裂缝渗水自愈能力测评用混凝土试件、装置及测评方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水利水电工程、市政工程、水务工程等防水工程技术领域，尤其涉及一 种混凝土裂缝自动愈合技术，具体涉及一种裂缝渗水自愈能力测评用混凝土试件、测评装 置及利用该混凝土试件和测评装置进行测评的方法。
【背景技术】
[0002] 水工混凝土结构一般具有挡水功能或在水下工作，如混凝土大坝、水闸、输水隧 洞、渡槽、市政工程的防水地下工程等。裂缝是混凝土结构的常见病害，如上提及的水工混 凝土工程经常会出现裂缝，裂缝出现后往往会出现沿裂缝漏水或渗水现象，水的渗漏不仅 会损失水量，还会带走混凝土中的钙质，使混凝土逐渐变得疏松，影响混凝土结构的寿命， 严重的会引起混凝土结构的破坏，造成建筑物安全事故。因此水工混凝土结构防渗是一项 重要任务。
[0003] 水工建筑物的裂缝防渗一般采用表面喷涂防渗膜的方式，近年出现了一种在混凝 土中添加的自愈型防渗外加剂。当裂缝产生，水渗入裂缝时，混凝土中有钙质析出，则防渗 外加剂中的活性物质即与析出的钙质发生化学反应形成晶体，堵塞防渗通道，从而达到防 渗的目的；因此这种外加剂是一种裂缝自愈型活性外加剂（如渗立康），目前这种自愈型外 加剂的裂缝自愈能力缺乏有效的测试评价手段。
[0004] 如果市场没有针对外加剂的检测方法和手段，紧紧依靠商家或者理论实验数据表 示，很难对产品进行监管，如果不法生产商使用劣质原料生产，将该外加剂应用到大型的拦 河坝等场所，等发生事故再来整顿，那后果是不堪设想的。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题之一是提供一种结构简单、制造方便、可以方便地用 于裂缝渗水自愈能力测评的混凝土试件。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0007] 裂缝渗水自愈能力测评用混凝土试件，包括：
[0008] 混凝土制成的试件本体，所述试件本体呈圆柱状；
[0009] 裂缝顶制装置，包括设于所述试件本体顶端的楔形体，所述楔形体的尖角端朝下 埋设于所述试件本体的内部而形成顶压端，所述楔形体的上端露设于所述试件本体的外部 而形成施压端。
[0010] 作为优选的技术方案，所述楔形体为楔形金属条，且所述楔形体的长度与所述试 件本体的直径相适配。
[0011] 作为优选的技术方案，所述楔形体的尖角端朝下埋入所述试件本体的深度为所述 楔形体的高度的2/3~3/4。
[0012] 本混凝土试件中当楔形体受压力作用时，在楔形体的尖角和楔形面的作用下，试 件本体受压应力作用能够形成劈裂裂缝，物理力学原理清楚，简单易用，既可以保证试件的 实验要求，确保实验数据的真实性，同时还具有制造方便，使用安全的优点。
[0013] 本发明所要解决的技术问题之二是提供一种可以方便地对上述混凝土试件进行 裂缝渗水自愈能力测评的测评装置，从而方便评价混凝土自愈型外加剂的裂缝自愈能力。
[0014] 为解决上述第二技术问题，本发明的技术方案是：
[0015] 用于对以上所述的混凝土试件的裂缝渗水自愈能力进行测评的测评装置，包括：
[0016] 水压容器，所述水压容器呈圆柱形筒状且安装于所述混凝土试件的上部，所述水 压容器的底端开口而顶端封闭，所述水压容器的顶端开设有连接口；
[0017] 测压管，设置于所述水压容器的上部，所述测压管通过所述连接口与所述水压容 器的内腔相连通，所述测压管的两端形成有高度差；
[0018] 储水箱，设置于所述测压管的上部，所述储水箱亦呈圆柱形筒状且与所述水压容 器大小相同，所述储水箱上端设有注水口，所述储水箱底端与所述测压管密封连通；所述储 水箱箱体上设有刻度线，以便观测渗水量的多少。
[0019] 作为优选的技术方案，所述水压容器的直径大于所述混凝土试件中试件本体的直 径。
[0020] 作为优选的技术方案，所述测压管包括软质连接管和透明玻璃管。
[0021] 本测评装置可以方便地观测自愈型外加剂在裂缝产生、形成渗漏后对裂缝的逐步 封闭效果，通过一段时间的定量观测、记录、计算，可以定量的计算自愈型外加剂自愈抗渗 的效果，装置结构设计简单，简单易用，能够很好的检测外加剂的质量。
[0022] 本发明所要解决的技术问题之三是提供一种利用上述混凝土试件和测评装置对 混凝土裂缝渗水自愈能力进行测评的方法，从而为自愈型外加剂的裂缝自愈能力提供一种 有效的测试评价手段。
[0023] 为解决上述第三技术问题，本发明的技术方案是：
[0024] 应用上述测评装置对混凝土裂缝渗水自愈能力进行测评的方法，包括如下步骤：
[0025] SI.根据混凝土实际配比制备以上所述的混凝土试件；
[0026] S2.先用约束件对所述混凝土试件中试件本体的周侧表面进行围压约束，然后对 所述混凝土试件中裂缝顶制装置的顶部逐步加压，使得所述试件本体形成上下贯通的劈裂 裂缝；
[0027] S3.将所述测评装置的水压容器的底端与所述试件本体的顶端密封连接，并将所 述试件本体周侧的劈裂裂缝封堵，避免水从试件本体侧面渗出，允许水从试件本体底部自 由渗出；
[0028] S4.从所述测评装置的储水箱注水口加水至设计液面高度，开始实验，并按照下述 公式对自愈率效果进行测量与评价，根据达西定律，可知：
[0030] 公式（1)中：
[0031] α为渗流相关的系数；
[0032] h 为作用水头，h = Ii2-Ii1;
[0033] h2为储水箱液面高程；
[0034] Ii1为水压容器的顶端高程；
[0035] d为试件本体的顶面裂缝长度；
[0036] b为试件本体的高度；
[0037] Θ。为开始试验一天后的水渗漏量；
[0038] a。为初始等效缝宽；
[0039] 由公式⑴可得，
[0040] 取实验开始t天后的水渗漏量为Θ t，则该t天后的等效缝宽at为：
[0042] 根据公式（3)可以求得不同时间的等效缝宽表示缝隙的自愈效果。
[0043] 其中，实验开始t天后的缝隙的自愈效果可以采用自愈率kt评价，Zi =
[0044] 自愈率1^也可以采用公式（5)表示，
[0045] 上述步骤S2中，最好控制所述劈裂裂缝的宽度小于0. 2mm，以保证实验数据的准 确性。
[0046] 本测评方法过程简单，实用性强，重复性好，经过实际测试和计算，能够得出准确 的数据，以提供准确的判断依据，可以成为自愈型抗渗外加剂抗渗效果评价的标准方法。
【附图说明】
[0047] 以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其 中：
[0048] 图1是混凝土试件的结构示意图；
[0049] 图2是试件本体的结构示意图；
[0050] 图3是楔形体的结构示意图；
[0051] 图4是混凝土试件预制裂缝后的结构示意图；
[0052] 图5是测评装置的结构示意图；
[0053] 图6是测评装置与混凝土试件组装后测评实验时的结构示意图；
[0054] 图7是等效缝宽随时间变化的曲线图。
[0055] 图中：1-试件本体；2-楔形体；3-劈裂裂缝；4-水压容器；5-测压管；6-储水箱。
【具体实施方式】
[0056] 下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的 方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到， 在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修 正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
[0057] 如图1至图3所示，裂缝渗水自愈能力测评用混凝土试件，包括试件本体1和裂缝 顶制装置；
[0058] 其中，所述试件本体1根据混凝土的实际配合比及设计抗渗剂掺量拌制后制成圆 柱状，试件本体1的直径d = IOcm~30cm，试件本体1的高度b = IOcm~30cm ;
[0059] 其中，所述裂缝顶制装置包括设于所述试件本体1顶端的楔形体2,所述楔形体2 的尖角端朝下埋设于所述试件本体1的内部而形成顶压端，所述楔形体2的上端露设于所 述试件本体1的外部而形成施压端；在试件本体1成型时便埋入楔形