CN104406650B - 一种用于测定浆体自由膨胀率的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测定浆体自由膨胀率的装置和方法，依据本发明，相对于传统的测量装置例如量筒，本发明采用了柔性的塑料袋盛装待测浆体，随着浆体的膨胀，塑料袋会产生变形，因而不具备例如量筒那样的刚性约束，从而浆体在整体上受到的环向约束少，浆体膨胀也更加趋近于自由膨胀，因而更能相对准确的表征浆体的自由膨胀。在此条件下，通过双圆筒的设计，其中外层圆筒采用刚性的圆筒，通过排气量的提取，能够准确的得到膨胀所产生的排气量。整体上相对于传统的浆体自由膨胀测定方案具有相对较高的准确表征性。

Description

一种用于测定浆体自由膨胀率的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于测定浆体自由膨胀率的装置，以及使用该装置测定浆体自由膨胀率的方法。

背景技术

自由膨胀率是反映材料膨胀性能的指标之一，对判别例如混凝土浆体的膨胀性能有较大参考价值。测浆体凝结前膨胀率是结合泌水率的测试进行的，例如将水泥浆浆体灌入量筒，测试初始体积，泌水的水泥浆继续静置21h(h表示小时)后测量水泥浆体膨胀后的浆面高度。在此条件下，膨胀的水泥浆体体积除以水泥浆体初始体积即为膨胀率。

这是当前常用的浆体自由膨胀率测定方法，然而测试自由膨胀的现有实验过程中总会受到例如玻璃壁的环向限制，使得自由膨胀率测量通常局限在预定限制膨胀的范围内，存在较大误差。

注：泌水的水泥浆继续静置21h，其实际上距制浆时间为24h。

有关于自由膨胀率的测试装置，较早的见于专利文献CN2458621Y，其采用一个开放的固定槽盛装浆体，并在固定槽边壁面上设置测头。该装置没有摆脱刚性器壁对浆体的环向限制。

专利文献CN2840038Y则公开了一种水泥膨胀模拟实验装置，其采用套筒配合活塞的结构进行水泥膨胀率的测试，其中套筒内用于充填水泥浆体，然后再配合以活塞，浆体膨胀则推动活塞向上运动，从而通过对活塞位移的检测来确定浆体膨胀率。该装置一方面仍然会对浆体形成容器的环向限制，而且浆体要推动活塞移动，需要支撑一定的静压力，会进一步增加测量的误差。

专利文献CN101788456A则首先对之前水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)的膨胀率检测方法做了一个简要说明，并具体指出了当前采用250ml(毫升)量筒进行浆体膨胀率测量的方法所存在的问题及原因，可被本领域的技术人员所参考，进而，提出了采用置换法进行膨胀率测定的方法，尽管操作方法很复杂，相对于原有的方法测量精度也比较高，然而也主要采用量筒进行测量，并没有因此解决环向限制的问题。以此也表明，通过其他方式提高测定精度遇到了很大的瓶颈。

在一些实现中，存在采用溢流的方法进行膨胀率测定的方法，能够在一定程度上缓解环向限制的问题，但力度上非常弱，这只有在发明人分析的很小的范围内具有价值，并没有解决环向限制的问题，然而却牺牲了更多测定精度，原因在于溢流必然会导致部分浆体流失，流失的部分即便是被精确计量，通过换算计入整体的膨胀率，也会存在非常大的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明基于待测定浆体在三维空间的自由膨胀，提出了一种测定相对准确的用于测定浆体自由膨胀率的装置，以及使用该装置测定浆体自由膨胀率的方法。

本发明采用以下技术方案：

依据本发明的一个方面，一种用于测定浆体自由膨胀率的装置，包括：

外层圆筒，为下底封闭的刚性圆筒；

内层圆筒，位于所述外层圆筒内，并具有圆柱形塑料袋构成的筒身和配置于塑料袋筒身袋口的刚性的筒头，且该内层圆筒的轴向长度小于外层圆筒的轴向长度；

复合筒盖，具有一个公用的上底板和形成在上底板下表面的内罩盖，以及形成在上底板下表面并与内罩盖同轴线的冠盖，其中内罩盖与所述筒头连接而形成与外层圆筒气密封隔离的第二空间，而冠盖与所述外层圆筒上端连接形成与外层圆筒外部气密封隔离的第一空间；相应地，在上底板上设有接入第一空间的第一管口和接入第二空间的第二管口；以及

排气计量装置，用于连接第一管口和第二管口，用于分别计量第一管口和第二管口的排气量。

依据本发明的另一个方面，一种应用上述用于测定浆体自由膨胀率的装置测定浆体自由膨胀率的方法，包括以下步骤：

1)在一个恒温恒湿的环境中，将拌合均匀的待测浆体导入到内层圆筒的塑料袋，计待测浆体的初始体积为V₀；

2)气密封连接内层圆筒与复合筒盖，所形成的气密封空间为第二空间，该第二空间通过第二管口接出；

3)将内层圆筒置入外层圆筒，并气密封连接外层圆筒与复合筒盖上的冠盖，形成测定总成，且内层圆筒与外层圆筒间形成气密封空间为第一空间，该第一空间通过第一管口接出；

4)通过连接于第一管口和第二管口的排气计量装置对第一管口和第二管口的排气量分别计量，得到排气量为ΔV₁和ΔV₂，则膨胀率为(ΔV₁+ΔV₂)/V₀*100％。

从上述方案可以看出，依据本发明，相对于传统的测量装置例如量筒，本发明采用了柔性的塑料袋盛装待测浆体，随着浆体的膨胀，塑料袋会产生变形，因而不具备例如量筒那样的刚性约束，从而浆体在整体上受到的环向约束少，浆体膨胀也更加趋近于自由膨胀，因而更能相对准确的表征浆体的自由膨胀。在此条件下，通过双圆筒的设计，其中外层圆筒采用刚性的圆筒，通过排气量的提取，能够准确的得到膨胀所产生的排气量。整体上相对于传统的浆体自由膨胀测定方案具有相对较高的准确表征性。

上述用于测定浆体自由膨胀率的装置，于一些实施例中，冠盖与外层圆筒的连接，以及内罩盖与内层圆筒的连接为管螺纹连接，方便快捷连接，且具有较好的密封能力。

进一步地，为了提高密封能力，所述管螺纹连接的螺纹接合面打有密封介质。

上述用于测定浆体自由膨胀率的装置，区分对待不同的密封能力，内罩盖与内层圆筒接合后还在接合处贴有密封胶条，从而能够获得更加准确的自由膨胀率。

为减少两层圆筒本身对测定精度的影响，内层圆筒的直径是外层圆筒直径的1/3～3/4。

在一些实施例中，为了提高装置的相对通用性，为所述内罩盖与所述上底板间为一体结构或者为可拆连接，并在为可拆连接时，上底板的下表面形成有多个同心接头，各接头直径不同，相互间留有装配间隙，以适应不同直径的内罩盖的装配。

优选地，内层圆筒的轴向长度是外层圆筒轴向长度的1/2～4/5，减少两层圆筒本身对测定精度的影响。

在一些实施例中，所述排气计量装置为匹配第一管口和第二管口的各一跟带有刻度的透明软质管，且该透明软质管配有管阀，结构简单，操作方便。

于一些实施例中，在形成第二空间前，在外层圆筒内注入体积大于等于1/3第二空间容积并小于等于3/4第二空间容积的水，减少空气压缩比大对测量结果的负面影响。

优选地，复合筒盖与外层圆筒以及与内层圆筒的连接采用管螺纹连接，且管螺纹的连接接合面打有密封介质。

优选地，复合筒盖与外层圆筒之间的管螺纹连接接合面上的密封介质为密封圈，而复合圆筒与内层圆筒之间的管螺纹连接接合面上的密封介质为凡士林，并在打上凡士林并接合后，再在接合处贴密封胶条。

上述测定浆体自由膨胀率的方法，所述排气计量装置采用带有刻度的透明软质管，且该透明软质管配有管阀，从而，在形成第二空间前，在透明软质管中注入用于标识和封闭的水，然后关上管阀；

在形成第一空间和第二空间后，打开管阀，记下水静止后两透明硬质管上由水所标识的刻度，分别为V₁、V₂；

到计量时间点后记录两个玻璃管上的刻度线V₃、V₄，则最终膨胀体积为(V₃-V₁)+(V₄-V₂)，则膨胀率结果为[(V₃-V₁)+(V₄-V₂)]/V₀*100％。

附图说明

图1为依据本发明的一种外层圆筒的结构示意图。

图2为一种外层圆筒底盖结构示意图。

图3为一种复合上盖结构示意图。

图4为一种内层圆筒结构示意图。

图中：1.外层圆筒筒身，2.上筒口，3.下筒口，4.第一管口，5.锥形管口，6.第二管口，7.冠盖，8.内罩盖，9.筒头，10.螺纹筒口，11.内层圆筒筒身。

具体实施方式

参照说明书附图1-4例示了配套于优选实施例的一种用于测定浆体自由膨胀率的装置的各主要部件的结构示意图，其中图1中所示的一种外层圆筒的结构示意图，由于属于长径比相对比较大的器件，图中采用了简化画法。

图1中所表示的是一个外筒结构，使用时首先必须下底封闭，可以表现为两个选择，一个选择是外层圆筒本身构成一个底部封闭的圆筒，另一个选择是如图1所示，外层圆筒筒身1的上下两端都是开放的，使用时通过例如底盖进行封接，封接需要满足一定的密封级别，例如本发明中测定方法所匹配的密封级别，本领域的技术人员基于本申请记载的技术内容，通过有限实验容易确定。

例如图1所示的外层圆筒结构，底盖与下筒口3之间的可拆连接，易于外层圆筒的清理。

外层圆筒应具有比较高的刚度，且一般而言尽可能采用透明材质，例如玻璃、透明硬质塑料等。

在一些应用中，可以采用例如钢、铝等金属材料制作，并不影响测定的进程，为有利于观察，可在不透明的筒壁上开窗，镶嵌例如玻璃，形成透明视窗。

透明视窗可轴对称设置，而形成在外层圆筒筒身1的周向。

在这样的一个实施例中，也可实现在保证整体刚度的同时易于观察实验进程，将外层圆筒筒身1在其轴向分成若干段，其中透明材质构成其中的一段。

相对而言，外层圆筒尽可能采用透明，耐磕碰，且不容易发生变形的材料制作，例如钢材，具备一定得塑性变形能力，虽然耐磕碰，但不透明，碰撞之下容易发生塑性变形。因此，一种较好的选择是使用有机玻璃制作。

任何材质都具备一定的弹性，弹性不易于表达的结构为圆筒形，因而，例如外层圆筒即为圆通结构，能够在材质、壁厚一定的情况下，抗变形能力最强。

在进一步的选择中需要考虑抵抗变形的能力，因而，壁厚在进一步的选择中需要被考虑，例如采用玻璃筒时，壁厚采用5mm左右，此外，壁厚跟圆筒直径有比较大的关系，理论上，壁厚与圆筒直径成正相关。当例如外层圆筒的直径为120mm时，采用壁厚为5mm，而在采用60mm的直径时，采用3mm的壁厚，采用150mm的直径时，采用6mm的壁厚，以此可知，壁厚正相关于直径。

区别于现有技术，本发明的构思在于采用内外两层的圆筒，其一为刚性体，用以进行精确的测量，另一为柔性体，或者至少用于盛装待测浆体的部分为柔性体。外层圆筒即为刚性体，是准确测量的保证，对外层圆筒所形成容腔内的物品体积变化能够通过预定的方式表达，例如下文所说的第一管口，通过第一管口向外表达内部物品体积的变化。

那么两层圆筒中的内层圆筒如图4所示，应当至少包含柔性部分，该部分用于盛装待测浆体，如图4中所示的内层圆筒筒身11，采用圆柱形的塑料袋构成，测定时，布设在外层圆筒筒身1内，并且整体上该内层圆筒的轴向长度小于外层圆筒的轴向长度，从而能够使内层圆筒纳入到外层圆筒内。

柔性部分的存在，具体是由塑料袋构成的内层圆筒筒身11，当浆体自由膨胀时，不像相对刚性的容器，例如量筒那样，在量筒周向和径向产生所谓的环向约束，而对浆体的自由膨胀产生非常大的限制。塑料袋则有效的降低了这种限制，能够在周向和径向有一定的扩张空间，因而所测定的结果具备更强的表征性。

上面涉及两层圆筒结构的基本配置，下面则需要将两者的特性表达送出去，或者能够被准确检测。

浆体自由膨胀会产生外层圆筒内的物品的形状变化，同时，也会导致内层圆筒的容积变化，在前文中已经述及外层圆筒内物品的变化的特征，为了能够将这种变化反映出来，需要形成密闭空间，然后通过例如出气孔，将密闭空间内的变化反映出来。

因此，在本发明中采用复合筒盖来形成密闭空间，在一些实施例中，参见说明书附图2，它具有一个公用的上底板和形成在上底板下表面的内罩盖8，以及形成在上底板下表面并与内罩盖8同轴线的冠盖7，其中内罩盖8与内层圆筒匹配连接，冠盖7与外层圆筒匹配连接。

只要能够保证内罩盖8与内层圆筒匹配连接，以及冠盖7与外层圆筒匹配连接的连接密封，即可形成所需要的密闭空间，密闭空间的变化可以通过开孔输出而被准确测定。

这里进一步需要了解的是为利于连接，内层圆筒还包括与如图4所示的刚性的筒头9，筒头9不用于盛装待测浆体，一方面用于塑料袋基本形态的保持，另一方面有利于内层圆筒的连接。

加以区分地，其中内罩盖8与所述筒头9连接而形成与外层圆筒气密封隔离的第二空间，而冠盖7与所述外层圆筒上端连接形成与外层圆筒外部气密封隔离的第一空间；相应地，在上底板上设有接入第一空间的第一管口4和接入第二空间的第二管口6。

关于筒头9，可以选材为与外层圆筒筒身1相同的材质，且选材范围也更广，在于其不需要考虑透明。

内层圆筒筒身11则是透明材质，主要是透明塑料袋。

筒头9的外径可以采用与常态下内层圆筒筒身11张开时内径相同的结构体，这样在注入浆体时，由于筒头空间比较大，所受到的干涉相对就会比较小。

筒头9与内层圆筒筒身11可以采用化学接合，也就是在接合面上利用化学粘结，例如胶的粘结形成。

还可以在产生一定的力锁合的条件下在进行化学接合，例如筒头9的外径相对于内层圆筒筒身11的内径相对稍大，通过加热内层圆筒筒身11与筒头9接合的一端，使其内径扩大，然后套在筒头9上，冷却形成力锁合，在此之前，筒头9用于接合的表面涂胶。

筒头9还可以配置为变径结构，与内层圆筒筒身11连接的一端的外径与内层圆筒筒身11的内径相同，另一端所形成的连接头则采用小径，可以通过管路从小径端导入浆体。另外，内层圆筒筒身11最好有刻度线，以用于表征其所称装浆体的初始量。

应当理解，塑料袋通常在浆体所产生的张力条件下应当保持圆柱形状，而非发生胀形。自由膨胀条件下产生的张力比较大，则可以产生胀形，用于自由膨胀率的测定。

刚性的筒头9利于与内罩盖11匹配连接，因而，基于前述的结构可以形成第一空间和第二空间。

在形成第一空间和第二空间的情况下，浆体的自由膨胀的计量就变成了第一空间和第二空间排气量的计量，然后根据计量结果就可以计算出浆体的自由膨胀率。

进而，配置排气计量装置，用于连接第一管口4和第二管口6，用于分别计量第一管口4(匹配第一空间)和第二管口6(匹配第二空间)的排气量。

在图3所示的结构中，冠盖7与外层圆筒的连接，以及内罩盖8与内层圆筒的连接为管螺纹连接。

管螺纹是位于管壁上用于连接的螺纹，有55度非密封管螺纹和55度密封管螺纹。主要用来进行管道的连接，使其内外螺纹的配合紧密，有直管和锥管两种。

常见的管螺纹主要包括以下几种：NPT、PT、G等。

1)NPT是National(American)Pipe Thread的缩写，属于美国标准的60度锥管螺纹，用于北美地区，相应的国标可查阅GB/T12716-1991。

2)PT(BSPT)是Pipe Thread的缩写，是55度密封圆锥管螺纹，属于惠氏螺纹家族，多用于欧洲及英联邦国家，常用于水及煤气管行业，锥度1:16，国标查阅GB/T7306-2000。国内叫法为ZG.。

3)G是55度非密封管螺纹，属惠氏螺纹家族。标记为G代表圆柱螺纹。国标查阅GB/T7307-2001。

诚然，管螺纹分为非密封管螺纹(例如GB/T7307-2001 55°非密封管螺纹)和密封管螺纹(例如GB/T7306.1-200055°密封管螺纹第1部分:圆柱内螺纹与圆锥外螺纹)，但应当理解，即便是采用非密封管螺纹，也可以采用其他的措施或者说技术手段实现管连接的密封。

螺纹连接是一种操作方便的连接方式，便于快速的完成实验设备的组装。

在一些应用中还可以采用快接接头连接，例如卡套，利用卡套实现快速的连接，卡套可以选择例如球珠卡套，方便快速的实现连接。

快接接头连接往往密封效果不良，为此，由于快接接头同时具有相对较长的接合面和在卡住前夕具备较大的配合间隙，因此，可以在密封面上设置例如橡胶垫层，在卡紧时利用橡胶垫层的变形能够形成可靠的气密封。

由于浆体自由膨胀率测定的实验进程的时间周期比较长，保持连接部分的密封性显得非常必要，因而，在使用管螺纹时，最好辅助其他的密封结构，例如所述管螺纹连接的螺纹接合面打有密封介质。

密封介质可以选择脂类密封介质，例如常规聚氨酯(例如ECOPUR)，当然其他类的脂类，例如高温聚氨酯，低温聚氨酯显然同样适用，也只是成本控制上的区别。

密封介质还可以选择橡胶垫层，例如丁晴橡胶垫，氟橡胶垫，硅橡胶垫，以及氢化丁晴橡胶垫等。

密封介质还可以采用例如生料带，例如四氟乙烯生料带等。

密封介质还可以采用一些填料，例如填料四氟。

在一些条件不具备的情况下，还可以使用成本更加低廉的密封材料，例如凡士林(石油副产品)。

以上密封介质都对水有良好的密封性能。

相对而言，内罩盖8与内层圆筒之间的密封收到更加复杂的压力影响，因此，两者所形成的密封在接合后还在接合处贴有密封胶条，形成进一步的密封，以满足更高的密封级别。

关于待测浆体自由膨胀对内层圆筒的影响，可能会产生胀形，其膨胀不应不到外层圆筒筒身1的限制，因而，内层圆筒的直径不大于外层圆筒直径的3/4，在此条件下，在实验中，没有出现过内层圆筒筒身11随着浆体自由膨胀而贴附在外层圆筒筒身1上的情形。

为了减少空间的不合理占用，内层圆筒也不能过小，其直径通常不小于外层圆筒筒身1直径的1/3，可以使整体的结构相对紧凑。

另外，由于浆体自由膨胀的浆体用量是要合规范的，因此，在上述参数的限定下，基于浆体用量选择合适的外层圆筒和内层圆筒规格。

一般而言，在这里需要首先考虑的是内层圆筒，具体是内层圆筒需要盛装待测浆体部分的容积，也就是塑料袋部分的容积，另外，塑料袋也不全部用于盛装待测浆体，上端预留不小于1/8总长的一段，可以降低塑料袋与刚性筒头9的连接对浆体自由膨胀的影响。

因而，在此条件下，较好的选择是塑料袋的高度为300mm，外径为60mm，壁厚取2mm。以此为基础，可以推算出较好的外层圆筒的选择。

推荐一个较好的外层圆筒的选择，外层圆筒采用圆柱模筒，壁面高度为500mm，壁厚为5mm，外径为120mm。

所述内罩盖与所述上底板间为一体结构或者为可拆连接，并在为可拆连接时，上底板的下表面形成有多个同心接头，各接头直径不同，相互间留有装配间隙，以适应不同直径的内罩盖的装配。

关于内层圆筒与外层圆筒的匹配还在于长度上，或者说在圆筒的轴向长度上，应当理解，内层圆筒在内，这里的内需要内层圆筒在轴向要短于外层圆筒。为避免受限，并预留装配空间，内层圆筒的轴向长度不大于外层圆筒轴向长度的4/5。

同时，为了节省材料使用和对不必要空间空间的占用，内层圆筒的轴向长度不小于外层圆筒轴向长度的1/2。

对气体的计量方式有很多种，一种是静态的计量，在保证密封条件的情况下，在一定时间段内的气体变化量，通常表现为容积变化，因而可以采用容积式计量装置。

另一种是动态计量，换言之属于流量计量，可以采用流量计。

两者皆可采用，但相对而言，静态计量相对更好，毕竟浆体的自由膨胀所产生的气体变化量并不大，动态计量需要一定的流量驱动，否则微量的气体流动不足以驱动其相关机构转动，误差相对比较大。

作为静态计量的一种，所述排气计量装置为匹配第一管口4和第二管口6的各一跟带有刻度的透明软质管，且该透明软质管配有管阀。

使用时，利用液体的表面张力，例如水与透明软质管的关系，可以使用一点水在透明软质管内形成水封，且容易为一定量的气压所驱动而发生异动，从而可以直接读数进行气体量的计量。

含有水封结构的部分最好水平，这样水封部分的水压就不会对产生压强，从而能够获得相对精确地气体量的计量。

尽管由于牛顿内摩擦力，水封部分两端的压强不会绝对相同，但水平状态下仍然具备一定的准确表征性。

硬质玻璃管可以采用例如具备橡胶接头的玻璃管，橡胶接头可以通过例如图3中所示的锥形管口5进行快速的连接。

一种应用如前所述的用于测定浆体自由膨胀率的装置测定浆体自由膨胀率的方法，包括以下步骤：

1)在一个恒温恒湿的环境中，将拌合均匀的待测浆体导入到内层圆筒的塑料袋，计待测浆体的初始体积为V₀；

2)气密封连接内层圆筒与复合筒盖，所形成的气密封空间为第二空间，该第二空间通过第二管口接出；

3)将内层圆筒置入外层圆筒，并气密封连接外层圆筒与复合筒盖，形成测定总成，且内层圆筒与外层圆筒间形成气密封空间为第一空间，该第一空间通过第一管口接出；

4)通过连接于第一管口和第二管口的排气计量装置对第一管口和第二管口的排气量分别计量，得到排气量为ΔV₁和ΔV₂，则膨胀率为(ΔV₁+ΔV₂)/V₀*100％。

由于空气的压缩比比较大，为了降低在一定承压条件下外层圆筒与内层圆筒间空气量较大时对计量的影响，在形成第二空间前，在外层圆筒内注入体积大于等于1/3第二空间容积并小于等于3/4第二空间容积的水，水的注入不宜过多，否则可能会造成水压较大，或者会导致部分水进入到例如前述的透明软质管中。

复合筒盖与外层圆筒以及与内层圆筒的连接采用管螺纹连接，且管螺纹的连接接合面打有密封介质，密封介质的选择可基于前文的有关密封介质的描述进行选择，还可以使用凡士林进行替换。

因此，优选地，复合筒盖与外层圆筒之间的管螺纹连接接合面上的密封介质为密封圈，而复合圆筒与内层圆筒之间的管螺纹连接接合面上的密封介质为凡士林，并在打上凡士林并接合后，再在接合处贴密封胶条。

所述排气计量装置采用带有刻度的透明软质管，且该透明硬质管配有管阀，从而，在形成第二空间前，在透明软质管中注入用于标识和封闭的水，然后关上管阀；

在形成第一空间和第二空间后，打开管阀，记下水静止后两透明硬质管上由水所标识的刻度，分别为V₁、V₂；

到计量时间点后记录两个玻璃管上的刻度线V₃、V₄，则最终膨胀体积为(V₃-V₁)+(V₄-V₂)，则膨胀率结果为[(V₃-V₁)+(V₄-V₂)]/V₀*100％。

注入水的透明硬质管的管段处于水平状态。

在一些实施例中，需要考虑水的析出，具体是浆体自由膨胀过程中会有一些水从中析出，并分布在浆体上层。在计算得到气体量后，再计算析出的水量，或者说在计算出排气量后，接触密封状态，吸取析出的水，计量得到一个体积，记为V_w，那么最终膨胀体积为(V₃-V₁)+(V₄-V₂)-V_w，则膨胀率结果为[(V₃-V₁)+(V₄-V₂)-V_w]/V₀*100％。

Claims (13)

1.一种用于测定浆体自由膨胀率的装置，其特征在于，包括：

外层圆筒，为下底封闭的刚性圆筒；

内层圆筒，位于所述外层圆筒内，并具有圆柱形塑料袋构成的筒身和配置于塑料袋筒身袋口的刚性的筒头，且该内层圆筒的轴向长度小于外层圆筒的轴向长度；

复合筒盖，具有一个公用的上底板和形成在上底板下表面的内罩盖，以及形成在上底板下表面并与内罩盖同轴线的冠盖，其中内罩盖与所述筒头连接而形成与外层圆筒气密封隔离的第二空间，而冠盖与所述外层圆筒上端连接形成与外层圆筒外部气密封隔离的第一空间；相应地，在上底板上设有接入第一空间的第一管口和接入第二空间的第二管口；以及

排气计量装置，用于连接第一管口和第二管口，用于分别计量第一管口和第二管口的排气量。

2.根据权利要求1所述的用于测定浆体自由膨胀率的装置，其特征在于，冠盖与外层圆筒的连接，以及内罩盖与内层圆筒的连接为管螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的用于测定浆体自由膨胀率的装置，其特征在于，所述管螺纹连接的螺纹接合面打有密封介质。

4.根据权利要求3所述的用于测定浆体自由膨胀率的装置，其特征在于，内罩盖与内层圆筒接合后还在接合处贴有密封胶条。

5.根据权利要求1-4任一所述的用于测定浆体自由膨胀率的装置，其特征在于，内层圆筒的直径是外层圆筒直径的1/3～3/4。

6.根据权利要求5所述的用于测定浆体自由膨胀率的装置，其特征在于，所述内罩盖与所述上底板间为一体结构或者为可拆连接，并在为可拆连接时，上底板的下表面形成有多个同心接头，各接头直径不同，相互间留有装配间隙，以适应不同直径的内罩盖的装配。

7.根据权利要求1-4任一所述的用于测定浆体自由膨胀率的装置，其特征在于，内层圆筒的轴向长度是外层圆筒轴向长度的1/2～4/5。

8.根据权利要求1-4任一所述的用于测定浆体自由膨胀率的装置，其特征在于，所述排气计量装置为匹配第一管口和第二管口的各一根带有刻度的透明软质管，且该透明软质管配有管阀。

9.一种应用如权利要求1所述的用于测定浆体自由膨胀率的装置测定浆体自由膨胀率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在一个恒温恒湿的环境中，将拌合均匀的待测浆体导入到内层圆筒的塑料袋，计待测浆体的初始体积为V₀；

2)气密封连接内层圆筒与复合筒盖，所形成的气密封空间为第二空间，该第二空间通过第二管口接出；

3)将内层圆筒置入外层圆筒，并气密封连接外层圆筒与复合筒盖上的冠盖，形成测定总成，且内层圆筒与外层圆筒间形成气密封空间为第一空间，该第一空间通过第一管口接出；

4)通过连接于第一管口和第二管口的排气计量装置对第一管口和第二管口的排气量分别计量，得到排气量为ΔV₁和ΔV₂，则膨胀率为(ΔV₁+ΔV₂)/V₀*100％。

10.根据权利要求9所述的测定浆体自由膨胀率的方法，其特征在于，在形成第二空间前，在外层圆筒内注入体积大于等于1/3第二空间容积并小于等于3/4第二空间容积的水。

11.根据权利要求9或10所述的测定浆体自由膨胀率的方法，其特征在于，复合筒盖与外层圆筒以及与内层圆筒的连接采用管螺纹连接，且管螺纹的连接接合面打有密封介质。

12.根据权利要求11所述的测定浆体自由膨胀率的方法，其特征在于，复合筒盖与外层圆筒之间的管螺纹连接接合面上的密封介质为密封圈，而复合圆筒与内层圆筒之间的管螺纹连接接合面上的密封介质为凡士林，并在打上凡士林并接合后，再在接合处贴密封胶条。

13.根据权利要求9或10所述的测定浆体自由膨胀率的方法，其特征在于，所述排气计量装置采用带有刻度的透明软质管，且该透明软质管配有管阀，从而，在形成第二空间前，在透明软质管中注入用于标识和封闭的水，然后关上管阀；

在形成第一空间和第二空间后，打开管阀，记下水静止后两透明软质管上由水所标识的刻度，分别为V₁、V₂；

到计量时间点后记录两个玻璃管上的刻度线V₃、V₄，则最终膨胀体积为(V₃-V₁)+(V₄-V₂)，则膨胀率结果为[(V₃-V₁)+(V₄-V₂)]/V₀*100％。