一种消除水平环向压力的混凝土抗渗试验装置，包括钢模和限位调节机构；钢模具有与试件具有相同锥度的内腔，所述钢模外侧壁的上段为直壁段，且在直壁段上设有外螺纹段；所述限位调节机构包括旋转钢套、连接杆和钢垫圈，所述旋转钢套包括上顶板和围合于上顶板外圆周并向下延伸的圆筒状围板，围板的内壁上设有与外螺纹段配合的内螺纹段；钢垫圈同轴设置于钢模内部，钢垫圈上固定多个连接杆，多个连接杆以钢模轴心为中心环形等距布置；连接杆的另一端固定连接在上顶板的下端面上。该装置能明显消除水平环向压力，提高试验效率和精度，能使试件在试验过程中的应力和渗水量分布更均匀，客观准确的得到混凝土实际的抗渗能力，得出的试验结果更为可靠。
Concrete impermeability test device for eliminating horizontal circumferential pressure
【技术实现步骤摘要】
消除水平环向压力的混凝土抗渗试验装置
本技术涉及一种消除水平环向压力的混凝土抗渗试验装置，属于混凝土实验
技术介绍
混凝土的抗渗性能是混凝土的一项基本性能，在地下工程或者其它有防渗要求的工程结构中该性能尤为重要。该性能利用抗渗试验检测设备通过抗渗试验进行检测。常用的抗渗检测设备为HP-4.0型混凝土抗渗仪，主要由机架试模、分离器、水泵、蓄水罐和电气控制装置组成，利用密封容器与其连通的管路系统各处的压强相等原理，以水泵施压，并通过智能数控表保持压力在规定的范围内来进行试验。其中机架试模(钢模)为锥台形的无上盖套筒式结构，其内径由下至上逐渐变小，用现有的机架试模进行混凝土抗渗试验过程中，水的压力沿试件轴线自下向上施加，而在竖直方向根据力的平衡条件，混凝土试块与钢模间的压力的竖直向下分量与向上的水压力相平衡，由于该钢模内倾角度很小，因此要想平衡向上的水压力就需要极大的混凝土与钢模间的压力，而此压力的水平分量就会环向施加到混凝土抗渗试块上，导致抗渗混凝土试块受到较大的水平方向压应力。由于水平环向压力作用的存在，使得混凝土竖向的孔隙、孔隙受到压缩，导致抗渗试块混凝土的抗渗性能极大的提高，进而会高估了混凝土的抗渗性能，而实际工程中的混凝土则不存在该水平环向压力，混凝土的实际抗渗性能远小于实验得出的抗渗能力，因此在工程应用中存在着较大的安全隐患，混凝土结构渗水情况比比皆是。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种消除水平环向压力的混凝土抗渗试验装置，该装置能明显消除水平环向压力，提高试验效率和精度，能使试件在试验过程中的应力和渗水量分布更均匀，客观准确的得到混凝土实际的抗渗能力，得出的试验结果更为可靠。为了实现上述目的，本技术提供一种消除水平环向压力的混凝土抗渗试验装置，包括钢模和限位调节机构；钢模具有与试件具有相同锥度的内腔，所述钢模外侧壁的上段为直壁段，且在直壁段上设有外螺纹段；所述限位调节机构包括旋转钢套、连接杆和钢垫圈，所述旋转钢套包括上顶板和围合于上顶板外圆周并向下延伸的圆筒状围板，围板的内壁上设有与外螺纹段配合的内螺纹段；钢垫圈同轴设置于钢模内部，钢垫圈上固定多个连接杆，多个连接杆以钢模轴心为中心环形等距布置；连接杆的另一端固定连接在上顶板的下端面上。进一步地，所述上顶板中心位置开设通孔。进一步地，所述连接杆设有6个。与现有技术相比，该试验装置通过在钢模内部设置高度可调节的钢垫圈，使钢垫圈的下端面能够在试验时与试件的上端面紧密接触，从而在抗渗试验过程中对试件顶升起到限位作用，极大地减小和消除水平环向压力作用，能使试件在试验过程中的应力和渗水量分布更均匀，能使渗水速度加快，使渗水液面呈水平线分布，从而客观准确的得到混凝土实际的抗渗能力，提高了试验效度和精度。附图说明图1是本技术的立体结构示意图；图2是图1的纵向剖面图；图3是使用现有的钢模在1.2MPa压力下对试件一进行试验后的纵断面渗水情况示意图；图4是使用现有的钢模在1.2MPa压力下对试件二进行试验后的纵断面渗水情况示意图；图5是使用现有的钢模在1.2MPa压力下对试件三进行试验后的纵断面渗水情况示意图；图6是使用现有的钢模在1.2MPa压力下对试件四进行试验后的纵断面渗水情况示意图；图7是使用现有的钢模在3.6MPa压力下对试件五进行试验后的纵断面渗水情况示意图；图8是使用现有的钢模在3.6MPa压力下对试件六进行试验后的纵断面渗水情况示意图；图9是利用现有的钢模对一个试件试验后的纵断面的渗水情况示意图；图10是利用本技术中的钢模对另一个试件试验后的纵断面的渗水情况示意图；图11是利用有限元分析软件对现有钢模建立接触挤压模型的示意图；图12是在传统钢模3.6MPa水压力下通过数值模拟得到的混凝土试块内部水平压应力分布云图；图中：1、钢模，2、外螺纹段，3、限位调节机构，4、旋转钢套，5、连接杆，6、钢垫圈，7、上顶板，8、围板，9、内螺纹段，10、通孔。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步说明。如图1和图2所示，一种消除水平环向压力的混凝土抗渗试验装置，包括钢模1和限位调节机构3；钢模1具有与试件具有相同锥度的内腔，所述钢模1外侧壁的上段为直壁段，且在直壁段上设有外螺纹段2；所述限位调节机构3包括旋转钢套4、连接杆5和钢垫圈6，所述旋转钢套4包括上顶板7和围合于上顶板7外圆周并向下延伸的圆筒状围板8，围板8的内壁上设有与外螺纹段2配合的内螺纹段9；钢垫圈6同轴设置于钢模1内部，钢垫圈6上固定多个连接杆5，多个连接杆5以钢模1轴心为中心环形等距布置；连接杆5的另一端固定连接在上顶板7的下端面上。为方便观察以及调整钢垫圈6，所述上顶板7中心位置开设通孔10，通孔10的直径可以为20mm。为了避免连接杆5集中的设置对钢垫圈6局部承载力的削弱，所述连接杆5设有6个。作为一种优先，所述钢垫圈6的内环半径为40mm，外环半径为70mm。钢垫圈10的厚度优选为16mm。本技术还提供了一种消除水平环向压力的混凝土抗渗试验方法，包括如下步骤：S1：将测试溶液注入到抗渗仪的水箱中，去除抗渗仪中多余的空气；S2：在钢模1的模腔中心的上部固定设置与钢模1同轴心的钢垫圈，钢垫圈6用于限定试件上端面的高度；S3：将成形养护好的试件的外圆周面用密封材料均匀涂覆形成密封层，并装入钢模1，再进行初始总重量T1的称量；S4：将装有试件钢模1固定连接在抗渗仪的试验平台上；S5：设置加载的水压力，一次性加压到达设置压力，打开对应试件的阀门，进行抗渗试验；S6：隔一段时间之后，关闭对应试件的阀门，将装有试件钢模1拆下，进行后续总重量T2的称量，通过T2-T1计算出总渗水重量T3并记录；S7：将试件移出钢模1，并用压力试验机剖开试件形成断面，测量渗水高度并记录。在S2中，所述钢垫圈6在钢模1的模腔中的高度可以调节。所述S3的具体过程如下：在试验的前一天将成形好的试件从养护室中取出，并将其与钢模1一起加热到35℃～45℃，同时，将密封用的密封材料加热到完全融化形成密封溶液，然后将试件圆周面在密封溶液中匀速滚动形成均匀的密封层，然后再将试件压入钢模1中。作为一种优选，所述密封材料为石蜡，石蜡加热溶解后变成液体,室温下凝固成固体,密封性能好,另外固态的石蜡很稳定,很难和其它物质发生反应；密封材料当然也可以采用石蜡与松香的混合物，或者黄油与聚丙烯酸钠吸水树脂的混合物。根据抗渗试验中对测试溶液的要求，所述测试溶液为水或各种盐溶液中的一种,作为一种优选，采用10％硫酸钠溶液。验证分析：在1.2MP压力下，利用现有的钢模对四个同样水灰比同样条件制成的试件进行同一批次同等时长的渗水实验，四个试件的渗水高度情况如图3至图6所示，在同等压力下，其水分渗透高度参差不齐。同一渗透时长下，大致都成“U”型分布。其中图6所示的试件可以很明显看出，中心部分几乎没有渗水。图5所示的试件中心部分渗水高度也只达到1.5～2cm。在多次试中发现其渗水高度的形状与试件在抗渗过程中被顶升的高度有关,随着被顶升高度的增加，试块的渗水高度减小，渗水曲线的U型分布越技术显。在3.6MP压力下，利用现有的钢模对两个同样水灰比同样条件制成的试件进行同一批次同等时长的渗本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种消除水平环向压力的混凝土抗渗试验装置，包括钢模(1)，钢模(1)具有与试件具有相同锥度的内腔，其特征在于，还包括限位调节机构(3)；所述钢模(1)外侧壁的上段为直壁段，且在直壁段上设有外螺纹段(2)；所述限位调节机构(3)包括旋转钢套(4)、连接杆(5)和钢垫圈(6)，所述旋转钢套(4)包括上顶板(7)和围合于上顶板(7)外圆周并向下延伸的圆筒状围板(8)，围板(8)的内壁上设有与外螺纹段(2)配合的内螺纹段(9)；钢垫圈(6)同轴设置于钢模(1)内部，钢垫圈(6)上固定多个连接杆(5)，多个连接杆(5)以钢模(1)轴心为中心环形等距布置；连接杆(5)的另一端固定连接在上顶板(7)的下端面上。
【技术特征摘要】
1.一种消除水平环向压力的混凝土抗渗试验装置，包括钢模(1)，钢模(1)具有与试件具有相同锥度的内腔，其特征在于，还包括限位调节机构(3)；所述钢模(1)外侧壁的上段为直壁段，且在直壁段上设有外螺纹段(2)；所述限位调节机构(3)包括旋转钢套(4)、连接杆(5)和钢垫圈(6)，所述旋转钢套(4)包括上顶板(7)和围合于上顶板(7)外圆周并向下延伸的圆筒状围板(8)，围板(8)的内壁上设有与外螺纹段(2)配合的内螺纹...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜健民，唐振宇，张纬，庄文娟，杨辉，黄冬，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32
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