CN108918835B - 一种混凝土流变性能的测试装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种混凝土流变性能的测试装置及测量方法，解决现有技术测量混凝土流变参数屈服应力和粘度时的问题：易使砂浆和粗骨料分离，使被测混凝土局部的粗骨料级配发生变化，使得所测结果不准确，且随机性较大，并且测量仪器结构复杂、造价成本高。本发明包括基座、刚性框架、可控速率液压泵、剪切件、容器、电子尺、压力传感器及距离传感等；刚性框架与基座固定连接，可控速率液压泵固定于刚性框架横梁的下表面，剪切件的上端与可控液压泵的下端固接，容器置于基座之上，电子尺用于测定剪切件的伸缩高度，压力传感器用以监测可控速率液压泵的荷载，距离传感器用以测量剪切件内外混凝土的高度。本发明用于测量混凝土的流变性能及可泵性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量装置及测量方法，具体涉及一种混凝土流变性能的测试装置及测量方法。
背景技术
新拌混凝土流变性能的测量方法，按照Bingham提出的混凝土流变性理论主要有混凝土的屈服应力和塑性粘度两个流变性参数。国内外对测定混凝土流变参数的测量仪器做了大量的改进，主要是使用旋转式方法进行测量，但是该方法会引起混凝土测试区的骨料迁移，降低测试结果的准确度，并且这类仪器结构复杂，造价高昂，难以广泛应用。
发明内容
本发明为解决现有流变仪、摩擦计及粘度计测量混凝土流变参数式易使混凝土测试区的骨料产生迁移，降低测试结果的准确度，以及测量仪器结构复杂，造价高昂等问题，进而提出一种混凝土流变性能的测试装置及测量方法。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括基座、刚性框架、可控速率液压泵、剪切件、容器、电子尺、压力传感器及距离传感器，刚性框架与基座固定连接，可控速率液压泵固定于刚性框架横梁的下表面，两端开口的圆筒形剪切件的上端与可控液压泵的下端固接，容器置于基座之上，电子尺用于测定剪切件的伸缩高度，压力传感器用以监测可控速率液压泵的荷载，距离传感器用以测量剪切件内外混凝土的高度。
基座尺寸为60mm×500mm×700mm；刚性框架的竖向构件尺寸为1200mm×70mm×100mm，横向构件尺寸为100mm×600mm× 60mm；剪切件高300mm，外径150mm，管壁厚4mm；容器高400mm，外径360mm，筒壁厚4mm；可控速率液压泵的可控速率范围为 0.01-0.6m/s，最小精准速率为0.01m/s；电子尺的测量范围为0-700mm，最小精确尺寸为0.1mm；压力传感器的测量范围为0.001-2kN，最小精确荷载为0.001kN；距离传感器的量程为300-1200mm，最小精确距离为0.1mm。
本发明测量混凝土流变参数的具体步骤如下：
步骤一、将混凝土装于容器内，然后将容器置于基座中间位置，启动可控速率液压泵，将剪切件的下端下降到混凝土上表面。
步骤二、逐渐增大可控速率液压泵的压力，读取剪切件可以插入到混凝土内部时荷载传感器的读数，从而计算新拌混凝土的屈服应力，根据式(1)计算：
τ0＝K0/b·(2r-b)·π (1)
其中，所述τ0为所述新拌混凝土的屈服应力，所述K0为所述剪切件初始插入到混凝土内部时荷载传感器的荷载值，所述b为所述剪切件筒体的厚度，所述r为所述剪切件的外径。
步骤三、将剪切件重新调回初始状态，分别以0.05m/s、 0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s、0.4m/s及0.5m/s的固定速率插入到新拌混凝土中进行试验，电子尺、压力传感器及距离传感连接到数据采集仪上，得到剪切件以多种不同固定速率时的深度、荷载以及剪切件圆筒内外混凝土高度的试验数据，计算每次不同速率试验混凝土塑性粘度，然后将每次试验获得的塑性粘度求取平均数，得到最终塑性粘度值。混凝土塑性粘度依据式(2)计算获得：
其中，所述μ为所述新拌混凝土的塑性粘度，所述K为所述剪切件插入到混凝土内部时荷载传感器所测实时荷载值，所述γ为混凝土计算折减系数，取值为0.37；所述h1为混凝土与剪切件外部的接触高度，h1＝H1-HS；所述h2为混凝土与剪切件内部的接触高度， h2＝H2-HS；H1、H2为距离传感器所测剪切件外部和内部混凝土实时高度值，HS为电子尺所测剪切件底部的实时位置高度值。
以试验所得混凝土屈服应力τ0、塑性粘度μ及剪切件内外混凝土的高度差评价混凝土的可泵性，可泵性B评价模型依式(3) 计算：
B＝k1·(h1-h2)+k2·μ (3)
式中，k1、k2为折减系数，当剪切速度小于等于0.2m/s时，k1、 k2分别为0.45、0.55；当剪切速度大于0.2m/s时，k1、k2分别为0.5、 0.5。
当可泵性评价指标0＜B≤15时，表示混凝土的可泵性较好；当可泵性评价指标15＜B≤30时，表示混凝土的可泵性一般；当可泵性评价指标B＞30时，表示混凝土的可泵性较差。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，操作便捷，测得的混凝土流变参数准确率高，克服了旋转型流变仪易使测试区混凝土的粗骨料迁移等问题。
附图说明
图1是本发明的尺寸标注图
图2是本发明的主剖视图
具体实施方式
结合图1说明本发明实施方式，本发明实施方式所述一种混凝土流变性能的测试装置，其特征在于：所述一种混凝土流变性能的测试装置包括基座1、刚性框架2、可控速率液压泵3、剪切件4、容器5、电子尺6、压力传感器7及距离传感器8a、8b，刚性框架2 与基座1固定连接，可控速率液压泵3固定于刚性框架2横梁的下表面，两端开口的圆筒形剪切件4的上端与可控液压泵3的下端固接，容器5置于基座1之上，电子尺6用于测定剪切件4的伸缩高度，压力传感器7用以监测可控速率液压泵3的荷载，距离传感器8a、8b 用以测量剪切件4内外混凝土的高度。
结合图1说明本发明实施方式，本发明实施方式所述一种混凝土流变性能的测试装置，其特征在于：基座1尺寸为 60mm×500mm×700mm；刚性框架2的竖向构件尺寸为1200mm×70mm×100mm，横向构件尺寸为100mm×600mm×60mm；所述剪切件4高300mm，外径150mm，管壁厚4mm；容器5高400mm，外径360mm，筒壁厚4mm；可控速率液压泵3的可控速率范围为 0.01-0.6m/s，最小精准速率为0.01m/s；电子尺6的测量范围为0-700mm，最小精确尺寸为0.1mm；压力传感器的测量范围为 0.001-2kN，最小精确荷载为0.001kN；距离传感器8a、8b的量程为 300-1200mm，最小精确距离为0.1mm。
结合图1、2说明本实施方式，本实施方式所述一种混凝土流变性能的测试装置及测量方法，其特征在于：所述测量方法的具体步骤如下：
步骤一、将混凝土装于容器5内，然后将容器5置于基座 1中间位置，启动可控速率液压泵3，将剪切件4的下端下降到混凝土上表面。
步骤二、逐渐增大可控速率液压泵3的压力，读取剪切件 4可以插入到混凝土内部时荷载传感器7的读数，从而计算新拌混凝土的屈服应力，根据式(1)计算：
τ0＝K0/b·(2r-b)·π (1)
其中，所述τ0为所述新拌混凝土的屈服应力，所述K0为所述剪切件4初始插入到混凝土内部时荷载传感器7的荷载值，所述b为所述剪切件4筒体的厚度，所述r为所述剪切件4的外径。
步骤三、将剪切件4重新调回初始状态，分别以0.05m/s、 0.1m/s、0.2m/s、0.3m/s、0.4m/s及0.5m/s的固定速率插入到新拌混凝土中进行试验，电子尺6、压力传感器7及距离传感8a、8b连接到数据采集仪上，得到剪切件4以多种不同固定速率时的深度、荷载以及剪切件4圆筒内外混凝土高度的试验数据，计算每次不同速率试验混凝土塑性粘度，然后将每次试验获得的塑性粘度求取平均数，得到最终塑性粘度值。混凝土塑性粘度依据式(2)计算获得：
其中，所述μ为所述新拌混凝土的塑性粘度，所述K为所述剪切件4插入到混凝土内部时荷载传感器7所测实时荷载值，所述γ为混凝土计算折减系数，取值为0.37；所述h1为混凝土与剪切件4外部的接触高度，h1＝H1-Hs；所述h2为混凝土与剪切件4内部的接触高度，h2＝H2-Hs。H1、H2为距离传感器8a、8b所测剪切件4外部和内部混凝土实时高度值，Hs为电子尺6所测剪切件4底部的实时位置高度值。
以试验所得混凝土屈服应力τ0、塑性粘度μ及剪切件4内外混凝土的高度差评价混凝土的可泵性，可泵性B评价模型依式(3) 计算：
B＝k1·(h1-h2)+k2·μ (3)
式中，k1、k2为折减系数，当剪切速度小于等于0.2m/s时，k1、 k2分别为0.45、0.55；当剪切速度大于0.2m/s时，k1、k2分别为0.5、 0.5。
当可泵性评价指标0＜B≤15时，表示混凝土的可泵性较好；当可泵性评价指标15＜B≤30时，表示混凝土的可泵性一般；当可泵性评价指标B＞30时，表示混凝土的可泵性较差。
本发明提供示例1体现该试验装置及方法对混凝土水平流动性能评价的可靠度。
示例1中混凝土水平流动性能的试验装置及评价方法采用本发明的摘要中所示装置，混凝土采用三种不同流动性能的配合比进行混凝土水平流动性能的试验和评价，试验配合比如表1所示。
表1混凝土流变试验配合比(Kg/m3)
| 编号 | 水 | 水泥 | 粉煤灰 | 砂 | 碎石 | 水灰比 |
| C1 | 111 | 370 | 0 | 740 | 1000 | 0.3 |
| C2 | 148 | 310 | 60 | 800 | 960 | 0.4 |
| C3 | 185 | 245 | 125 | 860 | 900 | 0.5 |
混凝土搅拌好后，将混凝土装入容器5中，安装上述实施步骤进行混凝土流变试验，经计算公式处理得到试验结果如表2所示。
表2混凝土流变试验结果
试验显示C1组混凝土干硬较为严重，几乎没有流动性，可泵性差；C2组混凝土整体稳定性和粘聚性一般，流动性表现一般，也较难泵送；C3组混凝土流动性和可泵性较好。本发明提出的可泵性评价与试验结果一致。
Claims (2)
1.一种混凝土流变性能的测试方法，所用装置包括基座(1)、刚性框架(2)、可控速率液压泵(3)、剪切件(4)、容器(5)、电子尺(6)、压力传感器(7)及两个距离传感器；刚性框架(2)与基座(1)固定连接，可控速率液压泵(3)固定于刚性框架(2)横梁的下表面，两端开口的圆筒形剪切件(4)的上端与可控液压泵(3)的下端固接，容器(5)置于基座(1)之上，电子尺(6)用于测定剪切件(4)的伸缩高度，压力传感器(7)用以监测可控速率液压泵(3)的荷载，两个距离传感器用以测量剪切件(4)内外混凝土的高度；
其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、将混凝土装于容器(5)内，然后将容器(5)置于基座(1)中间位置，启动可控速率液压泵(3)，将剪切件(4)的下端下降到混凝土上表面；
步骤二、逐渐增大可控速率液压泵(3)的压力，读取剪切件(4)插入到混凝土内部时压力传感器(7)的读数，从而计算新拌混凝土的屈服应力，根据式(1)计算：
τ0＝K0/b·(2r-b)·π (1)
其中，所述τ0为所述新拌混凝土的屈服应力，所述K0为所述剪切件(4)初始插入到混凝土内部时压力传感器(7)的荷载值，所述b为所述剪切件(4)筒体的厚度，所述r为所述剪切件(4)的外径；
步骤三、将剪切件(4)重新调回初始状态，分别以不同的固定速率插入到新拌混凝土中进行试验，电子尺(6)、压力传感器(7)及距离传感连接到数据采集仪上，得到剪切件(4)以多种不同固定速率时的深度、荷载以及剪切件(4)圆筒内外混凝土高度的试验数据，计算每次不同速率试验混凝土塑性粘度，然后将每次试验获得的塑性粘度求取平均数，得到最终塑性粘度值；混凝土塑性粘度依据式(2)计算获得：
其中，所述μ为所述新拌混凝土的塑性粘度；所述K为所述剪切件(4)插入到混凝土内部时压力传感器(7)所测实时荷载值；所述γ为混凝土计算折减系数，取值为0.37；所述h1为混凝土与剪切件(4)外部的接触高度，h1＝H1-HS；所述h2为混凝土与剪切件(4)内部的接触高度，h2＝H2-Hs；H1、H2为距离传感器(8a)、(8b)所测剪切件(4)外部和内部混凝土实时高度值，HS为电子尺(6)所测剪切件(4)底部的实时位置高度值。
2.应用如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，可泵性B评价模型依式(3)计算：
B＝k1·(h1-h2)+k2·μ (3)
式中，h1、h2分别为内外混凝土的高度，k1、k2为折减系数，当剪切速度小于等于0.2m/s时，k1、k2分别为0.45、0.55；当剪切速度大于0.2m/s时，k1、k2分别为0.5、0.5；当可泵性评价指标0＜B≤15时，表示混凝土的可泵性较好；当可泵性评价指标15＜B≤30时，表示混凝土的可泵性一般；当可泵性评价指标B＞30时，表示混凝土的可泵性较差。
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