混凝土渗水性测评用混凝土试件、测评装置及测试方法
技术领域
本发明涉及检测装置的技术领域，尤其是一种自愈合混凝土渗水性测评用混凝土试件、测评装置及测试方法。
背景技术
混凝土是现今应用范围最广的建筑材料，原料广泛且强度高。但由于混凝土是脆性材料，不可避免的会产生裂纹，对建筑物使用的安全性及年限造成影响。针对这一问题，有很多修复方法，但大多操作难度大，使用材料对环境不友好。
目前提出一种微生物自修复技术，使用该技术所制成的自愈合混凝土需要对其渗水性能进行测评。目前有对混凝土渗水性的测评方式，但装置复杂，且缺少一种针对自愈合混凝土的测评方式。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种自愈合混凝土渗水性测评用混凝土试件、测评装置及测试方法，制造简单，应用方便。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种自愈合混凝土渗水性测评用混凝土试件，包括混凝土试件本体，所述混凝土试件本体中间沿轴向设有一孔洞，混凝土试件本体底部设有两根沿轴向设置的钢丝，所述本体的一轴端设有隔绝层进行密封，所述本体两侧设有预制裂纹，本体两侧的预制裂纹处由铝带密封。
进一步地，所述混凝土试件本体为长方体，所述长方体的尺寸为40×40×160mm3。
进一步地，所述孔洞直径为5mm，所述钢丝直径为1mm。
进一步地，所述隔绝层为甲基丙烯酸甲酯胶，其密封尺寸为40×40mm2。
用于所述的混凝土试件的渗水性测评装置，包括管道组件、蓄水室和称重装置，所述管道组件的一端插入所述混凝土试件另一轴端内的孔洞内，管道组件的另一端与所述蓄水室出水口相连，所述管道组件两端存在高度差，所述称重装置设于所述混凝土试件正下方，称重装置包括敞口容器，用于收集混凝土试件渗出的水。
进一步地，所述管道组件上靠近蓄水室一端设有旋塞。
进一步地，所述管道组件包括第一水管、第二水管和连接器，第一水管一端从所述混凝土试件本体另一轴端插入所述孔洞内，第一水管另一端通过连接器与第二水管一端相连，第二水管另一端通过连接器与蓄水室出水口相连。
进一步地，所述第一水管一端插入所述混凝土试件孔洞内的深度为15～20mm，第一水管与混凝土试件本体另一轴端相交处用隔绝层进行密封。
一种采用所述的渗水性测评装置对自愈合混凝土渗水性能进行测试的方法，包括如下步骤：
S1、根据混凝土实际配合比制备所述混凝土试件且对其预制裂纹：
S101、根据设计的混凝土配合比，用标准水泥胶砂试模制备混凝土试件，在每个试模模腔靠近底部位置放置两根钢丝，试模模腔中间位置放置一个长度与模腔长边相同的金属棒，金属棒与模腔表面均匀涂抹一层脱模油；倒入搅拌好的混凝土砂浆，振捣，在其上覆盖一层塑料薄膜，将其放在20±2℃的室内；
S102、脱模时将金属棒取出，所述试件内部形成孔洞，并将其再次用塑料薄膜包裹，在20±2℃的环境下养护数天；
S103、用三点弯实验对其制造裂纹，以预定加载速度对其加载；
S104、将所述试件在水下放置数天，待试件完全浸湿后将其前后两侧的裂纹用铝带密封，所述孔洞的一端用隔绝层(5)进行密封；
S2、拼装渗水实验仪器；
S3、开始渗水实验：
S301、打开管道组件上的旋塞；
S302、记录一段时间内混凝土试件渗出的水量；
S303、按照下式(1)对其自愈效果进行评估：
公式(1)中，
q为渗流速率，单位为g/s，已知一段时间t内的渗水量为Q，
b为裂缝长度，单位为mm；
d为混凝土试件高度，单位为mm；
ζ为无量纲的折减系数，用于修正裂纹壁的粗糙度；
Δp为内外压强差，单位为N/m2；
η为水的动态粘度，单位为Ns/m2；
w为相对裂纹宽度，单位为m；
由公式(1)得
根据公式(2)求出相对裂纹宽度，比较形成裂缝后的混凝土试件与自愈合后的混凝土试件的裂纹宽度，比较其自愈合能力；
评价其自愈合效果用缝隙愈合率k表示，未经愈合养护的混凝土试件渗水性测试后计算得到相对裂纹宽度为wu，经愈合养护的混凝土试件渗水性测试后计算得到相对裂纹宽度为wh，其缝隙愈合率k为
进一步地，所述步骤S2具体包括：
S201、将混凝土试件置于底座上，在混凝土试件未密封一端孔洞处插入管道组件，将相交处用隔绝层进行密封；
S202、将管道组件与蓄水室的出水口相连；
S203、在混凝土试件下方放置一称重装置。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
(1)本发明的混凝土试件制作方法简单，且在试件底部设有钢丝，给混凝土试件加固，避免其在三点弯实验中试件从中间断裂；
(2)本发明的测试装置结构简单，制造成本低，应用方便，通过将未修复的混凝土试块与已修复的混凝土试块渗水性相对比，可得到自愈合混凝土修复效果。
附图说明
图1是混凝土试件的正面示意图。
图2是混凝土试件的横截面示意图。
图3是混凝土试件制造裂纹后的示意图。
图4是渗水装置与混凝土试件组装后的示意图。
图中，1、试件本体；2、孔洞；3、钢丝；4、裂纹；5、隔绝层；6、铝带；7、第一水管；8、连接器；9、第二水管；10、蓄水池；11、称重装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～2所示，自愈合混凝土渗水性测评用混凝土试件本体；其中，所述试件本体根据混凝土的所需配合比使用水泥胶砂三联试模制成长方体，试件本体1的尺寸为40×40×160mm3。所述试件中央位置有一沿长边方向直径为5mm的孔洞2，试件底部设有两根直径为1mm的钢丝3，给混凝土试件加固，避免其在三点弯实验中试件从中间断裂，钢丝放置于距底部5～10mm处，距两侧5～10mm处。
如图3所示，制造裂纹后的自愈合混凝土渗水性测评用混凝土试件，其中，混凝土试件经过养护后，经过三点弯实验制造裂纹4，将其有孔洞两端中的一端用隔绝层5密封，隔绝层5优选为甲基丙烯酸甲酯胶。有裂纹的两侧用铝带6密封，确保水不会从两侧的裂纹渗出。
如图4所示，用于对上述混凝土试件进行渗水性测试的装置，包括：第一水管7，连接器8，第二水管9，蓄水室10，称重装置11，其中，第一水管优选为塑料管，称重装置优选为天平。
所述混凝土试件在养护完成并制造裂纹，在所述混凝土试件未密封一侧插入外径5mm的第一水管7，插入长度为15～20mm，且在与混凝土侧面相交的地方用隔绝层5(如甲基丙烯酸甲酯胶)密封，第二水管9一端连接第一水管7，另一端连接蓄水室10的出水口，第二水管9的两端都用连接器8固定，第二水管9靠近蓄水室10处设有一旋塞，以便控制实验的始末。
所述蓄水室10与混凝土试件有高度差，所述蓄水室1呈圆柱状，直径为10～30cm，所述蓄水室1上端开放，下端开设一连接口与所述第二水管2用连接器相连，所述蓄水室1为常水头。
所述称重装置11置于混凝土试件下方，称重装置11具体为天平，天平上可实时读数，天平上放置一已读数的敞口容器。
如图3所示，应用上述渗水装置对自愈合混凝土渗水性能进行测试的方法，包括如下步骤：
步骤一，根据混凝土实际配合比制备以上所述的混凝土试件且对其预制裂纹：
(1)根据设计的混凝土配合比，用标准水泥胶砂三联试模制备混凝土试件，在水泥胶砂三联试模每个试模模腔靠近底部位置放置两根直径为1mm的钢丝，试模模腔中间位置放置一个长度与模腔长边相同的金属棒，金属棒直径为5mm，金属棒与模腔表面均匀涂抹一层脱模油；倒入搅拌好的混凝土砂浆，振捣，在其上覆盖一层塑料薄膜，将其放在20±2℃的室内；
(2)脱模时将金属棒取出，并将其再次用塑料薄膜包裹，在20±2℃的环境下养护28天；
(3)用三点弯实验对其制造裂纹，以50N/s的加载速度对其加载，至其裂纹宽度为0.3mm；
(4)将试件在水下放置两天，试件完全浸湿后将其前后两侧的裂纹用铝带密封，孔洞的一端用甲基丙烯酸甲酯胶作为隔绝层密封；
步骤二，拼装渗水实验仪器：
(1)将混凝土试件置于底座上，在混凝土试件未密封一端孔洞处插入塑料管，将相交处用甲基丙烯酸甲酯胶密封；
(2)将水管与塑料管用连接器相连通；
(3)将水管与常水头蓄水室的连接口用连接器相连；
(4)在混凝土试件下方放置一实时读数天平；
步骤三，开始渗水实验：
(1)打开水管的玻璃旋塞；
(2)记录一段时间内混凝土试件渗出的水量；
(3)按照下式对其自愈效果进行评估：
公式(1)中，
q为渗流速率(g/s)，已知一段时间t内的渗水量为Q，
b为裂缝长度，即40mm；
d为混凝土试件高度，即40mm；
ζ为无量纲的折减系数，用于修正裂纹壁的粗糙度；
Δp为内外压强差(N/m2)；
η为水的动态粘度(Ns/m2)；
w为相对裂纹宽度(m)；
由公式(1)得
根据公式(2)求出相对裂纹宽度，比较形成裂缝后的混凝土试件与自愈合后的混凝土试件的裂纹宽度，可比较其自愈合能力。
评价其自愈合效果也可用缝隙愈合率k表示，未经愈合养护的混凝土试件渗水性测试后计算得到相对裂纹宽度为wu，经愈合养护的混凝土试件渗水性测试后计算得到相对裂纹宽度为wh，其缝隙愈合率
本发明中混凝土试件与测评装置结构简单，制造方便，可便捷的用于自愈合混凝土渗水性及自愈能力评估。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
