CN106442259A - 一种生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法及装置 - Google Patents

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彭华
张贵
桑正辉
胡雄伟
高婷
李晟
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Abstract

本发明涉及一种生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法及装置，装置包括带排水管的储水容器、设置有注水导管的注水容器、挤推装置和量水装置，测定实验时储水容器内放置混凝土试件，挤推装置用于将注水容器内的水从注水导管挤出注入混凝土试件，量水装置在测定实验时用于收集从排水管溢出的水。利用水的体积等效替代多孔混凝土的有效孔隙体积，即通过挤推装置缓慢地将水挤向试模内部，当试模内的水位与试模的顶部齐平时，试模内部水的体积为混凝土有效孔隙体积。本发明的实验装置可动态控制注入试模中水的体积，能够快速、准确地测定有效孔隙体积，为监测混凝土的植物生长空间具有重要意义。

Description

一种生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法及装置
技术领域
本发明涉及一种生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法及装置，属于建筑材料测试技术领域。
背景技术
因普通混凝土的大量应用而引起的城市热岛效应、二氧化碳排放增多而导致的全球变暖等环境问题，严重威胁着人类的生存环境。国内外研究者已将普通混凝土生态化，即通过调节混凝土的组分及配比，控制其强度、孔隙率、孔径等控制指标可获得所需的生态多孔混凝土；将满足植物生长要求的生态多孔混凝土应用在绿化带、停车场、屋顶等处，对改善城市环境、空气具有重要作用。
而生态多孔混凝土的植草功能，关键在于有效孔隙率的高低及平均孔径的大小；有效孔隙率高则能为植物的根系提供足够的生长空间，因此，测定多孔混凝土有效孔隙率具有重要意义。有效孔隙率为生态多孔混凝土中与外界连通、能够为植物根系生长提供空间的孔隙体积与混凝土试件体积的比值。
现有的一些测定生态多孔混凝土有效孔隙率的方法及装置，要达到有效孔隙率的准确测量往往操作过程复杂，测定效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法及装置，通过该方法可快速且有效地测定生态多孔混凝土的有效孔隙率、有效孔隙体积。
本发明的技术方案为：一种生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法，包括：
采用的测定装置包括带排水管的储水容器、设置有注水导管的注水容器和挤推装置，排水管与储水容器相接处的底部边沿距储水容器内底高度为H，挤推装置用于将注水容器内的水从注水导管挤出注入混凝土试件；
混凝土试件无需脱模，试模顶部开口，混凝土试件顶部与试模顶部相平，试模高度高于H，将试模与混凝土试件一起放置于储水容器内；
向储水容器内注水，注入水的高度略微高于H，待高于H部分的水通过排水管流出并使水位稳定在H后，将排水管接入量水装置；
注水容器内水的初始体积记为V1，通过挤推装置将注水容器内的水缓慢注入试模内，待试模内的水位与试模顶部齐平后停止注水并等待一段时间，若水位维持不变，得到注水容器内水的最终体积V2，注水完成后量水装置中水的体积V3；
计算混凝土试件的有效孔隙率：ρ＝(V1-V2-V3)*100％/V，其中V为混凝土试件体积。
在一个具体实施方式中，注水导管的出水口高于试模顶部，进水口伸入到注水容器底部。
在一个具体实施方式中，所述挤推装置包括推杆和固定连接于其一端的圆盘，圆盘直径与注水容器内径相同。
在一个具体实施方式中，试模的内径与混凝土试件尺寸相同，混凝土试件需养护2d以上，使其达到一定强度。
在一个具体实施方式中，待混凝土试件倒置沥干直至表面无水且质量不再发生变化再进行测定。
在一个具体实施方式中，注水时待试模内的水位与试模顶部齐平后停止注水并等待2分钟，若水位下降，继续注水至齐平状态。
本发明还提供一种生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定装置，包括带排水管的储水容器、设置有注水导管的注水容器、挤推装置和量水装置，测定实验时储水容器内放置混凝土试件，挤推装置用于将注水容器内的水从注水导管挤出注入混凝土试件，量水装置在测定实验时用于收集从排水管溢出的水。
在一个具体实施方式中，所述挤推装置包括推杆和固定连接于其一端的圆盘，圆盘直径与注水容器内径相同。
在一个具体实施方式中，注水导管穿过圆盘，其进水口伸入到注水容器底部。
本发明的有效孔隙率测试装置简单易做，且能较短时间完成，可为施工现场快速测定使用。并且测试装置通过设置排水管能动态控制注入试模中水的体积，减小因注水量引起的误差，能够更加精确地测定有效孔隙率。
本发明的测定方法，利用注入水的体积等效替代生态多孔混凝土有效孔隙体积。通过挤推装置缓慢地将水挤向试模内部，当试模内的水位与试模的顶部齐平时，试模内部水的体积为混凝土有效孔隙体积。通过动态控制注水量，有效减小了实验误差。
本发明能够快速、准确地测定有效孔隙体积和有效孔隙率，为监测生态多孔混凝土的植物生长空间具有重要意义。
附图说明
附图1为本发明一个具体实施方式的生态多孔混凝土有效孔隙率测试装置示意图；
图中：1—量筒、2—排水管、3—试模、4—玻璃缸、5—混凝土试件、6—注水导管、7—广口瓶、8—圆盘、9—推杆、10—手柄、11—广口瓶塞。
具体实施方式
本发明的生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定装置，包括带排水管的储水容器(例如玻璃缸)、设置有注水导管的注水容器(例如广口瓶)、挤推装置和量水装置(例如量筒)，测定实验时储水容器内放置混凝土试件，挤推装置用于将注水容器内的水从注水导管挤出注入混凝土试件，量水装置在测定实验时用于收集从排水管溢出的水。
在一个具体实施例中，所述挤推装置包括推杆和固定连接于其一端与其相垂直的圆盘。
本发明一个具体实施例的生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法详细步骤如下：
1.混凝土试件制备
利用粒径区间为19mm～26.5mm的粗骨料、水泥、掺合料和水，按照确定的水胶比、骨胶比，经搅拌和振捣成型制作成三个标准生态多孔混凝土试件，试件尺寸150mm×150mm×150mm。
试模上方开口且试模底部不漏水，试模的内径与试件大小相同，试件顶部与试模顶部相平，试件无需脱模，但需在标准养护室养护2d，以使试件达到一定强度，防止实验过程中试件破坏。
2.实验设备安置
1)按照图1所示安装实验装置。玻璃缸4上开口且平面尺寸需大于塑料试模3的平面尺寸，且排水管2口与量筒衔接良好；排水管2与储水容器相接处低于塑料试模顶部5cm以上；
2)取体积适宜的广口瓶7，并注满水；将广口瓶塞11开两个直径为1cm的圆形孔洞；广口瓶塞11左侧孔洞内安置注水导管6，注水导管6的左端出水口高于试件顶部2cm，右端进水口伸入到广口瓶7底部；
3)选取长度30cm、直径1cm的钢铁推杆9，并穿过广口瓶塞11的右侧孔洞，其上部手柄10用棉布缠绕，以方便推动；推杆9下端固定连接于直径与广口瓶相当的塑料圆盘8。推杆9与圆盘8可以通过在圆盘8两侧拧紧两个螺母来紧固。
3.注水实验步骤
1)待混凝土试件5在常温室内倒置沥干直至表面无水且质量不再发生变化；
2)将试模3与混凝土试件5一起摆放在玻璃缸4的中央，排水管2与储水容器相接处的下部边沿距缸内侧底面高度为H；
向玻璃缸4内部缓慢注水，注意不要将水注入试模3中。注入水的高度略微高于H，待高于H部分的水通过排水管2流出并使水位稳定在H后，在排水管3口下放置精度为1mm的量筒1，以收集从试模3溢出的水；
3)注水导管6和推杆9等与广口瓶塞11连接后，将塑料圆盘8拉至广口瓶7顶部并安放好排水管2的位置。向广口瓶7内注水，记录此时广口瓶7内水的高度H1并计算其体积V1；
4)待水位稳定，用推杆9推动塑料圆盘8，将广口瓶7内的水缓慢注入试模3。若一次不能将试模3注满水，进行第二次注水，待试模3内的水位与试模3顶部齐平后停止注水并等待2分钟，若水位维持不变，记录广口瓶7剩余水的高度H2；若水位下降，继续注水至齐平状态，记录广口瓶7剩余水的高度H2，计算剩余水体积V2；
5)注水完成后，记录量筒1中水的体积V3(若有，则记录，无则记为0)；
4.数据处理
1)根据记录的水位高度及广口瓶7的尺寸，分别计算注水前广口瓶7内水体积V1、注水后广口瓶7剩余水体积V2。生态多孔混凝土试件注入水的体积记为(V1-V2-V3)；将数据带入下式可得第一个试件有效孔隙率ρ1。
V1—试模注水前广口瓶中水的体积，单位cm3；
V2—试模注水后广口瓶中水的体积，单位cm3；
V3—试模注水后量筒中水的体积，单位cm3；
V—生态多孔混凝土试件体积，单位cm3；
2)同理，剩余两试件按此步骤进行，可得有效孔隙率分别为ρ2，ρ3；
3)数据选取原则：三个测试值的最大值或最小值中，如果有一个与中间值之差超过中间值的15％时，则舍去最大值和最小值取中间值；如果最大和最小值与中间值之差均超过中间值的15％，则该组试件的测试结果无效。经验算，该组数据的最大值或最小值与中间值之差分别为2.7％、0.78％，均未超过15％，即该组数据有效。测定的生态多孔混凝土有效孔隙率见表1：
表1生态多孔混凝土有效孔隙率
5.装置精确度验证
1)装置自验证
为进一步验证该装置的精确度，将试件PC1单独进行三次有效孔隙率测定。试验数据见表2，最大值或最小值与中间值的偏差为2.7％。由此可知，本发明的有效孔隙率测定方法的精确度可靠。
表2生态多孔混凝土有效孔隙率
2)装置对比验证
为验证本装置的准确性，与常用孔隙率测试方法(排水法)互相对比。将本发明装置所用试件按照排水法进行测试，所测孔隙率如表3所示：
表3生态多孔混凝土有效孔隙率
经计算，该组数据的最大值或最小值与中间值之差分别为4.7％、3.9％。可以看出，本发明装置与通用方法所得平均孔隙率的误差较小，但本发明装置所测孔隙率的波动性更小。相比之下，本发明装置的准确性更高。

Claims (9)

1.一种生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法，其特征在于：
采用的测定装置包括带排水管的储水容器、设置有注水导管的注水容器和挤推装置，排水管与储水容器相接处的底部边沿距储水容器内底高度为H，挤推装置用于将注水容器内的水从注水导管挤出注入混凝土试件；
混凝土试件无需脱模，试模顶部开口，混凝土试件顶部与试模顶部相平，试模高度高于H，将试模与混凝土试件一起放置于储水容器内；
向储水容器内注水，注入水的高度略微高于H，待高于H部分的水通过排水管流出并使水位稳定在H后，将排水管接入量水装置；
注水容器内水的初始体积记为V1，通过挤推装置将注水容器内的水缓慢注入试模内，待试模内的水位与试模顶部齐平后停止注水并等待一段时间，若水位维持不变，得到注水容器内水的最终体积V2，注水完成后量水装置中水的体积V3；
计算混凝土试件的有效孔隙率：ρ＝(V1-V2-V3)*100％/V，其中V为混凝土试件体积。
2.根据权利要求1所述的生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法，其特征在于：注水导管的出水口高于试模顶部，进水口伸入到注水容器底部。
3.根据权利要求1或2所述的生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法，其特征在于：所述挤推装置包括推杆和固定连接于其一端的圆盘，圆盘直径与注水容器内径相同。
4.根据权利要求1所述的生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法，其特征在于：试模的内径与混凝土试件尺寸相同，混凝土试件需养护2d以上，使其达到一定强度。
5.根据权利要求1或4所述的生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法，其特征在于：待混凝土试件倒置沥干直至表面无水且质量不再发生变化再进行测定。
6.根据权利要求1所述的生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定方法，其特征在于：注水时待试模内的水位与试模顶部齐平后停止注水并等待2分钟，若水位下降，继续注水至齐平状态。
7.一种生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定装置，其特征在于：包括带排水管的储水容器、设置有注水导管的注水容器、挤推装置和量水装置，测定实验时储水容器内放置混凝土试件，挤推装置用于将注水容器内的水从注水导管挤出注入混凝土试件，量水装置在测定实验时用于收集从排水管溢出的水。
8.根据权利要求7所述的生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定装置，其特征在于：所述挤推装置包括推杆和固定连接于其一端的圆盘，圆盘直径与注水容器内径相同。
9.根据权利要求8所述的生态多孔混凝土有效孔隙率快速测定装置，其特征在于：注水导管穿过圆盘，其进水口伸入到注水容器底部。
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