一種擴散型混凝土表層抗滲性能測試儀器及其測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及混凝土抗滲性能測試儀器及方法，尤其是一種通過表層擴散原理和穩壓機構可對現場混凝土墻體進行抗滲性能測試的儀器及方法。
【背景技術】
[0002]混凝土是人類建筑業的偉大發明，自硅酸鹽水泥的發明(1824年)始，距今已有190多年的歷史，在這190多年中，混凝土對社會發展和人類文明發揮了重要的推動作用。現代建筑物基本都是鋼筋混凝土構造，某種程度上，混凝土的用量和比例已經成為現代化程度的重要標志。
[0003]混凝土以其優越的工作性能和耐久性廣泛應用于工業與民用建筑中，在農田水利、給排水工程、道路橋梁、高速鐵路、核電工程和人防工程等領域也得到了廣泛應用。
[0004]耐久性是混凝土最為重要的性能指標，混凝土的其他性能如抗裂性、收縮性、抗壓強度、抗凍性、抗腐蝕性、耐磨性、后期強度等均和耐久性密切相關。混凝土發明初期，人們普遍關注混凝土的強度，而對耐久性認識不足。20世紀30年代，人們發現大型水利工程交付使用后普遍難以達到設計壽命，大量建筑時間不長即需要更換修復，由此開始關注堿集料反應、海水侵蝕、淡水溶蝕、硫酸鹽侵蝕、碳化、鋼筋銹蝕、凍融等非力學破壞行為對混凝土耐久性的影響。混凝土耐久性不足造成的損失遠遠超過人們的預想，而且這種損失一直呈日益上升之勢。日本新干線使用不到十年，就出現大面積混凝土開裂，剝蝕現象。在我國，資料顯示，橋梁中混凝土達不到設計年限的達九千多座，僅此一項維修費用就高達40億元。
[0005]混凝土耐久性可采用抗凍性、抗滲性、抗碳化侵蝕性、抗氯鹽侵蝕性、抗磨性等評定，上述性質基本上都與混凝土的密實性直接相關，混凝土密實性決定了混凝土的滲透性。混凝土滲透性是指液體、氣體或離子受壓力、化學勢或電場作用在混凝土中的滲透、擴散或迀移的難易程度。滲透性是決定混凝土耐久性的一個重要因素。一般而言，滲透性低的混凝土其耐久性也比較好。
[0006]為了對混凝土的滲透性進行有效的測試分析，上世紀90年代開始，眾多的機構和學者先后參與了混凝土滲透性的研究工作中，1990年，多倫多大學R.H.Mills首次針對加拿大第一個核電站研究了高溫、高輻射環境下混凝土的透氣、滲水、離子滲透性能研究，以便為原子能工業混凝土設計標準和質量保證等提供依據；1992年美國陸軍工程隊發布了滲透性能CRD-C混凝土滲水性能測試方法；1995年埃及艾因.夏姆斯大學A.S.Ei Dieb等人使用三軸壓力室進行了高性能混凝土抗滲性能測量；1996年，美國東北大學Kejin Wang等在美國國家科學基金支持下開展了混凝土抗滲性能的研究；2010年，新加坡國立大學X.Liu和M.-H.Zhang高性能混凝土的抗滲性能研究。在測試儀器裝置方面，1989年，英國拉夫堡大學Raymond Walker Hudd BSc博士首次系統地進行了水、離子、氣體滲透的實驗研究，并提出了抗滲性能測試的裝置原型，該原型架構一直沿用至今；1999年，日本八戶技術學院masamiSHOYA教授等人研制了采用儲水膠囊維持滲透壓力的混凝土表層滲水率現場快速測量儀器，該儀器重量僅為700g，測試時間僅為2h; 2000年A.I.Cark基于ISO/DIS 7031研制了Germanns Water permeability Test(GWT)測試儀；2003年，馬來西亞KUiTTHO(敦胡先翁工藝學院)Y.L.Lee基于IS0/DIS 7031開發了一種以混凝土耐久性能為指標的抗滲測試儀；2004印度Hemant Kumar Bhagoria采用水氣混合壓力法研制了簡易有效的混凝土滲水率測量儀。
[0007]我國在混凝土滲透性能方面的研究較晚，但成績斐然。2001年，同濟大學王中平等人研制出一種氣體滲透測試裝置，其結果優于Cembureau法，2010年，清華大學路新瀛教授提出了 NEL快速測定法，該方法基于離子擴散和電迀移，大大縮短了實驗時間，2010年，江蘇金德公司針對試件密封問題和混凝土試塊制作問題提出了獨創的壓板式試塊膩封方法，并獲得國家發明專利，此外，深圳大學和廣西大學等也在混凝土滲透性能方面開展了大量卓有成效的研究工作。
[0008]混凝土滲透性通常用抗滲性能進行評價，測量方法主要包括:透水法、離子滲透法和透氣法。其中，透水法包括穩定流動法(適合高滲透性混凝土，測量過程存在很大誤差，一般在低流速下測量)、滲透深度法(適合低滲透性混凝土，實測誤差較大)和抗滲標號法(簡單、直觀在建筑領域廣泛使用。測試時間長，滲透與滲透時間有關)；離子滲透法包括直流電量法(快速大致反映混凝土的滲透性，但需使用60V高壓，溶液溫度升高，數據易被干擾，測量值是總體離子運動結果)、氯池浸泡法(與實際情況相似，但更適用高滲性混凝土，不足之處在于所需時間太長，一般至少需要幾十天，不合低滲透性混凝土)、RCM法(可定量評價混凝土抵抗氯離子擴散的能力，離子濃度和溫度變化會影響測量結果)和NEL法(采用電阻技術測試迅速、操作簡單，測試電壓較低低，時間較短，可避免混凝土被加熱。不足之處在于難于達到完全飽和，孔溶液離子會影響測量結果)等。一般而言，抗氯化物滲透性好，往往就意味著抗水及抗氣體滲透性好。
[0009]透氣法是混凝土表面承受一定C02壓力后，透過毛細孔滲入混凝土內部，使混凝土表層一定厚度范圍內形成壓力增量，從而據此計算出混凝土的透氣性系數。該方法快捷方便，適合現場測試，但試件需要在測試前烘干至恒重，并給試樣施加穩定氣壓，不足之處在于干燥溫度過高或過低均易導致實驗結果失真，此外，該方法也不適合于摻硅灰混凝土的滲透性測試。
[0010]我國工程建設領域目前實行工程建設監理制，在推行工程公司總承包制的環境下，如何控制混凝土質量，就成為質量控制中一項極其重要的工作。由于錯綜復雜的利益關系，建筑領域經常發生監理機構監管缺位，而施工單位有特別精心于偷工減料的情況，為了無節制地降低工程成本，最大限度地攫取工程利潤，施工方極可能出現送檢樣品質量很好而實際施工中卻是另外一種情況，使得抗滲測試流于形式，失去了抗滲性能測試的意義和價值。要杜絕送檢樣品的弄虛作假，最好的辦法是把測試服務搬到混凝土施工現場，用便攜式儀器設備對建筑物上混凝土進行直接測試。
[0011]本發明正是在上述背景下提出的一種能夠現場對任意的混凝土墻體進行抗滲性測試的方法及儀器，以杜絕虛假測試現象，為建筑、水利、高鐵、人防和核電工程等領域的發展做出貢獻。
【發明內容】
[0012]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種擴散型混凝土表層抗滲性能測試儀器及其測試方法，能夠對現場任意的混凝土墻體進行任意水壓的抗滲測試。
[0013]技術方案:為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0014]一種擴散型混凝土表層抗滲性能測試儀器，包括壓力容器、混凝土墻體和自鎖式穩壓機構，所述壓力容器貼于混凝土墻體設置，隨著所述壓力容器內的水擴散滲入混凝土墻體，通過與壓力容器連接的自鎖式穩壓機構使壓力容器內部的壓強維持初始設定值，所述混凝土墻體內設置有水敏傳感器。
[0015]進一步的，所述壓力容器包括容器本體，所述容器本體上設置有注水管，所述注水管設置有閥門，所述容器本體通過固定機構貼緊設置在在混凝土墻體，所述固定機構與混凝土墻體之間通過密封墊片密封。
[0016]進一步的，還包括壓力表和密封機構，所述壓力表與容器本體連接;所述密封機構配合密封墊片將容器本體密封設置在混凝土墻體上。
[0017]進一步的，所述自鎖式穩壓機構包括活塞、第一推桿、彈簧、第二推桿、推桿固定基座、凸輪、可調螺母、第四推桿和第三推桿，所述活塞設置在壓力容器側壁并與之連通，所述活塞通過第一推桿與彈簧一端水平連接，所述彈簧另一端與第二推桿一端連接，所述第二推桿與推桿固定基座限位貫穿設置，所述第二推桿另一端通過可調螺母與凸輪壓緊接觸作用;所述第三推桿一端與凸輪呈一體設置，所述第三推桿的另一端與第四推桿鉸接，所述第四推桿與第一推桿鉸接;所述凸輪可旋轉設置在凸輪固定基座上，所述推桿固定基座和凸輪固定基座相對壓力容器呈一體化設置。
[0018]一種擴散型混凝土表層抗滲性能測試儀器的測試方法，將壓力容器貼于混凝土墻體表面固定設置，通過高壓水栗和注水管往壓力容器內注水，使壓力容器內部壓強從OMPa逐漸上升至設定壓強，關閉閥門