本發(fā)明涉及一種生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率快速測定方法及裝置，屬于建筑材料測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

因普通混凝土的大量應(yīng)用而引起的城市熱島效應(yīng)、二氧化碳排放增多而導(dǎo)致的全球變暖等環(huán)境問題，嚴(yán)重威脅著人類的生存環(huán)境。國內(nèi)外研究者已將普通混凝土生態(tài)化，即通過調(diào)節(jié)混凝土的組分及配比，控制其強(qiáng)度、孔隙率、孔徑等控制指標(biāo)可獲得所需的生態(tài)多孔混凝土；將滿足植物生長要求的生態(tài)多孔混凝土應(yīng)用在綠化帶、停車場、屋頂?shù)忍?，對改善城市環(huán)境、空氣具有重要作用。

而生態(tài)多孔混凝土的植草功能，關(guān)鍵在于有效孔隙率的高低及平均孔徑的大??；有效孔隙率高則能為植物的根系提供足夠的生長空間，因此，測定多孔混凝土有效孔隙率具有重要意義。有效孔隙率為生態(tài)多孔混凝土中與外界連通、能夠?yàn)橹参锔瞪L提供空間的孔隙體積與混凝土試件體積的比值。

現(xiàn)有的一些測定生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率的方法及裝置，要達(dá)到有效孔隙率的準(zhǔn)確測量往往操作過程復(fù)雜，測定效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率快速測定方法及裝置，通過該方法可快速且有效地測定生態(tài)多孔混凝土的有效孔隙率、有效孔隙體積。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率快速測定方法，包括：

采用的測定裝置包括帶排水管的儲水容器、設(shè)置有注水導(dǎo)管的注水容器和擠推裝置，排水管與儲水容器相接處的底部邊沿距儲水容器內(nèi)底高度為H，擠推裝置用于將注水容器內(nèi)的水從注水導(dǎo)管擠出注入混凝土試件；

混凝土試件無需脫模，試模頂部開口，混凝土試件頂部與試模頂部相平，試模高度高于H，將試模與混凝土試件一起放置于儲水容器內(nèi)；

向儲水容器內(nèi)注水，注入水的高度略微高于H，待高于H部分的水通過排水管流出并使水位穩(wěn)定在H后，將排水管接入量水裝置；

注水容器內(nèi)水的初始體積記為V₁，通過擠推裝置將注水容器內(nèi)的水緩慢注入試模內(nèi)，待試模內(nèi)的水位與試模頂部齊平后停止注水并等待一段時間，若水位維持不變，得到注水容器內(nèi)水的最終體積V₂，注水完成后量水裝置中水的體積V₃；

計算混凝土試件的有效孔隙率：ρ＝(V₁-V₂-V₃)*100％/V，其中V為混凝土試件體積。

在一個具體實(shí)施方式中，注水導(dǎo)管的出水口高于試模頂部，進(jìn)水口伸入到注水容器底部。

在一個具體實(shí)施方式中，所述擠推裝置包括推桿和固定連接于其一端的圓盤，圓盤直徑與注水容器內(nèi)徑相同。

在一個具體實(shí)施方式中，試模的內(nèi)徑與混凝土試件尺寸相同，混凝土試件需養(yǎng)護(hù)2d以上，使其達(dá)到一定強(qiáng)度。

在一個具體實(shí)施方式中，待混凝土試件倒置瀝干直至表面無水且質(zhì)量不再發(fā)生變化再進(jìn)行測定。

在一個具體實(shí)施方式中，注水時待試模內(nèi)的水位與試模頂部齊平后停止注水并等待2分鐘，若水位下降，繼續(xù)注水至齊平狀態(tài)。

本發(fā)明還提供一種生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率快速測定裝置，包括帶排水管的儲水容器、設(shè)置有注水導(dǎo)管的注水容器、擠推裝置和量水裝置，測定實(shí)驗(yàn)時儲水容器內(nèi)放置混凝土試件，擠推裝置用于將注水容器內(nèi)的水從注水導(dǎo)管擠出注入混凝土試件，量水裝置在測定實(shí)驗(yàn)時用于收集從排水管溢出的水。

在一個具體實(shí)施方式中，所述擠推裝置包括推桿和固定連接于其一端的圓盤，圓盤直徑與注水容器內(nèi)徑相同。

在一個具體實(shí)施方式中，注水導(dǎo)管穿過圓盤，其進(jìn)水口伸入到注水容器底部。

本發(fā)明的有效孔隙率測試裝置簡單易做，且能較短時間完成，可為施工現(xiàn)場快速測定使用。并且測試裝置通過設(shè)置排水管能動態(tài)控制注入試模中水的體積，減小因注水量引起的誤差，能夠更加精確地測定有效孔隙率。

本發(fā)明的測定方法，利用注入水的體積等效替代生態(tài)多孔混凝土有效孔隙體積。通過擠推裝置緩慢地將水?dāng)D向試模內(nèi)部，當(dāng)試模內(nèi)的水位與試模的頂部齊平時，試模內(nèi)部水的體積為混凝土有效孔隙體積。通過動態(tài)控制注水量，有效減小了實(shí)驗(yàn)誤差。

本發(fā)明能夠快速、準(zhǔn)確地測定有效孔隙體積和有效孔隙率，為監(jiān)測生態(tài)多孔混凝土的植物生長空間具有重要意義。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明一個具體實(shí)施方式的生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率測試裝置示意圖；

圖中：1—量筒、2—排水管、3—試模、4—玻璃缸、5—混凝土試件、6—注水導(dǎo)管、7—廣口瓶、8—圓盤、9—推桿、10—手柄、11—廣口瓶塞。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率快速測定裝置，包括帶排水管的儲水容器(例如玻璃缸)、設(shè)置有注水導(dǎo)管的注水容器(例如廣口瓶)、擠推裝置和量水裝置(例如量筒)，測定實(shí)驗(yàn)時儲水容器內(nèi)放置混凝土試件，擠推裝置用于將注水容器內(nèi)的水從注水導(dǎo)管擠出注入混凝土試件，量水裝置在測定實(shí)驗(yàn)時用于收集從排水管溢出的水。

在一個具體實(shí)施例中，所述擠推裝置包括推桿和固定連接于其一端與其相垂直的圓盤。

本發(fā)明一個具體實(shí)施例的生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率快速測定方法詳細(xì)步驟如下：

1.混凝土試件制備

利用粒徑區(qū)間為19mm～26.5mm的粗骨料、水泥、摻合料和水，按照確定的水膠比、骨膠比，經(jīng)攪拌和振搗成型制作成三個標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)多孔混凝土試件，試件尺寸150mm×150mm×150mm。

試模上方開口且試模底部不漏水，試模的內(nèi)徑與試件大小相同，試件頂部與試模頂部相平，試件無需脫模，但需在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)2d，以使試件達(dá)到一定強(qiáng)度，防止實(shí)驗(yàn)過程中試件破壞。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備安置

1)按照圖1所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置。玻璃缸4上開口且平面尺寸需大于塑料試模3的平面尺寸，且排水管2口與量筒銜接良好；排水管2與儲水容器相接處低于塑料試模頂部5cm以上；

2)取體積適宜的廣口瓶7，并注滿水；將廣口瓶塞11開兩個直徑為1cm的圓形孔洞；廣口瓶塞11左側(cè)孔洞內(nèi)安置注水導(dǎo)管6，注水導(dǎo)管6的左端出水口高于試件頂部2cm，右端進(jìn)水口伸入到廣口瓶7底部；

3)選取長度30cm、直徑1cm的鋼鐵推桿9，并穿過廣口瓶塞11的右側(cè)孔洞，其上部手柄10用棉布纏繞，以方便推動；推桿9下端固定連接于直徑與廣口瓶相當(dāng)?shù)乃芰蠄A盤8。推桿9與圓盤8可以通過在圓盤8兩側(cè)擰緊兩個螺母來緊固。

3.注水實(shí)驗(yàn)步驟

1)待混凝土試件5在常溫室內(nèi)倒置瀝干直至表面無水且質(zhì)量不再發(fā)生變化；

2)將試模3與混凝土試件5一起擺放在玻璃缸4的中央，排水管2與儲水容器相接處的下部邊沿距缸內(nèi)側(cè)底面高度為H；

向玻璃缸4內(nèi)部緩慢注水，注意不要將水注入試模3中。注入水的高度略微高于H，待高于H部分的水通過排水管2流出并使水位穩(wěn)定在H后，在排水管3口下放置精度為1mm的量筒1，以收集從試模3溢出的水；

3)注水導(dǎo)管6和推桿9等與廣口瓶塞11連接后，將塑料圓盤8拉至廣口瓶7頂部并安放好排水管2的位置。向廣口瓶7內(nèi)注水，記錄此時廣口瓶7內(nèi)水的高度H1并計算其體積V₁；

4)待水位穩(wěn)定，用推桿9推動塑料圓盤8，將廣口瓶7內(nèi)的水緩慢注入試模3。若一次不能將試模3注滿水，進(jìn)行第二次注水，待試模3內(nèi)的水位與試模3頂部齊平后停止注水并等待2分鐘，若水位維持不變，記錄廣口瓶7剩余水的高度H2；若水位下降，繼續(xù)注水至齊平狀態(tài)，記錄廣口瓶7剩余水的高度H2，計算剩余水體積V₂；

5)注水完成后，記錄量筒1中水的體積V₃(若有，則記錄，無則記為0)；

4.數(shù)據(jù)處理

1)根據(jù)記錄的水位高度及廣口瓶7的尺寸，分別計算注水前廣口瓶7內(nèi)水體積V₁、注水后廣口瓶7剩余水體積V₂。生態(tài)多孔混凝土試件注入水的體積記為(V₁-V₂-V₃)；將數(shù)據(jù)帶入下式可得第一個試件有效孔隙率ρ₁。

V₁—試模注水前廣口瓶中水的體積，單位cm³；

V₂—試模注水后廣口瓶中水的體積，單位cm³；

V₃—試模注水后量筒中水的體積，單位cm³；

V—生態(tài)多孔混凝土試件體積，單位cm³；

2)同理，剩余兩試件按此步驟進(jìn)行，可得有效孔隙率分別為ρ₂，ρ₃；

3)數(shù)據(jù)選取原則：三個測試值的最大值或最小值中，如果有一個與中間值之差超過中間值的15％時，則舍去最大值和最小值取中間值；如果最大和最小值與中間值之差均超過中間值的15％，則該組試件的測試結(jié)果無效。經(jīng)驗(yàn)算，該組數(shù)據(jù)的最大值或最小值與中間值之差分別為2.7％、0.78％，均未超過15％，即該組數(shù)據(jù)有效。測定的生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率見表1：

表1生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率

5.裝置精確度驗(yàn)證

1)裝置自驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)證該裝置的精確度，將試件PC1單獨(dú)進(jìn)行三次有效孔隙率測定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2，最大值或最小值與中間值的偏差為2.7％。由此可知，本發(fā)明的有效孔隙率測定方法的精確度可靠。

表2生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率

2)裝置對比驗(yàn)證

為驗(yàn)證本裝置的準(zhǔn)確性，與常用孔隙率測試方法(排水法)互相對比。將本發(fā)明裝置所用試件按照排水法進(jìn)行測試，所測孔隙率如表3所示：

表3生態(tài)多孔混凝土有效孔隙率

經(jīng)計算，該組數(shù)據(jù)的最大值或最小值與中間值之差分別為4.7％、3.9％。可以看出，本發(fā)明裝置與通用方法所得平均孔隙率的誤差較小，但本發(fā)明裝置所測孔隙率的波動性更小。相比之下，本發(fā)明裝置的準(zhǔn)確性更高。