马烨红，施华妥，王建川，王元光，李 松，牛云飞

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州 510500）

0 引言

建筑工程防水是建筑工程的主要性能之一，随着社会经济的发展，防水性能的好坏直接影响到人民的生活水平；防水材料的性能、防水工程的施工以及防水构造是建筑工程的防水性能的主要影响因素。为保证防水性能，必须选择合格优质的建筑防水材料，因此建筑防水材料的检测是衡量防水材料性能的关键因素［1］。

防水材料主要分为刚性防水材料和柔性防水材料，柔性防水材料施工方便、使用范围广。柔性防水材料主要包括防水涂料、防水卷材两种材料；对柔性防水材料的检测，主要有聚合物水泥的防水涂料和聚氨酯材质的防水涂料和防水卷材［2］；不透水试验是防水涂料、防水卷材等防水材料的基本性能试验，试验方法主要有：《建筑防水卷材试验方法第10 部分：沥青和高分子防水卷材不透水性：GB/T 328.10-2007 》［3］；建筑防水涂料试验方法：《GB/T 16777-2008》［4］等。不透水仪主要用于测试防水卷材在规定时间内、一定压力作用下，试件是否保持不渗水［5］。根据标准要求，不透水试验通常是在0.3 MPa 的水压下进行30 min（使用7 孔盘），每组样品需要3 个试样进行平行试验，有一个试样破坏即为不合格。样品破坏包括水压突然下降或试样的非迎水面有水。由于目前仪器不具备识别试样非迎水面是否有水的功能，非迎水面是否有水由试验员目测识别，本文中所提样品破坏是指水压突然下降。

现有检测防水材料的不透水试验机，需要通过手动固定压盘，耗时耗力，一台试验机一般只配3 个实验腔，一次只能检测一组试样，效率较低。实验过程中，某个材料失效时，会有水泄露，需要整理，实验过程需要试验员在仪器前照看。综上，现有不透水试验机存在耗时耗力，效率较低，使用不方便等缺点。因此，针对现有不透水试验机的缺点，自主研发新的不透水试验仪［5］。

1 仪器介绍

1.1 不透水试验仪的主要构造

不透水试验仪结构示意图如图1所示，设有压力系统、实验装置和报警单元。压力系统由加压泵、稳压器、总控气阀、第一分控气阀和第二分控气阀组成，其中，总控气阀、第一分控气阀和第二分控气阀具有限压功能和能够显示实时输出气压值的压力表；实验装置2 套（可扩展为n 套，n 为正整数）每一套实验装置均设有3 个实验单元和一个启动开关，每一个实验单元均设有下压控制气阀、下压气缸、压盘、底盘、加压装置、三位四通电磁阀和水压监控装置；每一套报警单元均设有警铃和计时器；警铃与对应实验装置中的各个水压监控装置电连接，属于同一个报警单元的计时器与警铃电连接，计时器在计时结束后驱动警铃发出计时结束警示信号。

图1 不透水试验机结构示意图Fig.1 Structure Diagram of Impermeable Testing

1.2 工作原理

试验过程如下：首先，启动加压泵，在底盘中加入适量的水，将样品放置在底盘上；然后，打开下压控制气阀，下压气缸的活塞杆伸出，将压盘向下压紧样品；最后，打开加压气缸向底盘盛水的实验腔加压至试验压力，并通过计时器进行试验倒计时，试验开始，试验过程由水压监控装置自动控制，操作人员等待试验完成即可。

水压监控装置主要构件为电接点压力表，其自动控制过程如下：随着试验进行，实验腔水压缓慢下降，当实验腔压力下降至试验要求范围外（如防水卷材为0.3 MPa）时，水压监控装置控制加压气缸向实验腔加压至试验压力，此过程持续至计时器倒计时结束，警铃发出警示信号，提示试验结束。若是试验过程中样品失效，实验腔压力骤降，则加压气缸无法将实验腔加压至试验压力，此时水压监控装置控制加压气缸停止加压，警铃发出警示信号，提示试验结束。

2 不透水试验仪的技术特点

2.1 仪器技术要点

针对市场上现有不透水试验机操作繁琐，效率低下等缺点，本仪器的主要技术优势如下：

⑴增加实验腔，一次可测试2 组样品，如有需要，可增加至 n 组（n 为正整数）；

⑵提高试验自动化程度，仪器可自动固定样品，开始试验后，仪器自动判断试验现象，至试验结束提示，试验过程无需人工照看；

⑶样品失效仪器自动泄压，减少试验水泄露，无需经常整理试验台，减少试验员工作量；

⑷利用双作用气缸和传动管，直接至下而上对实验腔进行加压。

改进后的仪器极大地简化实验操作，通过按钮操作完成压力系统的开启、样品固定，试验开始后，完全由仪器自动控制，试验结束后，只需更换样品，进行下一组试验。

2.2 实验腔加压原理

实验腔的加压通过双作用气缸和传动管实现气压转化为水压。其结构如图2所示，底盘为盛水的实验腔，顶部敞口放置样品，底部为螺纹，加压装置包括双作用气缸和传动管，底盘在上方与传动管通过螺纹连接，双作用气缸在下方与传动管通过螺纹连接，双作用气缸和传动管筒体中各有活塞片通过金属杆连接，双作用气缸筒体上下方各有进出气口，通过控制上下筒体气体的进出，控制活塞片上下轴向运动，从而控制传动管中活塞片上下轴向运动，也就实现实验腔中水压的控制。这种设计下，每个实验腔相互独立，实验腔中水压也可独立监控，并且实验腔中水量较少，样品失效时试验水泄露较少。

图2 实验腔结构图Fig.2 Structure of the Experimental Cavity

3 仪器技术比较

仪器外观如图3所示，仪器技术特点对比如表1所示。相比原有技术，新仪器可同时测试两组样品，提高效率；实现样品自动固定等自动化操作，减少检测工作量；增加提醒等功能，提高仪器智能化水平。

图3 新旧设备对比图Fig.3 Comparison of Old and New Devices

表1 仪器技术特点对比Tab.1 Comparison of Technical Characteristics of Instruments

4 不透水仪试验应用

自2015年投入使用以来，不透水仪广泛应用于地铁建设、执法抽检、监督抽检、保障性住房等工程防水材料检测工作。共计完成防水卷材不透水试验7 000 多组，涂料不透水试验5 000 多组，直接创造产值超过240 万元。具体案例如表2所示。

5 小结

⑴当前同类仪器一次只能测试一组样品，新仪器通过改进结构，优化构件的布置，一次可测试2 组或多组样品。

⑵当前同类仪器需要人工固定样品，不仅耗时耗力，固定样品的压力难以保持客观不变；新仪器利用气缸传动固定样品，动力来自仪器固有动力源，固定样品的压力可调节控制，同时减少检测工作量。

⑶当前同类仪器试验无提醒功能，样品失效仪器无法识别，经常导致试验水泄露严重，试验过程需要人工照看；新仪器增加提醒功能，并且用传感器监控试验过程，样品失效时系统自动泄压，不会造成试验水大量泄露，试验过程无需人工照看。

⑷当前同类仪器采用U 型管原理对实验腔进行加压，这种设计导致仪器结构臃肿，因此一般3 个实验腔共用一个加压结构，试验水用量多；新仪器使用双作用气缸和传动管，直接至下而上对实验腔进行加压，每个实验腔独立监控。

表2 具体案例列表Tab.2 List of Specific Cases