CN112525759A - 一种轻骨料压力吸水率比快速测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻骨料压力吸水率比快速测试装置及方法，包括缸体、盛水容器、网篮、天平和高压气泵，盛水容器设置于缸体内，缸体的上端设有上盖，天平设置于上盖，网篮吊挂于天平下方，并悬置于盛水容器内，盛水容器上设有镂空孔，镂空孔高于网篮，盛水容器的底部设有放水闸门，高压气泵与缸体连通，上盖设有注水孔，注水孔与盛水容器的内腔连通，注水孔内设有密封塞；使缸体内腔在高压气泵加压时密封，镂空孔使盛水容器与缸体的气压连通。本发明提高轻骨料压力吸水率比测试精度，结构简单，测量更加便捷快速。

Description

一种轻骨料压力吸水率比快速测试装置及方法

技术领域

本发明涉及混凝土测试技术领域，具体涉及一种轻骨料压力吸水率比快速测试装置及方法。

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时，轻骨料的吸水性特别是在泵送压力作用下的吸水性对拌合物泵送性能会造成较大影响，一方面轻骨料表面独特的多孔隙结构在超高层泵送施工的超高泵送压力作用下会进一步吸收水分，使得拌合物内自由水减少、拌合物流动性下降、造成泵送困难；另一方面在轻骨料混凝土泵送至作业面后由于高压环境解除，轻骨料受高压作用所多吸收的水分在常压环境下会释放出来形成“二次释水”效应。因此，轻骨料的吸水性特别是在压力作用下的吸水性控制是保证轻骨料混凝土超高层泵送顺利施工的关键因素之一。

然而现有轻骨料吸水率的测试主要还是依托表干法，该方法无法在模拟高压环境中使用，而在常压下采用表干法测试轻骨料吸水率时轻骨料势必会出现二次释水，使得测试结果精度不够、难易准确反映轻骨料在压力下的吸水率变化情况，因此，针对轻骨料压力下的吸水率变化测试方法的开发是及其重要的。

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，提供了一种轻骨料压力吸水率比快速测试装置及方法，提高轻骨料压力吸水率比测试精度，结构简单，测量更加便捷快速。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种轻骨料压力吸水率比快速测试装置，包括缸体、盛水容器、网篮、天平和高压气泵，盛水容器设置于缸体内，缸体的上端设有上盖，天平设置于上盖，网篮吊挂于天平下方，并悬置于盛水容器内，盛水容器上设有镂空孔，镂空孔高于网篮，盛水容器的底部设有放水闸门，高压气泵与缸体内腔连通，上盖设有注水孔，注水孔与盛水容器的内腔连通，注水孔内设有密封塞；使缸体内腔在高压气泵加压时密封，镂空孔使盛水容器与缸体的气压连通。

按照上述技术方案，盛水容器悬置于缸体内，盛水容器的顶部与上盖连接固定，注水孔和天平布置于盛水容器上方。

按照上述技术方案，镂空孔设置于盛水容器的侧壁上，镂空孔的个数为多个。

按照上述技术方案，上盖与缸体通过紧固螺栓连接固定，且上盖与缸体密封连接。

按照上述技术方案，注水孔内的密封塞为密封螺栓。

按照上述技术方案，放水闸门包括电动锁和底板，底板设置于盛水容器底部，底板的一端与盛水容器底部的一端铰接，底板的另一端通过电动锁与盛水容器底部的另一端连接。

按照上述技术方案，电动锁连接有开合按钮，开合按钮设置于上盖。

按照上述技术方案，缸体上设有压力表；压力表设置于上盖上，用于测量缸体的气压。

按照上述技术方案，天平连接有显示屏，显示屏设置于上盖的上端面，天平设置于上盖的下端面；显示屏用于测量天平称量的数据。

种采用以上所述的轻骨料压力吸水率比快速测试装置的测试方法，包括以下步骤：

1)将一定质量m₁的轻骨料置于网篮中，并安装好轻骨料压力吸水率比快速测试装置；

2)从注水孔向盛水容器内缓慢注水至有水从盛水容器上部镂空孔处溢出，并开始计时；

3)用密封塞将注水孔堵住后，通过高压气泵向缸体内加压；

4)维持缸体内恒定压力P₀时间t后，打开盛水容器底部的放水闸门，使盛水容器内水快速流空，记录水流空过程中天平显示屏记录下的最大读数m₃；

5)计算轻骨料压力吸水率比。

按照上述技术方案，在所述的步骤5)中，根据公式(1)计算轻骨料压力吸水率比

式中：R_P0，t为压力P₀，时刻t时的轻骨料压力吸水率比，％；P₀为设定的模拟压力，Pa；t为测试的压力吸水时间，min；m₂为常压吸水率测试中显示屏最大示数，kg；m₃为压力吸水率测试中显示屏最大示数，kg；

按照上述技术方案，在所述的步骤1)之前，测试轻骨料常压基准吸水率，测试轻骨料常压基准吸水率的具体过程为：

a)将一定质量m₁的轻骨料置于网篮中，并安装好轻骨料压力吸水率比快速测试装置；

b)从注水孔向盛水容器内缓慢注水至有水从盛水容器上部镂空孔处溢出，并开始计时；

c)计时时间t后，打开盛水容器底部的放水闸门，使盛水容器内水快速流空，记录水流空过程中天平显示屏记录下的最大读数m₂。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提出的轻骨料压力吸水率比测试装置及方法，利用容器中水流出时浮力逐渐减小的特点，测试水流空过程中的最大重量，以此时的状态代替表干状态，可以更好地模拟轻骨料在拌合物中所处的湿润环境状态，用以模拟轻骨料的吸水率变化更接近于真实情况；整个测试过程全部处于恒压环境，避免了现有轻骨料吸水率测试方法所采用的表干法产生的“二次释水”效应对测试结果造成的影响，用以测试指定压力下轻骨料吸水率的结果更精确。

2、本发明提出的轻骨料压力吸水率比计算公式，计算简便、直观，通过两组对比试验即可测得轻骨料在常压条件和指定压力条件下的吸水率变化情况，较现有诸多方法均更加简便、快捷，测试结果也更为精确。

附图说明

图1是本发明实施例中轻骨料压力吸水率比快速测试装置的结构示意图；

图中，1-注水孔；2-压力表；3-上盖；4-镂空孔；5-天平；6-网篮；7-盛水容器；8-开合结构；9-盛水容器底面；10-缸体；11-显示屏；12-开合按钮；13-紧固螺栓；14-快速接头；15-电动锁；16-高压气泵。

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所示，本发明提供的一个实施例中的轻骨料压力吸水率比快速测试装置，包括缸体10、盛水容器7、网篮6、天平5和高压气泵16，盛水容器7设置于缸体10内，缸体10的上端设有上盖3，天平5设置于上盖3，网篮6吊挂于天平5下方，并悬置于盛水容器7内，盛水容器7上设有镂空孔4，镂空孔4高于网篮6，盛水容器7的底部设有放水闸门，高压气泵16与缸体10内腔连通，上盖3上设有注水孔1，注水孔1与盛水容器7的内腔连通，注水孔1内设有密封塞；使缸体10内腔在高压气泵16加压时密封，镂空孔4使盛水容器7与缸体10的气压连通。

进一步地，盛水容器7悬置于缸体10内，盛水容器7的顶部与上盖3连接固定，注水孔1和天平5布置于盛水容器7上方。

进一步地，镂空孔4设置于盛水容器7的侧壁上，镂空孔4的个数为多个。

进一步地，上盖3与缸体10通过紧固螺栓13连接固定，且上盖3与缸体10密封连接。

进一步地，注水孔1内的密封塞为密封螺栓。

进一步地，高压气泵16通过快速接头14与缸体连接。

进一步地，放水闸门包括电动锁15和底板，底板设置于盛水容器底部，底板的一端与盛水容器底部的一端铰接，底板的另一端通过电动锁15与盛水容器底部的另一端连接。

进一步地，电动锁15连接有开合按钮12，开合按钮12设置于上盖3。

进一步地，缸体10上设有压力表2；压力表2设置于上盖3上，用于测量缸体10的气压。

进一步地，天平5连接有显示屏11，显示屏11设置于上盖3的上端面，天平5设置于上盖3的下端面；显示屏11用于测量天平5称量的数据。

一种采用以上所述的轻骨料压力吸水率比快速测试装置的测试方法，包括以下步骤：

1)将一定质量m₁的轻骨料置于网篮6中，并安装好轻骨料压力吸水率比快速测试装置；

2)从注水孔1向盛水容器内缓慢注水至有水从盛水容器上部镂空孔4处溢出，并开始计时；

3)用密封塞将注水孔1堵住后，通过高压气泵16向缸体10内加压；

4)维持缸体10内恒定压力P₀时间t后，打开盛水容器底部的放水闸门，使盛水容器内水快速流空，记录水流空过程中天平5显示屏11记录下的最大读数m₃；

5)计算轻骨料压力吸水率比。

进一步地，在所述的步骤5)中，根据公式(1)计算轻骨料压力吸水率比

式中：R_P0，t为压力P₀，时刻t时的轻骨料压力吸水率比，％；P₀为设定的模拟压力，Pa；t为测试的压力吸水时间，min；m₂为常压吸水率测试中显示屏11最大示数，kg；m₃为压力吸水率测试中显示屏11最大示数，kg；

进一步地，在所述的步骤1)之前，测试轻骨料常压基准吸水率，测试轻骨料常压基准吸水率的具体过程为：

a)将一定质量m₁的轻骨料置于网篮6中，并安装好轻骨料压力吸水率比快速测试装置；

b)从注水孔1向盛水容器内缓慢注水至有水从盛水容器上部镂空孔4处溢出，并开始计时；

c)计时时间t后，打开盛水容器底部的放水闸门，使盛水容器内水快速流空，记录水流空过程中天平5显示屏11记录下的最大读数m₂。

本发明的工作过程：轻骨料压力吸水率比快速测试装置包括缸体10、盛水容器7、上盖3、吊篮6、天平5和高压气泵16；缸体10侧面开有一孔并安装有快速接14；盛水容器7顶部与上盖3固定连接、靠近上盖3处开有数个镂空孔4，盛水容器底面9有可开合结构8，开合通过电动锁15进行控制；上盖3上分别设置有压力表2、注水孔1、显示屏11和开合按钮12，上盖3底面有天平5，注水孔1和天平5均处于盛水容器7上方；网篮6悬挂于天平5下方；上盖3与缸体10通过紧固螺栓13密封固定，高压气泵16与快速接头14连接；

进一步地，所述的缸体为圆柱形金属制刚性容器，缸体内高400mm，内径225mm；

进一步地，所述的盛水容器为圆柱形金属制刚性容器，盛水容器内高200mm，内径125mm，底面开合结构打开后容器内水在2.0±0.1s内可全部流空；

进一步地，所述的上盖为圆形金属制，尺寸与缸体匹配；

进一步地，所述的注水孔内有螺纹，可使用密封螺栓使注水孔完全密封；

进一步地，所述的显示屏显示的是天平所称量的网篮和其中所盛样品的质量，并可记录下单次试验中的最大质量；

进一步地，所述的开合按钮可以控制盛水容器底部开合结构的开合状态；

进一步地，所述的压力表量程为30MPa；

进一步地，所述的高压气泵可稳定提供的压强达30MPa；

轻骨料压力吸水率比快速测试方法，它包括如下步骤：

1)准备轻骨料压力吸水率比测试装置(如上所述)

2)测试轻骨料常压基准吸水率

称取一定质量m₁的轻骨料，将其置于吊篮中，安装好轻骨料压力吸水率比快速测定装置，打开紧密封螺栓，从注水孔处向盛水容器内缓慢注水至有水从盛水容器上部镂空孔处溢出，并开始计时，拧紧密封螺栓，计时时间t后，按下开合按钮，使盛水容器底面的开和结构打开、盛水容器内水快速流空，记录水流空过程中显示屏记录下的最大读数m₂；

3)测试轻骨料压力吸水率

同步骤2)中安装装置、注水、开始计时等步骤，其中拧紧密封螺栓后的试验步骤为开启高压气泵，维持缸体内气压环境为需测试的恒定压力P₀，然后计时时间t后按下开合按钮，使使盛水容器底面的开和结构打开、盛水容器内水快速流空，记录水流空过程中显示屏记录下的最大读数m₃；

4)计算轻骨料压力吸水率比

采用如下所示的轻骨料压力吸水率比公式计算测试结果：

式中：R_P0，t—压力P₀，时刻t时的轻骨料压力吸水率比，％；

P₀—设定的模拟压力，Pa；

t—测试的压力吸水时间，min；

m₂—常压吸水率测试中显示屏最大示数，kg；

m₃—压力吸水率测试中显示屏最大示数，kg；

轻骨料压力吸水率比R_P0，t越大，与常压条件相比，压力P₀下轻骨料的吸水率与吸水速率都越大，说明，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；反之轻骨料压力吸水率比R_P0，t越小，则其轻骨料混凝土拌合物泵送稳定性越好。

下面将结合实施例来进一步具体说明本发明。

表1为用来测试压力吸水率比的轻骨料部分性能指标和压力吸水率比测试结果，其中饱和吸水率选用常压下轻骨料浸水24h后的吸水率。

表1

表2为利用表1所列实施例1-3所述的轻骨料制备轻骨料混凝土所使用的配合和轻骨料预湿程度，，轻骨料预湿程度采用拌制时轻骨料吸水率除以饱和吸水率的百分比计算的结果。

表2

表3为表2所列实施例1-3制备的轻骨料混凝土拌合物在压力吸水率测试装置中常压条件和持续加压1h后扩展度与坍落度损失测试结果，需要说明的是，表中所列出的扩展度与坍落度数据都是用现有的标准进行测量的，扩展度与坍落度损失并不能完全表征轻骨料混凝土在受压变化后的泵送性能变化，但在一定程度上仍可以反映泵送性能的损失。常压条件和持续加压1h后的轻骨料混凝土倒出经人工拌合60s后进行扩展度与坍落度测试。压力造成的扩展度与坍落度损失分别由1h压力扩展度与坍落度损失数值减去1h常压扩展度与坍落度损失数值得到。

表3

由表3可知，参考现行扩展度与坍落度损失数据，使用本方法测试得到的压力吸水率比能够较为准确地反映该轻骨料制备的轻骨料混凝土压力作用下吸水行为对拌合物性能的影响规律，因此本发明的方法可以较为准确地预测轻骨料自身压力吸水性能对利用其制备的混凝土泵送性能的影响，通过控制压力吸水率比这一参数可以有效控制轻骨料混凝土的泵送稳定性能。

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)

1.一种轻骨料压力吸水率比快速测试装置，其特征在于，包括缸体、盛水容器、网篮、天平和高压气泵，盛水容器设置于缸体内，缸体的上端设有上盖，天平设置于上盖，网篮吊挂于天平下方，并悬置于盛水容器内，盛水容器上设有镂空孔，镂空孔高于网篮，盛水容器的底部设有放水闸门，高压气泵与缸体连通，上盖设有注水孔，注水孔与盛水容器的内腔连通，注水孔内设有密封塞。

2.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比快速测试装置，其特征在于，盛水容器悬置于缸体内，盛水容器的顶部与上盖连接固定，注水孔和天平布置于盛水容器上方。

3.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比快速测试装置，其特征在于，镂空孔设置于盛水容器的侧壁上，镂空孔的个数为多个。

4.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比快速测试装置，其特征在于，放水闸门包括电动锁和底板，底板设置于盛水容器底部，底板的一端与盛水容器底部的一端铰接，底板的另一端通过电动锁与盛水容器底部的另一端连接。

5.根据权利要求4所述的轻骨料压力吸水率比快速测试装置，其特征在于，电动锁连接有开合按钮，开合按钮设置于上盖。

6.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比快速测试装置，其特征在于，缸体上设有压力表。

7.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比快速测试装置，其特征在于，天平连接有显示屏，显示屏设置于上盖的上端面，天平设置于上盖的下端面。

8.一种采用权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比快速测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将一定质量m₁的轻骨料置于网篮中，并安装好轻骨料压力吸水率比快速测试装置；

2)从注水孔向盛水容器内缓慢注水至有水从盛水容器上部镂空孔处溢出，并开始计时；

3)用密封塞将注水孔堵住后，通过高压气泵向缸体内加压；

4)维持缸体内恒定压力P₀时间t后，打开盛水容器底部的放水闸门，使盛水容器内水快速流空，记录水流空过程中天平记录下的最大读数m₃；

5)计算轻骨料压力吸水率比。

9.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在所述的步骤5)中，根据公式(1)计算轻骨料压力吸水率比

式中：R_P0，t为压力P₀，时刻t时的轻骨料压力吸水率比；P₀为设定的模拟压力；t为测试的压力吸水时间；m₂为常压吸水率测试中最大数；m₃为压力吸水率测试中最大数。

10.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在所述的步骤1)之前，测试轻骨料常压基准吸水率，测试轻骨料常压基准吸水率的具体过程为：

a)将一定质量m₁的轻骨料置于网篮中，并安装好轻骨料压力吸水率比快速测试装置；

b)从注水孔向盛水容器内缓慢注水至有水从盛水容器上部镂空孔处溢出，并开始计时；

c)计时时间t后，打开盛水容器底部的放水闸门，使盛水容器内水快速流空，记录水流空过程中天平记录下的最大读数m₂。

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