混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置及方法和应用

技术领域

本发明属于混凝土性能测试技术领域，具体涉及一种混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置及方法和应用。

背景技术

混凝土是由水泥、砂、石等材料制备而成的人工石，其中水是制备混凝土必不可缺的材料。通过水泥的水化反应生产胶凝材料来将混凝土中各种骨料粘结。抗渗性能是这类混凝土的重要耐久性指标。混凝土中含有多种孔隙，对于应用在卫生间、厨房、屋顶等外界接触水的环境时，混凝土的抗渗性能就直接决定了建筑物能否正常使用。

混凝土中常通过改善配合比、使用超细填料或化学外加剂的方法来改善混凝土的孔结构，进而增加混凝土的抗渗性能。这些方法的作用主要分为三种：增加混凝土的密实度，来减少裂缝的产生，如调整混凝土配合比、添加超细填料、渗透结晶类材料等；改变混凝土中的孔结构，如使用引气剂来形成密闭、不连通的气孔来阻断混凝土中裂缝孔隙；改善混凝土的接触角。由于混凝土为亲水性材料，当混凝土中产生裂缝后，水在毛细作用下会进一步向混凝土的内部渗透。改变混凝土的接触角后，可以减少甚至阻止裂缝的毛细作用(根据拉普拉斯公式，附加压力的方向与接触角有关，当孔隙与水的接触角大于90度后，附加压力朝向裂缝的外侧，阻止水向混凝土内部的渗透)。由此可见，混凝土的孔结构直接决定了混凝土的抗渗性能。新拌合的混凝土结构尚未发育完整；老化混凝土，遭受外界环境的侵蚀，孔隙都较大，易造成混凝土漏水，但防水混凝土结构常要求有一定的厚度，因此很难快速判断其是否漏水。

目前混凝土的抗渗性能主要是根据国标GB500082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中规定的渗水高度法和逐级加压法进行测试。这种方法较真实的反应出混凝土的抗渗性能，但这种方法操作复杂，且测试时间较长。此外，JC474-2008《砂浆、混凝土防水剂》中通过混凝土的渗透高度比来评鉴混凝土的抗水渗能力。而防水混凝土的并没有专门的检测方法。在工程验收规范中对在卫生间、屋面等工程中，将制备好的混凝土中进行蓄水测试。一旦防水混凝土在工程验收时出现漏水的问题，需要将整个旧防水混凝土去除后重新配制防水混凝土，造成严重的经济损失。此外，采用国标GB500082-2009和JC474-2008方法都需要养护混凝土到28d后测试，测试时间长。而实际工程中由于各种原材料变化，需要及时快速测试混凝土的抗渗性能。因此，目前紧缺一种能在快速测试混凝土抗渗性能的装置及方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置及方法和应用，通过将混凝土成型为薄板，人为控制裂缝产生的尺寸来模拟混凝土中可能产生的裂纹，依靠水自重产生的压力来快速定性或定量检验混凝土的抗渗性能和/或自愈合性能。

具体来说，本发明提供了如下技术方案：

一种混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置，包括底板模具、边框模具和配水筒体；

所述底板模具和边框模具共同围合形成用于浇筑混凝土试样的浇筑腔；

所述配水筒体为上下两端开口的结构，所述配水筒体的下端插入所述浇筑腔中的混凝土试样内但不贯穿整个混凝土试样。

优选的，上述混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置中，所述底板模具的材质为亚克力板，所述底板模具的厚度为4～8mm。采用上述底板模具，既可以保持刚性使混凝土成型为标准板，又有一定韧性，即使在底板上不涂脱模剂，混凝土也能轻松脱模。

优选的，上述混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置中，所述边框模具的高度为20～50mm，更优选的，所述边框模具的框体为正方形。

优选的，上述混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置中，所述配水筒体的形状为圆柱状，所述配水筒体的壁厚为4～8mm，高度为100～1200mm。

优选的，上述混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置中，所述配水筒体的下端竖直插入所述浇筑腔中的混凝土试样内。

优选的，上述混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置中，所述配水筒体的下端插入混凝土试样内10～20mm。本发明优选插入深度为10～20mm，是根据大量试验发现，如果插入深度太浅，配水筒体中的水会从上层渗出；如果插入太深，会在混凝土中形成贯穿的裂纹，影响混凝土的抗渗性能测试。

优选的，上述混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置中，所述测试装置还包括贯穿插入所述混凝土试样内的厚度为0.1～3mm的薄片，所述薄片待所述混凝土试样终凝后拔出，用于制作一个宽度为0.1～3mm的裂纹。本发明采用特定0.1～3mm厚度的薄片制造裂纹来考察自愈合性能，是根据大量试验发现，小于0.1mm的裂纹普通混凝土也可以愈合，大于3mm的裂纹自愈合型混凝土也难以愈合。

优选的，上述混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置中，所述混凝土试样为防水混凝土试样和/或自愈合混凝土试样。

本发明还提供一种利用上述测试装置定量测试混凝土自愈合性能的方法，包括以下步骤：

(1)将底板模具水平放置，将边框模具放置在所述底板模具上以共同围合形成用于浇筑混凝土试样的浇筑腔；

(2)将待测的混凝土试样加入所述浇筑腔中，抹平；

(3)将配水筒体的下端插入所述浇筑腔中的混凝土试样内但不贯穿整个混凝土试样；将厚度为0.1～3mm的薄片贯穿插入所述配水筒体所围拢的混凝土试样内；

(4)待所述浇筑腔中的混凝土试样终凝后，将所述薄片拔出，以得到一个宽度为0.1～3mm的裂纹；

(5)待所述浇筑腔中的混凝土试样固化一定时间后，进行脱模，然后向所述配水筒体中逐渐加入一定高度的水，记录所述混凝土试样下侧开始漏水时的加水高度，即初次渗水高度；

(6)除去步骤(5)配水筒体中的水，将所述混凝土试样及配水筒体放入养护室中进行标准养护一定时间后取出，向所述配水筒体中逐渐加入一定高度的水，记录所述混凝土试样下侧开始漏水时的加水高度，即二次渗水高度；

(7)以二次渗水高度与初次渗水高度的比值为自愈合度，所述自愈合度越高，表明混凝土的自愈合性能越好。

优选的，上述测试方法中，步骤(5)中，所述固化的时间为24h以上；特别的，对于辅助胶凝材料如粉煤灰、矿渣、火山灰等的总掺量大于总胶凝材料40％的混凝土试样，更优选在混凝土试样固化48h以上后脱模；

和/或，步骤(6)中，所述标准养护的时间为22～26h。

本发明还提供上述的测试装置或测试方法在卫生间、屋面或厨房所用混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试上的应用。

本发明所取得的有益效果：

(1)本发明提供的混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置及测试方法能快速测试混凝土的抗渗性能和/或自愈合性能，设备简单，不需外界加压即可进行测试，为防水混凝土的发展和应用提供了有力的技术支持；

(2)本发明提供的混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置及测试方法，可以不用脱模剂的情况下，轻松将混凝土脱模，减少脱模剂对混凝土抗渗性能的影响；

(3)本发明可模拟各种尺度的裂纹，快速有效的检验有裂纹混凝土的性能，提前预判混凝土的抗渗性能和自愈合性能，为现场施工的混凝土性能快速判定提供有力的支持。

附图说明

图1为本发明实施例1中所述测试装置的正视图。

图2为本发明实施例1中所述测试装置的俯视图。

其中，1、底板模具，2、边框模具，3、配水筒体。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下实施例中，所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1测试装置

如图1和图2所示，实施例1提供了一种混凝土抗渗性能和/或自愈合性能测试装置，包括底板模具1、边框模具2和配水筒体3；

所述底板模具和边框模具共同围合形成用于浇筑混凝土试样的浇筑腔；

所述底板模具的材质为亚克力板，所述底板模具的厚度为5mm；

所述边框模具的框体为300*300mm的正方形，高度为30mm；

所述配水筒体为上下两端开口的圆柱状结构，外径为200mm，壁厚为5mm，高度为1000mm，所述配水筒体的下端竖直插入所述浇筑腔中的混凝土试样内15mm但不贯穿整个混凝土试样。

实施例2

利用实施例1所述装置测试混凝土抗渗性能的测试方法，包括如下步骤：

(1)将底板模具水平放置在地面上，将边框模具放置在所述底板模具上方，以共同围合形成用于浇筑混凝土试样的浇筑腔；

(2)将搅拌好的混凝土试样加入到所述浇筑腔中，抹平；

(3)将配水筒体的下端竖直插入到所述浇筑腔中的混凝土试样内15mm；

(4)24h后将混凝土脱模，并向所述配水筒体中加入高度为800mm的水，用塑料膜封闭储水管上层开口，防止水分蒸发；静置48h，观察混凝土试样下侧是否漏水以评价其抗渗性能，以不漏水为抗渗性能合格。

每组试块为3块，三个试块均未有洇水且无明显水滴漏下为防水混凝土；三个试块中有1块出现洇水或漏水的情况，为不防水。

测试所用的混凝土的原材料如下所示：

原材料采用:P.I 42.5水泥，河砂细度模数2.8，石灰岩骨料(5-10mm和10-20mm两级级配即小石子和大石子)，聚羧酸减水剂，疏水型防水剂SF1，渗透结晶型防水剂SF2。SF2具有一定的自愈合性能。

所述的混凝土的配方如下表1所示。

表1混凝土的配合比(kg/m

按照上述配合比将混凝土拌制好后，加入测试装置中，混凝土的测试结果如表2所示：

表2不同混凝土的抗渗性能对比

由表2可见，本发明的方法可以对混凝土抗渗性能进行比较，试验组1由于水灰比较小，混凝土结构密实，自身具有一定的抗渗效果；实施例3的混凝土由于水灰比大，自身结构疏松，抗渗效果差，因此出现渗水情况；实施例2和实施例4的混凝土虽然水灰比大，但实施例2中加入了防水剂，抗渗测试合格。

实施例3

利用实施例1所述装置测试混凝土自愈合性能的测试方法，包括如下步骤：

(1)将底板模具水平放置在地面上，将边框模具放置在所述底板模具上方，以共同围合形成用于浇筑混凝土试样的浇筑腔；

(2)将搅拌好的混凝土试样加入到所述浇筑腔中，抹平；

(3)将配水筒体的下端竖直插入到所述浇筑腔中的混凝土试样内15mm；将宽为10mm、厚度为0.3mm的不锈钢薄片贯穿插入所述配水筒体所围拢的混凝土试样内；试样固化8h终凝后，将所述不锈钢薄片拔出，以得到一个0.3mm的裂纹。

(4)混凝土试样固化24h后脱模，并向所述配水筒体中加入高度为400mm的水，用塑料膜封闭储水管上层开口，防止水分蒸发；静置48h，观察混凝土试样下侧是否漏水以评价其自愈合性能。

每组试块为3块，三个试块均未有洇水且无明显水滴漏下为自愈合混凝土；三个试块中有1块出现洇水或漏水的情况，为不能自愈合。

测试所用的混凝土的原材料及配合比与实施例2相同。按照上述配合比将混凝土拌制好后，加入测试装置中，混凝土的测试结果如表3所示：

表3不同混凝土的自愈合性能对比

由表3可见，本发明的方法可以对混凝土自愈合性能进行比较，试验组1水泥用量大，混凝土自愈和性能好。试验组4中掺加的防水剂具有自愈合功能，表现出自愈合性能。

实施例4

利用实施例1所述装置定量测试混凝土自愈合性能的方法，包括如下步骤：

(1)将底板模具水平放置在地面上，将边框模具放置在所述底板模具上方，以共同围合形成用于浇筑混凝土试样的浇筑腔；

(2)将搅拌好的混凝土试样加入到所述浇筑腔中，抹平；

(3)将配水筒体的下端竖直插入到所述浇筑腔中的混凝土试样内15mm；将宽为10mm、厚度为0.3mm的不锈钢薄片贯穿插入所述配水筒体所围拢的混凝土试样内；混凝土试样固化8h终凝后，将所述不锈钢薄片拔出，以得到一个0.3mm的裂纹；

(4)混凝土试样固化24h后脱模，并向所述配水筒体中逐渐加入一定高度的水，每次加水高度为10mm，每次加水后静置1min观察混凝土试样下侧是否漏水，记录混凝土开始漏水时的加水高度，即初次渗水高度；

(5)除去步骤(4)配水筒体中的水，及配水筒体放入养护室(温度20±2℃，相对湿度＞95％)中进行标准养护24h后取出，再次按照步骤(4)的方法，向所述配水筒体中逐渐加入一定高度的水，记录所述混凝土试样下侧开始漏水时的加水高度，即二次渗水高度；

(6)以二次渗水高度与初次渗水高度的比值为自愈合度来评价混凝土的自愈合能力。

测试所用的混凝土的原材料及配合比与实施例2相同。按照上述配合比将混凝土拌制好后，加入测试装置中，测试结果如表4所示：

表4不同混凝土中的初次和二次渗水高度

由表4可见，试验组2比试验组3的初始渗水高度高是因为SF1为疏水型防水剂，增加了混凝凝土与水的接触角，进而减少了毛细作用。试验组4中掺加的防水剂为渗透结晶型，形成的结晶堵塞了裂缝，因此初始渗水高度更高。此外，实验组4的混凝土具有自愈合功能，表现为较高的自愈合度。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对其作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。