一种测定在多种工况下的混凝土渗透性的方法与流程

本发明属于建筑材料测试方法领域，具体涉及一种测定在多种工况下的混凝土渗透性的方法。

背景技术：

透水混凝土作为一种高透水性的材料被应用于路面铺装材料，其为城市降水排泄以及安全蓄水问题的解决提供了巨大的帮助。近年来，随着“海绵城市”概念的提出，透水混凝土在路面建设中得到了越来越广泛的运用。但透水混凝土路面在使用过程中有易堵塞的特点，随着服役年数的增长，渗透性能会逐渐下降甚至丧失。在混凝土路面服役一定年限后需要对其现有及清洗后的渗透性能进行测试，评估其工作性能，并给出清洗维护的规划方案。

但现有的实验室的渗透性测量装置一般较简单，采用简易的变水头测量法，用于新制透水混凝土的透水性能检测。该种方法在模拟堵塞实验过程中，在试件渗透性较低时往往会耗费大量的测量时间，而此时需要取出试件，更换常水头的测量方式。且现有装置在模拟混凝土路面清洗维护时，需要将整个装置拆下，并取出试件进行清洗操作，大大降低了实验的可操作性。且无法收集堵塞实验过程中通过试件的堵塞物，影响了对后期造成堵塞物质的分析工作。因此，有必要设计一种新的、能够快速切换两种测试方法的装置以及将两种测试方法融合在一起的同时能够更加快速、准确的分析混凝土的渗透性方法。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出测定在多种工况下的混凝土渗透性的方法。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种测定在多种工况下的混凝土渗透性的方法，采用常水头法或变水头头法测量混凝土的渗透性，并根据所测量的渗透性系数k的大小选择常水头法或变水头法对混凝土的渗透性进行准确性的重新测试。

作为本发明的进一步改进，所述的测量具体过程为，先采用常水头法测量混凝土的渗透性，得到渗透性系数k；当渗透性系数k大于0.01cm/s继续采用常水头法进行测量，当渗透性系数k小于0.01cm/s更换变水头法进行测量。

作为本发明的进一步改进，测试过程中，将待测试的混凝土试件放置在测试装置中，通过更换安装在测试装置上方转换头完成所述的常水头法和变水头法之间的切换。

作为本发明的进一步改进，所述的转换头包括用于常水头法测试时的常水头和用于变水头法测试时的变水头。

作为本发明的进一步改进，还包括采用所述的方法对维护后的堵塞混凝土的维护效果进行评估，所述的评估方法为测试维护前后所述的混凝土渗透性的提高率。

作为本发明的进一步改进，所述的维护方法为采用高压水枪对混凝土的表面进行清洗，流经高压水压的水流的水压大于5mpa，流量为ν大于4×10-4m3/s。

作为本发明的进一步改进，所述的评估的方法包括以下步骤：

步骤一：清洗前，使用变水头法测量混凝土的渗透性，所得到的渗透性系数记为k1；

步骤二：采用高压水枪对混凝土的表面进行清洗，记录冲刷时间t；

步骤三：采用常水头法测量清洗后混凝土的渗透性直至所得到的渗透性系数k2大于0.01cm/s；

步骤四：计算所述混凝土渗透性的提高率：。

作为本发明的进一步改进，包括多次重复步骤二和步骤三直至所得到的渗透性系数k2大于0.01cm/s，所记录的冲刷时间t分步冲刷的时间总和。

作为本发明的进一步改进，测试的过程中还包括对影响混凝土渗透性的堵塞物的收集和分析。

本发明的有益效果：本发明不仅能够使用在常水头法和变水头法方便的进行切换，快速准确的测出混凝土的渗透性能，评估混凝土路面的工作性能。而且在对混凝土路面的维护中使用本发明的方法能够快速的评估清洗后的路面的渗透性，得到最佳的清洗方案，为后期的路面管理和维护提供依据，降低管理的成本。同时，还包括对造成路面堵塞颗粒成分的分析，为道路抗堵塞设计提供数据。从而从总体上提高道路系统的耐久性和降低了道路维护成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2本发明创造装置工作示意图；

图3原始装置与现有装置试验时耗时比较图；

其中：1-混凝土试件，2-中层套筒，200-圆柱形空腔，201-凸缘，3-第二密封圈，4-底座，400-盛水区，401-储砂盒，5-出水管，6-止水阀，7-进水阀门，8-溢水口，9-常水头，10-变水头，11-第一密封圈。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1-2本发明所设计的用于测定在多种工况下的混凝土渗透性的装置，包括常水头9和变水头10两种型号的转换头，对应于常水头法测试和变水头法测试。由于变水头法适用于渗透性很小的试件，在转换头的结构上，所述的变水头10位于顶端的两侧还设置了进水阀门7和溢水口8。

所述的常水头9和变水头10通过连接机构可更换的连接在同一测试装置机构上。所述的测试装置机构包括底座4和安装在底座4上方的中层套筒2，用于测试的混凝土试件1放置在中层套筒2中间的圆柱形空腔200中。本发明的实施例中，所述的连接机构为设置在所述的常水头9或变水头10和所述的中层套筒2接触口位置相配合的螺纹结构。

同时考虑到装置的密封性，在所述的常水头9或变水头10底端位置，即与所述的中层套筒2的接触口的位置设置了第一密封圈11，在中层套筒2底端与底座4的接触口设置了第二密封圈3。因此，优选的，所述的连接机构为设置在第一密封圈11的外螺纹和设置在所述的中层套筒2的内螺纹，该结构能够防止更换转换头时对混凝土试件1产生磨损，产生不必要的影响测试渗透性的颗粒。

本发明中，在位于所述的中层套筒2的圆柱形空腔200底端的内侧设置了环形凸缘201，用于支撑混凝土试件1。在尺寸设计上所述的圆柱形空腔200的内径大于所放入的混凝土试件1的外径不超过5％，以确保混凝土试件1圆柱形空腔200内侧壁的紧密接触，且两者之间的空隙小于凸缘201的宽度，保证测试过程中水流完全的是从混凝土试件1的孔隙中渗透出来的。同时为了便于后面的测试经清洗维护后的混凝土的清洗效果，所放入的混凝土试件1的高度大于所述的中层套筒2的顶面到所述的环形凸缘201的深度，以便于对混凝土试件1的表面进行清洗，同时减少清洗后在混凝土试件1残留多余的水分影响后续的测试。

所述的底座4用作泥沙分离层，包括放置在最底端储砂盒401和位于上方的具有一定高度的盛水区400。在实验过程中，水流穿过混凝土试件1后，水流携带的试件内部的堵塞颗粒因惯性向下沉积，水则通过位于盛水区400的侧壁上的排水孔排出，在排水孔处设置有滤砂网，可防止堵塞颗粒排出仪器。所述的储砂盒401可收集实验过程中从试件内部带出的堵塞颗粒，试验后可对造成路面堵塞的颗粒物质进行成分分析，为道路的后期管理提供依据。

在排水孔处设置了与底座4相连的具有虹吸结构的出水管8，所述的出水管8的底端连接在位于所述的底座4上方的侧壁上，所述的出水管8的另一端与所放入的混凝土试件1的顶面齐平。同时在出水管8上还设置了止水阀6。

本发明的实施例中，为了便于观察同时考虑到装置结构的机械强度，采用有机玻璃制作装置的各个零件，例如转换头、中层套筒2、底座4、出水管5等。其中，所述的中层套筒2的内径为105mm，深度为130mm，用于装入直径为100mm、长度为157mm左右的混凝土试件1。另外，位于底座4的盛水区400为内径100mm，高80mm的筒状结构，所述的出水管8安装在里底座4顶端50mm的位置。

采用以上的装置进行两种方法的结合性测试的过程如下：

s01：截取规定尺寸的混凝土试件1放入中层套筒2中，之后在装置的上方先安装上常水头对混凝土试件1的渗透性进行测试，在控制恒定水头的情况下，测试经过时间t内流经试件的渗流量v，结合达西渗透定律计算出渗透性系数

s02：判断渗透性系数k的大小，当渗透性系数k大于0.01cm/s继续采用常水头法进行测量，当渗透性系数k小于0.01cm/s更换变水头法进行测量。

s03：更换安装变水套筒，然后根据测量t1、t2时间点所对应的水头高度h1、h2，再结合达西定律得到渗透性系数

为了确保数据的准确性，所得到的渗透性系数k的值为至少重复3次有效实验的平均值。

如图3所示，可以看出采用本发明所设计的装置和方法对混凝土进行测试，相比于传统的方法，只需要更换上层的转换头，不需要更换试件，能够大大的缩短测试时间。

采用以上的方法不仅可以实现在多种工况下的对试件渗透性的测定，还可以测定清洗后混凝土的渗透性的提高率，以判断对混凝土的维护效果。具体的过程为

步骤一：清洗前，由于所使用的混凝土试件为高度堵塞的试件，因此使用变水头法测量混凝土的渗透性，所得到的渗透性系数记为k1。

步骤二：采用水压大于5mpa，流量为ν大于4×10^-4m³/s高压水枪对混凝土的表面进行清洗，记录冲刷时间t。

步骤三：为了节约检测的时间，直接采用常水头法测量清洗后混凝土的渗透性直至所得到的渗透性系数k2大于0.01cm/s。

步骤四：计算所述混凝土渗透性的提高率：

由于混凝土路面的堵塞的情况不确定，因此可能存在混凝土路面经一次冲刷后不能完全的冲刷掉表面的堵塞物，因此需要对进行多次冲刷以及多次重复步骤二和步骤三直至所得到的渗透性系数k2大于0.01cm/s，此时所记录的冲刷时间t分步冲刷的时间总和。因此也在固定的水压和流量的情况下，通过冲刷的时间判断混凝土路面的堵塞情况。同时对于堵塞严重的路面可以通过增大水压和流量的大小以缩短清洗的时间和提高清洗的效果，对于堵塞小的路面可以缩短清洗的时间或者减小水压和流量以保证在实现对路面维护效果的前提下节约水资源。同时结合对堵塞物成分的分析，可根据堵塞的来源制定出更加详细完整的减缓路面堵塞以及维护方案，降低道路维护成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。