二、现有抗渗仪及其试验机理

　　（一）现有抗渗仪概况

　　按照规范[14]现有抗渗仪由套模（又称“机架试模”）6个、台面、支架、加压系统、储水罐和压力控制系统等组成，利用密闭容器内压强处处相等的原理进行工作，如图1。

　　（二）现有抗渗仪试验机理

　　按照规范[15]现有抗渗仪试验机理为：抗渗试件以6个为一组（直径和高度均为150 mm的圆柱体试件），试件成型后24 h拆模，一般标准养护至28 d龄期进行抗渗试验。试件养护至试验前一天取出，表面晾干后在其侧面涂一层熔化的密封材料（一般为工业石蜡），随即将试件压入经烘箱预热过的试件套中，稍微冷却后即可解除压力，连同试件套装在抗渗仪上进行试验，如图2。

　　试验从水压为0.1 MPa开始，以后每隔8 h增加水压0.1 MPa，并且随时观察试件端面的渗水情况。当6个试件中有3个试件端面呈现渗水现象时，即可停止试验，记录当时的水压。试验过程中，如发现水从试件周边（试件与机架试模之间的密封带）渗出，则应停止试验，重新密封。混凝土的抗渗标号以每组6个试件出现渗水时的最大压力计算。

　　（三）现有抗渗仪及抗渗试验弊端

　　现有抗渗仪检测混凝土抗渗性能的实现难度大、耗时长、成功率不高。具体而言，主要问题有以下几个方面的问题。

　　（1）试验程序复杂，密封困难。预制混凝土试件压入机架试模后，需进行密封，密封之前需要将混凝土试件、机架试模等预热，将工业石蜡加热至50～60℃熔化成液态，再将其滴入混凝土试件和机架试模中间的空隙区域，试图让石蜡冷却凝固后密封空隙，该程序大大增加了时间和资金成本。   （2）试验结果误差大。不能保证试件与机架试模之间完全密封，致使试验时压力水可能从试件与机架试模之间的密封区域空隙渗出。事实上，在试模中制作水泥混凝土的试件还需经过适当加热试件、工业石蜡等环节，谨慎操作也难以保证绝对成功。水泥混凝土抗渗试模，如图3。

　　（3）观察渗水路径比较困难（试验时不排除水直接沿密封带上升至试件顶面，或从薄弱混凝土层渗透至试件表面的虚假渗透现象）。大多数情况仅仅从试件端面观察渗水情况。有时需将试件从机架试模中取出，用压力机将试件均匀劈成两半之后才能^察压力水的渗透路径，操作难度大。加压渗水试验时，理想密封状态，如图4（1）；密封失效时，渗水沿着密封区域渗漏，如图4（2）；部分密封失效，渗水通过密封通道在端部沿着混凝土薄弱区域渗水，如图4（3）。

　　三、新型水泥混凝土研制及其试验原理

　　（一）新型水泥混凝土抗渗仪研制思路

　　基于现有水泥混凝土抗渗仪的种种弊端，新型抗渗仪拟取消机架试模，省略密封环节，以方便观察渗水路径。

　　怎么样实现比较大胆而创新的设想？结合土木工程材料本科课程、现有抗渗仪的机理，课题组成员进行了长期构思并多次绘制草图，经过不断修改、完善，拟定在基本不改变现有水泥混凝土抗渗仪及试验机理的前提下，适当调整混凝土试件尺寸，在其中心部位预埋引压管，采用上下颠倒的方式将混凝土试件插入试验台中。

　　（二）新型水泥混凝土抗渗仪试验流程

　　具体流程为：制造扩大头和预埋引压管；用螺栓组装扩大头和预埋引压管，如图5（1）、5（2）；将组装后的预埋引压管和混凝土试模上的钢片螺栓连接，如图5（3）；浇筑混凝土（预埋引压管直接浇筑在混凝土中）；养护28 d后将试件上下颠倒安装在试验台桌上；灌水加压；观察渗水路径。其中，扩大头上口为直径60 mm、高20 mm的喇叭口，下口与预埋引压管同径。上口扩大到60 mm目的是增加压力水渗透面积，高度20 mm目的是在浇筑混凝土之间浇筑一层同配比水泥砂浆作为临时模板，防止浇筑混凝土时水泥浆进入预埋引压管，如图5（4）；灌水加压前将预留水管与预埋引压管接通，加压后压力水将从预埋引压管的扩大头渗透，从而可以任意从混凝土的上端面、侧面薄弱的地点渗透出来，如图5（5）。

　　（三）新型水泥混凝土抗渗仪试验机理

　　新型混凝土抗渗仪加压后，压力水自扩大头开始，从混凝土中任意薄弱环节渗透，直至流出混凝土上端面或侧面中的任意面；因预埋引压管和混凝土已牢固浇筑，紧密连接，压力水不会从引压管和混凝土之间的空隙渗透。