有关混凝土抗渗性能检测试验的探讨

有关混凝土抗渗性能检测试验的探讨

王莉

南京方园建设工程材料检测中心 江苏南京 211100

摘要：混凝土抗渗性是混凝土结构重要的指标，本文就对如何进行检测试验进行分析。通过对Torrent透气法和传统方法进行对比，证明两者具有明显的相关性，还需加强对Torrent透气法的研究，满足无损检测要求。

关键词：混凝土；抗渗性能；检测；探讨

引言：随着我国的工程建设数量的增加，对混凝土抗渗性能检测工作成为一项重要的内容。为此需要科学的试验检测方法，满足对抗渗性试验检测工作的准确要求，提高工程的质量。

1 抗渗性研究对混凝土耐久性测量的作用

很多因素都会对混凝土的耐久性产生影响，导致混凝土的耐久性存在明显的不确定性，并造成耐久性机理的复杂。但是，在各种因素中影响最重的，就是混凝土的传质能力。根据相关研究，混凝土的渗透性对耐久性影响极大，因此应该做好对混凝土抗渗性能的研究，了解混凝土的性能。国内目前在进行是混凝土渗透性检测的工作中主要使用渗水法，虽然能够比较好地满足水环境的模拟要求，但是由于需要较多的测量工序，所以并不能确保测量工作的效率，并且仅仅可以进行C30以下的混凝土测量。在目前高强度，高性能混凝土应用在工程中的背景下，由于微渗漏结构已经发生了巨大的变化，所以传统的水渗漏方法已经不能满足要求。

另一方面，混凝土是我国工程建设过程中常用的材料，其质量对于保证工程的施工质量极为重要，但是目前缺少现场检测技术，只能在实验室内确定混凝土的渗水高度，和工程中的实际情况还存在一定的差别。所以，需要进行混凝土检测试验的创新，满足现场进行混凝土无损抗渗检测工作的要求。

2 Torrent透气法试验装置和原理

2.1 实验装置

Torrent透气法的测量原理在于达西渗透定律，在测试过程中，会在混凝土的表面创造一个真空环境，之后通过获得混凝土表面渗透压强差数值，来计算混凝土的渗透系数。为了确保试验的准确性，试验工作必须控制真空度符合要求，以及使用双室吸盘确保测量结果的精度^[1]。试验中，所使用的双室吸盘连接着两个腔室，做到对气体路径的控制，保证所有的气体都是垂直透过混凝土进入腔室。为确保真空度的控制，要使用真空调节器控制外室压力保持恒定。另一方面，实验中的外室和内室并不是连通的，所以混凝土可以垂直单向进入内室。

使用Torrent透气法试验中，先要将吸盘的双室抽成真空，用洗盘盖住混凝土试块，然后开启阀门通过混凝土进行抽气工作。空气会穿过混凝土缝进入到内室当中。在测量的过程中，吸盘依靠外室完全负压密封，能够稳固地固定在混凝土试块的表面，确保所有的气体都是垂直进入内室，确保试验数据的准确性。内室的压力传感器将会对内室吸入透过混凝土的气体后压力所产生的变化进行记录，并且将所有的数据都实时传输至采集系统。整个试验过程中，都会不断进行室内压力和大气压插值的计算，之后会计算试样中的最大压力差，然后就可以完成对渗透系数和渗透深度的计算。

1.2 Torrent透气法的检测原理

使用Torrent透气法时，整个技术的关键在于双室吸盘，依靠这个结构，确保了从混凝土渗透过来的气体都是垂直进入内室的，从而可以采用量化计算的方式。依靠量化就能进一步完成对渗流系数和渗透深度的推导，最终计算出混凝土的渗透性。

计算时，可以对气体渗透的路劲进行简化，所以可以设置渗透的深度为L，渗透时间为t，可以列出方程，L和t之间有L=L(t)的关系。之后进行空气流入腔室速率的计算中采用Poisseuille方程：

根据试验中的情况，上式的dV比dt反应的是气体向混凝土中渗透的速率，即单位时间内渗入的混凝土量。内室的压力为P_t，周围的大气压力为P_a，μ是流体粘性系数，对应实验中的空气粘性系数，A是内室的表面积。结合试验过程和理想气体方程，可以进一步得到：

上式中，仅有L是未知的，如果气体并没渗透，则L为0，试验过程中，气体每渗透dL，都需要dn摩尔的气体，所以：

式中的dV_k表混凝土中影响渗透量的孔隙体积，由于dV_k=Aεεd，ε为孔隙率，最终可以获得：

最后可以获得：

根据推导的结果，证明渗透系数和渗透时间、内室气压差有关，也证明了Torrent透气法在理论上可行^[2]。

3 试验概况分析

3.1 试验材料

本实验使用标准圆台体试块，有P6和P8两种抗渗设计，混凝土配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比

3.2 实验方法

本实验同时使用Torrent透气法和渗水高度法，对相同的试块采用两种方式进行测试，之后对比测试的结果。由于Torrent透气法有着无损的特点，因此先进行Torrent透气法的无损检测，再使用渗水高度法进行试验。

Torrent透气法渗透试验是一种使用气体进行渗透的方法，所以对设备本身的密封性有着极高的要求，因此在进行每次测试工作之前，都需要进行仪器的标定工作，避免由于误差对仪器的测量结果造成影响。结合试块对含水率测试结果的影响，以及确保测量工作更符合实际需求，试验之前需要先对试块进行十天的静置养护，然后再进行试验，获得两种试验的不同数据，并且两类数据的相关性进行比较，确定试验的检测效果。

使用Torrent无损检验结束之后，还可以对试块继续采用渗水高度法进行检测。检测中，首先要对十块进行密封和装模处理，用专用橡胶圈确保密封度，装模工作结束之后进行安装测试工作。在所有的试模都满足不漏水的要求后才可以进行加压试验。进行渗水高度法试验的过程中，首先要在5分钟之内将水压提升到1.2MPa，之后控制水压恒定24小时，记录试验的起始时间是在压力稳定之后。经过24小时的浸水后，取出试块，用压力机将试块劈开，描绘好渗透的水痕，以及根据渗水的情况，等间距绘制10个渗水高度值。

3.3 试验结果分析

对于透水法试验，分析结果时主要根据水痕的形状进行分析。一般切开试块之后的水痕包括两种，分别是直线型和抛物线形。直线型证明渗水的情况是均匀的，试块两边的渗透情况并没有高于中间，说明浇筑效果很好，试块的内部具有均匀的结构。两边高的情况，证明试块的密实度很低，从浇筑质量的角度分析，一般都是由于模板附近依然有气泡，让试块贴近模板的位置依然有比较多的气泡存在，因此这种位置的结构非常松散，渗透性也很强，所以测量时渗透的情况比较明显。

两种测试方法最后会得到两组不同的数据，其中Torrent渗透法会得到最大压力插值ΔP_max、渗透影响深度L_g，通过计算可以获得渗透系数。而渗水高度法则是通过测量渗水高度L_w就能够获得渗透系数。使用数值分析软件对实验数据进行拟合，证明渗透深度和渗水高度之间线性关系明显，所以两者是有相关性的，因此Torrent渗透法的测量和渗水高度法等效，同时使用ΔP_max就能够对混你国土的渗透性做出比较准确的评估，并且要比采取渗水高度法更为准确和高效。

结束语：通过试验，证明使用Torrent透气法具有较高的可靠性和可重复性，同时由于Torrent透气法能够对现场进行混凝土渗透性的无损检测，可以保证检测工作的方便和简单，并且可以避免传统检测工作中存在的复杂、费力特点。

参考文献：

[1]王华江.有关混凝土抗渗性能检测试验的探讨[J].建材与装饰,2020(06):8-9.

[2]蒋锐,薛晨曦,杨戈,李玉春.混凝土抗渗性能现场检测技术试验研究[J].混凝土与水泥制品,2018(03):82-85.