本發(fā)明涉及一種對(duì)由于修建間隔而導(dǎo)致存在新、舊混凝土結(jié)構(gòu)接縫部位抗水滲透性能的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：
在土建行業(yè)中，存在著由于修建間隔時(shí)間而造成混凝土結(jié)構(gòu)中存在接縫的部位，如地下室的混凝土接縫及后澆帶、采用疊合墻結(jié)構(gòu)型式的地鐵車站結(jié)構(gòu)、裝配式地下結(jié)構(gòu)的接頭部位、地下通道的混凝土接茬部位、其他工程結(jié)構(gòu)的后期修補(bǔ)部位等。當(dāng)這些工程結(jié)構(gòu)位于地下水位線以下時(shí)，在運(yùn)營(yíng)使用階段這些接縫部位往往是滲漏較為集中的位置，對(duì)后期的結(jié)構(gòu)使用、混凝土的耐久性等造成了較大影響，也會(huì)造成一定的損失，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐晒こ虉?bào)廢。由于目前地下工程中防水層的施工質(zhì)量受到較多因素的影響而難以保證完全的防水效果，因此針對(duì)這些新舊混凝土接縫部位抗?jié)B性能的改善和提高也陸續(xù)提出了一些防水措施，如專利1(公開號(hào)CN2801916Y，公開日2006.08.02)、專利2(公開號(hào)CN201908363U、公開日2011.07.27)、專利3(公開號(hào)CN202787526U、公開日2013.03.13)、專利4(公開號(hào)CN201110154743、公開日2011.11.23)等，通過增加接縫的防水構(gòu)造型式、提高新舊混凝土粘接性能、改變接縫部位的形狀等方法對(duì)其抗?jié)B性能進(jìn)行加強(qiáng)。但是，目前對(duì)于混凝土抗?jié)B性能的測(cè)試，主要是依據(jù)《GB/T50082-2009普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(實(shí)施日期：2010年7月1日，第6章抗水滲透試驗(yàn))采用一次性整體澆筑的圓臺(tái)狀混凝土試塊(上小下大)對(duì)其抗?jié)B性能進(jìn)行測(cè)試，并未涉及新舊混凝土接縫部位的抗?jié)B性能試驗(yàn)方法及裝置，無法對(duì)這類部位的防水措施的效果進(jìn)行檢驗(yàn)。其他一些公開的文獻(xiàn)，如專利5(公開號(hào)CN102608014A，公開日2012.07.25)、專利6(公開號(hào)CN101806702B、公開日2011.04.27)、專利6(公開號(hào)CN201120371533、公開日2012.05.23)等，也是針對(duì)混凝土試塊的整體抗?jié)B性能進(jìn)行檢測(cè)，未涉及存在接縫的混凝土結(jié)構(gòu)部位的抗?jié)B檢測(cè)。許宏發(fā)等人公開的文獻(xiàn)(《混凝土接縫抗?jié)B試驗(yàn)方法研究》，《四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版)》，第42卷第4期，第7-12頁(yè)，2010年7月)，提出了一種利用現(xiàn)有混凝土抗?jié)B試驗(yàn)裝置改進(jìn)后的混凝土接縫抗?jié)B試驗(yàn)方法。在該方法中，圓臺(tái)型的混凝土接縫抗?jié)B試塊采用2次澆筑的方式制作，混凝土的接縫形式考慮了梯形和弧形兩種，之后用常規(guī)的混凝土抗?jié)B儀(如《GB/T50082-2009普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》所述)從混凝土試塊的底部加水壓進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)。采用這種方法存在的主要問題為：為防止混凝土試塊被水壓頂出脫落，混凝土抗?jié)B儀上的鋼套筒為圓臺(tái)型(上小下大)，因此在安裝混凝土抗?jié)B試塊及從底部加水壓過程中會(huì)使得混凝土抗?jié)B試塊與鋼套筒之間形成一個(gè)環(huán)箍約束作用，增加新、舊混凝土之間的擠壓力且該擠壓力不能直接控制(主要受到加載水壓的影響)，造成接縫不同程度的閉合，而不能反映接縫部位在實(shí)際工作狀態(tài)下的抗?jié)B能力；而當(dāng)一些工程結(jié)構(gòu)的接縫部位存在預(yù)加力時(shí)(如預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)接頭部位可能會(huì)采用螺栓接頭加固、后澆帶部位處混凝土常有膨脹力作用)，該試驗(yàn)方法無法有效地或控制抗?jié)B試驗(yàn)過程中接縫部位的預(yù)加力值，也無法反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)。在實(shí)際施工和研究中的觀察表明，開展對(duì)可控側(cè)向約束力作用下混凝土接縫抗水滲透性能的試驗(yàn)具有強(qiáng)烈的必要性，例如，在一些地下結(jié)構(gòu)中，如地下室、地下通道、地鐵車站、沉管隧道等，為降低混凝土結(jié)構(gòu)自收縮和不均勻沉降引起的開裂風(fēng)險(xiǎn)，需要在結(jié)構(gòu)中設(shè)置后澆帶或膨脹加強(qiáng)帶。如紀(jì)偉強(qiáng)公開的文獻(xiàn)(地下室混凝土結(jié)構(gòu)膨脹加強(qiáng)帶替代后澆帶的施工技術(shù)探討，《江西建材》，2012年第4期，第57-58頁(yè))、趙朋輝等人公開的文獻(xiàn)(沉管后澆帶膨脹混凝土施工技術(shù)，《施工技術(shù)》，第43卷增刊，第136-138頁(yè)，2014年6月)中所提的地下室膨脹加強(qiáng)帶、沉管隧道后澆帶等新舊混凝土接縫部位，采用帶有一定膨脹性的混凝土進(jìn)行澆筑，利用膨脹混凝土產(chǎn)生的擠壓力去補(bǔ)償該部位混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫和空隙。在此類混凝土結(jié)構(gòu)的部位，由于后澆帶部位的膨脹混凝土處于一個(gè)兩側(cè)邊界相對(duì)限定的情況，新澆混凝土所產(chǎn)生的膨脹力使得后澆帶處的新舊混凝土接縫面受到一定的擠壓作用，以提高其抗?jié)B效果。對(duì)此類部位的抗?jié)B能力測(cè)試，目前現(xiàn)有的混凝土抗?jié)B儀無法在抗?jié)B試塊上模擬和控制作用在新舊混凝土接縫部位的擠壓力，因此無法合理地對(duì)此類部位的實(shí)際抗?jié)B能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的目的是提供一種在可控側(cè)向約束力作用下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)接縫部位進(jìn)行抗水滲透性能的試驗(yàn)裝置，消除混凝土抗?jié)B儀鋼套筒對(duì)混凝土試塊的環(huán)箍約束作用，也可以調(diào)整和控制新舊混凝土接縫部位的預(yù)加側(cè)向約束力，能在更接近實(shí)際工作環(huán)境的條件下對(duì)新舊混凝土接縫部位的抗水滲透性能進(jìn)行測(cè)試，為該類工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工提供更為準(zhǔn)確的依據(jù)，減少后期運(yùn)營(yíng)階段出現(xiàn)的滲漏。為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種可控側(cè)向約束力作用下混凝土接縫抗水滲透性能的試驗(yàn)裝置，用于對(duì)新舊混凝土接縫部位試塊進(jìn)行抗水滲透性能測(cè)試。具有用于放置新舊混凝土抗?jié)B試塊5雙層方筒4，方筒的底部密封，方筒的上口具有外凸緣14，方筒下部設(shè)置有具有中間開口10的內(nèi)凸緣9，內(nèi)凸緣9將方筒4分隔為試塊艙6和進(jìn)水艙13兩部分；試塊艙設(shè)置有便于調(diào)節(jié)夾持新舊混凝土抗?jié)B試塊5且橫穿試塊艙兩側(cè)的雙頭螺桿15的調(diào)力孔16；混凝土抗?jié)B試塊由頂部左蓋板1和右蓋板2及蓋板緊固螺栓3壓緊固定；內(nèi)凸緣9上設(shè)置有彈性密封墊圈8；左蓋板1和2由緊固螺栓3壓緊固定在方筒4的外凸緣上；方筒4下部的進(jìn)水艙13連接進(jìn)水口及水壓裝置11，并連接水壓表12；左蓋板1和右蓋板2之間根據(jù)混凝土接縫的形狀和區(qū)域設(shè)置有便于觀察滲水情況的觀察口。本發(fā)明的另一目的是提供一種可控外加約束力作用下混凝土接縫抗水滲透性能的試驗(yàn)方法，其具體手段是：采用上述結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)裝置，在具有試塊艙6和進(jìn)水艙13兩部分的雙層方筒中安裝通過雙頭螺桿15夾持的由新混凝土和舊混凝土構(gòu)成的新舊混凝土抗?jié)B試塊5，對(duì)新舊混凝土接縫界面7施加水壓；方筒的內(nèi)側(cè)尺寸與混凝土抗?jié)B試塊相適應(yīng)，以消除試驗(yàn)過程中方筒側(cè)壁對(duì)混凝土試塊四周的側(cè)向約束力的影響；在垂直混凝土接縫面的方向，由新混凝土和舊混凝土構(gòu)成的新舊混凝土抗?jié)B試塊5的中心部位預(yù)留便于通過雙頭螺桿15的過孔；混凝土抗?jié)B試塊由頂部左蓋板1和右蓋板2經(jīng)緊固螺栓3壓緊固定，通過雙頭螺桿15調(diào)節(jié)新舊混凝土抗?jié)B試塊5的新舊混凝土接縫界面7的可控預(yù)加力，并通過左蓋板1和右蓋板2的壓緊作用使得混凝土抗?jié)B試塊底部的彈性密封墊圈8形成擠壓變形密封限制進(jìn)水艙13中壓力水從試塊底部側(cè)邊流出；進(jìn)水艙13的壓力水由中間開口10壓入試塊艙中抗?jié)B試塊接縫部位；方筒4下部的進(jìn)水艙13處連接進(jìn)水口及水壓裝置11，并連接水壓表12；實(shí)驗(yàn)者通過蓋板上的觀察口觀察滲水情況，當(dāng)接縫部位在頂部出現(xiàn)滲水時(shí)停止試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)過程中的最大水壓值。具體實(shí)驗(yàn)時(shí)，將新舊混凝土抗?jié)B試塊(通常尺寸為15cm×15cm×15cm，但不限于此)放置于一個(gè)與之尺寸相適應(yīng)(略大于試塊尺寸)的雙層方筒上部空間內(nèi)，方筒上層內(nèi)側(cè)事先涂刷潤(rùn)滑劑以消除側(cè)邊對(duì)試塊的約束，在混凝土抗?jié)B試塊中心預(yù)制了孔洞、在方槽側(cè)壁上開了便于安裝雙頭螺桿的孔洞，采用插入雙頭螺桿緊固的方式給混凝土抗?jié)B試塊施加垂直接縫面的外力，來實(shí)現(xiàn)作用在混凝土接縫部位的可控預(yù)加力作用。蓋板分為左右兩塊，均用緊固螺栓與方筒頂部外緣緊密連接以固定試塊。在垂直混凝土接縫面的方向，由新混凝土和舊混凝土構(gòu)成的試塊的中心部位預(yù)留便于通過雙頭螺桿的過孔。安裝時(shí)，新、舊混凝土中預(yù)留的孔洞在一條直線上對(duì)齊；雙頭螺桿穿過混凝土試塊內(nèi)部的孔洞，兩頭安裝墊片、螺帽將混凝土試塊夾緊；通過扭矩扳手等方式來實(shí)現(xiàn)調(diào)整和控制混凝土抗?jié)B試塊接縫上側(cè)向約束作用力的大小。兩塊蓋板拼接處沿混凝土接縫部位留出一定空隙及開口部位，用于觀察滲透試驗(yàn)結(jié)果；方筒下層為進(jìn)水艙，連接水壓供給裝置及水壓表；方筒的上下層之間開方形口，使進(jìn)水艙內(nèi)的水通過此部位作用在混凝土接縫部位；為防止水從試塊底部側(cè)邊流出，在混凝土抗?jié)B試塊底部與方筒接觸部位設(shè)置一層一定厚度的硅橡膠類彈性密封墊圈(尺寸與方筒內(nèi)部上下層之間內(nèi)凸緣形狀相符)，通過頂蓋的緊固作用使得混凝土試塊緊密壓縮密封墊圈形成閉水環(huán)，保證滲水作用部位在混凝土接縫處且不從試塊底部側(cè)邊流出。通過雙頭螺桿調(diào)節(jié)試塊的新舊混凝土接縫的可控預(yù)加側(cè)向約束力。當(dāng)需要多個(gè)混凝土抗?jié)B試塊同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將多個(gè)相同裝置并聯(lián)，采用相同的水壓供給裝置供水，以保持同樣的水壓和作用時(shí)間。采用本發(fā)明可方便地實(shí)現(xiàn)在可控側(cè)向約束力作用下新舊混凝土接縫部位的抗水滲透性能檢測(cè)。附圖說明圖1是本發(fā)明可控側(cè)向約束力混凝土接縫抗水滲透性能的試驗(yàn)裝置的俯視圖(圖中未畫出雙頭螺桿及兩頭的螺帽及墊片)。圖2是圖1的左視圖。圖3是圖2的A-A斷面圖。圖中：1.左蓋板，2.右蓋板，3.緊固螺栓，4.方筒，5新舊混凝土抗?jié)B試塊，6.試塊艙，7.新舊混凝土接縫界面，8.彈性密封墊圈，9.內(nèi)凸緣，10.中間開口，11.進(jìn)水口及水壓裝置，12.水壓表，13.進(jìn)水艙，14.外凸緣，15.雙頭螺桿，16.調(diào)力孔。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例如圖1-圖3所示，本發(fā)明的具體實(shí)施方式為，采用本發(fā)明裝置和方法，在新舊混凝土抗?jié)B試塊中心預(yù)制了孔洞、在方筒側(cè)壁上開了孔洞，采用插入雙頭螺桿緊固的方式給新舊混凝土抗?jié)B試塊施加垂直接縫面的側(cè)向約束力，來實(shí)現(xiàn)作用在混凝土接縫部位的可控側(cè)向約束力作用，其實(shí)施步驟如下：(1)制作新舊混凝土抗?jié)B試塊5及對(duì)新舊混凝土接縫界面7進(jìn)行處理，澆筑試塊混凝土的過程中在其中央部位插入一個(gè)PVC管(外徑略大于雙頭螺桿15的外徑)，待混凝土達(dá)到脫模強(qiáng)度時(shí)抽出PVC管，形成一個(gè)預(yù)留直孔，貫穿新舊混凝土抗?jié)B試塊；(2)將本發(fā)明技術(shù)方案所述的試驗(yàn)裝置連接好進(jìn)水口及水壓裝置11和水壓表12，并安裝好彈性密封墊圈8，底部進(jìn)水艙13中注滿水；(3)將混凝土接縫抗?jié)B試塊裝入本發(fā)明技術(shù)方案所述的試驗(yàn)裝置方筒4中(方筒內(nèi)壁涂刷潤(rùn)滑劑)，將混凝土試塊中央的過孔與方筒側(cè)壁的調(diào)力孔16對(duì)齊，并將雙頭螺桿15插入混凝土試塊中央的孔洞；(4)蓋上左蓋板1、右蓋板2并上緊蓋板緊固螺栓3；(5)初步上緊雙頭螺桿15，隨后用扭矩扳手?jǐn)Q緊雙頭螺桿15的螺帽，以施加一定的預(yù)加側(cè)向約束力；(6)由進(jìn)水口及水壓裝置11施加滲透水壓，測(cè)試混凝土接縫處的抗水滲透性能，當(dāng)接縫部位在頂部出現(xiàn)滲水時(shí)停止試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)過程中的最大水壓值。采用本例的試驗(yàn)裝置和步驟，對(duì)新舊混凝土接縫界面7采取了表面鑿毛并涂刷混凝土界面劑處理，之后施加了不同的預(yù)加力側(cè)向約束混凝土接縫界面，不同預(yù)加力條件下混凝土接縫抗?jié)B試塊的試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。序號(hào)接縫界面處理方式預(yù)加力值(N·m)滲水水壓/MPa1表面鑿毛并涂刷界面劑00.502表面鑿毛并涂刷界面劑300.603表面鑿毛并涂刷界面劑600.654表面鑿毛并涂刷界面劑900.80從表中結(jié)果可知，采用不同程度的預(yù)加力或措施對(duì)混凝土接縫部位進(jìn)行側(cè)向約束會(huì)對(duì)其抗?jié)B性能產(chǎn)生一定的影響，通過本發(fā)明技術(shù)方案能測(cè)試出不同側(cè)向力約束條件下的新舊混凝土接縫處的抗?jié)B能力。