[发明专利]测定高流态混凝土可泵性的装置与方法

权利要求书

1.一种测定高流态混凝土可泵性的方法，其特征在于，所述方法采用了测定高流态混凝土可泵性的装置，所述装置包括：

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；

与所述容器配套设置的扇叶型转子，包括转轴和若干固结在所述转轴上的叶片，所述扇叶型转子的外接圆半径为r_i，r_i＝r₀-R，其中R为实际泵送工况中的泵管内径，所述叶片的高度为h；所述扇叶型转子与所述容器同轴心设置，且叶片位于所述容器中，转轴顶部穿过所述透明盖板的轴孔并与所述扭矩传感器固定连接；

所述方法包括如下步骤：

S1.提供测定高流态混凝土可泵性的装置，将新拌混凝土灌注至容器内，盖上透明盖板；

S2.启动电机，以一定转速N驱动圆形基座及容器旋转，容器的管壁处的线速度为v₀＝2πNr_o；

S3.至混凝土旋转稳定后，在半径r_i≤r＜r_o的区域内，形成栓流区、剪切区和润滑层，分别测定所述栓流区、剪切区分界处半径r_p及所述剪切区、润滑层分界处半径r_S；由测速仪测出半径r_i≤r＜r_o的区域内混凝土切向速度分布v(r)；并由扭矩传感器读取扇叶型转子所承受反作用扭矩T；

S4.实际泵送工况中混凝土泵管的内径为R，将实验工况中容器半径r_i≤r＜r_o的区域，等价为实际泵送工况泵管半径0≤r‘＜R，等价后，半径0≤r'＜r_p'区域为栓流区、半径r_p'≤r'＜r_S'区域为剪切区、半径r_S'≤r'＜R区域为润滑层，其中r_p'＝r_p-r_i、r_s'＝r_s-r_i；将实验工况混凝土切向速度分布v(r)等价为实际泵送工况的v'(r')，其中v'(r')＝v₀-v(r'+r_i)；

S5.分别计算实际泵送工况中栓流区混凝土流量Q₁、剪切区混凝土流量Q₂、及润滑层混凝土流量Q₃可得出混凝土泵送流量Q，具体参见公式一；

S6.假设等价实际泵送工况的泵管微元底部压强为P+dp、顶部压强为P，由平衡关系可得出公式二；根据实际泵送工况中泵送高度H、泵管总长L，结合公式二可得到公式三，从而计算泵机需要输出的总压力；

其中，dp为压力损失的微分，τ为实际泵送工况泵管内壁受到的剪切应力，与实验工况下容器壁处的剪切应力τ₀相等，即dL为实际泵送工况泵管长度的微分，ρ为混凝土拌合物的密度，g为重力加速度；

S7.重复步骤S1和步骤S6，得到不同转数N，以及对应的扭矩T、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。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转轴为圆管，叶片等角度焊接在所述转轴上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机位于所述底座内，并通过传动轴与所述圆形基座的轴心处固定连接。