CN105699274A - 一种粗集料空隙率测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粗集料空隙率测试装置，包括容积升和盛水装置，容积升为桶式结构，容积升的侧壁上设有开孔，容积升的外壁下部还设置有盛水装置，盛水装置位于所述开孔的下方，所述开孔外侧还设置有水闸，水闸与开孔之间还设置有密封条，所述容积升的顶部还设置有保护罩。还公开了使用该装置的方法：S1、容积升标定；S2、孔隙率测定；S3、计算孔隙率。本发明的优点在于：利用水具有流动性且不易跟粗集料发生反应或溶解粗集料的原理，在试验中作为填充物质填充粗集料之间的空隙，在填充满时，水的体积就是粗集料之间的空隙的体积，通过测量水的体积即可计算得到粗集料的空隙率，原理简单，操作方便，所得空隙率的值精确度高。

Description

一种粗集料空隙率测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种粗集料空隙率测试装置及方法。

背景技术

现有国家标准中测试粗集料空隙率的方法是根据测试粗集料的表观密度和堆积密度再通过计算得到的，计算公式为：粗集料空隙率＝1-堆积密度/表观密度，粗集料的堆积密度根据实际情况可分为松散堆积密度和紧密堆积密度，分别对应各自状态下的空隙率。从计算公式可以看出粗集料空隙率的测试需要分别测试集料的表观密度和堆积密度，需要进行两个独立的试验，另外国家标准规定粗集料堆积密度测试过程中要对装入容积升的集料的表面进行处理，具体的规定为测试堆积密度时需要在容积升中加入粗集料直至超过容积升筒口，用钢尺沿筒口边缘刮去高出的试样，并用适合的集料颗粒填平凹陷部分，使表面稍凸起部分和凹陷部分的体积大致相等，该部分试验在实际操作中人为因素影响较大，不同测试人员测试的堆积密度结果存在差异，导致最后计算的粗集料空隙率结果误差较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种粗集料空隙率测试装置及方法，利用水具有流动性且不易跟粗集料发生反应或溶解粗集料的原理，在试验中作为填充物质填充粗集料之间的空隙，在填充满时，水的体积就是粗集料之间的空隙的体积，测量水的体积即可得到粗集料的空隙率。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种粗集料空隙率测试装置，包括容积升和盛水装置，容积升为桶式结构，容积升的侧壁上设有开孔，容积升的外壁下部还设置有盛水装置，盛水装置位于所述开孔的下方，所述开孔外侧还设置有水闸，水闸与开孔之间还设置有密封条，所述容积升的顶部还设置有保护罩，保护罩的底部设置有保护罩支座，保护罩通过保护罩支座固定在容积升的顶部边缘上。

所述的容积升为圆柱桶式结构。

所述的容积升的容积为10L、20L或30L。

使用所述的一种粗集料空隙率测试装置的方法，包括以下步骤：

S1、容积升标定：用天平称量10L的容积升及盛水装置的质量，记为M₁，将10L的容积升置于水平的地面或工作台上，向10L的容积升中注水，将要注满时，减缓注入速度，至水稍有溢出时停止注水，静置8～12s，打开水闸，将水放入盛水装置中，用抹布擦拭10L的容积升外表面，将10L的容积升和盛水装置移至台秤上，称量10L的容积升、水及盛水装置的总质量，记为M₂；

S2、孔隙率测定：包括以下子步骤：

S21、将待测粗集料放入20L的容积升中，填充至15L，向20L的容积升中注水至淹没全部粗集料，浸泡24～36min，将20L容积升中的水弃置，将粗集料放入孔径为2～2.5mm的方孔筛中，静置至全部粗集料的表面呈干燥状态；

S22、将10L容积升置于水平的地面或工作台上，将保护罩通过保护罩支座固定在10L容积升的顶部，将经过步骤S21处理后的粗集料用小铲从10L容积升的中心上方45～55mm处倒入10L容积升内，使得粗集料以自由落体状态落下，持续加入粗集料，当10L容积升中粗集料填满，上部的粗集料呈锥体时，停止加料，将10L容积升移至台秤上，称出10L容积升、盛水装置、保护罩、粗集料的总质量，记为M₃；

S23、将步骤S22中的10L容积升置于水平地面或工作台上，关闭水闸，向10L容积升内注水，将要注满时，减缓注入速度，至水面略高出10L容积升的边缘，稍有溢出时停止注水，静置8～12s，打开水闸，使水注入盛水装置中，用抹布擦拭装置的外表面，并移至台秤上，称量10L容积升、盛水装置、保护罩、粗集料和水的总质量，记为M₄；

S3、计算孔隙率：根据测得数据，按公式(Ⅰ)计算孔隙率：

$V_0=\frac{(M_4-M_3)}{(M_2-M_1)}\×100\%---\left(I\right)$

式中：V₀——空隙率，％；

M₁——容积升及盛水装置的质量，g；

M₂——容积升、盛水装置和水的总质量，g；

M₃——容积升、盛水装置、保护罩和粗集料的总质量，g；

M₄——容积升、盛水装置、保护罩、粗集料和水的总质量，g。

步骤S1中，测量并记录水温为t₁；步骤S23中，测量并记录水温为t₂，在步骤S3中，按公式(Ⅱ)计算孔隙率：

$V_0=\frac{(M_4-M_3){\mathrm{\ρ}}_1}{(M_2-M_1){\mathrm{\ρ}}_2}\×100\%---\left(II\right)$

式中：V₀——空隙率，％；

M₁——容积升及盛水装置的质量，g；

M₂——容积升、盛水装置和水的总质量，g；

M₃——容积升、盛水装置、保护罩和粗集料的总质量，g；

M₄——容积升、盛水装置、保护罩、粗集料和水的总质量，g；

ρ₁——t₁温度时水的密度，kg/m³；

ρ₂——t₂温度时水的密度，kg/m³。

本发明具有以下优点：利用水具有流动性且不易跟粗集料发生反应或溶解粗集料的原理，在试验中作为填充物质填充粗集料之间的空隙，在填充满时，水的体积就是粗集料之间的空隙的体积，测量水的体积即可得到粗集料的空隙率，原理简单，操作方便，所得空隙率的值精度高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图中：1-容积升，2-盛水装置，3-保护罩，4-保护罩支座，5-水闸，6-密封条。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

【实施例1】：

如图1和图2所示，一种粗集料空隙率测试装置，包括容积升1和盛水装置2，容积升1为桶式结构，容积升1的侧壁上设有开孔，容积升1的外壁下部还设置有盛水装置2，盛水装置2位于所述开孔的下方，所述开孔外侧还设置有水闸5，水闸5与开孔之间还设置有密封条6，所述容积升1的顶部还设置有保护罩3，保护罩3的底部设置有保护罩支座4，保护罩3通过保护罩支座4固定在容积升1的顶部边缘上。

所述的容积升1为圆柱桶式结构。

所述的容积升1的容积为10L、20L或30L。

使用所述的一种粗集料空隙率测试装置的方法，包括以下步骤：

S1、容积升标定：用天平称量10L的容积升及盛水装置2的质量，记为M₁，将10L的容积升置于水平的地面或工作台上，向10L的容积升中注水，将要注满时，减缓注入速度，至水稍有溢出时停止注水，静置8s，打开水闸5，将水放入盛水装置2中，用抹布擦拭10L的容积升外表面，将10L的容积升和盛水装置2移至台秤上，称量10L的容积升、水及盛水装置2的总质量，记为M₂；

S2、孔隙率测定：包括以下子步骤：

S21、将待测粗集料放入20L的容积升中，填充至15L，向20L的容积升中注水至淹没全部粗集料，浸泡24min，将20L容积升中的水弃置，将粗集料放入孔径为2mm的方孔筛中，静置至全部粗集料的表面呈干燥状态；

S22、将10L容积升置于水平的地面或工作台上，将保护罩3通过保护罩支座4固定在10L容积升的顶部，将经过步骤S21处理后的粗集料用小铲从10L容积升的中心上方45mm处倒入10L容积升内，使得粗集料以自由落体状态落下，持续加入粗集料，当10L容积升中粗集料填满，上部的粗集料呈锥体时，停止加料，将10L容积升移至台秤上，称出10L容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料的总质量，记为M₃；

S23、将步骤S22中的10L容积升置于水平地面或工作台上，关闭水闸5，向10L容积升内注水，将要注满时，减缓注入速度，至水面略高出10L容积升的边缘，稍有溢出时停止注水，静置8s，打开水闸5，使水注入盛水装置2中，用抹布擦拭装置的外表面，并移至台秤上，称量10L容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料和水的总质量，记为M₄；

S3、计算孔隙率：根据测得数据，按公式(Ⅰ)计算孔隙率：

$V_0=\frac{(M_4-M_3)}{(M_2-M_1)}\×100\%---\left(I\right)$

式中：V₀——空隙率，％；

M₁——容积升及盛水装置2的质量，g；

M₂——容积升、盛水装置2和水的总质量，g；

M₃——容积升、盛水装置2、保护罩3和粗集料的总质量，g；

M₄——容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料和水的总质量，g。

步骤S1中，测量并记录水温为t₁；步骤S23中，测量并记录水温为t₂，在步骤S3中，按公式(Ⅱ)计算孔隙率：

$V_0=\frac{(M_4-M_3){\mathrm{\ρ}}_1}{(M_2-M_1){\mathrm{\ρ}}_2}\×100\%---\left(II\right)$

式中：V₀——空隙率，％；

M₁——容积升及盛水装置2的质量，g；

M₂——容积升、盛水装置2和水的总质量，g；

M₃——容积升、盛水装置2、保护罩3和粗集料的总质量，g；

M₄——容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料和水的总质量，g；

ρ₁——t₁温度时水的密度，kg/m³；

ρ₂——t₂温度时水的密度，kg/m³。

【实施例2】：

装置同实施例1。

使用所述的一种粗集料空隙率测试装置的方法，包括以下步骤：

S1、容积升标定：用天平称量10L的容积升及盛水装置2的质量，记为M₁，将10L的容积升置于水平的地面或工作台上，向10L的容积升中注水，将要注满时，减缓注入速度，至水稍有溢出时停止注水，静置10s，打开水闸5，将水放入盛水装置2中，用抹布擦拭10L的容积升外表面，将10L的容积升和盛水装置2移至台秤上，称量10L的容积升、水及盛水装置2的总质量，记为M₂；

S2、孔隙率测定：包括以下子步骤：

S21、将待测粗集料放入20L的容积升中，填充至15L，向20L的容积升中注水至淹没全部粗集料，浸泡30min，将20L容积升中的水弃置，将粗集料放入孔径为2.36mm的方孔筛中，静置至全部粗集料的表面呈干燥状态；

S22、将10L容积升置于水平的地面或工作台上，将保护罩3通过保护罩支座4固定在10L容积升的顶部，将经过步骤S21处理后的粗集料用小铲从10L容积升的中心上方50mm处倒入10L容积升内，使得粗集料以自由落体状态落下，持续加入粗集料，当10L容积升中粗集料填满，上部的粗集料呈锥体时，停止加料，将10L容积升移至台秤上，称出10L容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料的总质量，记为M₃；

S23、将步骤S22中的10L容积升置于水平地面或工作台上，关闭水闸5，向10L容积升内注水，将要注满时，减缓注入速度，至水面略高出10L容积升的边缘，稍有溢出时停止注水，静置10s，打开水闸5，使水注入盛水装置2中，用抹布擦拭装置的外表面，并移至台秤上，称量10L容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料和水的总质量，记为M₄；

S3、计算孔隙率：根据测得数据，按公式(Ⅰ)计算孔隙率：

$V_0=\frac{(M_4-M_3)}{(M_2-M_1)}\×100\%---\left(I\right)$

式中：V₀——空隙率，％；

M₁——容积升及盛水装置2的质量，g；

M₂——容积升、盛水装置2和水的总质量，g；

M₃——容积升、盛水装置2、保护罩3和粗集料的总质量，g；

M₄——容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料和水的总质量，g。

步骤S1中，测量并记录水温为t₁；步骤S23中，测量并记录水温为t₂，在步骤S3中，按公式(Ⅱ)计算孔隙率：

$V_0=\frac{(M_4-M_3){\mathrm{\ρ}}_1}{(M_2-M_1){\mathrm{\ρ}}_2}\×100\%---\left(II\right)$

式中：V₀——空隙率，％；

M₁——容积升及盛水装置2的质量，g；

M₂——容积升、盛水装置2和水的总质量，g；

M₃——容积升、盛水装置2、保护罩3和粗集料的总质量，g；

M₄——容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料和水的总质量，g；

ρ₁——t₁温度时水的密度，kg/m³；

ρ₂——t₂温度时水的密度，kg/m³。

【实施例3】：

装置同实施例1。

使用所述的一种粗集料空隙率测试装置的方法，包括以下步骤：

S1、容积升标定：用天平称量10L的容积升及盛水装置2的质量，记为M₁，将10L的容积升置于水平的地面或工作台上，向10L的容积升中注水，将要注满时，减缓注入速度，至水稍有溢出时停止注水，静置12s，打开水闸5，将水放入盛水装置2中，用抹布擦拭10L的容积升外表面，将10L的容积升和盛水装置2移至台秤上，称量10L的容积升、水及盛水装置2的总质量，记为M₂；

S2、孔隙率测定：包括以下子步骤：

S21、将待测粗集料放入20L的容积升中，填充至15L，向20L的容积升中注水至淹没全部粗集料，浸泡36min，将20L容积升中的水弃置，将粗集料放入孔径为2.5mm的方孔筛中，静置至全部粗集料的表面呈干燥状态；

S22、将10L容积升置于水平的地面或工作台上，将保护罩3通过保护罩支座4固定在10L容积升的顶部，将经过步骤S21处理后的粗集料用小铲从10L容积升的中心上方55mm处倒入10L容积升内，使得粗集料以自由落体状态落下，持续加入粗集料，当10L容积升中粗集料填满，上部的粗集料呈锥体时，停止加料，将10L容积升移至台秤上，称出10L容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料的总质量，记为M₃；

S23、将步骤S22中的10L容积升置于水平地面或工作台上，关闭水闸5，向10L容积升内注水，将要注满时，减缓注入速度，至水面略高出10L容积升的边缘，稍有溢出时停止注水，静置12s，打开水闸5，使水注入盛水装置2中，用抹布擦拭装置的外表面，并移至台秤上，称量10L容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料和水的总质量，记为M₄；

S3、计算孔隙率：根据测得数据，按公式(Ⅰ)计算孔隙率：

$V_0=\frac{(M_4-M_3)}{(M_2-M_1)}\×100\%---\left(I\right)$

式中：V₀——空隙率，％；

M₁——容积升及盛水装置2的质量，g；

M₂——容积升、盛水装置2和水的总质量，g；

M₃——容积升、盛水装置2、保护罩3和粗集料的总质量，g；

M₄——容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料和水的总质量，g。

步骤S1中，测量并记录水温为t₁；步骤S23中，测量并记录水温为t₂，在步骤S3中，按公式(Ⅱ)计算孔隙率：

$V_0=\frac{(M_4-M_3){\mathrm{\ρ}}_1}{(M_2-M_1){\mathrm{\ρ}}_2}\×100\%---\left(II\right)$

式中：V₀——空隙率，％；

M₁——容积升及盛水装置2的质量，g；

M₂——容积升、盛水装置2和水的总质量，g；

M₃——容积升、盛水装置2、保护罩3和粗集料的总质量，g；

M₄——容积升、盛水装置2、保护罩3、粗集料和水的总质量，g；

ρ₁——t₁温度时水的密度，kg/m³；

ρ₂——t₂温度时水的密度，kg/m³。

Claims (5)

1.一种粗集料空隙率测试装置，其特征在于：包括容积升(1)和盛水装置(2)，容积升(1)为桶式结构，容积升(1)的侧壁上设有开孔，容积升(1)的外壁下部还设置有盛水装置(2)，盛水装置(2)位于所述开孔的下方，所述开孔外侧还设置有水闸(5)，水闸(5)与开孔之间还设置有密封条(6)，所述容积升(1)的顶部还设置有保护罩(3)，保护罩(3)的底部设置有保护罩支座(4)，保护罩(3)通过保护罩支座(4)固定在容积升(1)的顶部边缘上。

2.根据权利要求1所述的一种粗集料空隙率测试装置，其特征在于：所述的容积升(1)为圆柱桶式结构。

3.根据权利要求1所述的一种粗集料空隙率测试装置，其特征在于：所述的容积升(1)的容积为10L、20L或30L。

4.使用如权利要求1～3任意一项所述的一种粗集料空隙率测试装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、容积升标定：用天平称量10L的容积升及盛水装置(2)的质量，记为M₁，将10L的容积升置于水平的地面或工作台上，向10L的容积升中注水，将要注满时，减缓注入速度，至水稍有溢出时停止注水，静置8～12s，打开水闸(5)，将水放入盛水装置(2)中，用抹布擦拭10L的容积升外表面，将10L的容积升和盛水装置(2)移至台秤上，称量10L的容积升、水及盛水装置(2)的总质量，记为M₂；

S2、孔隙率测定：包括以下子步骤：

S21、将待测粗集料放入20L的容积升中，填充至15L，向20L的容积升中注水至淹没全部粗集料，浸泡24～36min，将20L容积升中的水弃置，将粗集料放入孔径为2～2.5mm的方孔筛中，静置至全部粗集料的表面呈干燥状态；

S22、将10L容积升置于水平的地面或工作台上，将保护罩(3)通过保护罩支座(4)固定在10L容积升的顶部，将经过步骤S21处理后的粗集料用小铲从10L容积升的中心上方45～55mm处倒入10L容积升内，使得粗集料以自由落体状态落下，持续加入粗集料，当10L容积升中粗集料填满，上部的粗集料呈锥体时，停止加料，将10L容积升移至台秤上，称出10L容积升、盛水装置(2)、保护罩(3)、粗集料的总质量，记为M₃；

S23、将步骤S22中的10L容积升置于水平地面或工作台上，关闭水闸(5)，向10L容积升内注水，将要注满时，减缓注入速度，至水面略高出10L容积升的边缘，稍有溢出时停止注水，静置8～12s，打开水闸(5)，使水注入盛水装置(2)中，用抹布擦拭装置的外表面，并移至台秤上，称量10L容积升、盛水装置(2)、保护罩(3)、粗集料和水的总质量，记为M₄；

S3、计算孔隙率：根据测得数据，按公式(Ⅰ)计算孔隙率：

式中：V₀——空隙率，％；

M₁——容积升及盛水装置(2)的质量，g；

M₂——容积升、盛水装置(2)和水的总质量，g；

M₃——容积升、盛水装置(2)、保护罩(3)和粗集料的总质量，g；

M₄——容积升、盛水装置(2)、保护罩(3)、粗集料和水的总质量，g。

5.根据权利要求4所述的使用方法，其特征在于：步骤S1中，测量并记录水温为t₁；步骤S23中，测量并记录水温为t₂，在步骤S3中，按公式(Ⅱ)计算孔隙率：

式中：V₀——空隙率，％；

M₁——容积升及盛水装置(2)的质量，g；

M₂——容积升、盛水装置(2)和水的总质量，g；

M₃——容积升、盛水装置(2)、保护罩(3)和粗集料的总质量，g；

M₄——容积升、盛水装置(2)、保护罩(3)、粗集料和水的总质量，g；

ρ₁——t₁温度时水的密度，kg/m³；

ρ₂——t₂温度时水的密度，kg/m³。