CN112485189A - 一种轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置及方法，包括混凝土压力泌水仪、加压泵和伸缩杆，混凝土压力泌水仪包括千斤顶、活塞和缸体，活塞设置于缸体内，千斤顶的下端与活塞上端连接，伸缩杆竖直布置于缸体内底座上，加压泵与千斤顶连接。能简便、快捷地测试轻骨料混凝土拌合物体积压缩率，从而实现预测轻骨料混凝土拌合物在该压力下的泵送性能变化；用以评价压力作用下轻骨料混凝土拌合物中轻骨料的吸水行为，从而对超高层泵送压力作用下轻骨料混凝土泵送稳定性进行预测与评价。

Description

一种轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置及方法

技术领域

本发明涉及混凝土测量技术领域，具体涉及一种轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置及方法。

背景技术

轻骨料混凝土具有比强度高、耐久性与保温隔热性能好、抗震性能优异、无碱集料反应风险等特点，研究表明，使用轻骨料混凝土的建筑结构自重较普通混凝土降低约20％，将其用于超高层建筑中，可以降低结构自重，对于超高层建筑而言相应结构尺寸可适当缩减，提高标准层面积使用率；同时提高建筑抗震性能与耐久性，提升建筑的保温与隔热性能以节约资源。因此，轻骨料混凝土在超高层建筑中的使用是一个可行且具显著意义的重要发展方向。

超高层建筑施工中，泵送施工拥有其他施工方式无法比拟的技术与经济优势，然而，将轻骨料混凝土用于超高层建筑泵送施工还存在如下难题：①轻骨料压力下吸水作用对轻骨料混凝土拌合物性能影响较大，轻骨料属于多孔材料，其表面存在较多的开口孔隙，吸取大量的水分，易导致轻骨料混凝土拌合物的工作性能损失较快，造成泵送困难；②超高层泵送施工过程中轻骨料吸水行为对拌合物的影响更大，由于超高泵送压力的作用，轻骨料的吸水效应会进一步放大，造成轻骨料混凝土工作性能急剧下降，而轻骨料混凝土泵送至作业面时由于环境压力降低，这部分新吸收的水分又会释放出来造成“二次释水”，影响拌合物和易性与结构后期性能，可以说压力下轻骨料的吸水行为对轻骨料混凝土超高泵送施工起到决定性作用；③压力下轻骨料吸水行为测试与评价方法缺失，一方面是现有测试方法几乎都是在常压条件下进行，一旦卸压后轻骨料的吸水行为即会发生改变，且轻骨料混凝土拌合物易出现分层，不宜直接进行拌合物测试，而再拌合过程中轻骨料的“二次释水”现象对测试结果又会产生很大影响，现有混凝土拌合物测试与评价方法均无法系统、全面、精准地量化压力下轻骨料吸水行为对拌合物性能的影响，另一方面采用高压环境测试拌合物性能的测试方法主要为压力泌水试验，然而由于轻骨料吸水行为的存在，轻骨料混凝土不宜测试压力泌水性能。

因此，发明一种能够简便、快捷地测试与评价压力作用下轻骨料混凝土拌合物中轻骨料吸水行为的测试方法是极为重要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置及方法，能简便、快捷地测试轻骨料混凝土拌合物体积压缩率，从而实现预测轻骨料混凝土拌合物在该压力下的泵送性能变化；用以评价压力作用下轻骨料混凝土拌合物中轻骨料的吸水行为，从而对超高层泵送压力作用下轻骨料混凝土泵送稳定性进行预测与评价。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置，包括混凝土压力泌水仪、加压泵和伸缩杆，混凝土压力泌水仪包括千斤顶、活塞和缸体，活塞设置于缸体内，千斤顶的下端与与活塞上端连接，伸缩杆竖直布置于缸体内底座上，千斤顶上设有快速接头，加压泵通过快速接头与千斤顶连接。

按照上述技术方案，伸缩杆包括基座、套筒和滑杆，基座设置于缸体底座上，通过铰链与缸体底座连接，套筒设置于基座上，滑杆套设于套筒内。

按照上述技术方案，缸体底座上设有圆形槽，基座设置于圆形槽内。

按照上述技术方案，混凝土压力泌水仪还包括顶盖和双头螺杆，顶盖设置于缸体的上端，双头螺杆沿缸体周向布置，双头螺杆的两端分别通过螺纹与顶盖和缸体底座连接，千斤顶竖直向下设置于顶盖上；

活塞与缸体之间设有O型密封圈；密封圈的个数为2-3个。

活塞上设有泄压螺栓。

按照上述技术方案，各伸缩杆以缸体的中心轴线为中心沿周向均匀布置，各伸缩杆与缸体的中心轴线的距离为缸体的1/2半径。

按照上述技术方案，千斤顶的加压口设有压力表。

一种采用以上所述的轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置的测试方法，包括以下步骤：

1)测量并记录缸体内高H₀；

2)将多个伸缩杆竖直间隔固定于缸体底座，并调节伸缩至最长状态；

3)将待测的轻骨料混凝土拌合物装入缸体内，并记录下待测轻骨料混凝土拌合物拌合时配合比中所使用的单方净用水量V₀；

4)轻骨料混凝土拌合物装填完毕后按压伸缩杆顶端，使伸缩杆顶端与轻骨料混凝土拌合物上表面持平；

5)量取各个伸缩杆与缸体顶部的距离H_i；

6)将活塞及千斤顶与缸体安装，并将加压泵与快速接头连接固定；

7)开启加压泵向千斤顶施加压力维持在压力值P₀，并从开启加压泵开始计时，达到设定时间t后关闭加压泵、卸压；

8)从缸体上拆卸掉千斤顶和活塞，量取各伸缩杆与缸体顶部的距离H_i'；

9)根据测量数据计算轻骨料混凝土体积压缩率。

按照上述技术方案，在所述的步骤1)之前，还包括以下步骤：将缸体的内壁和伸缩杆的外表面润湿。

按照上述技术方案，在所述的步骤3)中，将待测的轻骨料混凝土拌合物装入缸体内的具体过程为：将待测的轻骨料混凝土拌合物分2层装入缸体内，每层装入后用捣棒沿边缘向中心均匀插捣10～20次，插捣过程中注意保持伸缩杆竖直状态。

按照上述技术方案，在所述的步骤9)中，根据公式(1)计算轻骨料混凝土拌合物体积压缩率：

式中：V_c—轻骨料混凝土拌合物体积压缩率；H₀—混凝土压力泌水仪缸体内高；H_i—试验前各伸缩杆顶部距容器顶端距离；H_i'—试验后各伸缩杆顶部距容器顶端距离；V₀—拌制轻骨料混凝土拌合物所使用的单方净用水量；P₀—试验所需要评价的模拟压力；k—水在试验压力P₀和环境温度下的体积弹性系数。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过伸缩杆用于测定轻骨料混凝土压力下竖向变形，利用压力泌水试验设备模拟恒定的泵送压力环境，通过伸缩杆的变化测定轻骨料混凝土拌合物在压力下的体积变化，以此来表征在恒定压力作用下轻骨料额外吸收拌合物中的水分量，能简便、快捷地测试轻骨料混凝土拌合物体积压缩率，从而实现预测轻骨料混凝土拌合物在该压力下的泵送性能变化；本发明采用伸缩杆的变形来表征轻骨料混凝土拌合物在压力作用下的体积变化，在压力卸载后压缩杆不会回弹，即其长度变化可以表征轻骨料混凝土拌合物的最大变形，避免了现有测试方法在压力卸载后可能由于轻骨料“二次释水”对轻骨料混凝土拌合物压力下性能变化测试结果造成的影响，用以评价压力作用下轻骨料混凝土拌合物中轻骨料的吸水行为，从而对超高层泵送压力作用下轻骨料混凝土泵送稳定性进行预测与评价。

2、本发明提出的压力作用下轻骨料混凝土体积压缩率计算公式，考虑了轻骨料混凝土拌合物中水分的可压缩性，对计算公式进行了修正，使得计算公式能够更精确地评价轻骨料混凝土拌合物在压力作用下泵送性能的变化。

附图说明

图1是本发明实施例中轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中伸缩杆的结构示意图；

图中，1-压力表；2-快速接头；3-三通；4-千斤顶；5-顶盖；6-紧固螺母；7-活塞；8-O型密封圈；9-泄压螺栓；10-轻骨料混凝土拌合物；11-双头螺杆；12-缸体；13-伸缩杆；14-混凝土压力泌水仪；15-圆形槽；16-底座；17-滑杆；18-套筒；19-铰链；20-基座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图2所示，本发明提供的一个实施例中的轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置，包括混凝土压力泌水仪、加压泵和伸缩杆13，混凝土压力泌水仪包括千斤顶4、活塞7和缸体12，活塞7设置于缸体12内，千斤顶4设置于活塞7上方，并与活塞连接，伸缩杆13竖直布置于缸体12的底座16上，千斤顶4上设有快速接头2，加压泵通过快速接头2与千斤顶4连接。

进一步地，伸缩杆13包括基座20、套筒18和滑杆17，基座20设置于缸体12底座16上，通过铰链19与缸体12底座16连接，套筒18设置于基座20上，滑杆17套设于套筒18内。

进一步地，套筒18通过螺纹与基座20连接。

进一步地，缸体12底座16上设有圆形槽15，基座20设置于圆形槽15内。

进一步地，混凝土压力泌水仪还包括顶盖5和双头螺杆11，顶盖5设置于缸体12的上端，双头螺杆11沿缸体12周向布置，双头螺杆11的两端分别通过螺纹与顶盖5和缸体12底座16连接，千斤顶4竖直向下设置于顶盖5上；

活塞7与缸体12之间设有O型密封圈8；密封圈的个数为2-3个。

活塞7上设有泄压螺栓9。

进一步地，各伸缩杆13以缸体12的中心轴线为中心沿周向均匀布置，各伸缩杆13与缸体12的中心轴线的距离为缸体12的1/2半径。

进一步地，伸缩杆13的个数为4个。

进一步地，千斤顶4的加压口设有压力表1。

进一步地，压力表1通过三通3与快速接头2连接。

一种采用以上所述的轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置的测试方法，包括以下步骤：

1)测量并记录缸体12内高H₀；

2)将多个伸缩杆13通过铰链19竖直间隔固定于缸体12底座16的圆形槽15内，并调节伸缩至最长状态；

3)将待测的轻骨料混凝土拌合物10装入缸体12内，并记录下待测轻骨料混凝土拌合物10拌合时配合比中所使用的单方净用水量V₀；

4)轻骨料混凝土拌合物10装填完毕后用抹刀短边轻轻按压伸缩杆13顶端，使伸缩杆13顶端与轻骨料混凝土拌合物10上表面基本持平；

5)量取各个伸缩杆13与缸体12顶部的距离H_i；

6)将活塞7及千斤顶4与缸体12安装，并将加压泵与快速接头2连接固定；

7)开启加压泵向千斤顶4施加压力维持在压力值P₀，并从开启加压泵开始计时，达到设定时间t后关闭加压泵、卸压；

8)从缸体12上拆卸掉千斤顶4和活塞7，量取试验后各伸缩杆13与缸体12顶部的距离H_i'；

9)根据测量数据计算轻骨料混凝土体积压缩率。

进一步地，在所述的步骤1)之前，还包括以下步骤：将缸体12的内壁和伸缩杆13的外表面润湿。

进一步地，在所述的步骤3)中，将待测的轻骨料混凝土拌合物10装入缸体12内的具体过程为：将待测的轻骨料混凝土拌合物10分2层装入缸体12内，每层装入后用捣棒沿边缘向中心均匀插捣10～20次，插捣过程中注意保持伸缩杆13竖直状态。

进一步地，在所述的步骤9)中，根据公式(1)计算轻骨料混凝土拌合物体积压缩率：

式中：V_c—轻骨料混凝土拌合物体积压缩率，‰；H₀—混凝土压力泌水仪缸体12内高，mm；H_i—试验前各伸缩杆13顶部距容器顶端距离，mm；H_i'—试验后各伸缩杆13顶部距容器顶端距离，mm；V₀—拌制轻骨料混凝土拌合物所使用的单方净用水量，ml；P₀—试验所需要评价的模拟压力，Pa；k—水在试验压力P₀和环境温度下的体积弹性系数，N/m²。

本发明的工作过程：参照图1、图2准备轻骨料混凝土体积压缩率测试装置，它包括改装混凝土压力泌水仪14、4个伸缩杆13、加压泵；伸缩杆13包括基座20、铰链19、套筒18、滑杆17，铰链19焊接于基座20顶端外侧，套筒18与基座20通过螺纹连接，滑杆17置于套筒18内可自由滑动且密封性良好；改装混凝土压力泌水仪14包括底座16、圆形槽15、缸体12、双头螺杆11、泄压螺栓9、O型密封圈8、活塞7、紧固螺母6、顶盖5、千斤顶4、三通3、快速接头2、压力表1，缸体12固定在底座16上，缸体内底部1/2半径处对称开有4个圆形槽15，圆形槽15侧有铰链，4个伸缩杆12置于圆形槽内且通过铰链固定，活塞7上设有对称分布的2个泄压螺母6，侧面装有橡皮质的O型密封圈，活塞7、顶盖5、千斤顶4、三通3、快速接头2、压力表1固定连接，顶盖5与缸体12通过双头螺杆11和紧固螺母6连接并锁紧，快速接头2连接加压泵，压力表1可测试千斤顶4内压力。

轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试方法，它包括如下步骤：

1)准备轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置(如上所述)；

2)轻骨料混凝土体积压缩率测试

实验前对改装混凝土压力泌水仪14的缸体12内壁、伸缩杆13外表面润湿，测量并记录缸体12内高H₀；将4个伸缩杆13通过铰链19竖直固定在改装混凝土压力泌水仪缸体12内底部圆形槽15内，调节伸缩杆13至最长状态；将待测的轻骨料混凝土拌合物10分2层装入混凝土压力泌水仪缸体12内，每层装入后用捣棒沿边缘向中心均匀插捣15次，插捣过程中注意保持伸缩杆13竖直状态；记录下待测轻骨料混凝土10拌合时配合比中所使用的单方净用水量V₀；轻骨料混凝土拌合物10装填完毕后用抹刀短边轻轻按压伸缩杆13顶端，使伸缩杆13顶端与拌合物10上表面基本持平，量取各个伸缩杆13与混凝土压力泌水仪缸体12顶部的距离H_i；按图1安装好混凝土压力泌水仪14，将加压泵与快速接头2连接固定，开启并调节加压泵，使压力表1显示的压力示数维持在测试所需的压力值P₀，从开启加压泵开始计时，达到设定时间t后关闭加压泵、卸压，小心拆除改装混凝土压力泌水仪顶盖5，量取试验后各伸缩杆13与混凝土压力泌水仪缸体12顶部的距离H_i'；

3)轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试结果计算

按如下的轻骨料混凝土体积压缩率计算公式计算测试结果：

式中：V_c—轻骨料混凝土拌合物体积压缩率，‰；

H₀—混凝土压力泌水仪缸体内高，mm；

H_i—试验前各伸缩杆顶部距容器顶端距离，mm；

H_i'—试验后各伸缩杆顶部距容器顶端距离，mm；

V₀—拌制轻骨料混凝土拌合物所使用的单方净用水量，ml；

P₀—试验所需要评价的模拟压力，Pa；

k—水在试验压力P₀和环境温度下的体积弹性系数，N/m²。

轻骨料混凝土拌合物体积压缩率V_c越大，在压力作用下轻骨料的吸水量越大、吸水行为越明显，则轻骨料混凝土拌合物在泵送压力作用下的泵送性能变化越大、泵送稳定性越差；反之轻骨料混凝土拌合物体积压缩率V_c越小，则其泵送稳定性越好。

下面将结合实施例来进一步具体说明本发明。

表1为用来测量轻骨料混凝土拌合物体积压缩率V_c的轻骨料混凝土拌合物配合比及拌制前轻骨料预湿程度，轻骨料预湿程度采用拌制时轻骨料吸水率除以轻骨料24h吸水率的百分比计算的结果。所使用的轻骨料为页岩陶粒，密度等级800级，表观密度1300kg/m³。

表1

表2为表1所列实施例1-9的轻骨料混凝土拌合物使用上述方法测量的体积压缩率和其他工作性能数据，需要说明的是，表中所列出的工作性能数据是用现有的标准进行测量的，列出这些性能数据的目的是：以现有的测试方法尚不能系统性评价轻骨料混凝土除流动性意外的其他泵送性能的，特别是在轻骨料混凝土坍落度和扩展度数值都很大的情况下。

表2

由表2可知，参考现行工作性能数据，使用本上述方法能够较为简便、快捷的预测出轻骨料混凝土拌合物压力下轻骨料吸水行为对拌合物泵送性能的影响。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置，其特征在于，包括混凝土压力泌水仪、加压泵和伸缩杆，混凝土压力泌水仪包括千斤顶、活塞和缸体，活塞设置于缸体内，千斤顶下端与活塞上端连接，伸缩杆竖直布置于缸体内底座上，加压泵与千斤顶连接。

2.根据权利要求1所述的轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置，其特征在于，伸缩杆包括基座、套筒和滑杆，基座设置于缸体底座上，通过铰链与缸体底座连接，套筒设置于基座上，滑杆套设于套筒内。

3.根据权利要求2所述的轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置，其特征在于，缸体底座上设有圆形槽，基座设置于圆形槽内。

4.根据权利要求1所述的轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置，其特征在于，混凝土压力泌水仪还包括顶盖和双头螺杆，顶盖设置于缸体的上端，双头螺杆沿缸体周向布置，双头螺杆的两端分别通过螺纹与顶盖和缸体底座连接，千斤顶竖直向下设置于顶盖上；

活塞与缸体之间设有密封圈；

活塞上设有泄压螺栓。

5.根据权利要求1所述的轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置，其特征在于，各伸缩杆以缸体的中心轴线为中心沿周向均匀布置，各伸缩杆与缸体的中心轴线的距离为缸体的1/2半径。

6.根据权利要求1所述的轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置，其特征在于，千斤顶的加压口设有压力表。

7.一种采用权利要求1所述的轻骨料混凝土拌合物体积压缩率测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)测量并记录缸体内高H₀；

2)将多个伸缩杆竖直间隔固定于缸体底座，并调节伸缩至最长状态；

3)将待测的轻骨料混凝土拌合物装入缸体内，并记录下待测轻骨料混凝土拌合物拌合时配合比中所使用的单方净用水量V₀；

4)轻骨料混凝土拌合物装填完毕后按压伸缩杆顶端，使伸缩杆顶端与轻骨料混凝土拌合物上表面持平；

5)量取各个伸缩杆与缸体顶部的距离H_i；

6)将活塞及千斤顶与缸体安装，并将加压泵与快速接头连接固定；

7)开启加压泵向千斤顶施加压力维持在压力值P₀，并从开启加压泵开始计时，达到设定时间t后关闭加压泵、卸压；

8)从缸体上拆卸掉千斤顶和活塞，量取各伸缩杆与缸体顶部的距离H_i'；

9)根据测量数据计算轻骨料混凝土体积压缩率。

8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，在所述的步骤1)之前，还包括以下步骤：将缸体的内壁和伸缩杆的外表面润湿。

9.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，在所述的步骤3)中，将待测的轻骨料混凝土拌合物装入缸体内的具体过程为：将待测的轻骨料混凝土拌合物分2层装入缸体内，每层装入后用捣棒沿边缘向中心均匀插捣10～20次，插捣过程中注意保持伸缩杆竖直状态。

10.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，在所述的步骤9)中，根据公式(1)计算轻骨料混凝土拌合物体积压缩率：

式中：V_c—轻骨料混凝土拌合物体积压缩率；H₀—混凝土压力泌水仪缸体内高；H_i—试验前各伸缩杆顶部距容器顶端距离；H_i'—试验后各伸缩杆顶部距容器顶端距离；V₀—拌制轻骨料混凝土拌合物所使用的单方净用水量；P₀—试验所需要评价的模拟压力；k—水在试验压力P₀和环境温度下的体积弹性系数。

Images