[发明专利]一种测定混凝土泵送压力与流量关系的装置及方法

说明书

本发明涉及一种测定混凝土泵送压力与流量关系的装置及方法，属于建筑工程施工技术领域。所述装置包括容器、基座、透明盖板、电机、支撑架、扭矩传感器和扇叶型转子，结构简单、操作方便，且能较好模拟混凝土泵送工况中的润滑层、栓塞流，并测量需要的扭矩、栓塞流半径等参数，装置设计科学合理。所述方法，通过测量容器旋转时混凝土流场参数，然后等价为混凝土泵送中的润滑层、栓塞流的混凝土流场参数，并计算混凝土的泵送流量和压力损失，从而将扭矩、转数关系转化为泵送流量、压力损失关系，并通过泵送压力损失‑泵送流量曲线为混凝土泵送施工提供科学依据，该方法操作方便、计算简单，且结果更贴近工程实际。

技术领域

本发明涉及一种测定混凝土泵送压力与流量关系的装置及方法，属于建筑工程施工技术领域。

背景技术

在工程建筑领域，新拌混凝土输送是结构施工中的重要环节。现代化泵送装备与技术显著提高了混凝土输送效率，因此在大型工程中得到广泛应用。在混凝土泵送施工方案制定过程中，“可泵性”(通常以泵送流量-压力关系表征)是一项重要内容。

当前行业标准中，压力损失计算公式源于1973年Morinaga提出的基于坍落度指标的经验公式，随着混凝土配方及性能的发展变化，其适用性受到质疑。最近的研究显示，混凝土拌合物与泵管内壁之间的润滑-摩阻效应是影响可泵性的主要因素。在低流动性混凝土中，混凝土主体部分以“栓塞流(plug flow)”的形式运动，栓塞流中剪切速率为零，剪切流动集中在靠近管壁处形成的“润滑层(lubrication layer)”中。

国外研究者开发了若干种装置研究润滑层的性质。这些装置大多属于同轴旋转式混凝土流变仪，其主要特征在于使用具有光滑表面的转子，在旋转时在表面附近生成润滑层。这些装置的测量结果需要先根据流变理论推导出润滑层的流变参数(屈服应力与塑性粘度)，之后代入与泵送情形有关的公式估算压力损失，然而这种间接测定的方法容易产生误差。除了旋转式的装置，另有德国Putzmeister公司研发的滑管式摩阻仪，可以模拟混凝土在泵管中的推动，从而直接获得压力-流量关系，然而在测定中，推动速度不受控制，影响测量的结果和效率。

发明内容

针对现有混凝土流变仪模拟润滑层时容易产生误差、滑管式摩阻仪推动速度不受控制从而影响测量的结果和效率等问题，本发明提供了一种测定混凝土泵送压力与流量关系的装置，结构简单、操作方便，且能较好模拟混凝土泵送工况中的润滑层、栓塞流，并测量需要的扭矩、栓塞流半径等参数，装置设计科学合理。另外，本发明还提供了一种测定混凝土泵送压力与流量关系的方法，通过测量容器旋转时混凝土流场参数，然后等价为混凝土泵送中的润滑层、栓塞流的混凝土流场参数，并计算混凝土的泵送流量和压力损失，从而将扭矩、转数关系转化为泵送流量、压力损失关系，并通过泵送压力损失-泵送流量曲线为混凝土泵送施工提供科学依据，该方法操作方便、计算简单，且结果更贴近工程实际。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种测定混凝土泵送压力与流量关系的装置，包括：

容器，盛放待测混凝土，采用泵管内层样品制成，底部设置有外螺纹；

基座，中部设置有U型凹槽，所述凹槽中设置有与所述外螺纹相匹配的内螺纹，所述容器内嵌于所述凹槽中并与所述基座螺纹连接；

透明盖板，与所述容器顶部可拆卸连接，轴心处设置有轴孔；

电机，与所述基座连接，并可驱动所述基座和容器旋转；

支撑架，设置于所述容器外侧且横跨所述容器顶部；

扭矩传感器，固定于所述支撑架上，并位于所述容器的正上方；以及，

扇叶型转子，包括转轴和若干固结在所述转轴上的叶片，所述叶片位于所述容器内，所述转轴穿过所述透明盖板的轴孔与所述扭矩传感器连接，所述扇叶型转子与所述容器同轴心。