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        防水材料全自動(dòng)不透水儀的研制

        2019-11-01 06:26:24馬燁紅施華妥王建川王元光牛云飛
        廣東土木與建筑 2019年10期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)

        馬燁紅,施華妥,王建川,王元光,李 松,牛云飛

        (廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司 廣州 510500)

        0 引言

        建筑工程防水是建筑工程的主要性能之一,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,防水性能的好壞直接影響到人民的生活水平;防水材料的性能、防水工程的施工以及防水構(gòu)造是建筑工程的防水性能的主要影響因素。為保證防水性能,必須選擇合格優(yōu)質(zhì)的建筑防水材料,因此建筑防水材料的檢測(cè)是衡量防水材料性能的關(guān)鍵因素[1]。

        防水材料主要分為剛性防水材料和柔性防水材料,柔性防水材料施工方便、使用范圍廣。柔性防水材料主要包括防水涂料、防水卷材兩種材料;對(duì)柔性防水材料的檢測(cè),主要有聚合物水泥的防水涂料和聚氨酯材質(zhì)的防水涂料和防水卷材[2];不透水試驗(yàn)是防水涂料、防水卷材等防水材料的基本性能試驗(yàn),試驗(yàn)方法主要有:《建筑防水卷材試驗(yàn)方法第10 部分:瀝青和高分子防水卷材不透水性:GB/T 328.10-2007 》[3];建筑防水涂料試驗(yàn)方法:《GB/T 16777-2008》[4]等。不透水儀主要用于測(cè)試防水卷材在規(guī)定時(shí)間內(nèi)、一定壓力作用下,試件是否保持不滲水[5]。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,不透水試驗(yàn)通常是在0.3 MPa 的水壓下進(jìn)行30 min(使用7 孔盤),每組樣品需要3 個(gè)試樣進(jìn)行平行試驗(yàn),有一個(gè)試樣破壞即為不合格。樣品破壞包括水壓突然下降或試樣的非迎水面有水。由于目前儀器不具備識(shí)別試樣非迎水面是否有水的功能,非迎水面是否有水由試驗(yàn)員目測(cè)識(shí)別,本文中所提樣品破壞是指水壓突然下降。

        現(xiàn)有檢測(cè)防水材料的不透水試驗(yàn)機(jī),需要通過手動(dòng)固定壓盤,耗時(shí)耗力,一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)一般只配3 個(gè)實(shí)驗(yàn)腔,一次只能檢測(cè)一組試樣,效率較低。實(shí)驗(yàn)過程中,某個(gè)材料失效時(shí),會(huì)有水泄露,需要整理,實(shí)驗(yàn)過程需要試驗(yàn)員在儀器前照看。綜上,現(xiàn)有不透水試驗(yàn)機(jī)存在耗時(shí)耗力,效率較低,使用不方便等缺點(diǎn)。因此,針對(duì)現(xiàn)有不透水試驗(yàn)機(jī)的缺點(diǎn),自主研發(fā)新的不透水試驗(yàn)儀[5]。

        1 儀器介紹

        1.1 不透水試驗(yàn)儀的主要構(gòu)造

        不透水試驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,設(shè)有壓力系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)裝置和報(bào)警單元。壓力系統(tǒng)由加壓泵、穩(wěn)壓器、總控氣閥、第一分控氣閥和第二分控氣閥組成,其中,總控氣閥、第一分控氣閥和第二分控氣閥具有限壓功能和能夠顯示實(shí)時(shí)輸出氣壓值的壓力表;實(shí)驗(yàn)裝置2 套(可擴(kuò)展為n 套,n 為正整數(shù))每一套實(shí)驗(yàn)裝置均設(shè)有3 個(gè)實(shí)驗(yàn)單元和一個(gè)啟動(dòng)開關(guān),每一個(gè)實(shí)驗(yàn)單元均設(shè)有下壓控制氣閥、下壓氣缸、壓盤、底盤、加壓裝置、三位四通電磁閥和水壓監(jiān)控裝置;每一套報(bào)警單元均設(shè)有警鈴和計(jì)時(shí)器;警鈴與對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中的各個(gè)水壓監(jiān)控裝置電連接,屬于同一個(gè)報(bào)警單元的計(jì)時(shí)器與警鈴電連接,計(jì)時(shí)器在計(jì)時(shí)結(jié)束后驅(qū)動(dòng)警鈴發(fā)出計(jì)時(shí)結(jié)束警示信號(hào)。

        圖1 不透水試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure Diagram of Impermeable Testing

        1.2 工作原理

        試驗(yàn)過程如下:首先,啟動(dòng)加壓泵,在底盤中加入適量的水,將樣品放置在底盤上;然后,打開下壓控制氣閥,下壓氣缸的活塞桿伸出,將壓盤向下壓緊樣品;最后,打開加壓氣缸向底盤盛水的實(shí)驗(yàn)腔加壓至試驗(yàn)壓力,并通過計(jì)時(shí)器進(jìn)行試驗(yàn)倒計(jì)時(shí),試驗(yàn)開始,試驗(yàn)過程由水壓監(jiān)控裝置自動(dòng)控制,操作人員等待試驗(yàn)完成即可。

        水壓監(jiān)控裝置主要構(gòu)件為電接點(diǎn)壓力表,其自動(dòng)控制過程如下:隨著試驗(yàn)進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)腔水壓緩慢下降,當(dāng)實(shí)驗(yàn)腔壓力下降至試驗(yàn)要求范圍外(如防水卷材為0.3 MPa)時(shí),水壓監(jiān)控裝置控制加壓氣缸向?qū)嶒?yàn)腔加壓至試驗(yàn)壓力,此過程持續(xù)至計(jì)時(shí)器倒計(jì)時(shí)結(jié)束,警鈴發(fā)出警示信號(hào),提示試驗(yàn)結(jié)束。若是試驗(yàn)過程中樣品失效,實(shí)驗(yàn)腔壓力驟降,則加壓氣缸無法將實(shí)驗(yàn)腔加壓至試驗(yàn)壓力,此時(shí)水壓監(jiān)控裝置控制加壓氣缸停止加壓,警鈴發(fā)出警示信號(hào),提示試驗(yàn)結(jié)束。

        2 不透水試驗(yàn)儀的技術(shù)特點(diǎn)

        2.1 儀器技術(shù)要點(diǎn)

        針對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有不透水試驗(yàn)機(jī)操作繁瑣,效率低下等缺點(diǎn),本儀器的主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下:

        ⑴增加實(shí)驗(yàn)腔,一次可測(cè)試2 組樣品,如有需要,可增加至 n 組(n 為正整數(shù));

        ⑵提高試驗(yàn)自動(dòng)化程度,儀器可自動(dòng)固定樣品,開始試驗(yàn)后,儀器自動(dòng)判斷試驗(yàn)現(xiàn)象,至試驗(yàn)結(jié)束提示,試驗(yàn)過程無需人工照看;

        ⑶樣品失效儀器自動(dòng)泄壓,減少試驗(yàn)水泄露,無需經(jīng)常整理試驗(yàn)臺(tái),減少試驗(yàn)員工作量;

        ⑷利用雙作用氣缸和傳動(dòng)管,直接至下而上對(duì)實(shí)驗(yàn)腔進(jìn)行加壓。

        改進(jìn)后的儀器極大地簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作,通過按鈕操作完成壓力系統(tǒng)的開啟、樣品固定,試驗(yàn)開始后,完全由儀器自動(dòng)控制,試驗(yàn)結(jié)束后,只需更換樣品,進(jìn)行下一組試驗(yàn)。

        2.2 實(shí)驗(yàn)腔加壓原理

        實(shí)驗(yàn)腔的加壓通過雙作用氣缸和傳動(dòng)管實(shí)現(xiàn)氣壓轉(zhuǎn)化為水壓。其結(jié)構(gòu)如圖2所示,底盤為盛水的實(shí)驗(yàn)腔,頂部敞口放置樣品,底部為螺紋,加壓裝置包括雙作用氣缸和傳動(dòng)管,底盤在上方與傳動(dòng)管通過螺紋連接,雙作用氣缸在下方與傳動(dòng)管通過螺紋連接,雙作用氣缸和傳動(dòng)管筒體中各有活塞片通過金屬桿連接,雙作用氣缸筒體上下方各有進(jìn)出氣口,通過控制上下筒體氣體的進(jìn)出,控制活塞片上下軸向運(yùn)動(dòng),從而控制傳動(dòng)管中活塞片上下軸向運(yùn)動(dòng),也就實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)腔中水壓的控制。這種設(shè)計(jì)下,每個(gè)實(shí)驗(yàn)腔相互獨(dú)立,實(shí)驗(yàn)腔中水壓也可獨(dú)立監(jiān)控,并且實(shí)驗(yàn)腔中水量較少,樣品失效時(shí)試驗(yàn)水泄露較少。

        圖2 實(shí)驗(yàn)腔結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of the Experimental Cavity

        3 儀器技術(shù)比較

        儀器外觀如圖3所示,儀器技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比如表1所示。相比原有技術(shù),新儀器可同時(shí)測(cè)試兩組樣品,提高效率;實(shí)現(xiàn)樣品自動(dòng)固定等自動(dòng)化操作,減少檢測(cè)工作量;增加提醒等功能,提高儀器智能化水平。

        圖3 新舊設(shè)備對(duì)比圖Fig.3 Comparison of Old and New Devices

        表1 儀器技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比Tab.1 Comparison of Technical Characteristics of Instruments

        4 不透水儀試驗(yàn)應(yīng)用

        自2015年投入使用以來,不透水儀廣泛應(yīng)用于地鐵建設(shè)、執(zhí)法抽檢、監(jiān)督抽檢、保障性住房等工程防水材料檢測(cè)工作。共計(jì)完成防水卷材不透水試驗(yàn)7 000 多組,涂料不透水試驗(yàn)5 000 多組,直接創(chuàng)造產(chǎn)值超過240 萬元。具體案例如表2所示。

        5 小結(jié)

        ⑴當(dāng)前同類儀器一次只能測(cè)試一組樣品,新儀器通過改進(jìn)結(jié)構(gòu),優(yōu)化構(gòu)件的布置,一次可測(cè)試2 組或多組樣品。

        ⑵當(dāng)前同類儀器需要人工固定樣品,不僅耗時(shí)耗力,固定樣品的壓力難以保持客觀不變;新儀器利用氣缸傳動(dòng)固定樣品,動(dòng)力來自儀器固有動(dòng)力源,固定樣品的壓力可調(diào)節(jié)控制,同時(shí)減少檢測(cè)工作量。

        ⑶當(dāng)前同類儀器試驗(yàn)無提醒功能,樣品失效儀器無法識(shí)別,經(jīng)常導(dǎo)致試驗(yàn)水泄露嚴(yán)重,試驗(yàn)過程需要人工照看;新儀器增加提醒功能,并且用傳感器監(jiān)控試驗(yàn)過程,樣品失效時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)泄壓,不會(huì)造成試驗(yàn)水大量泄露,試驗(yàn)過程無需人工照看。

        ⑷當(dāng)前同類儀器采用U 型管原理對(duì)實(shí)驗(yàn)腔進(jìn)行加壓,這種設(shè)計(jì)導(dǎo)致儀器結(jié)構(gòu)臃腫,因此一般3 個(gè)實(shí)驗(yàn)腔共用一個(gè)加壓結(jié)構(gòu),試驗(yàn)水用量多;新儀器使用雙作用氣缸和傳動(dòng)管,直接至下而上對(duì)實(shí)驗(yàn)腔進(jìn)行加壓,每個(gè)實(shí)驗(yàn)腔獨(dú)立監(jiān)控。

        表2 具體案例列表Tab.2 List of Specific Cases

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