本發(fā)明涉及一種低水膠比(0.2-0.4)混凝土液相提取裝置及方法，屬于水泥混凝土性能測(cè)試技術(shù)。

背景技術(shù)：

水泥混凝土是當(dāng)今最重要的建筑材料，廣泛應(yīng)用于建筑、交通、橋梁、水利、地下工程等領(lǐng)域。隨著全球經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，建設(shè)規(guī)模空前，水泥混凝土使用量逐年上升，對(duì)于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的中國(guó)尤為突出。為了滿足工程需求，低水膠比(水膠比是指每立方米混凝土用水量與所有膠凝材料用量的比值)混凝土的需求量越來(lái)越高，然而現(xiàn)代混凝土組分復(fù)雜，膠凝材料(包括水泥及摻合料)用量大，并且摻加了大量的工業(yè)廢渣和外加劑，早期易開裂，導(dǎo)致長(zhǎng)期力學(xué)強(qiáng)度和耐久性下降。我國(guó)近年來(lái)混凝土結(jié)構(gòu)的過(guò)早失效時(shí)有發(fā)生，這不僅導(dǎo)致了國(guó)家財(cái)富大量流失，而且造成了資源與能源的極大浪費(fèi)，更嚴(yán)重的是造成了大量的人員傷亡。

混凝土中物相分為氣相、固相和液相，其中液相與混凝土的耐久性密切相關(guān)，例如液相的堿度影響鋼筋的銹蝕和后期的堿骨料反應(yīng)等?；炷恋囊合嗥鹗加谒嗨?，并貫穿于混凝土構(gòu)件服役壽命的始終，因此研究混凝土的液相性質(zhì)是十分必要的。目前提取混凝土液相的方法主要有萃取法、浸泡法和榨取法，萃取法和浸泡法都是對(duì)溶液進(jìn)行等效處理，所得結(jié)果并不準(zhǔn)確；而現(xiàn)有的榨取法由于設(shè)計(jì)的不足，不能榨取到低水膠比(0.2-0.4)的混凝土液相，例如儀器材質(zhì)的選取方面，合適的材質(zhì)才會(huì)使底座和樣品倉(cāng)具有足夠的緊箍力。

因此需要更優(yōu)越的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)低水膠比混凝土液相的原味提取，然后通過(guò)一定的測(cè)試手段分析液相性質(zhì)，包括液相的pH值及各種類離子的濃度，也可以跟蹤嚴(yán)酷環(huán)境下鹽的侵蝕，同時(shí)可用來(lái)優(yōu)選原材料、優(yōu)化配合比參數(shù)和科學(xué)指導(dǎo)施工。因此，開發(fā)一種低水膠比混凝土液相提取裝置及方法具有十分重要的工程價(jià)值，能夠?yàn)樗嗷炷临|(zhì)量監(jiān)控提供科學(xué)的實(shí)驗(yàn)儀器，應(yīng)用前景十分廣闊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種低水膠比混凝土液相提取裝置及方法，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本較低等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)低水膠比混凝土液相的原味提取，從而為水泥混凝土的質(zhì)量監(jiān)控提供保障。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種低水膠比混凝土液相提取裝置，包括成型模具、切割機(jī)、電液式壓力試驗(yàn)機(jī)、壓取裝置以及真空液相集成器；

其中，所述成型模具呈圓筒形，其內(nèi)部填充有低水膠比混凝土，成型模具的外側(cè)兩端均套設(shè)有密封圈；填充有低水膠比混凝土的成型模具與密封圈組合成密封試模，從而進(jìn)行低水膠比混凝土的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，并通過(guò)切割機(jī)將完成標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后的密封試模切割成若干段長(zhǎng)度一致的小段樣品；

所述壓取裝置包括傳力軸、樣品倉(cāng)及底座，且樣品倉(cāng)呈圓筒形，其內(nèi)徑與傳力軸的外徑相適配；傳力軸設(shè)置于樣品倉(cāng)內(nèi)布置的小段樣品上方，通過(guò)電液式壓力試驗(yàn)機(jī)的壓盤對(duì)傳力軸的壓動(dòng)實(shí)現(xiàn)樣品倉(cāng)內(nèi)低水膠比混凝土的液相壓取；底座整體呈圓桶形，其內(nèi)徑與與樣品倉(cāng)的外徑相適配，承接有樣品倉(cāng)的底座設(shè)置于電液式壓力試驗(yàn)機(jī)的工作臺(tái)上；

所述真空液相集成器包括真空管、導(dǎo)管及針頭，且導(dǎo)管一端與針頭相連，其另一端與真空管頂部相連通，利用真空快速吸取采集的低水膠比混凝土液相并進(jìn)行密封保存，防止液體的碳化和蒸發(fā)。低水膠比混凝土液相暴露在空氣中容易發(fā)生碳化，pH值會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)液相中水的蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致離子的解析和濃度的變化，對(duì)低水膠比混凝土液相性質(zhì)的測(cè)試結(jié)果造成干擾。

優(yōu)選的，所述底座的內(nèi)側(cè)底面上設(shè)置有1～2mm寬度的曲折狀導(dǎo)液通道，且底座的底部一側(cè)設(shè)置有容納塑料杯的凹槽；所述導(dǎo)液通道從底座中部延伸至塑料杯上方，且塑料杯上方的導(dǎo)液通道內(nèi)設(shè)置有連通底座底部凹槽的導(dǎo)液通孔。樣品倉(cāng)內(nèi)壓取到的低水膠比混凝土液相通過(guò)導(dǎo)液通道導(dǎo)出，并從導(dǎo)液通孔流入塑料杯中，便于液體收集，同時(shí)也可避免砼渣受壓堵塞導(dǎo)液通孔。

優(yōu)選的，所述樣品倉(cāng)與底座之間鋪設(shè)有水系濾網(wǎng)，起到過(guò)濾作用的同時(shí)能夠阻擋混凝土渣進(jìn)入導(dǎo)液通道，從而有效避免混凝土渣堵塞導(dǎo)液通孔。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)管與針頭相連的一側(cè)設(shè)置有水系濾頭，對(duì)吸取的液體進(jìn)行二次過(guò)濾。

優(yōu)選的，所述密封圈包括套設(shè)于成型模具外側(cè)的硅膠管套以及套設(shè)于硅膠管套外的不銹鋼環(huán)箍。

優(yōu)選的，所述底座由高硬度不銹鋼制成，能夠承受高壓力的同時(shí)保證儀器的完好無(wú)損，為高壓榨取低水膠比混凝土提供良好承載面的同時(shí)保證儀器不生銹，避免了儀器自身對(duì)試驗(yàn)的干擾。

優(yōu)選的，所述成型模具及真空管均由PVC塑料制成，密封效果好，成本較低。

一種低水膠比混凝土液相提取方法，包括以下步驟：

步驟A：組合密封試模與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)

首先在成型模具外側(cè)的一端套設(shè)好密封圈，其次將低水膠比混凝土填充到成型模具內(nèi)，震動(dòng)搗實(shí)后在成型模具外側(cè)的另一端套設(shè)密封圈，從而完成密封試模的組合，而后按照設(shè)定時(shí)間進(jìn)行低水膠比混凝土的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)；

步驟B：低水膠比混凝土的液相壓取

通過(guò)切割機(jī)將完成標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后的密封試模切割成若干段長(zhǎng)度一致的小段樣品，而后在電液式壓力試驗(yàn)機(jī)的工作臺(tái)中心位置處依次布置底座、塑料杯、水系濾網(wǎng)、樣品倉(cāng)、小段樣品及傳力軸；完成布置后啟動(dòng)電液式壓力試驗(yàn)機(jī)，通過(guò)其壓盤對(duì)傳力軸的壓動(dòng)實(shí)現(xiàn)樣品倉(cāng)內(nèi)低水膠比混凝土的液相壓取；壓取的低水膠比混凝土液相經(jīng)過(guò)水系濾網(wǎng)的過(guò)濾后沿導(dǎo)液通道及導(dǎo)液通孔流入塑料杯，從而完成低水膠比混凝土液相的收集；

步驟C：低水膠比混凝土液相的密封保存

通過(guò)真空液相集成器快速吸取塑料杯里的低水膠比混凝土液相，而后通過(guò)真空管進(jìn)行低水膠比混凝土液相的密封保存。

優(yōu)選的，步驟B中，密封試模切割完成后，首先在傳力軸上及樣品倉(cāng)內(nèi)噴涂潤(rùn)滑劑，而后在電液式壓力試驗(yàn)機(jī)的工作臺(tái)中心位置處依次布置底座、塑料杯、水系濾網(wǎng)、樣品倉(cāng)、小段樣品及傳力軸。噴涂潤(rùn)滑劑是為了減小傳力軸與樣品倉(cāng)內(nèi)壁摩擦產(chǎn)生的阻力，且潤(rùn)滑劑是有機(jī)物，與低水膠比混凝土內(nèi)的溶液互不相容，其分子比水分子大，無(wú)法通過(guò)水系濾網(wǎng)，因而不會(huì)對(duì)低水膠比混凝土的液相提取造成干擾。

有益效果：本發(fā)明提供的一種低水膠比混凝土液相提取裝置及方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本較低，通過(guò)密封標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)及高壓壓榨的方式實(shí)現(xiàn)了低水膠比混凝土液相的原味提取，為低水膠比混凝土液相的分析奠定了基礎(chǔ)；2、利用真空液相集成器實(shí)現(xiàn)了液體的高效采集和密封保存，同時(shí)利用多次過(guò)濾保證了所提取低水膠比混凝土液相的純度，為水泥混凝土的質(zhì)量監(jiān)控提供了保障。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中密封試模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中小段樣品切割成型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中電液式壓力試驗(yàn)機(jī)和壓取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中壓取裝置的剖面示意圖；

圖5為本發(fā)明中底座的俯視圖；

圖6為本發(fā)明中真空液相集成器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1所提取低水膠比混凝土液相的結(jié)果示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例2所提取低水膠比混凝土液相的結(jié)果示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例3所提取低水膠比混凝土液相的結(jié)果示意圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例4所提取低水膠比混凝土液相的結(jié)果示意圖；

圖中包括：1、成型模具，2、低水膠比混凝土，3、密封圈，31、硅膠管套，32、不銹鋼環(huán)箍，4、切割機(jī)，5、電液式壓力試驗(yàn)機(jī)，6、傳力軸，7、樣品倉(cāng)，8、底座，9、真空管，10、導(dǎo)管，11、水系濾頭，12、針頭，13、導(dǎo)液通道，14、凹槽，15、塑料杯。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1、2、3、6所示為一種低水膠比混凝土液相提取裝置，包括成型模具1、切割機(jī)4、電液式壓力試驗(yàn)機(jī)5、壓取裝置以及真空液相集成器；

其中，所述成型模具1呈圓筒形，其內(nèi)部填充有低水膠比混凝土2，成型模具1的外側(cè)兩端均套設(shè)有密封圈3；填充有低水膠比混凝土2的成型模具1與密封圈3組合成密封試模，從而進(jìn)行低水膠比混凝土2的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，并通過(guò)切割機(jī)4將完成標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后的密封試模切割成若干段長(zhǎng)度一致的小段樣品；

所述壓取裝置包括傳力軸6、樣品倉(cāng)7及底座8，且樣品倉(cāng)7呈圓筒形，其內(nèi)徑與傳力軸6的外徑相適配；傳力軸6設(shè)置于樣品倉(cāng)7內(nèi)布置的小段樣品上方，通過(guò)電液式壓力試驗(yàn)機(jī)5的壓盤對(duì)傳力軸6的壓動(dòng)實(shí)現(xiàn)樣品倉(cāng)7內(nèi)低水膠比混凝土的液相壓?。坏鬃?整體呈圓桶形，其內(nèi)徑與與樣品倉(cāng)7的外徑相適配，承接有樣品倉(cāng)7的底座8設(shè)置于電液式壓力試驗(yàn)機(jī)5的工作臺(tái)上；

所述真空液相集成器包括真空管9、導(dǎo)管10及針頭12，且導(dǎo)管10一端與針頭12相連，其另一端通過(guò)瓶塞穿刺器與真空管9頂部相連通，利用真空快速吸取采集的低水膠比混凝土液相并進(jìn)行密封保存。

如圖5所示，所述底座8的內(nèi)側(cè)底面上設(shè)置有1～2mm寬度的曲折狀導(dǎo)液通道13，且底座8的底部一側(cè)設(shè)置有容納塑料杯15的凹槽14；所述導(dǎo)液通道13從底座8中部延伸至塑料杯15上方，且塑料杯15上方的導(dǎo)液通道13內(nèi)設(shè)置有連通底座8底部凹槽14的導(dǎo)液通孔。

本實(shí)施例中，所述樣品倉(cāng)7與底座8之間鋪設(shè)有水系濾網(wǎng)；所述導(dǎo)管10與針頭12相連的一側(cè)設(shè)置有水系濾頭11；所述密封圈3包括套設(shè)于成型模具1外側(cè)的硅膠管套31以及套設(shè)于硅膠管套31外的不銹鋼環(huán)箍32。

本實(shí)施例中，所述底座8由高硬度不銹鋼制成，且成型模具1及真空管9均由PVC塑料制成。

一種低水膠比混凝土液相提取方法，包括以下步驟：

步驟A：組合密封試模與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)

首先在成型模具1外側(cè)的一端套設(shè)好密封圈3，其次將低水膠比混凝土2填充到成型模具1內(nèi)，震動(dòng)搗實(shí)后在成型模具1外側(cè)的另一端套設(shè)密封圈3，從而完成密封試模的組合，而后按照設(shè)定時(shí)間進(jìn)行低水膠比混凝土2的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)；

步驟B：低水膠比混凝土的液相壓取

通過(guò)切割機(jī)4將完成標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后的密封試模切割成若干段長(zhǎng)度一致的小段樣品，并在傳力軸6上及樣品倉(cāng)7內(nèi)噴涂潤(rùn)滑劑，而后在電液式壓力試驗(yàn)機(jī)5的工作臺(tái)中心位置處依次布置底座8、塑料杯15、水系濾網(wǎng)、樣品倉(cāng)7、小段樣品及傳力軸6；完成布置后啟動(dòng)電液式壓力試驗(yàn)機(jī)5，通過(guò)其壓盤對(duì)傳力軸6的壓動(dòng)實(shí)現(xiàn)樣品倉(cāng)7內(nèi)低水膠比混凝土的液相壓??；壓取的低水膠比混凝土液相經(jīng)過(guò)水系濾網(wǎng)的過(guò)濾后沿導(dǎo)液通道13及導(dǎo)液通孔流入塑料杯15，從而完成低水膠比混凝土液相的收集；

步驟C：低水膠比混凝土液相的密封保存

通過(guò)真空液相集成器快速吸取塑料杯15里的低水膠比混凝土液相，而后通過(guò)真空管9進(jìn)行低水膠比混凝土液相的密封保存。

實(shí)施例1：

采用P.I52.5硅酸鹽水泥，自來(lái)水。配合比(g)：水泥-1300,水-520

首先在低水膠比混凝土成型模具一端安裝好密封圈，將新拌低水膠比混凝土(水灰比0.4)從一端注入低水膠比混凝土成型模具中，震動(dòng)搗實(shí)后再加密封圈；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)60d后取出，試樣帶模具在切割機(jī)中切割加工成合適的小段，脫模待用；將潤(rùn)滑劑噴涂于傳力軸和樣品倉(cāng)；依次在電液式壓力試驗(yàn)機(jī)臺(tái)中組裝好塑料杯、底座、水系濾網(wǎng)、樣品倉(cāng)，樣品及傳力軸，啟動(dòng)電液式壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行施壓，待液相流入塑料杯中，再利用真空液相集成器處理收集液相，如圖7所示。對(duì)液相的各離子進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果測(cè)得結(jié)果如下：

提取液相8mL，

c(Na⁺)＝145.0739mmol/L

c(K⁺)＝395.0700mmol/L

c(SO₄^2-)＝47.0844mmol/L

c(Ca²⁺)＝8.4037mmol/L

c([SiO₄]^4-)＝7.6439mmol/L

c(AlO₂^-)＝0.5433mmol/L

c(Fe³⁺)＝0.0224mmol/L

pH＝13.37

實(shí)施例2：

采用P.I52.5硅酸鹽水泥，自來(lái)水。配合比(g)：水泥-1300，水-390

首先在低水膠比混凝土成型模具一端安裝好密封圈，將新拌低水膠比混凝土(水灰比0.3)從另一端注入低水膠比混凝土成型模具中，震動(dòng)搗實(shí)后加密封圈；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后取出，試樣帶模具在切割機(jī)中切割加工成合適的小段，脫模待用；潤(rùn)滑劑噴涂于傳力軸和樣品倉(cāng)；依次在電液式壓力試驗(yàn)機(jī)臺(tái)中組裝好塑料杯、底座、水系濾網(wǎng)、樣品倉(cāng)、樣品及傳力軸，啟動(dòng)電液式壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行施壓，待液相流入塑料杯中，再利用真空液相集成器處理收集液相，如圖8所示。對(duì)液相的各離子進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果測(cè)得結(jié)果如下：

提取液相10mL

c(Na⁺)＝100.2691mmol/L

c(K⁺)＝301.7400mmol/L

pH＝13.66，c(SO₄^2-)＝120.2641mmol/L

c(Ca²⁺)＝2.4718mmol/L

c([SiO₄]^4-)＝1.0674mmol/L

c(AlO₂^-)＝0.8920mmol/L

c(Fe³⁺)＝0.0576mmol/L

實(shí)施例3：

采用P.I52.5硅酸鹽水泥，自來(lái)水。配合比(g)：水泥-910，水-390，粉煤灰390

首先在低水膠比混凝土成型模具一端安裝好密封圈，將摻有30％粉煤灰的新拌低水膠比混凝土(水灰比0.3、粉煤灰摻量30％)從另一端注入低水膠比混凝土成型模具中，震動(dòng)搗實(shí)后加密封圈；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后取出，試樣帶模具在切割機(jī)中切割加工成合適的小段，脫模待用；將潤(rùn)滑劑噴涂于傳力軸和樣品倉(cāng)；依次在電液式壓力試驗(yàn)機(jī)臺(tái)中組裝好塑料杯、底座、水系濾網(wǎng)、樣品倉(cāng)、樣品及傳力軸，啟動(dòng)電液式壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行施壓，待液相流入塑料杯中，再利用真空液相集成器處理收集液相，如圖9所示。對(duì)液相的各離子進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果測(cè)得結(jié)果如下：

提取液相10mL，

c(Na⁺)＝85.6672mmol/L，

c(K⁺)＝279.1638mmol/L，pH＝13.34，

c(SO₄^2-)＝96.0381mmol/L，

c(Ca²⁺)＝2.2836mmol/L，c([SiO₄]^4-)＝0.9604mmol/L，

c(AlO₂^-)＝0.7108mmol/L，c(Fe³⁺)＝0.0361mmol/L

實(shí)施例4：

采用P.I52.5硅酸鹽水泥，自來(lái)水。配合比(g)：水泥-650,水-390，粉煤灰650

首先在低水膠比混凝土成型模具一端安裝好密封圈，將摻有50％粉煤灰的新拌低水膠比混凝土(水灰比0.3、粉煤灰摻量50％)從另一端注入低水膠比混凝土成型模具中，震動(dòng)搗實(shí)后加密封圈；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后取出，試樣帶模具在切割機(jī)中切割加工成合適的小段，脫模待用；將潤(rùn)滑劑噴涂于傳力軸和樣品倉(cāng)；依次在電液式壓力試驗(yàn)機(jī)臺(tái)中組裝好塑料杯、底座、水系濾網(wǎng)、樣品倉(cāng)、樣品及傳力軸，啟動(dòng)電液式壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行施壓，待液相流入塑料杯中，再利用真空液相集成器處理收集液相，如圖10所示。對(duì)液相的各離子進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果測(cè)得結(jié)果如下：

提取液相10mL，c(Na⁺)＝65.4681mmol/L，

c(K⁺)＝249.3816mmol/L

pH＝13.28，c(SO₄^2-)＝70.6027mmol/L，

c(Ca²⁺)＝1.0384mmol/L

c([SiO₄]^4-)＝0.5492mmol/L

c(AlO₂^-)＝0.3605mmol/L

c(Fe³⁺)＝0.0085mmol/L

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。