專利名稱：：基于混凝土漿液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于多孔介質(zhì)材料滲透性能測試領(lǐng)域，特別涉及一種基于混凝土漿液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法。二
背景技術(shù)：
：透水模板布是一種短纖非織造類無紡布，用于澆注混凝土?xí)r內(nèi)襯在模板面上，滲排混凝土漿液中淺層的多余水份和氣體，降低淺層混凝土漿液水灰比和氣泡含量，同時改善混凝土養(yǎng)護條件，從而提高混凝土表層的密實性能和表觀性能。滲透性能是多孔介質(zhì)材料性能測試的重要內(nèi)容之一。對于短纖非織造類無紡布，在土木水利類工程中的應(yīng)用主要是發(fā)揮其反濾、排水作用，目前國內(nèi)外透水性模板布產(chǎn)品已應(yīng)用于工程實踐，但其滲透排水性能測試?yán)碚摵头椒ㄟ€是空白，個別產(chǎn)品生產(chǎn)廠家參照IS0/FDIS11058—98T(E)《土工織物及其相關(guān)產(chǎn)品無壓時的垂直滲透試驗》、ASTMD4716—87《土工織物及其相關(guān)產(chǎn)品在常水頭下的導(dǎo)水率(沿織物平面流動)試驗》、ISO/FDIS12958—98E《土工織物及其相關(guān)產(chǎn)品沿織物平面輸水能力的測定》、《JTGE50-2006公路土工合成材料試驗規(guī)程》以及《土工合成材料測試規(guī)程》(SL/T235-1999)等測試規(guī)范或規(guī)程，有垂直滲透系數(shù)和水平滲透系數(shù)的測試兩項內(nèi)容。測試的基本原理是基于Darcy滲透定律原理進行的，測試應(yīng)滿足恒定層流滲流場條件、采用定水頭或變水頭測試方法，滲透流體介質(zhì)(2(TC飽和純凈水)是Newton體，實驗中滲透系數(shù)值是用不同恒定水頭下滲透流速v與對應(yīng)的水力坡降J獲得的的穩(wěn)定線性部分的斜率表示，反映多孔介質(zhì)材料本身的滲透排水性能。目前所采用的這些測試方法存在如下缺點，第一，混凝土漿液是Bingham體而非Newton體，其滲透規(guī)律不滿足上述簡單Darcy滲透定律測試原理；第二，本項測試混凝土漿液淺層的多余水份的滲排過程因混凝土初凝固化而迅速衰減停止，是非恒定滲流；第三，透水模板布結(jié)構(gòu)分為表層過濾層和內(nèi)層水平排水層，由于透水模板布結(jié)構(gòu)在實際工作中因混凝土漿液的側(cè)壓力作用以及滲排淤堵而導(dǎo)致其垂直及水平滲透性能耦合影響，所以分別單獨測試透水模板布在恒定層流滲流場、定水頭或變水頭及水流體介質(zhì)條件下的水平系數(shù)和垂直滲透系數(shù)，不能表征其實際滲透排水工作性能，必須根據(jù)透水模板布工作特點重新選擇合適的測試方法。三
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的透水性能測試方法不能表征其實際滲透排水工作性能的缺點，本發(fā)明提供了一種基于混凝土槳液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法及其裝置，可以真實反應(yīng)實際施工狀態(tài)下的透水模板布的滲透性能。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種基于混凝土漿液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法，步驟為第一步，對待測透水模板布進行烘干，稱量記錄干重；按混凝土施工配合比配制水泥砂漿，去除石子粗骨料后，由封閉俐格墊的頂面灌入水泥砂漿，振搗密實后，在封閉網(wǎng)格墊的完整滲透側(cè)面敷上待測飽和透水模板布，通過調(diào)節(jié)加壓板安裝好待測試樣飽和透水模板布，使試樣待測飽和透水模板布處于不漏漿、不滑脫狀態(tài)；第二步，向試樣施加水平荷載，模擬實際模板工程中不同部位的混凝土漿體側(cè)壓力并保持穩(wěn)定壓力值，同時計時，用集水槽收集滲排水量，每5min為一個計時單元，計算各計時單元的滲排水量，計算各單元滲排速率，直至90min或不排水時結(jié)束試驗；為消除測試誤差，可對同一試驗條件重復(fù)測試一次，但透水模板布必須更換，計算各相應(yīng)計時單元的平均滲排水量和平均單元滲排速率。第三步，整理試驗數(shù)據(jù)，依據(jù)公式(1)繪制該側(cè)壓力條件下滲透速度v—時間T的衰減曲線，通過指數(shù)函數(shù)擬合獲得綜合時變滲透系數(shù)(Kc)的實驗表達式；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(1)(l)式中V—滲透流速(cm/s)，Ke—綜合時變滲透系數(shù)(cm/s)，J—水力坡降(無量綱)，Q—滲透流量(l/s)，A—試樣面積(cm2)。第四步，改變試樣配合比，重復(fù)第一至三步試驗可獲得不同配合比混凝土漿液在固定側(cè)壓力條件下滲透速度v—時間T的衰減曲線，通過指數(shù)函數(shù)擬合獲得相應(yīng)配合比下綜合時變滲透系數(shù)的實驗表達式；第五步，同理，調(diào)整側(cè)壓力值，重復(fù)第一至三步試驗可獲取不同側(cè)壓力在固定配合比混凝土漿液條件下各相應(yīng)測試時間段綜合時變滲透系數(shù)(Kc)—壓力(P)的影響曲線；第六步，設(shè)綜合時變滲透系數(shù)變化率為V，則V為Kc的導(dǎo)數(shù)，艮口(2)式中V—綜合時變滲透系數(shù)變化率(cm/s/min);第七步，測試試樣飽和透水模板布試驗前后的淤堵程度，用下式表示;=[(GD1-GD0)/GD0]*100%;(3)C一試樣淤堵度；GD。一試驗前烘干試樣質(zhì)量(g);G^—試驗后烘干試樣質(zhì)量(g);根據(jù)4判斷在實際施工狀態(tài)下的試樣飽和透水模板布的淤堵程度。第一步中所述的封閉網(wǎng)格墊由勁性PE格柵矩形網(wǎng)格墊和防滲套組成，防滲套包覆住勁性PE格柵矩形網(wǎng)格墊的底面、前面、后面三個面和左右側(cè)面中的一個面，沒有包覆的那個側(cè)面作為完整滲透側(cè)面。一種用于所述的基于混凝土漿液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法中的裝置，所述裝置包括加壓裝置、反力支架、導(dǎo)桿、導(dǎo)軌、加壓板和底座板，反力支架分別垂直設(shè)于底座板的左右兩邊，在底座板上、左反力支架的內(nèi)側(cè)設(shè)有集水槽，在右反力支架的內(nèi)側(cè)設(shè)有加壓板，加壓板通過導(dǎo)桿與右反力支架連接，在底座板上設(shè)有導(dǎo)軌，加壓裝置設(shè)于加壓板和右反力支架之間，所述的加壓裝置為油壓千斤頂。本發(fā)明按照在實際施工狀態(tài)下的透水性模板布的滲排性能的情況，使用綜合時變滲透系數(shù)來衡量透水模板布的滲排性能，綜合時變滲透系數(shù)的含義是考慮透水模板布的滲排效果由漿體中水分在模板布表層的入滲，包括漿液細(xì)顆粒的入滲淤堵，和沿平面內(nèi)的重力排水組合作用而體現(xiàn)出來的，同時還因滲排壓力和時間的變化而發(fā)生改變。綜合時變滲透系數(shù)測試為在設(shè)定混凝土配合比W/B(W/B為水的質(zhì)量/膠凝物質(zhì)量)條件下和設(shè)定側(cè)壓力條件下，測定飽和振搗密實的混凝土漿液試樣通過被測試的透水模板布所獲得的各相同連續(xù)時間段的滲排流量，計算綜合滲排流速，考慮透水模板布主要滲排性能體現(xiàn)于水平平面內(nèi)導(dǎo)水，垂直平面內(nèi)滲排阻力可忽略，所以近似認(rèn)為其主要為水平平面內(nèi)重力導(dǎo)水，其水力坡降hl，因此，測試不同時間單元段內(nèi)的滲排流速V即可近似表征綜合時變滲透系數(shù)Kc。顯然，綜合時變滲透系數(shù)Kc是一個衰減的指數(shù)函數(shù)曲線。Kc函數(shù)曲線的影響因素很多，包括透水模板布的材料幾何性能、漿液介質(zhì)性能變化、壓力衰減變化、顆粒淤堵程度以及排滲歷時等，為區(qū)別普通意義上的水平滲透系數(shù)或垂直滲透系數(shù)，所以定義其為綜合時變滲透系數(shù)Kc。鑒于滲排過程中因水泥漿顆粒的淤塞、不同部位和不同時點側(cè)壓力的變化以及混凝土槳液的凝結(jié)固化而引起滲排流速流量流速的變化，所以定義了綜合時變滲透系數(shù)Kc，用以表達某種特定材料幾何性能透水模板布的滲透性能與特定混凝土配合比、混凝土側(cè)壓力、滲排歷時相互關(guān)系。利用可控加載系統(tǒng)模擬實際混凝土漿體倒入模板后對滲透模板布的側(cè)壓力，采用勁性PE格柵矩形網(wǎng)格墊+只留頂面和一個完整滲透側(cè)面而其他四面均封閉的防滲套構(gòu)成混凝土漿體試樣模型，通過給定的恒定側(cè)壓力，測試試樣的排水規(guī)律，繪制滲排速率與時間的關(guān)系曲線，獲取綜合時變滲透系數(shù)Kc""t的擬合函數(shù)。有益效果1.本發(fā)明的測試方法中結(jié)合工程實際應(yīng)用特點，綜合考慮了透水模板布的材料幾何性能、漿液介質(zhì)性能變化、壓力衰減變化、顆粒淤堵程度以及排滲歷時等因素，本發(fā)明選擇采用測試不同壓力或者不同配合比下綜合時變滲透系數(shù)來衡量實際工作狀態(tài)下的混凝土漿液介質(zhì)中的透水模板布的滲透性能。2.利用本發(fā)明的試驗方法和裝置，解決了測試透水模板布在附壓及濾布淤堵可變、滲流非恒定條件下的滲透排水性能及其變化規(guī)律問題，表征了透水模板布的綜合滲排性能，可通過實驗數(shù)據(jù)獲取綜合時變滲透系數(shù)擬合函數(shù)的表達式。該實驗方法及參數(shù)用于工程實踐，可準(zhǔn)確地反映透水模板布的透水性能和工程適用范圍。3.本項發(fā)明通過測試透水性模板布在加載水平荷載條件下對混凝土漿液的歷時滲透性能的變化指標(biāo)，能夠真正表征透水性模板布在實際工作過程中的滲排效果和及其因素影響，符合實際工作狀況，對評價透水性模板布的滲排性能起到關(guān)鍵作用。4.設(shè)計一個封閉網(wǎng)格墊來替代混凝土中的石子粗骨料，通過控制水平加載的載荷或者改變混凝土配合比來獲得滲透流速和時間或壓力的曲線，擬合得到綜合時變滲透系數(shù)的實驗表達式，最終得到試樣淤堵度的表達。四圖1為本發(fā)明所用測試裝置示意圖。其中附圖標(biāo)號說明1_油缸，2—油泵，3—油壓表，4—控制溢流閥，5—高壓油管，6—千斤頂，7—反力支架，8—導(dǎo)桿，9一導(dǎo)軌，10—加壓板，11—底座板，12—網(wǎng)格墊，13—防滲套，14—透水模板布，15—集水槽。圖2為實施例1的綜合時變滲透系數(shù)Kc實測值及擬合函數(shù)曲線圖。五具體實施例方式實施例l測試某品牌透水模板布，配置的試驗混凝土的配合比如下水泥:砂:石:水粉煤灰:JM-9減水劑=1:1.44:2.45:0.486:0.204:0.006;試驗對試樣施加的側(cè)壓力為4Kpa;試樣面積為30鵬X0.113mm=3.39cm2;則可測試得如下數(shù)據(jù)表1:表l:實測各單元時段內(nèi)試樣滲排量(Q)統(tǒng)計<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>根據(jù)表2可繪制圖2。說明圖2中的KcH).0235e，6691為綜合時變滲透系數(shù)隨時間變化的擬合函數(shù)，其中，Kc一綜合時變滲透系數(shù)(cm/s);t—排滲歷時時間(min);R2—擬合函數(shù)相關(guān)性系數(shù)。根據(jù)(2)式，可得綜合時變滲透系數(shù)變化率ur函數(shù)^==0.0235x(—0.0669K00669((cw/s/min)根據(jù)(3)式，可得試樣淤堵度C=[(5.387-3.833)/3.833]*100%=40.52%此時，可以改變混凝土的配合比，或者改變側(cè)壓力再重復(fù)以上步驟側(cè)得不同配合比或是不同側(cè)壓力下的4。具體工作過程如下1、對試驗?zāi)０宀歼M行烘干稱量記錄干重；2、按設(shè)計方案配置某配合比的新拌混凝土，過篩剔除石子粗骨料部分，將剩余混凝土漿體灌入網(wǎng)格墊試樣模型，用4>10的金屬棒振搗密實；3、在試樣未貼防滲套13的完整滲透側(cè)面貼附自然吸水飽和的透水模板布14，將試樣安裝在加壓板10與反力支架7之間，調(diào)整好夾具狀態(tài)，使試樣處于稍緊不漏漿、不會滑脫的固定狀態(tài)；4、按設(shè)計方案施加恒定側(cè)壓力荷載，開始計時5min為一計時單元，同時量取集水槽15中的排滲水量；5、連續(xù)測試每個計時單元的排滲水量，直至90min或試樣停止?jié)B排水為止；6、終止試驗后，立即取出滲透模板布，烘干試樣并稱量，計算淤堵度；7、計算排滲速率v，繪制v—t曲線；8、采用指數(shù)函數(shù)擬合實驗數(shù)據(jù)，得到綜合時變滲透系數(shù)擬合函數(shù)。9、改變新拌混凝土配合比或改變側(cè)壓力，重復(fù)以上方法步驟試驗，可獲得透水模板布的滲透性能與特定混凝土配合比、混凝土側(cè)壓力、滲排歷時相互關(guān)系曲線和擬合函數(shù)。實施例2一種用于所述的基于混凝土漿液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法中的裝置，所述裝置包括加壓裝置、反力支架7、導(dǎo)桿8、導(dǎo)軌9、加壓板10和底座板11，反力支架7分別垂直設(shè)于底座板11的左右兩邊，在底座板1上、左反力支架7的內(nèi)側(cè)設(shè)有集水槽15，在右反力支架的內(nèi)側(cè)設(shè)有加壓板10，在底座板11上設(shè)有導(dǎo)軌9，加壓裝置設(shè)于加壓板10和右反力支架7之間，加壓板10通過導(dǎo)桿8與右反力支架7連接，加壓板10通過導(dǎo)桿8沿設(shè)于底座板11上的導(dǎo)軌9在反力支架7之間做水平運動。所述的加壓裝置為油壓千斤頂，由一個千斤頂6、油缸l、油泵2、油壓表3、控制溢流閥4、高壓油管5組成，千斤頂6設(shè)于加壓板10和右反力支架7之間，千斤頂6通過高壓油管5和油缸1連接，通過設(shè)于油缸1上的油泵2來進行加壓，通過設(shè)于油缸1上的油壓表2對壓力進行監(jiān)視，通過控制溢流閥4控制油量。權(quán)利要求1.一種基于混凝土漿液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法，其特征在于，步驟為第一步，對待測透水模板布進行烘干，稱量記錄干重；按混凝土施工配合比配制水泥砂漿，去除石子粗骨料后，由封閉網(wǎng)格墊的頂面灌入水泥砂漿，振搗密實后，在封閉網(wǎng)格墊的完整滲透側(cè)面敷上待測飽和透水模板布(14)，通過調(diào)節(jié)加壓板安裝好待測試樣飽和透水模板布(14)，使試樣待測飽和透水模板布(14)處于不漏漿、不滑脫狀態(tài)；第二步，向試樣施加水平荷載，模擬實際模板工程中不同部位的混凝土漿體側(cè)壓力并保持穩(wěn)定壓力值，同時計時，用集水槽(15)收集滲排水量，每5min為一個計時單元，計算各計時單元的滲排水量，計算各單元滲排速率，直至90min或不排水時結(jié)束試驗；更換透水模板布，對同一試驗條件重復(fù)測試一次，計算各相應(yīng)計時單元的平均滲排水量和平均單元滲排速率；第三步，整理試驗數(shù)據(jù)，依據(jù)公式(1)繪制該側(cè)壓力條件下滲透速度v—時間T的衰減曲線，通過指數(shù)函數(shù)擬合獲得綜合時變滲透系數(shù)(KC)的實驗表達式；(1)式中V—滲透流速(cm/s)，KC—綜合時變滲透系數(shù)(cm/s)，J—水力坡降，Q—滲透流量(1/s)，A—試樣面積(cm2)；第四步，改變試樣配合比，重復(fù)第一至三步試驗可獲得不同配合比混凝土漿液在固定側(cè)壓力條件下滲透速度v—時間T的衰減曲線，通過指數(shù)函數(shù)擬合獲得綜合時變滲透系數(shù)的實驗表達式；第五步，同理，調(diào)整側(cè)壓力值，重復(fù)第一至三步試驗可獲取不同側(cè)壓力在固定配合比混凝土漿液條件下各相應(yīng)測試時間段綜合時變滲透系數(shù)(KC)—壓力(P)的影響曲線；第六步，設(shè)綜合時變滲透系數(shù)變化率為ψ，則ψ為KC的導(dǎo)數(shù)，即(2)式中ψ—綜合時變滲透系數(shù)變化率(cm/s/min)；第七步，測試試樣飽和透水模板布(14)試驗前后的淤堵程度，用下式表示ζ＝[(GD1-GD0)/GD0]*100％；(3)ζ—試樣淤堵度；GD0—試驗前烘干試樣質(zhì)量(g)；GD1—試驗后烘干試樣質(zhì)量(g)；根據(jù)ζ判斷在實際施工狀態(tài)下的試樣飽和透水模板布的淤堵程度。2.如權(quán)利要求1所述的基于混凝土漿液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法，其特征在于，第一步中所述的封閉網(wǎng)格墊由勁性PE格柵矩形網(wǎng)格墊和防滲套組成，防滲套(13)包覆住勁性PE格柵矩形網(wǎng)格墊的底面、前面、后面三個面和左右側(cè)面中的一個面，沒有包覆的那個側(cè)面作為完整滲透側(cè)面。3.—種用于權(quán)利要求1所述的基于混凝土漿液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法中的裝置，其特征在于，所述裝置包括加壓裝置、反力支架(7)、導(dǎo)桿(8)、導(dǎo)軌(9)、加壓板(10)和底座板(11)，反力支架(7)分別垂直設(shè)于底座板(11)的左右兩邊，在底座板(1)上、左反力支架(7)的內(nèi)側(cè)設(shè)有集水槽(15)，在右反力支架的內(nèi)側(cè)設(shè)有加壓板(10)，加壓板(10)通過導(dǎo)桿(8)與右反力支架(7)連接，在底座板(11)上設(shè)有導(dǎo)軌(9)，加壓裝置設(shè)于加壓板(10)和右反力支架(7)之間。4.如權(quán)利要求3所述的基于混凝土槳液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法中的裝置，其特征在于，所述的加壓裝置為油壓千斤頂。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于混凝土漿液介質(zhì)的透水模板布滲透性測試方法和裝置，方法為第一步，按混凝土施工配合比配制水泥砂漿，去除石子粗骨料后，灌入水泥砂漿，在完整滲透側(cè)面敷上待測飽和透水模板布；第二步，向試樣施加水平荷載，模擬實際模板工程中不同部位的混凝土漿體側(cè)壓力并保持穩(wěn)定壓力值，計算各相應(yīng)計時單元的平均滲排水量和平均單元滲排速率。第三步，整理試驗數(shù)據(jù)，獲得綜合時變滲透系數(shù)的實驗表達式；第四、五步，改變試樣配合比或調(diào)整側(cè)壓力值獲得相應(yīng)條件下綜合時變滲透系數(shù)的實驗表達式；第六步，獲得綜合時變滲透系數(shù)變化率ψ，第七步，測試試樣飽和透水模板布試驗前后的淤堵程度。文檔編號G01N15/08GK101419152SQ200810235468公開日2009年4月29日申請日期2008年12月2日優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日發(fā)明者劉兆磊,孟思宇,武良金,會王,曉王,田正宏,許敏鐘,顧沖時申請人:河海大學(xué)