù)脂封閉多面，單留一面不封閉作為滲透面的混凝土、砂漿的試塊， 同時(shí)浸入盛有液態(tài)物質(zhì)的二類壓力容器中，用鋼瓶中氮?dú)饨o容器內(nèi)加壓，使水或者溶液在混凝土試塊中滲透，用予埋在試塊內(nèi)的金屬片引出導(dǎo)線，測(cè)試在加壓過(guò)程中試塊從干燥、濕潤(rùn)、逐步滲透、全滲透電導(dǎo)變化率的過(guò)程，該測(cè)試方法步驟如下
a、將養(yǎng)護(hù)好的試塊自然晾干，選擇予埋面和滲透面，予埋面和滲透面為2個(gè)相對(duì)應(yīng)的面，并將該面用鋼刷刷毛，然后擦凈灰塵；b、將帶有導(dǎo)線的金屬片置放在予埋面上，用環(huán)氧樹(shù)脂封閉，除滲透面外的所有面；c、將處理好的試塊放入二類壓力容器中，將導(dǎo)線與設(shè)置在壓力容器中的引出線連接，并對(duì)其接頭作密封處理，關(guān)閉壓力容器的封頭蓋，使其密封，同時(shí)關(guān)閉壓力容器的排水閥，打開(kāi)排氣閥和進(jìn)水閥，使壓力容器中充滿水或其它溶液，然后關(guān)閉進(jìn)水閥及排氣閥，使壓力容器整個(gè)系統(tǒng)密閉；d、打開(kāi)連接壓力容器的高壓氮?dú)馄浚{(diào)節(jié)減壓器，并對(duì)壓力容器加壓至所需壓力，其中人工控制所加壓范圍a±0.05MPa，測(cè)試的初始電阻值從試塊放入容器即開(kāi)始；e、實(shí)驗(yàn)結(jié)束卸壓后，取出試塊，并將試塊置于壓力機(jī)下剖開(kāi)，以毫米為單位測(cè)量試塊的滲透深度；f、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。
溶液氣壓法混凝土抗?jié)B測(cè)試儀是一種氣液混合二類壓力容器，其內(nèi)部容積有0.46m3，可同時(shí)測(cè)試36組標(biāo)準(zhǔn)混凝土試塊，工作壓力0～4MPa，邊壁有24根耐壓耐溫導(dǎo)線引出，容器的頂部有安全閥，排氣閥，壓力表，邊壁有進(jìn)氣閥，引導(dǎo)線的閥蘭，底部有排污閥，進(jìn)水閥，壓力表精度高于國(guó)標(biāo)精度。
由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明的測(cè)試方法及其相關(guān)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)將封閉好了的多塊試塊同時(shí)浸入盛有液態(tài)物質(zhì)的二類壓力容器中，用鋼瓶中氮?dú)饨o容器內(nèi)加壓，使水或者溶液在混凝土中滲透，用予埋在試塊上的金屬片引出導(dǎo)線，測(cè)試在加壓過(guò)程中試塊從干燥、濕潤(rùn)、逐步滲透、全滲透電導(dǎo)變化率的過(guò)程，從而間接評(píng)價(jià)混凝土的滲透性能。本方法與國(guó)標(biāo)GBJ82-85測(cè)試混凝土的滲透性能有很好的相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)為0.9913，可代替其使用。本方法可高效率地、科學(xué)地測(cè)試混凝土滲透性能，并且通過(guò)取芯測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)混凝土的滲透性能，實(shí)用于建筑、道路、水工、港口和科研領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明混凝土、砂漿試塊對(duì)比滲透深度回歸分析3為本發(fā)明實(shí)施例4的試塊測(cè)試電導(dǎo)變化率圖具體實(shí)施方案下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述見(jiàn)圖1、圖2、圖3。
溶液氣壓測(cè)試混凝土抗?jié)B性能的方法及相關(guān)設(shè)備與本發(fā)明所公開(kāi)的測(cè)試方法的相關(guān)設(shè)備為一種氣液混合二類壓力容器，壓力容器的內(nèi)部容積為0.46m3壓力容器用管道連接氮?dú)馄?1，連接管道上設(shè)有減壓閥10、壓力表9、進(jìn)氣閥5、壓力容器上部為封頭蓋，封頭蓋上設(shè)置有安全閥1，排氣閥2及壓力表，壓力容器邊壁上設(shè)置有溫度套管3，導(dǎo)線引出法蘭4，排水閥7，壓力容器下部設(shè)有排污閥8，進(jìn)水閥6，本發(fā)明的測(cè)試方法步驟如下a、將養(yǎng)護(hù)好的試塊自然晾干，選擇予埋面和滲透面，予埋面和滲透面為2個(gè)相對(duì)應(yīng)的面，并將該面用鋼刷刷毛，然后擦凈灰塵；b、將帶有導(dǎo)線的金屬片置放在予埋面上，用環(huán)氧樹(shù)脂封閉除滲透面外的所有面；c、將處理好的試塊放入二類壓力容器中，分層放置，將導(dǎo)線與設(shè)置在壓力容器中的引出線連接，并對(duì)其接頭作密封處理，關(guān)閉壓力容器的封頭蓋，使其密封，同時(shí)關(guān)閉壓力容器的排水閥，打開(kāi)排氣閥和進(jìn)水閥，使壓力容器中充滿水或其它溶液，然后關(guān)閉進(jìn)水閥及排氣閥，使壓力容器整個(gè)系統(tǒng)密閉；d、打開(kāi)連接壓力容器的高壓氮?dú)馄浚{(diào)節(jié)減壓器，并對(duì)壓力容器加壓至所需壓力，其中人工控制所加壓范圍a±0.05MPa，測(cè)試的初始電阻值從試塊放入容器即開(kāi)始，測(cè)試至卸壓為止；e、實(shí)驗(yàn)結(jié)束卸壓后，取出試塊，并將試塊置于壓力機(jī)下剖開(kāi)，以毫米為單位測(cè)量試塊的滲透深度；f、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。包括壓力、時(shí)間、介質(zhì)的黏度、溫度、電阻值、滲透深度。
溶液氣壓法與國(guó)標(biāo)方法在原理上都遵從達(dá)西定理。根據(jù)達(dá)西定律，水流通過(guò)孔隙材料的流量Q(cm3/s)與滲透面積A(cm2)成正比，而與水力比降X/H成反比，X為滲水距離，H為壓力水頭(cm)即Q=KAX/H]]>K=Q×XA×H(cm/s)---[1]]]>式中K為滲透系數(shù)，具有流速的因次，滲透系數(shù)K反應(yīng)了材料滲透能力的大小，其與多孔材料的性質(zhì)。如孔隙大小，形狀及液體的粘度有關(guān)，對(duì)于液體為水的情況下K=κη---[2]]]>其中к-由多孔材料性質(zhì)決定的滲透率η-水的粘性系數(shù)混凝土的滲透性能與混凝土的齡期、水灰比、水泥的細(xì)度、孔隙大小、形狀及液體粘度有關(guān)。混凝土28天后的孔隙率一般在8-25％之間。兩者之間有許多相同影響因素，唯一不同的影響因素就是“空氣的阻力”，因溶液氣壓法將試塊周圍密封阻止了空氣的通道，而國(guó)標(biāo)方法試塊是一個(gè)敞開(kāi)的通道。然而這種阻止并不能改變成型后的混凝土結(jié)構(gòu)性能，即水灰比、水泥細(xì)度、孔隙大小、形狀。
由于防水混凝土水灰比小于0.55，混凝土28天強(qiáng)度大于20MPa，且內(nèi)部氣泡并不是連同的通道，國(guó)標(biāo)方法測(cè)試最大壓力是4MPa，不構(gòu)成混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，也不可能迫使內(nèi)部空氣集中于頂部，在測(cè)試過(guò)程中，水是擠開(kāi)空氣通過(guò)毛細(xì)管而滲透的，空氣在局部被壓縮，對(duì)于空氣的阻力影響，溶液氣壓法與國(guó)標(biāo)是基本一致的?？諝庾枇?duì)兩種方法影響是一致的，區(qū)別是微乎其微的，可以忽略不計(jì)。
用華新32.5級(jí)，42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥配置C20～C50混凝土，灰砂比為1∶1，1∶1.5，1∶2，1∶2.5，1∶3稠度為7～9cm砂漿，用溶液氣壓法和GBJ82-85方法測(cè)試同條件36組28d混凝土、砂漿試塊，其滲透平均深度結(jié)果回歸分析，其方程為Y＝1.013X10292，Y為溶液法平均深度，單位毫米；X為國(guó)標(biāo)滲透平均深度，單位毫米，其相關(guān)系數(shù)為0.9913。(見(jiàn)圖2)我國(guó)三種評(píng)價(jià)混凝土抗?jié)B性能標(biāo)準(zhǔn)如下表1

下面介紹本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施例一試樣自配置砂漿配比，材料華新42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，巴河中粗砂，自來(lái)水。用兩種方法同時(shí)測(cè)試Y-1～Y-5，用國(guó)標(biāo)方法分臺(tái)測(cè)試，溶液氣壓法同一容器測(cè)試。試樣采用5組，每組6塊，具體測(cè)試過(guò)程如前所述。測(cè)試介質(zhì)采用水。表2是5組不同水灰比的砂漿配合比及試塊28天抗壓強(qiáng)度。表3是本發(fā)明測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果與國(guó)標(biāo)GBJ82-85測(cè)試結(jié)果的對(duì)比。(僅對(duì)滲透深度進(jìn)行處理)5組砂漿配合比表2

5組砂漿滲透深度及滲透標(biāo)號(hào)(兩種方法均未透水)表3

實(shí)施例二試樣自己配置。標(biāo)養(yǎng)28天材料華新42.5級(jí)普硅，巴河中粗砂，5～20mm石英碎石。
試樣采用4組每組6塊，測(cè)試介質(zhì)為水，具體測(cè)試過(guò)程如前所述。表4為組不同混凝土配合比及28天抗壓強(qiáng)度，表5是本發(fā)明測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果。(僅對(duì)滲透深度進(jìn)行處理)四組混凝土配合比表4編 水灰水泥 外加劑 28天強(qiáng)砂(kg/m3) 石(kg/m3)號(hào) 比 (kg/m3) (kg/m3)度(MPa)B1 0.60300 720 1080 1.5 24.2B2 0.55330 720 1080 1.6532.7B3 0.50360 720 1080 1.6239.1B4 0.45400 720 1080 2.4 47.4
四組混凝土1.0 MPa恒壓24小時(shí)滲透系數(shù)表5滲透系數(shù)溶液氣壓法cm/s編號(hào)溶液氣壓法深 換算國(guó)標(biāo)深度X10-9度cm cmB15.4 4.8 40.1B24.7 4.2 30.6B34.3 3.8 25.6B42.3 2.2 8.6實(shí)施例三溶液氣壓法能測(cè)試不同形狀試樣的滲透性能。表6是混凝土配合比及28天抗壓強(qiáng)度。測(cè)試介質(zhì)為水，具體測(cè)試工程如前所述。表7是本發(fā)明的測(cè)試方法對(duì)不同形狀試塊的兩次測(cè)試結(jié)果的對(duì)比。(僅對(duì)滲透深度進(jìn)行處理)混凝土配合比表642.5級(jí)普 5～20mm 28d強(qiáng)同批塊水中粗砂 FDN-5A硅碎石度 數(shù)kg/m317743075110382.1443 MPa 121#～4#分別代表150mm，100mm邊長(zhǎng)的立方塊，國(guó)標(biāo)形狀試塊，直徑100mm高100mm圓柱體。
溶液法不同形狀試塊滲透深度對(duì)比表7滲透深度mm 各組No1# 2# 3#4#塊數(shù)第一批67(100) 58(86.6)37.3(55.6)35(52.2) 12第二批50.3(100)46(91.4)29.6(58.8)27.1(53.9)12注括號(hào)內(nèi)表示1#～4#深度與1#深度比值百分率顯而易見(jiàn)，形狀對(duì)滲透影響呈現(xiàn)規(guī)律性，立方體深度大于圓柱體深度。同形狀體積大的深度大于體積小的深度。
實(shí)施例四在線檢測(cè)通過(guò)對(duì)壓力下電導(dǎo)率經(jīng)時(shí)變化測(cè)試，描述混凝土中溶液的滲透過(guò)程。
本實(shí)驗(yàn)用水泥為一冶42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，黃石電場(chǎng)I粉煤灰，陽(yáng)邏電場(chǎng)II級(jí)粉煤灰，挪威硅灰，高效減水劑。砂為中粗砂，石為5～10mm碎石。試樣6組每組一塊，成型φ100×40mm試塊在距底面三厘米處預(yù)埋φ60帶孔金屬薄片引出導(dǎo)線，將試塊標(biāo)養(yǎng)7天后置于自然環(huán)境中涼干，用環(huán)氧密封周圍及頂面，將試塊浸入5％NaCl溶液中，測(cè)量溶液與試塊引出導(dǎo)線的電阻。測(cè)試壓力為1.2MPa24小時(shí)，卸壓后測(cè)電阻及滲透深度。
1#～6#混凝土配比單位(kg/m3)表8FA FA編號(hào) 水 水泥砂 石 IIIUEA 硅灰 FDN-5A1#180300 9002#180270 900900303#180270 900900 304#180264 900900 365#180270 900900 306#180300 9009001.5由圖3可看出1#～3#很快達(dá)到了平衡。說(shuō)明已經(jīng)透水，5#和6#還未完全平衡。與剖開(kāi)試塊情況相同。
由以上實(shí)施例可看出溶液氣壓法有九大優(yōu)勢(shì)(1)通過(guò)取芯檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)混凝土，(2)可測(cè)試不同形狀混凝土及巖石的裂縫的灌漿情況。
(3)實(shí)現(xiàn)從低標(biāo)號(hào)到高標(biāo)號(hào)的檢測(cè)。
(4)通過(guò)再線檢測(cè)，描述滲透過(guò)程。
(5)可同時(shí)對(duì)比多組混凝土抗?jié)B性能，有利于研究混凝土的耐久性。
(6)可測(cè)試不同溶液，水，油的滲透。
(7)無(wú)須電源，停電可使用。
(8)無(wú)環(huán)境污染尤其是噪音污染。
(9)可操作性強(qiáng)，勞動(dòng)強(qiáng)度低，效率高，較國(guó)標(biāo)HS-40可提高400％效率。
權(quán)利要求
1.溶液氣壓法測(cè)試混凝土，砂漿抗?jié)B透性能的方法，混凝土滲透性能測(cè)試方法采用單通道或多通道并聯(lián)加壓或通電的方式，其特征在于，該方法是將多塊用環(huán)氧樹(shù)脂封閉多面，單留一面不封閉作為滲透面的混凝土、砂漿的試塊，同時(shí)浸入盛有液態(tài)物質(zhì)的二類壓力容器中，用鋼瓶中氮?dú)饨o容器內(nèi)加壓，使水或者溶液在混凝土試塊中滲透，用予埋在試塊內(nèi)的金屬片引出導(dǎo)線，測(cè)試在加壓過(guò)程中試塊從干燥、濕潤(rùn)、逐步滲透、全滲透電導(dǎo)變化率的過(guò)程，該測(cè)試方法步驟如下a、將養(yǎng)護(hù)好的試塊自然晾干，選擇予埋面和滲透面，予埋面和滲透面為2個(gè)相對(duì)應(yīng)的面，并將該面用鋼刷刷毛，然后擦凈灰塵；b、將帶有導(dǎo)線的金屬片置放在予埋面上，用環(huán)氧樹(shù)脂封閉，除滲透面外的所有面；c、將處理好的試塊放入二類壓力容器中，將導(dǎo)線與設(shè)置在壓力容器中的引出線連接，并對(duì)其接頭作密封處理，關(guān)閉壓力容器的封頭蓋，使其密封，同時(shí)關(guān)閉壓力容器的排水閥，打開(kāi)排氣閥和進(jìn)水閥，使壓力容器中充滿水或其它溶液，然后關(guān)閉進(jìn)水閥及排氣閥，使壓力容器整個(gè)系統(tǒng)密閉；d、打開(kāi)連接壓力容器的高壓氮?dú)馄浚{(diào)節(jié)減壓器，并對(duì)壓力容器加壓至所需壓力，其中人工控制，所加壓力范圍在a±0.05MPa，測(cè)試的初始電阻值從試塊放入容器即開(kāi)始；e、實(shí)驗(yàn)結(jié)束卸壓后，取出試塊，并將試塊置于壓力機(jī)下剖開(kāi)，以毫米為單位測(cè)量試塊的滲透深度；f、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種評(píng)價(jià)混凝土、砂漿抗?jié)B性能方法及相關(guān)設(shè)備，該方法是將多塊用環(huán)氧樹(shù)脂封閉多面，單留一面不封閉作為滲透面的混凝土、砂漿的試塊，同時(shí)浸入盛有液態(tài)物質(zhì)的二類壓力容器中，用鋼瓶中氮?dú)饨o容器內(nèi)加壓，使水或者溶液在混凝土中滲透，用予埋在試塊內(nèi)的金屬片引出導(dǎo)線，測(cè)試混凝土試塊在加壓過(guò)程中從干燥、濕潤(rùn)、逐步滲透的電導(dǎo)變化過(guò)程，從而間接評(píng)價(jià)混凝土的滲透性能。本方法與國(guó)標(biāo)GBJ82－85測(cè)試混凝土的滲透性能有很好的相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)為0.9913，可代替其使用。本方法可高效率、科學(xué)地測(cè)試混凝土滲透性能，實(shí)用于建筑、道路、水工、港口和科研領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N15/08GK1512162SQ0215418
公開(kāi)日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者曹芳, 馬保國(guó), 李友國(guó), 饒鋼, 劉仕清, 張憲法, 曹 芳 申請(qǐng)人:湖北省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院