CN107515176B - 一种水泥基浆体水下抗分散性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥基浆体水下抗分散性测试方法，包括以下步骤：（1）将新拌水泥基浆体加入装混凝土的容器中，封闭容器；（2）通过气泵对容器进行加压，当容器内部达到一定数值以后，保持压力稳定；（3）开启连接到容器底部或底侧的输送管道，使得水泥基浆体的在空气压力驱动下沿输送管道流动到水槽中，所述输送管道出口设置在水中；在水泥基浆体输送的过程中保持容器内部的气压稳定；（4）连续输送水泥基浆体一段时间后，关闭输送管道，停止水泥基浆体的输送，测试水溶液的浊度和pH值；（5）容器底部设置成型试模，对经水冲刷的浆体成型，试验强度。本发明方法模拟浆体泵送情况，反映水泥基浆体的泵送应用的情况和效果表现，测试结果准确可靠。

Description

一种水泥基浆体水下抗分散性能测试方法

技术领域

本发明涉及一种水泥浆性能测试方法，特别是一种水泥基浆体水下抗分散性能测试方法，属于土木工程建设领域，适用于土木工程水下施工水泥基浆体抗分散性能的测试。

背景技术

目前用于水下施工浆体的主要有水泥混凝土、水泥砂浆和水泥净浆。水下施工浆体在水下应用的时候，要求其具有良好的不分散性，在水中浇筑过程中不分散、不离析，通过水层后水泥基浆体配合比基本保持不变，可以在不排水的条件下完成施工。

现有技术中，只有对混凝土抗分散性试验有三种方法，包括称重法测水泥流量、悬浊物含量测定和pH值测定。这些测试方法仅适用于水泥基混凝土，对水泥砂浆和水泥净浆的适用性并无明确规定，对其他水下施工的类水泥基浆体也无涵盖。

上述三种方法测试均要求混凝土从水面通过重力作用缓缓下沉，且在水中下落行程均在500mm范围内，这种与水体冲刷的形式和力度的模拟与现场施工实际情况存在较大差距，无法确保浆体性能满足施工要求。随之，对与水体冲刷后的水泥基浆体的硬化性能并无测试，也是现有测试方法的不足之处。

本发明研制了一种水泥基浆体水下抗分散性能测试原理及方法。

发明内容

本发明的目的是针对于现有技术中缺少针对于水泥基浆体水下抗分散性能测试方法的不足，提供一种水泥基浆体水下抗分散性能测试方法。本发明方法参考现有水下施工技术进行模拟设计，经过发明人充分论证研究水泥基浆体的水下抗分散原理结合工程试验研究而提出，具有科学可靠的特点，为相关工程试验提供测试依据，也可作为相关测试仪器的设计原理。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种技术方案：

一种水泥基浆体水下抗分散性测试方法，包括以下步骤：

（1）将新拌水泥基浆体加入装混凝土的容器中，封闭容器。

（2）通过气泵对容器进行加压，当容器内部达到一定数值以后，保持压力稳定。

（3）开启连接到容器底部或底侧的输送管道，使得水泥基浆体的在空气压力驱动下沿输送管道流动到水槽中。所述输送管道出口设置在水中。输送水泥基浆体的同时，控制空气压力稳定。以确保水泥基浆体输送的过程中以恒定的压力驱动，接近于实际施工情况完成泵送，控制空气压力稳定是指保持容器内部的气压稳定，通过控制气泵对容器补充加压实现。优选地，空气压力驱动过程中，使水泥基浆体以恒定或稳定的速度流入到水中。

（4）连续输送水泥基浆体一段时间后，关闭输送管道，停止水泥基浆体的输送，测试水溶液的浊度和pH值；

（5）容器底部设置成型试模，对经水冲刷的浆体成型，试验强度。

本发明水泥基浆体水下抗分散性测试方法将现有的缺乏规范的测试方法加以规范化操作，使得水泥基浆体水下抗分散性能测试结果更加准确、稳定、可靠，对于研究验证水泥基浆体水下抗分散性能具有重要指导意义。水泥基浆体在测试过程中流动速率等通过恒定（接近恒定）气压驱动，浆体所受到机械扰动小，更能反映出浆体实际应用过程中的抗分散性能。同时，水泥基浆体在水下流动的过程中，经过水体冲刷，和实际施工情况基本一致，对于提高结果的可靠性具有显著的帮助。

进一步，输送管道的出口端设置在水中。以便于模拟浆体水下施工与水冲刷。当水泥基浆体从输送管道流出以后，直接进入水中，模拟水泥基浆体在水下施工环境下的真实表现，提高测试结果和实际应用之间的一致性。或者，可以将输送管道的出口端设置在水面以上或者水面以下，研究不同的水泥基浆体投放位置对于浆体泵送后的性质影响。

进一步，在装混凝土的容器顶部设置至少一个气压计，用于监测容器内部的气压（压力）变化。气压计监视装混凝土容器的内部压缩气体的压力，也即驱动水泥基浆体流动的气体压力，当压力降低的时候，适当的补充压缩气体，保持压力恒定。气压计容易获得，监控气体压力的结果可靠，容易控制调整。

进一步，在装混凝土的容器上部连接气泵，当加入新拌水泥基浆体，封闭容器以后，开启气泵，通过气泵对容器内部进行加压，模拟施工泵下压浆体与水冲刷力度。避免水泥基浆体堵塞气泵送气孔，同时防止将气体打入水泥基浆体中造成的品质影响。

进一步，步骤3中，开启输送管道以后，同时开启气泵，利用气泵适当的补充压缩空气，使得容器内部的气压稳定。

进一步，在泵送开启以后，立即测试一定量的水和一定量的浆体冲刷过后，水的pH值及浊度。停止水泥基浆体的输送后，立即测试一定量的水和一定量的浆体冲刷过后，水的pH值及浊度。

进一步，在水槽中设置标准试块模具，当水泥基浆体输送到水槽中时候，使得水泥基浆体能够填充满标准试块模具。一般可以通过控制水泥基浆体的输送量达到水泥基浆体填充满试块模具的效果。当水泥基浆体填充满标准试块模具以后，关闭标准试块模具的盖板，制备标准试块。

优选地，所述标准试块模具设置在水槽的底部。最好是设置在远离输送管道的远侧。如此设计可以使得流入到标准试块模具中的水泥基浆体为中段的水泥基浆体料，避免开始输送时候和输送结束的时候水泥基浆体受到其他因素干扰影响而引起取样结果不能反映整体品质的问题。

本发明提供的新技术方案主要能够实现以下技术效果：

(1)本发明水泥基浆体水下不分散性测试方法能模拟浆体浇筑的泵送压力，泵压连续可调，持续稳压，测试过程中和水泥基浆体的应用中的泵送情况基本一致，能够反映水泥基浆体的泵送应用的情况和效果表现。

(2)本发明水泥基浆体水下不分散性测试方法能真实模拟浆体与水在泵送过程中的冲刷情况，所以水泥基浆体在测试过程中经过适量的冲刷破坏，和水泥基浆体水下应用过程中水体冲刷破坏的情况一致，测试结果对施工应用效果一致。

(3)本发明水泥基浆体水下不分散性测试方法能通过测试浊度、pH值等可计量参数从侧面评价/反映浆体与水冲刷后的分散情况，各个测试结果之间具有简单直接的可比较性，方便指导水泥基浆体的配方优化调整设计。

(4)本发明水泥基浆体水下不分散性测试方法可通过标准浆体测绘出浆体不分散性能——pH（浊度）标准曲线，供测试试样参考，可以用于分析评价水泥基浆体在水下施工过程中随着施工情况/时间等参数变化的情况下，浆体的整体性能的变化，对于施工过程中的工艺参数控制优化提供指导。

(5)本发明水泥基浆体水下不分散性测试方法，采用标准试块模具在水下采集标准试块，模拟水体冲刷作用下，浆体自然堆积成型强度，对于水泥基浆体的成型强度研究结果具有重大指导意义。

附图说明：

图1是一种用于实施本发明的浆体水下抗分散性能测试方法的装置设备。

图中标记：1-气泵，2-稳压气阀，3-装混凝土的容器，4-气压计（气压指示器），5-泵送阀（设置于输送管道上），6-水槽（装水容器），7-测试设备（包括浊度、pH测定仪），8-标准试块模具（成型试块模具）。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

<实施例1>

如图1所示的装置结构，关闭阀门2和5，将新拌水泥基浆体加入装混凝土的容器3中，封闭容器。开启稳压气阀2，通过气泵1对容器3进行加压，当容器内部达到一定数值以后，调整稳压气阀2，保持容器3内部压力稳定。气泵1和容器3组成可调节并持续稳定气压（泵送压力）的小型浆体泵送装置。开启连接到容器底部或底侧的输送管道上的泵送阀5，使得水泥基浆体的在空气压力驱动下沿输送管道流动到水槽6中，使水泥基浆体以恒定的速度流入到水中，水泥基浆体逐渐充满水槽6的底部。输送的过程中控制气泵1向容器3补充压缩空气，保持容器3内部气压稳定，使得水泥基浆体在恒定的压力下完成输送。水泥基浆体输送到达设计量以后，关闭泵送阀5，停止水泥基浆体的输送。通过测试设备7连续监测水溶液的浊度和pH值变化并加以记录。

通过模拟浆体与水冲刷作用，测试水溶液浊度、pH值变化情况，分析水泥基浆体的水下不分散性。对比多份不同配合比例的混凝土材料的水下抗分散性能差异，快速评价筛选出更优的水泥基浆体配方。

<实施例2>

采用和实施例1采用相同的设备进行测试，测试的过程中在水槽6的底部远离泵送管道出口的一端设置标准试块模具8，标准试块模具具有顶部盖板，在测试开始前将顶盖揭开。具体的测试过程中和实施例1保持一致。当水泥基浆体充满水槽底部以后，从标准试块模具的顶部流入模具中，模具中充满水泥基浆体以后，封闭模具的顶部盖板，3d后取出脱模水养。测试分析水泥基浆体试块的结构形貌、整体强度和缺陷数。

在水泥基浆体的评价对比中，引入标准试块的强度数值，通过浊度、pH和强度等参数的差异对水泥基浆体的配方进行优选设计。

<对比例1>

玻璃量筒中装满水，向水中投入水泥基浆体，观察水体整体的浊度变化情况。多份不同的水泥基浆体投入水中以后，均能够保持较好的凝聚性，不分散，肉眼观察水体的浊度基本无太大变化。对于水泥基浆体的配方设计无法提供更多的指导帮助。

<实施例3>

将新拌水泥基浆体加入装混凝土的容器中，封闭容器。通过气泵对容器进行加压，当容器内部达到一定数值以后，保持容器内部压力稳定。开启连接到容器底部或底侧的输送管道，使得水泥基浆体的在空气压力驱动下沿输送管道流动到水槽中，输送的过程中保持容器内部气压稳定，使水泥基浆体以恒定的速度流入到水中，水泥基浆体逐渐充满水槽的底部。水泥基浆体输送到达测试量后，停止水泥基浆体的输送。通过测试设备监测水溶液的浊度和pH值变化并加以记录。

<实施例4>

如图1所示的装置系统，准备水槽6、容器3和气泵1，通过管道将其依次连接在一起。分别设置稳压阀2控制气泵1项容器3的气体输送，设置泵送阀5控制容器3中水泥基浆体向水槽6的流动。设备开始测试前，检查各部分装置及相关配件的正常，检查无误后进行组装，确保设备可靠稳定运行以及系统的密闭性。将新拌混凝土加入到装混凝土的容器3中，将蒸馏水加入到装水容器6中。封闭容器3，关闭泵送阀5，开启稳压气阀2。启动气泵1，向容器3充入压缩空气，容器3形成的密闭空间，观察气压计4，确定容器3内部气压。由稳压气阀2调节气泵1向容器3中输送的压缩空气，保证容器3内部保持恒压。在气压计4显示容器3内部气体压力满足施工要求时，开启泵送阀5开始泵送。输送管道的出口端设置在水槽中部，被水淹没。在泵送混凝土的过程中，观察气压计4，适时开启稳压气阀2通过气泵1补充容器3内部的压缩空气，保持容器3内部恒压。

在水槽6远离泵送水泥基浆体的管道出口的一侧，设置标准试块模具8，模具8沉于水槽6底部，保持模具8的盖板抽出开启成型模具8。开启泵送阀5，试验10s后关闭阀门5，水泥基浆体充盈水槽6的底部，并灌满模具8。读取测试设备7显示浊度、pH值，并将模具8盖板推入，盖住成型模具，3d后取出脱模水养。

测试过程中分析水泥基浆体水下泵送后的水体浊度变化、pH值变化以及经过水体冲刷的水泥基浆体标准试块的强度。标准试块取样自与水冲刷作用后的浆体，成型后的样品反应真实水下泵送浆体的情况。并且可以标准化/规范化的测定水泥基浆体的性能水平，进行横向的评价对比。

<对比例2>

将实施例4泵送的水泥基浆体材料直接灌注到标准试块模具中，制成标准试块，测试水泥基浆体的强度水平，结果显示直接测试结果和水下泵送流动进入模具的试块强度差异较大。其中，水下试块强度21.5MPa，直接制备的试块强度50.5MPa。

可以看出普通方法制备的试块强度和模拟水下情况制备的试块差异极大，水下冲刷对于水泥基浆体的强度有较大的影响，采用水下试块更能反映真实应用状况下的材料强度。

Claims (9)

1.一种水泥基浆体水下抗分散性测试方法，包括以下步骤：

（1）将新拌水泥基浆体加入装混凝土的容器中，封闭容器；

（2）通过气泵对容器进行加压，当容器内部达到一定数值以后，保持压力稳定；

（3）开启连接到容器底部或底侧的输送管道，使得水泥基浆体在空气压力驱动下沿输送管道流动到水槽中，所述输送管道出口设置在水中；同时控制空气压力稳定，在水泥基浆体输送的过程中保持容器内部的气压稳定；

（4）连续输送水泥基浆体一段时间后，关闭输送管道，停止水泥基浆体的输送，测试水溶液的浊度和pH值；

（5）水槽底部设置成型试模，对经水冲刷的浆体成型，试验强度。

2.如权利要求1所述水泥基浆体水下抗分散性测试方法，其特征在于，输送管道的出口端设置在水中，模拟浆体水下施工与水冲刷。

3.如权利要求1所述水泥基浆体水下抗分散性测试方法，其特征在于，在装混凝土的容器的顶部设置至少一个气压计，用于监测容器内部的气压变化。

4.如权利要求1所述水泥基浆体水下抗分散性测试方法，其特征在于，在装混凝土的容器的上部连接气泵，当加入新拌水泥基浆体，封闭容器以后，开启气泵，通过气泵对容器内部进行加压，模拟施工泵下压浆体与水冲刷力度。

5.如权利要求1所述水泥基浆体水下抗分散性测试方法，其特征在于，步骤（ 3） 中，开启输送管道以后，同时开启气泵，利用气泵适当的补充压缩空气，使得容器内部的气压稳定。

6.如权利要求1所述水泥基浆体水下抗分散性测试方法，其特征在于，在泵送开启以后，立即测试一定量的水和一定量的浆体冲刷过后，水的pH值及浊度。

7.如权利要求1所述水泥基浆体水下抗分散性测试方法，其特征在于，所述成型试模是在水槽中设置的标准试块模具，当水泥基浆体输送到水槽中时候，使得水泥基浆体能够填充满标准试块模具。

8.如权利要求7所述水泥基浆体水下抗分散性测试方法，其特征在于，所述标准试块模具设置在水槽的底部。

9.如权利要求7所述水泥基浆体水下抗分散性测试方法，其特征在于，所述标准试块模具在远离输送管道的远侧。