水工混凝土抗?jié)B試驗密封新方法探討

李穎哲，張楚琦，李向東

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，哈爾濱 150000； 2.黑龍江省水利科學(xué)研究院，哈爾濱 150080)

0 引 言

水工混凝土建筑物長期在有水環(huán)境中運(yùn)行，對混凝土抗?jié)B有較高的要求。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50082-2009)和《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL 352-2006)均提出了混凝土抗?jié)B試驗方法。混凝土的抗?jié)B性是指混凝土在水、油等壓力作用下抵抗?jié)B透的能力，水工混凝土一般用抗?jié)B等級(W)或滲透系數(shù)來表示。抗?jié)B等級是以 28 d齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件,按逐級加壓法進(jìn)行試驗時所能承受的最大水壓力來確定。滲透系數(shù)是測定混凝土在恒定水壓下的滲水高度，計算相對滲透性系數(shù)，比較不同混凝土的抗?jié)B性，適用于抗?jié)B性能較高的混凝土。《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL 352-2006)給出了“混凝土抗?jié)B性試驗(逐級加壓法)”和“混凝土相對滲透性試驗”兩種方法。

混凝土抗?jié)B性試驗要求混凝土抗?jié)B試件安裝到抗?jié)B儀上時試件與抗?jié)B儀試模必須密封嚴(yán)實，只有保證在受壓條件下試件與抗?jié)B儀試模周圍不滲水的情況下，混凝土抗?jié)B試驗才能順利進(jìn)行，抗?jié)B試驗?zāi)芊癯晒Γ嚰涂節(jié)B試模間隙的密封是最關(guān)鍵的一步[1]。但長久以來混凝土抗?jié)B試驗中的密封材料及方法一直是令人困擾的問題。《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL 352-2006)抗?jié)B試驗中的密封主要推薦了石蠟加松香、水泥加黃油兩種方法，沒有統(tǒng)一的規(guī)定必須采用哪種材料和方法，同時保留了采用其它密封方法的可行性，只要能夠滿足混凝土抗?jié)B試驗密封要求即可。本文提出一種以EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉卷材和氯丁膠相結(jié)合的經(jīng)濟(jì)實用新的密封方法。

1 常用抗?jié)B試驗密封材料及方法的特點

混凝土抗?jié)B試驗中所用的密封材料及方法主要有以下幾種:

1.1 黃油和水泥混合成膏狀涂抹密封法

由一定比例的黃油和水泥混合成膏狀涂抹密封法，一般是水泥與黃油的質(zhì)量比應(yīng)在(2.5～3)∶1之間，用抹刀將密封材料均勻地刮涂到試件側(cè)面上，厚度為1～2 mm[3]。其優(yōu)點是技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，強(qiáng)度高，韌性好。缺點是需考慮黃油和水泥的比例、拌和的均勻程度，過程操作耗時費(fèi)力，且黃油與水泥拌和時對檢測場所污染嚴(yán)重，耐壓級別不高，加壓到一定程度時旁側(cè)易滲水。

1.2 石蠟加松香密封法

用石蠟填充試件和試模間隙，在試件側(cè)面涂上一層加入少量松香的石蠟。用螺旋加速器將試件壓入經(jīng)過烘箱或電爐預(yù)熱過的試模中，使試件與試模底部對齊，并在試模變冷后解除壓力。試模的預(yù)熱溫度，應(yīng)以石蠟接觸試模即緩慢融化，但不流淌為準(zhǔn)[3]。采用石臘加松香加熱后密封，優(yōu)點是密封效果較好，缺點是其入模時的溫度和試件表面石蠟的厚度不易控制，試件與試模組合過程操作困難。

1.3 硅膠或樹脂密封材料密封法

硅膠或樹脂密封材料密封性能好，但需在試件側(cè)面涂抹一定厚度，對時間有限制要求，試件表面需干燥，經(jīng)濟(jì)性差[1]。硅膠的吸附性強(qiáng)，操作時需要穿戴安全服，否則容易發(fā)生危險。

1.4 JS防水涂料法

原料為JS復(fù)合型防水涂料，屬于聚合物水泥基防水涂料系列。用吸毛刷均勻地把涂料涂在試件側(cè)面，大約30 min，待表面形成膠裝薄膜后，涂第二遍；再形成薄膜后(40～50 min)，涂第三遍；再形成薄膜后(60～70 min)后，用加壓器將試件壓入試模，恒壓150 kN保持1 min后解除壓力。其優(yōu)點是操作簡單，工作效率高，密封效果好，環(huán)境無污染，清洗方便。缺點是對試件側(cè)面的光滑度和平整度要求較高，原材料質(zhì)量要好，涂抹要仔細(xì)[2]。

1.5 橡膠圈封堵法

用一定厚度的橡膠圈按試件尺寸套入，用螺旋加速器或壓力機(jī)將抗?jié)B試件壓入試模。其優(yōu)點是操作簡單，工作效率高；缺點是橡膠圈尺寸不易把控，對橡膠圈尺寸、厚度及試件側(cè)面的光滑度要求較高。

另外，還有密封膏法、玻璃硅膠法等常用方法。

2 密封新材料及方法介紹

針對常用混凝土抗?jié)B試驗密封材料及方法的優(yōu)缺點，經(jīng)過不斷地試驗和嘗試，使用EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉卷材和氯丁膠相結(jié)合也可以很好地解決水工混凝土抗?jié)B試驗密封問題。

2.1 主要材料

EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉卷材(圖1)、氯丁膠(其他相同效果黏合劑也可)。EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉卷材是一種新型的環(huán)保包裝材料，由低密度聚乙烯脂經(jīng)物理發(fā)泡產(chǎn)生無數(shù)的獨(dú)立氣泡構(gòu)成，物理性質(zhì)見表1。

表1 EPE聚乙烯珍珠棉物理性質(zhì)

2.2 處理過程

1) 試件制作養(yǎng)護(hù)：根據(jù)混凝土抗?jié)B試驗要求成型試件，每組6塊，成型24 h拆模，用鋼絲刷刷去兩端水泥漿膜，標(biāo)養(yǎng)28 d后進(jìn)行試驗。

2) 準(zhǔn)備好EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉及氯丁膠。因抗?jié)B試件的上直徑175 mm、下直徑185 mm、高度150 mm，通過計算，要求EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉長630～650 mm、寬200 mm、厚8 mm。

3) 把氯丁膠刷到EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉表面以及抗?jié)B試件的側(cè)面(圖2、圖3)，風(fēng)干20 min左右，待珍珠棉與試件表面氯丁膠無流動性后，將EPE聚乙烯材珍珠棉與試件緊密粘合(圖4)，放置約2 h，將抗?jié)B試件放入試模，使用壓力機(jī)壓入(圖5)。

圖3 抗?jié)B試件側(cè)面刷氯丁膠

圖4 壓入模具前抗?jié)B試件

圖5 抗?jié)B試件壓入試模

圖6 混凝土抗?jié)B試驗

4) 最后將抗?jié)B試件放到抗?jié)B儀上進(jìn)行抗?jié)B試驗，觀察試件和抗?jié)B試模間隙的密封情況(圖6)。

2.3 注意事項

1) 要準(zhǔn)確掌握氯丁膠風(fēng)干時間，時間過早EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉與試件易形成滑層，不利于緊密黏合。

2) EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉厚度以8 mm為最佳，過厚將影響抗?jié)B試件壓入試模，過薄則封閉效果不好。

2.4 特 點

EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉卷材可塑性能好、韌性強(qiáng)、可壓縮，價格便宜，易獲得，厚度、寬度可定制。氯丁膠的使用廣泛，黏合牢固，耐水耐老化，價格便宜，易獲得。

3 幾種常用密封方法的試驗比較

選用常用的黃油和水泥混合成膏狀涂抹密封法、石蠟加松香密封法、橡膠圈封堵法進(jìn)行試驗比較。試件設(shè)計抗?jié)B等級W10，選用逐級加壓法，每隔8 h增加0.1 MPa水壓，從0.3 MPa加壓到1.1 MPa。見表2。

表2 常用幾種密封方法的試驗比較

4 結(jié) 論

1) 使用EPE聚乙烯材質(zhì)珍珠棉卷材和氯丁膠相結(jié)合的方式，對水工混凝土抗?jié)B試驗試件進(jìn)行密封，可以有效防止試驗中的結(jié)合部滲漏，密封效果好。

2) EPE聚乙烯珍珠棉密封法適用于抗?jié)B性能較高的混凝土。