CN112577898A - 一种轻骨料压力吸水率比测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻骨料压力吸水率比测试装置及方法，包括缸体、活塞、顶盖、千斤顶、压力表、千分表和加压泵，顶盖设置于缸体上端，活塞设置于缸体内，千斤顶下端与活塞上端连接，活塞顶端侧壁上连接有横杆，横杆外端从顶盖穿出，悬置于顶盖外，千分表设置于横杆的上方，且千分表的测试头与横杆外端接触，加压泵与千斤顶的加压口连接，压力表设置于千斤顶的加压口。本发明提高轻骨料压力吸水率比测试精度，更加准确直观。
Description
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测试装置及方法，提高轻骨料压力吸水率比测试精度，更加准确直观。
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测试装置，包括缸体、活塞、顶盖、千斤顶、压力表、千分表和加压泵，顶盖设置于缸体上端，活塞设置于缸体内，千斤顶下端与活塞上端连接，活塞顶端侧壁上连接有横杆，横杆外端从顶盖侧壁穿出，悬置于顶盖外，千分表的测试头与横杆外端接触，加压泵与千斤顶的加压口连接，压力表设置于千斤顶的加压口。
按照上述技术方案，活塞与缸体之间设有密封圈。
按照上述技术方案，千斤顶的加压口设有三通，三通的一个端口连接压力表，三通的另一端口连接加压泵。
按照上述技术方案，活塞上设有卸压螺栓。
按照上述技术方案，横杆的外端上设有铜头，千分表的测试头通过铜头与横杆连接，千分表通过千分表架与顶盖连接固定，千分表设置于横杆的上方。
按照上述技术方案，横杆的个数为2个，对称布置于活塞两侧，每个横杆上均连接有千分表。
按照上述技术方案，顶盖侧面对应横杆处开有长形槽，横杆可随活塞在槽内竖向自由移动。
一种采用以上所述的轻骨料压力吸水率比测试装置的测试方法，包括以下步骤：
1)将一定质量m3的轻骨料置于缸体中，将一定体积V1的水注入缸体中，直至水面与缸体刻度线持平，并量取剩余水的体积V2；
2)将活塞、千斤顶和顶盖及千分表与缸体安装，记录千分表初始读数Ri；
3)将加压泵与千斤顶连接，并开启加压泵，保持一定时间t，记录时刻t时千分表的读数Ri'；
4)根据记录数据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4)中，根据公式(1)计算轻骨料压力吸水率比
式中：RP0，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；m1为常压吸水率测试中称取的干燥轻骨料；m2为常压吸水率测试中表干轻骨料质量；m3为压力吸水率测试中称取的干燥或预湿轻骨料；ρw为试验温度下水的密度；Ri为初始千分表读数；Ri'为保持时间t时千分表读数；V1为压力吸水率测试中称取的初始水量；V2为压力吸水率测试中称取的量具内剩余水量；k为水在试验压力P0和环境温度下的体积弹性系数。
按照上述技术方案，在所述的步骤1)之前，测试轻骨料常压吸水率；测试轻骨料常压吸水率的具体过程为：称取一定质量m1的轻骨料，将其置于水中完全浸泡一定时间ti，取出轻骨料，制成表干试样，称取其质量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方法采用恒压环境对轻骨料水溶液持续加压，通过千分表测试活塞的微位移计算轻骨料压力吸水率的变化，计算精度比现有骨料称重法计算含水率的方法更高；本发明提出的轻骨料压力吸水率比测试方法采取实时读数、再计算得到压力吸水率的方式，消除了现有测试方法中卸压厚轻骨料“二次释水”对轻骨料吸水率测试结果产生的影响，可以更准确、直观地测试轻骨料压力吸水率；本发明提出的轻骨料压力吸水率比测试方法，采用同一份轻骨料样品连续测量、实时读取试验数据的形式，降低甚至避免了更换样品、反复浸水测试所带来的偶然误差，测试结果更精确。
2.本发明提出的轻骨料吸水率比计算公式，考虑了缸体中水分的可压缩性，对计算公式进行了修正，使得计算公式能够更精确地反映轻骨料压力吸水率比。
附图说明
图1是本发明实施例中轻骨料压力吸水率比测试装置的结构示意图；
图中，1-压力表；2-三通；3-快速接头；4-千斤顶；5-千分表；6-千分表架；7-顶盖；8-铜头；9-横杆；10-紧固螺栓；11-活塞；12-O型密封圈；13-卸压螺栓；14-水；15-轻骨料；16-缸体。
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测试装置，包括缸体16、活塞11、顶盖7、千斤顶4、压力表1、千分表5和加压泵，顶盖7设置于缸体16上端，活塞11设置于缸体16内，千斤顶4下端与活塞11上端连接，活塞11顶端侧壁上连接有横杆9，横杆9外端从顶盖7侧壁穿出，悬置于顶盖7外，千分表5设置于横杆9的上方，且千分表5的测试头与横杆9外端接触，加压泵通过快速接头3与千斤顶4的加压口连接，压力表1设置于千斤顶4的加压口。
进一步地，活塞11与缸体16之间设有O型密封圈12。
进一步地，O型密封圈12的个数为2-3个。
进一步地，千斤顶4的加压口设有三通2，三通2的一个端口连接压力表1，三通2的另一端口连接加压泵。
进一步地，活塞11上设有卸压螺栓13。
进一步地，横杆9的外端上设有铜头8，千分表5的测试头通过铜头8与横杆9连接，千分表5通过千分表架6与顶盖7连接固定。
进一步地，横杆9的个数为2个，对称布置于活塞11两侧，每个横杆9上均连接有千分表5。
进一步地，顶盖7侧面对应横杆9处开有长形槽，横杆9可随活塞11在槽内竖向自由移动。
进一步地，活塞11包括下活塞和柱体，下活塞设置于缸体16内，柱体设置于下活塞上端，下活塞通过柱体与千斤顶4连接，横杆9与柱体连接；下活塞为圆盘形，柱体为圆柱型。
一种采用以上所述的轻骨料压力吸水率比测试装置的测试方法，包括以下步骤：
1)将一定质量m3的轻骨料置于缸体16中，将不小于2.1L的一定体积V1的水注入缸体16中，直至水面与缸体16刻度线持平，并量取剩余水的体积V2；
2)将活塞、千斤顶4和顶盖7及千分表5与缸体16安装，并将压力表1和千分表5安装好，记录千分表5初始读数Ri；
3)将加压泵与千斤顶4连接，并开启加压泵，保持一定时间t，记录时刻t时千分表5的读数Ri'；
4)根据记录数据计算轻骨料压力吸水率比。
进一步地，在所述的步骤4)中，根据公式(1)计算轻骨料压力吸水率比
式中：RP0，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；m1为常压吸水率测试中称取的干燥轻骨料，kg；m2为常压吸水率测试中表干轻骨料质量，kg；m3为压力吸水率测试中称取的干燥或预湿轻骨料，kg；ρw为试验温度下水的密度，kg/m3；Ri为初始千分表5读数，mm；Ri'为保持时间t时千分表5读数，mm；V1为压力吸水率测试中称取的初始水量，mL；V2为压力吸水率测试中称取的量具内剩余水量，mL；k为水在试验压力P0和环境温度下的体积弹性系数，N/m2。
进一步地，在所述的步骤1)之前，测试轻骨料常压吸水率；测试轻骨料常压吸水率的具体过程为：称取一定质量m1的轻骨料，将其置于水中完全浸泡一定时间ti，取出轻骨料，制成表干试样，称取其质量m2。
本发明的工作过程：参照图1准备轻骨料压力吸水率比测试装置，它包括包括缸体16、活塞11、顶盖7、压力表1、千分表5和加压泵；活塞11为上部细圆柱、底部圆盘的结构形式，下端设有卸压螺栓13和O型密封圈12，顶端固定有千斤顶4、三通2，顶端侧面固定有2个横杆9，横杆9外端部上方有铜头8，三通2分别连接千斤顶4、压力表1和快速接头3，快速接头3与加压泵相连；顶盖7与活塞11在千斤顶4处固定连接、与缸体16通过紧固螺栓10连接，顶盖7侧面对应横杆9处开有长形槽，横杆9可随活塞在槽内竖向自由移动，顶盖7顶端外侧在长形槽上方固定有千分表架6，千分表架6上设有千分表5，千分表5测试头与铜头8接触；
轻骨料压力吸水率比测试方法，它包括如下步骤：
1)测试轻骨料常压吸水率
称取一定质量m1的轻骨料，将其置于水中完全浸泡一定时间ti，取出轻骨料，制成表干试样，称取其质量m2；
2)准备轻骨料压力吸水率比测试装置(如上所述)
进一步地，所述的缸体内高应为200±0.2mm，内径应为125±0.02mm，缸体内据底部170mm处有刻度线；
进一步地，所述的活塞下端直径应为125mm，安装完全部装置后活塞底端应位于缸体内部刻度线处；
进一步地，所述的压力表和加压泵应分别可以测试和提供不小于30MPa的压强，加压泵应能在15s内加压至设定压强值并保持压强；
进一步地，所述的铜头顶部有螺孔，底部有螺丝，多个铜头可以由螺孔与螺丝串联连接；
3)测试轻骨料压力吸水率
称取一定质量m3的轻骨料，将其置于缸体中；称取2.2L水，采取捣棒引流的方式将水沿缸体内壁缓慢注入缸体中，直至水面与缸体刻度线持平，量取剩余水的体积V2；安装好轻骨料压力吸水率比测试装置，调节铜头数量使千分表数据处于合理区间，记录千分表初始读数Ri；设定并启动加压泵，保持一定时间t，记录时刻t时千分表的读数Ri'，试验完成后依次拆除测试装置。
4)计算轻骨料压力吸水率比
按如下的轻骨料压力吸水率比计算公式计算测试结果：
式中：RP0，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；
m1—常压吸水率测试中称取的干燥轻骨料，kg；
m2—常压吸水率测试中表干轻骨料质量，kg；
m3—压力吸水率测试中称取的干燥或预湿轻骨料，kg；
ρw—试验温度下水的密度，kg/m3；
Ri—初始千分表读数，mm；
Ri'—保持时间t时千分表读数，mm；
V1—压力吸水率测试中称取的初始水量，mL；
V2—压力吸水率测试中称取的量具内剩余水量，mL；
k—水在试验压力P0和环境温度下的体积弹性系数，N/m2。
轻骨料压力吸水率比RP0，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RP0，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测试装置，其特征在于，包括缸体、活塞、顶盖、千斤顶、压力表、千分表和加压泵，顶盖设置于缸体上端，活塞设置于缸体内，千斤顶下端与活塞上端连接，活塞顶端侧壁上连接有横杆，横杆外端从顶盖侧壁穿出，悬置于顶盖外，千分表的测试头与横杆外端接触，加压泵与千斤顶的加压口连接，压力表设置于千斤顶的加压口。
2.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比测试装置，其特征在于，活塞与缸体之间设有密封圈。
3.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比测试装置，其特征在于，千斤顶的加压口设有三通，三通的一个端口连接压力表，三通的另一端口连接加压泵。
4.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比测试装置，其特征在于，活塞上设有卸压螺栓。
5.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比测试装置，其特征在于，横杆的外端上设有铜头，千分表的测试头通过铜头与横杆连接，千分表通过千分表架与顶盖连接固定，千分表设置于横杆的上方。
6.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比测试装置，其特征在于，横杆的个数为2个，对称布置于活塞两侧，每个横杆上均连接有千分表。
7.根据权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比测试装置，其特征在于，顶盖侧面对应横杆处开有长形槽，横杆可随活塞在槽内竖向自由移动。
8.一种采用权利要求1所述的轻骨料压力吸水率比测试装置的测试方法，包括以下步骤：
1)将一定质量m3的轻骨料置于缸体中，将一定体积V1的水注入缸体中，直至水面与缸体刻度线持平，并量取剩余水的体积V2；
2)将活塞、千斤顶和顶盖及千分表与缸体安装，记录千分表初始读数Ri；
3)将加压泵与千斤顶连接，并开启加压泵，保持一定时间t，记录时刻t时千分表的读数Ri'；
4)根据记录数据计算轻骨料压力吸水率比。
9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，在所述的步骤4)中，根据公式(1)计算轻骨料压力吸水率比
式中：RP0，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；m1为常压吸水率测试中称取的干燥轻骨料；m2为常压吸水率测试中表干轻骨料质量；m3为压力吸水率测试中称取的干燥或预湿轻骨料；ρw为试验温度下水的密度；Ri为初始千分表读数；Ri'为保持时间t时千分表读数；V1为压力吸水率测试中称取的初始水量；V2为压力吸水率测试中称取的量具内剩余水量；k为水在试验压力P0和环境温度下的体积弹性系数。
10.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，在所述的步骤1)之前，测试轻骨料常压吸水率；测试轻骨料常压吸水率的具体过程为：称取一定质量m1的轻骨料，将其置于水中完全浸泡一定时间ti，取出轻骨料，制成表干试样，称取其质量m2。
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| CN112577898B (zh) | 2023-05-30 |
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