650 工程科学学报，第43卷，第5期 K=mD品 (3) 2tH 2.4界面透气性测试方法 Concrete 塑管混凝土的界面透气性测试的测试原理与 Martin2提出的混凝土透气性测试原理相同，都是 Plastic pipe 时间变量-压力差测试方法，即具有相同初始压力 4 的密闭容器中的压缩气体通过管道对测试舱中的 测试体进行渗透，然后测试密闭容器的压力衰减 曲线来表征测试体的渗透性，压力衰减越慢，说明 Steel ring 测试体的渗透性越差，密实性越高.界面透气性测 图4塑管混凝土黏结强度的测试 试系统如图6所示，测试前先检查装置气密性，然 Fig.4 Bond strength test of plastic-pipe/concrete 后关闭阀门2、打开阀门1和阀门3，开启电子压 塑管预置于成型抗渗试件的钢模中，然后浇筑混 力表，开启空气压缩机，在储气罐压力达到200kPa 凝土一体化成型，试件形状如图5右上方所示，相 时关闭压缩机，误差控制在0.3%：打开阀门2，储 当于在普通混凝土抗渗试件内部形成塑管-混凝 气罐内的压缩空气通过塑管混凝土进行渗透，其 土界面.由于塑管-混凝土界面的渗透性要远大于混 压力从200kPa开始衰减，电脑实时记录储气罐的 凝土的渗透性（初步试验证明），可以认为压力水 压力-时间衰减曲线，数据采集频率为1Hz:当压 在混凝土中的渗透不会影响其在界面中的渗透 力衰减至30kPa时停止测试 a Water penetration Gas compressor specimen Airtight teel mold gasholder Computer Plastic pipe Electronic pressure Valve 2 gauge 0.8 MPa water,24 h n 图5界面渗水高度试验示意图 Gas compressor Test module Fig.5 Interfacial water penetration height 试件24h后拆模进行水养护.试件达到28d 龄期后套入普通混凝土抗渗试件用的钢模，然后 安装到混凝土抗渗仪上，水压调整到0.8MPa恒 Electronic 压，计时24h后停止实验.将试件塑管内外侧的混 Airtight pressure gauge Computer 凝土分开，然后将核心混凝土的外表面十等分，测 gasholder 量其界面平均渗水高度；再将核心混凝土沿竖向 图6界面透气性测试系统.(a)示意图：(b)实物图 对半切开，测量混凝土自身渗水高度，与界面渗水 Fig.6 Interface airtightness test system:(a)diagram;(b)objects 高度相比较 在得到储气罐的压力-时间衰减曲线后，如何 混凝土的渗水高度Dm与其所受压力水头H 从曲线中获得有效的参数来评估界面气密性的大 及施压时间1的乘积的平方根成正比，如公式(2) 小是关键.最为简单有效的参数是储气罐中压力 所示 从200kPa衰减到一定压力值（本文为30kPa)时消 Dm=V2tHKw/m (2) 耗的时间，定义为衰减时间4衰减时间a越长， 式中：Kw混凝土液体渗透系数（透水系数，cms)； 说明界面气密性越好，然而衰减压力值的决定取 m为混凝土空隙率，通常取m=0.03.混凝土液体渗 决于主观因素，不同的衰减压力值对应不同的衰 透系数Kw通过换算得到式(3) 减时间.假如仅用于横向对比等简单分析的话，衰塑管预置于成型抗渗试件的钢模中，然后浇筑混 凝土一体化成型，试件形状如图 5 右上方所示，相 当于在普通混凝土抗渗试件内部形成塑管−混凝 土界面. 由于塑管−混凝土界面的渗透性要远大于混 凝土的渗透性（初步试验证明），可以认为压力水 在混凝土中的渗透不会影响其在界面中的渗透. Plastic pipe Water penetration specimen 0.8 MPa water, 24 h Steel mold 图 5    界面渗水高度试验示意图 Fig.5    Interfacial water penetration height 试件 24 h 后拆模进行水养护. 试件达到 28 d 龄期后套入普通混凝土抗渗试件用的钢模，然后 安装到混凝土抗渗仪上，水压调整到 0.8 MPa 恒 压，计时 24 h 后停止实验. 将试件塑管内外侧的混 凝土分开，然后将核心混凝土的外表面十等分，测 量其界面平均渗水高度；再将核心混凝土沿竖向 对半切开，测量混凝土自身渗水高度，与界面渗水 高度相比较. 混凝土的渗水高度 Dm 与其所受压力水头 H 及施压时间 t 的乘积的平方根成正比[24] ，如公式（2） 所示 Dm = √ 2tHKw/m （2） 式中：Kw 混凝土液体渗透系数（透水系数，cm·s−1）； m 为混凝土空隙率，通常取 m=0.03. 混凝土液体渗 透系数 Kw 通过换算得到式（3） Kw = m· D 2 m 2tH （3） 2.4    界面透气性测试方法 塑管混凝土的界面透气性测试的测试原理与 Martin[25] 提出的混凝土透气性测试原理相同，都是 时间变量−压力差测试方法，即具有相同初始压力 的密闭容器中的压缩气体通过管道对测试舱中的 测试体进行渗透，然后测试密闭容器的压力衰减 曲线来表征测试体的渗透性，压力衰减越慢，说明 测试体的渗透性越差，密实性越高. 界面透气性测 试系统如图 6 所示，测试前先检查装置气密性，然 后关闭阀门 2、打开阀门 1 和阀门 3，开启电子压 力表，开启空气压缩机，在储气罐压力达到 200 kPa 时关闭压缩机，误差控制在±0.3%；打开阀门 2，储 气罐内的压缩空气通过塑管混凝土进行渗透，其 压力从 200 kPa 开始衰减，电脑实时记录储气罐的 压力−时间衰减曲线，数据采集频率为 1 Hz；当压 力衰减至 30 kPa 时停止测试. Gas compressor Test module Airtight gasholder Electronic pressure gauge Computer Valve 3 (a) (b) Valve 2 Valve 1 Gas compressor Airtight gasholder Computer Electronic pressure gauge 图 6    界面透气性测试系统. （a）示意图；（b）实物图 Fig.6    Interface airtightness test system: (a) diagram; (b) objects 在得到储气罐的压力−时间衰减曲线后，如何 从曲线中获得有效的参数来评估界面气密性的大 小是关键. 最为简单有效的参数是储气罐中压力 从 200 kPa 衰减到一定压力值（本文为 30 kPa）时消 耗的时间，定义为衰减时间 td . 衰减时间 td 越长， 说明界面气密性越好. 然而衰减压力值的决定取 决于主观因素，不同的衰减压力值对应不同的衰 减时间. 假如仅用于横向对比等简单分析的话，衰 Concrete Steel ring Load Plastic pipe 图 4    塑管混凝土黏结强度的测试 Fig.4    Bond strength test of plastic-pipe/concrete · 650 · 工程科学学报，第 43 卷，第 5 期