一種細(xì)集料飽和面干狀態(tài)的定量確定裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種細(xì)集料飽和面干狀態(tài)的定量確定裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]細(xì)集料飽和面干狀態(tài)的確定一直是土木工程領(lǐng)域的一個難題。集料的飽和面干狀態(tài)是指集料內(nèi)部吸水飽和而表面干燥的狀態(tài)。在工程中，由于集料具有吸水性，因此必須要對集料的吸水性能做出評估，而集料的吸水性一般用集料的吸水率表征，集料的吸水率即集料在飽和面干狀態(tài)下吸收的水分質(zhì)量占干集料質(zhì)量的百分比，因而集料飽和面干狀態(tài)的確定對集料吸水性能的評估至關(guān)重要。此外，在確定集料的表干相對密度以及毛體積相對密度時，也必須確定集料的飽和面干狀態(tài)。而在混凝土配合比的設(shè)計中，一般也要以砂石的飽和面干狀態(tài)作為基準(zhǔn)進行計算。對于粗集料，飽和面干狀態(tài)的確定相對容易，一般采用擰干的濕毛巾對其進行擦拭，當(dāng)其表面不存在發(fā)亮的水膜即為飽和面干狀態(tài)。而當(dāng)前細(xì)集料飽和面干狀態(tài)的確定一般采用坍落筒法，通過判斷細(xì)集料坍落后的形狀來判斷細(xì)集料是否處于飽和面干狀態(tài)。
[0003]坍落筒飽和面干的判斷方法是采用坍落筒，將細(xì)集料一次性或分兩層裝入坍落筒中，然后用搗棒輕搗一定次數(shù)(分兩層裝入的需要輕搗兩遍)，然后將坍落筒從垂直方向徐徐提起，若坍落筒提起后試樣能夠維持一定的形狀(例如，《公路工程集料試驗規(guī)程(JTGE42-2005)》中規(guī)定，對于天然砂宜以“在試樣中心部分上部形成2/3左右的四分之一圓錐體，即大致坍塌1/3左右”作為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；對于機制砂和石肩，宜以“當(dāng)移去坍落筒第一次出現(xiàn)坍落的含水率及最大含水率作為試樣的飽和面干狀態(tài)”)，則認(rèn)為試樣剛好達到飽和面干狀態(tài)。如試樣坍落過多，則說明試樣已過分干燥，此時需要對試樣進行灑水并攪拌均勻，若坍落不夠，則說明試樣過濕，需要繼續(xù)吹干。不同試驗人員對飽和面干的判斷通常會有差別；而隨著工程中所采用的集料種類越來越豐富，例如對于再生磚粉、再生混凝土等再生集料采用上述《公路工程集料試驗規(guī)程(JTG E42-2005)》中規(guī)定的天然砂或機制砂的標(biāo)準(zhǔn)來確定就會存在較大的誤差，而對不同細(xì)集料逐一制定不同的判定標(biāo)準(zhǔn)又過于繁瑣。
[0004]可見，這種方法具有較大的局限性，確定飽和面干狀態(tài)時，并沒有可靠的量化判定指標(biāo)，對人的主觀判斷的依賴性較大，因此實驗的重現(xiàn)性差，受人為因素影響嚴(yán)重，且由于判定指標(biāo)單一，不能很好地適用于不同種類的細(xì)集料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種細(xì)集料飽和面干狀態(tài)的定量確定裝置及其確定方法，本裝置結(jié)構(gòu)簡單巧妙，簡單易用、測定結(jié)果可靠、重現(xiàn)性好且適用性強。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種細(xì)集料飽和面干狀態(tài)的定量確定裝置，包括兩個背板，漏斗和承臺；兩個所述背板垂直相交，交線豎直；所述漏斗固定連接于兩個所述背板的上方，漏嘴設(shè)于所述兩背板的交線處；所述承臺與背板的底面相隔一定間距的水平的設(shè)于所述背板的下方，用于承接從所述漏嘴自由淌落的細(xì)集料，所述承臺的兩邊分別與兩個所述背板固定連接，圓心位于兩個所述背板的交線上；
[0008]從所述漏斗淌落至所述承臺上的細(xì)集料逐漸形成一個四分之一圓錐體，當(dāng)四分之一圓錐體的半徑等于所述承臺的半徑時，測量四分之一圓錐體的高度，并以此來定量表征細(xì)集料此時的表面狀態(tài)，進而判斷所述細(xì)集料是否處于飽和面干狀態(tài)。
[0009]將承臺圓心角設(shè)置為90°具有以下好處:一方面可以減少試驗時細(xì)集料的用量，從而節(jié)約試驗時間，提高試驗效率；另一方面將承臺圓心角設(shè)為90°便于在細(xì)集料堆中心設(shè)置標(biāo)尺，便于測量細(xì)集料堆的高度。四分之一圓錐體的高度反映了休止角的大小，直接測量高度免去了計算休止角的過程，使實驗過程更簡便、快捷。
[0010]在所述兩個背板的交線處設(shè)有刻度尺，所述漏斗的底部設(shè)有控制漏料的開關(guān)。
[0011]通過刻度尺可以直接觀測四分之一圓錐體的高度，并以此來定量表征細(xì)集料此時的表面狀態(tài)。漏斗底部設(shè)有開關(guān)，當(dāng)漏斗盛滿細(xì)集料時，打開開關(guān)，可以使細(xì)集料連續(xù)均勻的淌落，椎體的形狀也更加規(guī)則，提高實驗的精確度。
[0012]所述刻度尺以所述承臺臺面的高度為起點，終點設(shè)于所述漏嘴以下的設(shè)定距離。
[0013]所述刻度尺的單位為毫米。
[0014]刻度尺的精度為毫米，使測量的高度具備足夠的精度來反映休止角的狀態(tài)。
[0015]兩個所述背板的底部設(shè)有底板，所述底板與兩個所述背板的底邊固定連接。
[0016]所述承臺半徑的取值范圍為70mm-100mm。
[0017]承臺半徑過小易使試驗誤差增大，承臺半徑過大會使得細(xì)集料用量增大，從而使試驗時間增長。
[0018]所述漏斗的容積取值范圍為200cm3-500cm3。
[0019]細(xì)集料的休止角一般不超過60°，當(dāng)細(xì)集料休止角為60°時，漏斗的容積要超過停留在承臺上的細(xì)集料體積。
[0020]所述漏嘴至所述承臺的距離為150mm到200mm。
[0021]當(dāng)細(xì)集料休止角為60°時，所述漏嘴至所述承臺的距離要超過停留在承臺上的細(xì)集料高度。
[0022]—種細(xì)集料飽和面干狀態(tài)的定量確定方法，包括以下步驟:
[0023]步驟1:漏斗底部的開關(guān)保持關(guān)閉，將干燥狀態(tài)的細(xì)集料裝滿漏斗，然后打開開關(guān)，讓細(xì)集料自由淌落在承臺上，并逐漸形成一個四分之一圓錐體，當(dāng)細(xì)集料全部漏完，且承臺四周的底板上皆有向外淌落的細(xì)集料時，讀取四分之一圓錐體頂部在刻度尺上的讀數(shù)hi ；
[0024]步驟2:將干燥的細(xì)集料浸泡在潔凈的水中，直至吸水飽和；
[0025]步驟3:將濕潤的所述細(xì)集料逐漸吹干，在此過程中按照步驟I的操作過程，不斷測量濕料的四分之一圓錐體頂部在刻度尺上的讀數(shù)h2，隨著所述細(xì)集料表面的自由水逐漸蒸發(fā)，所述讀數(shù)h2逐漸減小，當(dāng)所述讀數(shù)h2減小到剛好與所述讀數(shù)hi近似相等時停止吹干，此時所述細(xì)集料的狀態(tài)即為飽和面干狀態(tài)。
[0026]步驟3中，隨著所述細(xì)集料表面越干燥，對所述讀數(shù)h2測定的時間間隔越短，所述時間間隔從3min至丨J 1s不等。
[0027]具體的時間間隔應(yīng)根據(jù)試驗時所采用的吹風(fēng)機的風(fēng)速、周圍環(huán)境的溫濕度以及通風(fēng)情況等確定。吹風(fēng)機風(fēng)速越快，環(huán)境溫度越高，濕度越低，通風(fēng)情況越好，所取時間間隔應(yīng)越短，反之越長。最短的時間間隔設(shè)定為10s，是為了確保細(xì)集料不被過分干燥。
[0028]本發(fā)明根據(jù)細(xì)集料在飽和面干狀態(tài)和干燥狀態(tài)下的表面狀態(tài)相同，利用細(xì)集料的飽和面干將細(xì)集料飽和面干的測定過程進行了量化，避免了人為誤差，具有較好的重現(xiàn)性；能夠適用于各種細(xì)集料，具有很強的適用性。
[0029]細(xì)集料的休止角與細(xì)集料的表面狀況有關(guān)。對于同一細(xì)集料，細(xì)集料的表面狀況只受其吸水狀況的影響。當(dāng)未吸水飽和時，其表面不存在水膜，表面狀況只與細(xì)集料本身的性質(zhì)有關(guān)，例如其棱角性等，因而對于同一種細(xì)集料，只要其表面干燥，其休止角保持不變；而當(dāng)細(xì)集料表面濕潤時，由于水膜的吸附作用，細(xì)集料顆粒之間存在粘附力，從而會使其休止角大于表面干燥時的休止角。根據(jù)這一原理以及集料飽和面干狀態(tài)的定義，可認(rèn)為細(xì)集料的飽和面干狀態(tài)是區(qū)分細(xì)集料的休止角是否受水膜影響的分界線，當(dāng)細(xì)集料含水率超過其飽和面干時的含水率時，細(xì)集料表面狀況受水膜的影響，否則其表面狀況不受水膜的影響，本發(fā)明正是建立在這一認(rèn)識的基礎(chǔ)上的，即可認(rèn)為飽和面干狀態(tài)是細(xì)集料休止角不受表面水膜影響的極限狀態(tài)，其休止角仍然與干燥狀態(tài)