[发明专利]测定高流态混凝土可泵性的装置与方法

说明书

本发明涉及一种测定高流态混凝土可泵性的装置与方法。所述装置包括底座、圆形基座、电机、支撑架、扭矩传感器、容器、测速仪、扇叶型转子、透明盖板，其中，电机能够驱动所述圆形基座及容器旋转，扭矩传感器能够测量扇叶型转子受到容器中的混凝土的作用扭矩，测速仪可以测量容器中的混凝土的沿半径方向的切向速度分布，从而由相关公式计算出实际泵送工况中混凝土流量Q、泵机需要输出的总压力P，从而绘制P～Q曲线，指导泵送工作。所述方法将新拌混凝土实验工况下的扭矩、转数关系(即：T～N)，转化为实际泵送工况中的泵送流量、泵机需要的泵送压力(P～Q)，并通过泵送压力‑泵送流量曲线为混凝土泵送施工提供科学依据。

技术领域

本发明涉及一种测定高流态混凝土可泵性的装置与方法，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。在大型工程如超高建筑施工领域，准确评估混凝土拌合物的“可泵性”(泵送流量-泵送压力)是制定泵送施工方案的前提。然而，目前行业标准中的计算公式主要面向传统的低流态混凝土(坍落度在150mm以下)。随着混凝土性能及工程复杂度的发展变化，尤其是高流态混凝土(包括自密实混凝土)的发明与应用，现行规范的适用性存在疑问。

近年研究表明，高流态混凝土拌合物在泵管中由外向内形成“润滑层”、“剪切区”和“栓流区”三个区域，这与低流态混凝土拌合物在泵管中仅形成“润滑层”和“栓塞流”两个区域具有明显不同。“润滑层”、“剪切区”和“栓流区”这三个区域的形成与混凝土自身的流变学性质紧密相关，是影响混凝土可泵性的主要因素。国外已有若干种基于流变学原理设计的测量装置(如旋转式流变仪)，测量结果需经过流变学分析推导出不同区域内的材料参数(主要是屈服应力与塑性粘度)，再将材料参数代入计算模型以评估可泵性；这种间接转换过程容易产生误差。还有一类滑管式摩阻仪，虽然可以直接模拟混凝土在泵管中的流动，但是其速度及压力的测量范围有限并且无法准确控制。

发明内容

针对现有的旋转式流变仪在测定高流态混凝土可泵性时只能间接推算、测量结果存在误差的问题，及滑管式摩阻仪在模拟混凝土在泵管中的流动时存在的速度及压力的测量范围有限且无法准确控制的问题，本发明提供了一种测定高流态混凝土可泵性的装置与方法，可以将新拌混凝土实验工况下的扭矩、转数关系，转化为实际泵送工况中的泵送流量、泵机需要的泵送压力，并通过泵送压力-泵送流量曲线为混凝土泵送施工提供科学依据。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种测定高流态混凝土可泵性的装置，包括：

底座；

圆形基座，设置于底座上，并可沿轴心处旋转，中部设置有凹槽，所述凹槽中设置有内螺纹；

电机，与所述圆形基座连接，并能够驱动所述圆形基座旋转；

支撑架，包括竖杆和横杆，所述竖杆的底部支撑于所述圆形基座外侧的所述底座上；所述横杆位于所述圆形基座的正上方，且水平固定在所述竖杆上；

扭矩传感器，固定于所述横杆上，与所述圆形基座同轴心；

容器，盛放待测混凝土，采用泵管内层相同材质制成，内径为r₀，高度为h，底部设置有与所述圆形基座内螺纹相匹配的外螺纹，并与所述圆形基座螺纹连接；

测速仪，固定于所述横杆上，用于测量所述容器中的混凝土样品的转速；

透明盖板，与所述容器顶部可拆卸连接，轴心处设置有轴孔；