[发明专利]用于评价压力水作用下裂缝封堵效果的装置和方法

说明书

本发明公开了一种用于评价压力水作用下裂缝封堵效果的装置和方法，所述装置包括施压容器、裂缝模拟试件、压力控制器、供液装置、出水舱、渗流收集装置；所述压力控制器、供液装置分别与施压容器相连，出水舱与施压容器之间夹着裂缝模拟试件，通过固定螺栓将施压容器、裂缝模拟试件、出水舱固定连接，渗流收集装置与出水舱下端相连，两者之间设置有阀门。通过压力控制器和供液装置组合工作，实现100米～300米水头压力模拟；通过控制裂缝模拟试件的缝宽、缝长，模拟不同的裂缝情况;通过渗流收集装置收集裂缝封堵后渗流量的大小，评价裂缝封堵效果。本发明实现了压力水作用下裂缝渗漏及裂缝封堵的模拟，实现了裂缝封堵效果的定量评价。

技术领域

本发明属于水下混凝土工程裂缝封堵方法领域，具体涉及一种用于评价压力水作用下裂缝封堵效果的装置和方法。

背景技术

混凝土结构裂缝是混凝土工程常见病害，对于大坝、过水隧洞、过水管道等结构，混凝土一旦出现裂缝，水流就会在水压作用下大量从裂缝中渗漏，引发更大的结构安全风险和社会安全风险。这种裂缝的修复，往往需要在水压正常存在的情况下实施，一般采用的方案是高压注浆等。如何评价注浆材料、注浆工艺在压力水作用下对裂缝的封堵效果，尚缺少合适的方法。其难点有二，一是压力水环境难模拟，例如已经蓄水200m的大坝，如果底部出现裂缝，则裂缝周边水压力会达到2MPa，再如有压输水管道，管壁承受的压力也会达到几十米水头甚至更大，这种压力水环境难以模拟；二是裂缝情况难模拟，要模拟的裂缝还不是简单的一条缝隙，要为注浆施工留出施工位置，还要为注浆材料的物理化学反应留出空间和时间，且起始缝隙内的压力水是流动的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种用于评价压力水作用下裂缝封堵效果的装置和方法，解决了压力水环境模拟和裂缝模拟的技术问题，可用于评价注浆材料、注浆工艺对压力水作用下裂缝封堵的效果。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下具体技术方案：

一种用于评价压力水作用下裂缝封堵效果的装置，包括施压容器、裂缝模拟试件、压力控制器、供液装置、出水舱、渗流收集装置；所述压力控制器、供液装置分别与施压容器相连，出水舱与施压容器之间夹着裂缝模拟试件，通过螺栓将施压容器、裂缝模拟试件、出水舱固定连接，渗流收集装置与出水舱下端相连，两者之间设置有阀门。

所述施压容器与压力控制器之间设置有液压传感器，通过压力控制器和供液装置组合工作，实现100米～300米水头压力模拟。

所述液压传感器实时监测施压容器中的水压力，反馈至压力控制器，根据水压力大小调整供液装置的启闭，实现施压容器恒压。

所述的裂缝模拟试件由两块砂浆板或者混凝土板连接而成，连接方式可以是通过粘结剂粘接或通过螺丝连接；两块板间可以夹入橡胶垫，通过控制橡胶垫的厚度，实现0.1mm～3mm裂缝宽度的模拟；通过改变两块板的长度，实现200mm～500mm内不同裂缝长度的模拟。

所述的供液装置的供液流量是裂缝模拟试件未封堵时渗水流量的3倍以上。通过压力控制器实施调整供液装置流量，稳定施压容器压力。

采用上述装置评价压力水作用下裂缝封堵效果的方法，通过压力控制器调整供液装置的进液速率，实现施压容器内恒定100米～300米水头的水压力，将施压容器与裂缝模拟试件连接，在水压力的作用下，裂缝模拟试件缝隙中的水是流动的，在此条件下，对裂缝模拟试件进行灌浆、注浆等封堵处理，处理后测试24小时内渗流收集装置收集到的水量，以单位时间内通过的水量作为评价裂缝封堵效果的参数。具体步骤如下：

1）将施压容器装满水，开启压力控制器，调整供液装置进液流量，实现施压容器内恒定100米～300米水头的水压力；施压容器内的水会在压力作用下沿着裂缝模拟试件流入出水舱；

2）保持阀门打开，在水压力的作用下，裂缝模拟试件缝隙中的水是流动的，在裂缝模拟试件上钻孔，并实施注浆直至注浆完成，此时裂缝基本不渗水或微小渗漏，持续1小时；