新型抗渗仪拟采用试件直径和高均为300 mm的圆柱体,从扩大头到混凝土的任意表面的距离最短为150 mm,基本满足规范[15]对最短渗水路径150 mm的要求。实际工作中水泥混凝土结构层抗渗相对于抗渗试件来讲是无限大的,客观上将试件尺寸从150 mm加大到300 mm与实际工程更为接近。试验效果有待于后续研究工作的进展及成果评定。
新型抗渗仪取消机架试模,可从混凝土上端面和侧面轻松观察渗水路径,能够实现除底面外的全方位、多角度观测渗水路径。
四、大学生创新训练计划项目申报
基于该项目的独特创意,项目经过小组评审、学院评审,在校级和省级层层筛选下,脱颖而出。目前已经获批四川农业大学大学生创新训练计划项目和四川省大学生创新训练计划项目,项目的获批为后续研制提供了重要平台和条件。
(一)项目技术路线
(二)项目进展及后续工作
目前项目进展:完成了实用新型(专利申请号201610223488.3)和发明专利(专利申请号201620299957.5)申请,与北京蓝航智晟试验仪器有限公司签订生产新型水泥混凝土抗渗仪的合作协议。四川农业大学土木工程学院制定了采购新型抗渗仪计划,新型水泥混凝土抗渗仪预计在2016年底投入试验。
后续研究工作:待样机生产制造成功,按照计划进行新型和现有水泥混凝土抗渗仪对比试验,(拟采用在建的国道G213线汶川县境内映秀至汶川的福堂隧道二次衬砌C30抗渗混凝土,随机抽样各不少于50组;现有抗渗仪1组6个试件,新型抗渗仪1组3个试件)。后续将对抗渗机理进行理论分析,利用Pfc等软件进行数值模拟,研究二者的相似性、差异性及新型抗渗仪的可行性。把试验的重点放在新型抗渗仪的可操作性上,把分析的重点放在新型抗渗仪的可行性上。
(三)项目的特色与创新
从技术创新方面来看,无需密封,能顺畅观察渗水路径,试验简单方便;预埋引压管,压力水从混凝土试件中部向四周薄弱区域自由渗透,满足现有规范要求的现有抗渗仪基本尺寸150 mm;取消机架试模,无四周侧限附加压力限制。
从方法创新方面来看,拟进行新型和现有抗渗仪的对比试验,采用理论公式计算、数值模拟等理论分析方法,多角度多方法论证新型水泥混凝土抗渗仪的可行性。
五、讨论
教师和学生应熟悉土木工程材料课程及其试验基本内容,达到融会贯通。熟悉土木工程材料规范、标准,充分了解规范的本质及缺陷,是研制新型抗渗仪、进行创新思维的前提条件。
从一个普通抗渗试验入手思考现有抗渗仪的局限,联想到研制新型抗渗仪。这种修改和联想创新,远比某一具体试验及试验仪器本身重要得多,也是重要发明创造的基础。
六、结语
如何搞好土木工程材料课程试验、如何创新,是学者们长期研究和探讨的课题。水泥混凝土抗渗试验仪创新研制,得出如下结论。
(1)土木工程材料课程试验大多是常规试验,通过现有水泥混凝土抗渗仪及相应试验发现弊端,开启教师和学生改进思路,进而激发创新兴趣。
(2)新型水泥混凝土抗渗仪研制一波三折,但思路新颖,克服了现有抗渗仪密封困难、易从密封区域渗水、不易成功等缺点,通过在混凝土试件内部预埋引压管、取消机架试模等改进措施观察渗水路径更直观,试验更简单。 (3)现有和新型水泥混凝土抗渗仪后续对比试验(拟对比二者试验流程、渗水路径、试验结果吻合度)有序开展,理论分析思路明确,技术路线方案可行,研究结果值得期待。
(4)拟通过公式计算、数值分析等理论分析论证现有与新型抗渗仪试验的抗渗机理,完善新型抗渗仪试验的理论基础。
新型抗渗仪研制及其试验研究,研制思路和技术路线值得延伸和推广,值得土木工程材料课程及其它课程新型试验仪的研制及改进借鉴,也为土木工程其它专业课程的创新提供了有益参考。
参考文献:
[1]聂忆华,曹国娥,等.土木工程材料课程“学促教”教学模式及效果评价[J].高等建筑教育,2015,24(6):108-112.
[2]尹健,李益进.建筑材料教学改革实践[J].株洲工学院学报,2014,9(5):47-49.