CN107314914B - 一种气压法提取混凝土孔溶液的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气压法提取混凝土孔溶液的装置及方法。本发明所述装置包括密封盖、气压泵、置样筒、气压表、收集瓶、收集座、混凝土试件和硅胶套；所述密封盖通过进气管与气压泵连接，密封盖与置样筒可形成密闭连接，置样筒与收集座可形成密闭连接；所述混凝土试件置于置样筒内，所述密封盖与混凝土试件之间形成高压室；当高压气体作用于混凝土试件上表面，将混凝土孔溶液排挤至混凝土试件底部并逐渐流出至收集座中。本发明的技术方法对混凝土试件的体积和受压面积无限制，混凝土试件不必筛除粗骨料，孔溶液提取过程属于无损试验，操作简单、效率高，孔溶液收集量大。

Description

一种气压法提取混凝土孔溶液的装置及方法

技术领域

本发明涉及土木工程材料测试领域，具体涉及一种气压法提取混凝土孔溶液的装置及方法。

背景技术

混凝土的孔溶液如同混凝土的血液，与混凝土的诸多性能息息相关，相关研究已经成为水泥混凝土材料科学领域基础理论研究的重要课题，现有的一些技术也已经提供了诸多的孔溶液提取方法，例如一种混凝土孔溶液自动压榨、配样的装置及方法(CN201511028316.2)、一种混凝土孔溶液的收集装置及收集方法(CN201511023825.6)和一套水泥基材料孔溶液压取装置(CN201420844839.9)，这些发明均为混凝土孔溶液的研究提供了良好的技术，但仍存在一些不足，例如，压榨法提取孔溶液的混凝土试件的受压面积不能过大，因为P＝F/S(P为压强，F为压力，S为受力面积)，直径为50mm的试件，需要2000KN的压力机才可以满足试验需求，直径为100mm的试件，需要8000kN的压力机才可以满足试验需求，因此，混凝土试件不能过大；混凝土中骨料体积占70％以上，浆体体积小，提取孔溶液的量亦较小，因此往往需要在制备混凝土试件时预先把骨料筛除；在进行压榨试验时，未水化的水泥颗粒被压破，与孔溶液反应，从而影响实际孔溶液的离子浓度。

因此发明一种不限制混凝土试件尺寸且无损提取孔溶液的装置的方法对混凝土孔溶液的研究具有重要意义。

发明内容

为了解决背景技术中所反映出的问题，本发明提供了一种气压法提取混凝土孔溶液的装置及方法。本发明是这样实现的：

本发明提供了一种气压法提取混凝土孔溶液的装置，包括密封盖、气压泵、置样筒、气压表、收集瓶、收集座、混凝土试件和硅胶套；所述密封盖通过进气管与气压泵连接，密封盖与置样筒可形成密闭连接，置样筒与收集座可形成密闭连接；所述混凝土试件置于置样筒内，所述密封盖与混凝土试件之间形成高压室；

所述置样筒为上口大、下口小的锥筒形结构，置样筒上底内径为下底内径的5.5～8.5倍，置样筒的上口大、下口小的锥筒形结构有利于混凝土试件内的孔溶液由上而下汇集，是气压法提取孔溶液的重要技术因素；

所述混凝土试件为恰好与置样筒内腔相配合的锥形结构，混凝土试件下底设有不可自由分离的试件封底盖，所述试件封底盖为向上插入混凝土试件内的锥体结构，试件封底盖使混凝土试件下部的混凝土分散在外周，且越往下混凝土的体积越小，当混凝土内部的孔溶液被高压气体由上排挤至下部时，孔溶液聚集在体积越来越小的混凝土下部结构的外周，当下部混凝土的孔结构无法容纳被排挤下来的越来越多的孔溶液时，便会从下部混凝土的表面渗出；

所述硅胶套为厚度1～3mm的锥筒形结构，并可恰好套在混凝土试件侧面，并与混凝土试件侧面形成紧密配合，所述硅胶套与混凝土试件上表面处平齐，当将套有硅胶套的混凝土试件置于置样筒内时，硅胶套可使混凝土与置样筒内壁之间的界面形成密封状态，当气压泵通过进气管向高压室内通入高压气体时，可保证高压气体作用于混凝土试件的上表面，而不致于高压气体从混凝土试件与置样筒的界面流出，高压气体通过混凝土试件的上表面向混凝土试件内部渗透，从而将混凝土试件内的孔溶液向混凝土试件的下部排挤；

所述硅胶套的高度较所述混凝土试件的高度小2～5mm，当硅胶套将混凝土试件套起来时，可恰好套至混凝土试件的上表面处，混凝土试件下部有2～5mm高度的混凝土裸露在外，当被套上硅胶套的混凝土试件与置样筒内壁形成紧密配合时，混凝土试件底部2～5mm高度处的侧面与置样筒的内壁形成间隙，孔溶液即从该裸露在外的混凝土位置处的间隙渗出，并经过置样筒内壁的引流而流下；

所述收集座设有收集槽和收集孔，所述收集槽上方与置样筒相连通、下方与收集孔相连通；置样筒中放入混凝土试件后，孔溶液由所述间隙渗出后，流至收集槽内，再经收集孔流至收集瓶内；

所述气压表通过通气管与收集座的收集槽连通；

所述收集孔通过导管与收集瓶相连接，收集孔端部设有阀门，当关闭阀门时，可使收集槽处于密闭状态。

本发明所述装置，所述试件封底盖为锥形结构，在锥体上设有三个固定杆。

本发明所述装置，所述置样筒上部设有筒耳，筒耳上设有螺栓孔，所述密封盖和置样筒通过螺栓孔利用螺栓固定连接。

本发明所述装置，所述置样筒下部设有卡销，所述收集座上设有卡槽，所述卡销和卡槽形成螺纹配合。

采用本发明所述的一种气压法提取混凝土孔溶液装置的方法，具体包括如下步骤：

(1)试验准备：用硅胶套将混凝土试件的侧面套住，硅胶套恰好覆盖至混凝土试件的上表面处，混凝土试件底部有2～5mm高的混凝土裸露在外面，将套有硅胶套的混凝土试件置于置样筒内，并对混凝土试件上表面施加压力，硅胶套使混凝土试件与置样筒内壁之间形成密不漏气的紧密配合，这时，混凝土试件底部2～5mm高度处的侧面与置样筒的内壁形成间隙；

(2)孔溶液提取：将密封盖与置样筒配合，使密封盖与置样筒形成密闭连接，气压泵向高压室输入高压气体，使高压室内的气压按照50kPa/s的速率增加，随着高压室内气压的增大，高压气体进入混凝土试件的孔隙中，混凝土试件由上而下在结构内部形成压力梯度，将混凝土试件内的孔溶液向下排挤，混凝土孔溶液经过混凝土试件的孔结构向混凝土试件底部汇集，孔溶液流至锥形的试件封底盖时被阻挡，孔溶液向间隙处流动，当间隙处的混凝土孔结构无法容纳被排挤下来的越来越多的孔溶液时，孔溶液通过间隙处流出，经置样筒内壁引流，流至收集槽内，并经过收集孔和导管，流至收集瓶内；

收集槽通过收集孔、导管和收集瓶与大气相通，高压室与收集槽的气压压差使高压气流持续由混凝土试件上表面向间隙处流动，当混凝土孔溶液大量流出时，混凝土试件内的孔结构形成连通，高压气流由混凝土试件上表面向间隙流动的速率加大，孔溶液流出量减少，此时，关闭设于收集孔端部的阀门，收集槽气压逐渐上升，通过通气管与收集槽相连的气压表检测收集槽内的气压值，间隙处混凝土孔结构内的压力与收集槽压力差逐渐减小，当收集槽内气压达到0.5MPa时，轻轻松开阀门，缓慢释放收集槽内的高压气体，间隙处混凝土孔结构内部的压力与收集槽内的气压的压力差突然增大，促使孔溶液由间隙处混凝土孔结构流出，反复若干次，至再无孔溶液流出时结束孔溶液提取试验；

(3)混凝土试件卸料：取下密封盖，并将置样筒与收集座分离，倒置置样筒，对试件封底盖施加冲击力，使混凝土试件与置样筒松动，将混凝土试件从置样筒倒出，完成混凝土试件卸料。

本发明特点：

采用本发明的技术方法，混凝土试件体积不受限制，可采用较大体积的混凝土试件，可提取的孔溶液量远远大于高压压榨法；混凝土试件在制样时，不必筛除粗骨料；本发明的提取混凝土孔溶液的技术方法属于无损提取，避免了传统压榨法在压榨时将未水化的水泥颗粒破坏而影响孔溶液离子浓度的问题。

附图说明

图1为气压法提取混凝土孔溶液的装置示意图。

图2为置样筒与混凝土试件装配示意图。

图3为收集座示意图。

图4为图2的局部示意图。

图5为试件封底盖示意图。

在图1～5中的标注分别为：1密封盖，11进气管，2螺栓，3气压泵，4置样筒，41筒耳，42螺栓孔，43卡销，5混凝土试件，6气压表，7收集瓶，71导管，8收集座，81卡槽，82收集孔，83通气管，84阀门，85收集槽，9试件封底盖，91固定杆，10硅胶套，20间隙，30高压室。

具体实施方式

为解决传统的混凝土孔溶液提取方法须将骨料筛除、试件体积不能过大、压榨过程中混凝土组分颗粒破坏而影响孔溶液离子浓度、试验操作麻烦等问题，本发明提供了一种气压法提取混凝土孔溶液的装置，包括密封盖1、气压泵3、置样筒4、气压表6、收集瓶7、收集座8和硅胶套10，密封盖1通过进气管11与气压泵3连接，置样筒4的内腔为锥筒形结构，置样筒4上部内径为下部内径的8倍，收集座8设有收集槽85和收集孔82，密封盖1与置样筒4可形成密闭连接，置样筒4与收集座8可形成密闭连接，硅胶套8为恰好与锥筒内腔相配合的锥筒形结构。

所述置样筒4上部设有筒耳41，筒耳41设有螺栓孔42，所述密封盖1和置样筒4通过螺栓2固定连接。

所述置样筒4下部设有卡销43，所述收集座8设有卡槽81，所述卡销43和卡槽81形成螺纹配合。

所述气压表6通过通气管83与收集座8的收集槽85连通。

所述收集孔82与阀门84相连接，所述阀门84与收集瓶7通过导管71相连接。

一种气压法提取混凝土孔溶液的方法，具体步骤：

(一)试验准备：用硅胶套10将混凝土试件5的侧面套住，硅胶套10恰好覆盖至混凝土试件5的上表面处，混凝土试件5底部有2mm高的混凝土裸露在外面，将套有硅胶套10的混凝土试件5置于置样筒4内，并对混凝土上表面施加压力，硅胶套10使混凝土试件5与置样筒4内壁之间形成密不漏气的紧密配合，这时，混凝土试件底部2mm高度处的侧面与置样筒的内壁形成间隙20；

(二)孔溶液提取：将硅胶套10、混凝土试件5、试件封底盖9形成的组合体放入置样筒内，并与置样筒4内壁形成紧密的配合，这时，混凝土试件底部2mm处的侧面与置样筒的内壁形成间隙20；将密封盖1与置样筒4配合，并利用螺栓2固定，使密封盖1与置样筒4形成密闭连接，气压泵3向高压室30输入高压气体，使高压室内的气压按照50kPa/s的速率增加，随着高压室内气压的增大，高压气体进入混凝土试件5的孔隙中，混凝土试件5由上而下在结构内部形成压力梯度，将混凝土试件内的孔溶液向下排挤，混凝土孔溶液经过混凝土试件的孔结构向混凝土试件底部汇集，孔溶液流至锥形的试件封底盖9时被阻挡，孔溶液流向间隙20处，通过间隙流出，经置样筒4内壁引流，流至收集槽85内，并经过收集孔82和导管71，收集于收集瓶7内；

收集槽85通过收集孔82、导管71和收集瓶7与大气相通，高压室30与收集槽85的气压压差使高压气流持续由混凝土试件5上表面向间隙流动，当混凝土孔溶液大量流出时，混凝土试件5内的孔结构形成连通，高压气流由混凝土试件5上表面向间隙流动的速率加大，孔溶液流出量减少，此时，关闭设于收集座85且与收集孔82相配合的阀门84，收集槽85气压逐渐上升，通过通气管83与收集槽85相连的气压表6检测收集槽85内的气压值，间隙处混凝土试件内部的压力与收集槽压力差逐渐减小，当收集槽内气压达到0.5MPa时，轻轻松开阀门84，缓慢释放收集槽85内的高压气体，间隙处混凝土试件内部的压力与收集压力突然增大，促使孔溶液流出，反复若干次，至再无孔溶液流出时结束孔溶液提取试验；

(三)混凝土试件卸料：取下密封盖1，并将置样筒4与收集座8分离，倒置置样筒4，对试件封底盖9施加冲击力，使混凝土试件5与置样筒4松动，将混凝土试件5从置样筒4倒出，完成混凝土试件卸料。

实施例

混凝土试件与试件封底盖形成为不可分离的整体，用高为148mm的硅胶套将混凝土试件套起来，硅胶套与混凝土试件上表面处平齐，硅胶套与混凝土试件下表面的高度差为2mm。

气压法提取混凝土孔溶液的装置，其置样筒的上底内径为300mm，下底内径为37.5mm，将置样筒、收集座和收集瓶装配好，将被硅胶套套住的混凝土试件放入置样筒内，并对混凝土试件施加向下的压力，使混凝土试件压紧硅胶套，混凝土试件与置样筒内壁形成密不透气的紧密配合。盖上密封盖，并用螺栓将密封盖和置样筒固定，置样筒与密封盖形成密闭的配合，采用气压泵以50kPa/s的速率向高压室输送高压气体，随着气压的增大，高压气体进入混凝土试件的孔结构中，将混凝土孔溶液向下排挤，混凝土孔溶液流经混凝土试件底部时，被试件封底盖阻挡，孔溶液从与收集槽连通的孔隙处流出，经置样筒内壁引流，孔溶液流入收集槽内，再经收集孔和导管，进入收集瓶中。

随着混凝土的流出，孔溶液收集量越来越少，当已无孔溶液流出时，关闭阀门，通过气压表测试收集槽内的气压达到0.5MPa时，缓缓松开阀门，间隙处积聚的孔溶液继续流出，反复进行5次操作，已无孔溶液流出，至此，关闭气压泵，结束混凝土孔溶液提取试验。共获取孔溶液200ml，立即密封，待测试。

取下密封盖，并将置样筒与收集座分离，倒置置样筒，对试件封底盖施加冲击力，使混凝土试件与置样筒松动，将混凝土试件从置样筒倒出，完成混凝土试件卸料，使用酒精清洁试验装置。

Claims (5)

1.一种气压法提取混凝土孔溶液的装置，其特征在于：包括密封盖（1）、气压泵（3）、置样筒（4）、气压表（6）、收集瓶（7）、收集座（8）、混凝土试件（5）和硅胶套（10）；所述密封盖（1）通过进气管（11）与气压泵（3）连接，密封盖（1）与置样筒（4）可形成密闭连接，置样筒（4）与收集座（8）可形成密闭连接；所述混凝土试件（5）置于置样筒（4）内，所述密封盖（1）与混凝土试件（5）之间形成高压室（30）；

所述置样筒（4）为上口大、下口小的锥筒形结构，置样筒上底内径为下底内径的5.5~8.5倍；

所述混凝土试件（5）为恰好与置样筒（4）内腔相配合的锥形结构，混凝土试件（5）下底设有不可自由分离的试件封底盖（9），所述试件封底盖（9）为向上插入混凝土试件（5）内的锥体结构；

所述硅胶套（10）为厚度1~3mm的锥筒形结构，并可恰好套在混凝土试件（5）侧面，并与混凝土试件侧面形成紧密配合，所述硅胶套（10）与混凝土试件（5）上表面处平齐；

所述硅胶套（10）的高度较所述混凝土试件（5）的高度小2~5mm，套有硅胶套（10）的混凝土试件（5）底部2~5mm高度处的侧面与置样筒（4）的内壁形成间隙（20）；

所述收集座（8）设有收集槽（85）和收集孔（82），所述收集槽（85）上方与置样筒（4）相连通、下方与收集孔相连通；

所述气压表（6）通过通气管（83）与收集座（8）的收集槽（85）连通；

所述收集孔（82）通过导管（71）与收集瓶（7）相连接，收集孔（82）端部设有阀门（84）。

2.根据权利要求1所述的一种气压法提取混凝土孔溶液的装置，其特征在于，所述试件封底盖（9）为锥形结构，在锥体上设有三个固定杆（91）。

3.根据权利要求2所述的一种气压法提取混凝土孔溶液的装置，其特征在于，所述置样筒（4）上部设有筒耳（41），筒耳（41）上设有螺栓孔（42），所述密封盖（1）和置样筒（4）通过螺栓孔（42）利用螺栓（2）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种气压法提取混凝土孔溶液的装置，其特征在于，所述置样筒（4）下部设有卡销（43），所述收集座（8）上设有卡槽（81），所述卡销（43）和卡槽（81）形成螺纹配合。

5.利用权利要求1至4任一项所述装置的一种气压法提取混凝土孔溶液的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）试验准备：用硅胶套将混凝土试件的侧面套住，硅胶套恰好覆盖至混凝土试件的上表面处，混凝土试件底部有2~5mm高的混凝土裸露在外面，将套有硅胶套的混凝土试件置于置样筒内，并对混凝土试件上表面施加压力，硅胶套使混凝土试件与置样筒内壁之间形成密不漏气的紧密配合，这时，混凝土试件底部2~5mm高度处的侧面与置样筒的内壁形成间隙；

（2）孔溶液提取：将密封盖与置样筒配合，使密封盖与置样筒形成密闭连接，气压泵向高压室输入高压气体，使高压室内的气压按照50kPa/s的速率增加，混凝土试件由上而下在结构内部形成压力梯度，将混凝土试件内的孔溶液向下排挤，混凝土孔溶液经过混凝土试件的孔结构向混凝土试件底部汇集，孔溶液流至锥形的试件封底盖时被阻挡，孔溶液向间隙处流动，当间隙处的混凝土孔结构无法容纳时，孔溶液通过间隙处流出，经置样筒内壁引流，流至收集槽内，并经过收集孔和导管，流至收集瓶内；

收集槽通过收集孔、导管和收集瓶与大气相通，高压室与收集槽的气压压差使高压气流持续由混凝土试件上表面向间隙处流动，当混凝土孔溶液大量流出时，混凝土试件内的孔结构形成连通，高压气流由混凝土试件上表面向间隙流动的速率加大，孔溶液流出量减少，此时，关闭设于收集孔端部的阀门，收集槽气压逐渐上升，通过通气管与收集槽相连的气压表检测收集槽内的气压值，当收集槽内气压达到0.5MPa时，轻轻松开阀门，缓慢释放收集槽内的高压气体，间隙处混凝土孔结构内部的压力与收集槽内的气压的压力差突然增大，促使孔溶液由间隙处混凝土孔结构流出，反复若干次，至再无孔溶液流出时结束孔溶液提取试验；

（3）混凝土试件卸料：取下密封盖，并将置样筒与收集座分离，倒置置样筒，对试件封底盖施加冲击力，使混凝土试件与置样筒松动，将混凝土试件从置样筒倒出，完成混凝土试件卸料。

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