一种泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于混凝土技术领域，特别涉及一种泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置及方法，研究分析混凝土拌合物在输送管中的流动形态，为混凝土流变学模型的建立提供依据，同时研究混凝土拌合物与输送管之间的摩擦特性及其计算公式，为混凝土泵送施工提供理论指导与技术支撑，保障工程施工的顺利进行。它包括管径和壁厚一致且依次通过法兰连接且相互贯通的立管、弯管、水平直管和橡胶软管；两个弯管分别通过两个水平直管固定于橡胶软管的两端，弯管通过底座固定；一侧弯管上端连接有封盖，另一侧弯管上端连接立管；橡胶软管下方设有挤压装置，能够使得橡胶软管沿着径向挤压变形。该装置结构简单、操作简便、成本低、效率高、适用性广。

A test device and method for flow pattern and friction characteristics of pumping concrete

【技术实现步骤摘要】
一种泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置及方法
本专利技术属于混凝土
，特别涉及一种泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置及方法。
技术介绍
为满足混凝土超高建筑建造需求，需要对混凝土实行长距离泵送施工，研究表明，混凝土拌合物在管道中前进主要是依赖输送泵动力促进混凝土润滑层的滑移运动来实现的，混凝土的流动形态，尤其是其润滑层存在形式会对该滑移运动产生重要影响，也是混凝土流变模型的重要依据；同时在混凝土滑移输送过程中，必须克服混凝土拌合物与输送管之间的摩擦阻力才能实现泵送施工，混凝土输送泵压力损失也正是由此而引起的。然而现阶段，国内外学者对混凝土拌合物在输送管中的流动形态研究很少，德国Putzmeister公司研制开发了滑管式流变仪，研究混凝土润滑层的厚度，但是该滑管仪与实际泵送施工情况相差甚大(最主要的是没有考虑粘滞流)，而且成本高、操作复杂。另一方面国内外在混凝土拌合物与输送管之间的摩擦特性方面研究则几乎空白。因此，有必要研究一种泵送混凝土流动形态及摩擦特性研究方法与试验装置，研究分析混凝土拌合物在输送管中的流动形态，确定不同混凝土润滑层的存在厚度，为混凝土流变学模型的建立提供依据，同时研究混凝土拌合物与输送管之间的摩擦特性及其计算公式，为混凝土泵送施工提供理论指导与技术支撑，保障工程施工的顺利进行。
技术实现思路
本专利技术提供了一种泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置及方法，研究分析压力作用下混凝土拌合物在输送管中的流动形态，建立不同混凝土拌合物在不同压力作用下润滑层的厚度曲线，为混凝土流变学模型的建立提供依据；研究分析压力作用下混凝土拌合物与输送管之间的摩擦特性，建立混凝土摩擦系数计算公式，为混凝土泵送施工，尤其是泵压的确定提供理论指导与技术支撑，保障工程施工的顺利进行。为解决以上技术问题，本专利技术包括如下技术方案：一种泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置，包括管径和壁厚一致且依次通过法兰连接且相互贯通的立管、弯管、水平直管和橡胶软管；所述弯管和水平直管均为两个，两个所述弯管分别通过两个所述水平直管固定于所述橡胶软管的两端，所述弯管通过底座固定；一侧所述弯管上端连接有封盖，另一侧所述弯管上端连接所述立管；还包括挤压装置，所述挤压装置设置于所述橡胶软管的下方，以使得所述橡胶软管沿着径向挤压变形。与现有技术相比，本专利技术具有以下的有益效果：(1)本专利技术的泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置，它包括管径和壁厚一致且依次通过法兰连接且相互贯通的立管、弯管、水平直管和橡胶软管；两个弯管分别通过两个水平直管固定于橡胶软管的两端，弯管通过底座固定；一侧弯管上端连接有封盖，另一侧弯管上端连接立管；橡胶软管下方设有挤压装置，能够使得橡胶软管沿着径向挤压变形。该装置结构简单、操作简便、成本低、效率高、适用性广。(2)本专利技术的泵送混凝土流动形态试验方法，通过确定不同混凝土拌合物在不同压力作用下，混凝土拌合物的上液面曲线y＝f(x)及润滑层的厚度曲线d＝f(F)，为混凝土流变学模型的建立提供依据。(3)本专利技术的泵送混凝土摩擦特性试验方法，通过建立摩擦系数计算公式Fj-F0＝K(μFjπr+ρg)hj，得到不同混凝土拌合物在不同压力作用下与输送管之间的摩擦系数μ，为混凝土泵送施工，尤其是泵压的确定提供理论指导与技术支撑。进一步地，为了取材方便，节省成本，所述立管为有机玻璃或者塑料制作而成的透明管。进一步地，所述挤压装置包括推杆、拉力机、控制箱以及滑轨。通过拉力机的作用，使得控制箱控制推杆沿着滑轨运动，从而使得橡胶软管沿着预设方向挤压变形。进一步地，考虑到测量泵送混凝土摩擦特性时，需要记录混凝土拌合物的上升高度，从而所述立管设有刻度。进一步地，所述底座上设有两个支撑基座，所述两个支撑基座分别用于支撑两个所述弯管，为整个试验装置的稳定性提供保障。本专利技术还提供了一种泵送混凝土流动形态的试验方法，该试验方法包括如下步骤：步骤一、提供如权利要求1所述的泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置备用，并分别将两个弯管分别通过两个水平直管固定于橡胶软管的两端；其中，立管选择有机玻璃管；步骤二、在一侧弯管上口注入某配合比混凝土拌合物，直至与两侧弯管上液面齐平，并用封盖封堵该侧弯管；步骤三、将所述有机玻璃管与另一侧弯管连接牢固，不得溢浆；步骤四、将一高清摄像机置于所述有机玻璃管的前方，并开启所述高清摄像机；步骤五、启动挤压装置，以一定推力F及速度V挤压所述橡胶软管内的混凝土拌合物，使其沿着有机玻璃管向上移动，直至混凝土拌合物上液面曲线稳定；步骤六、关闭所述高清摄像机，并记录混凝土拌合物的流动形态影像；步骤七、关闭所述挤压装置，使混凝土拌合物回落至橡胶软管内；步骤八、通过图像分析，确定混凝土拌合物上液面曲线方程，同时通过影像等比例换算其润滑层厚度d；步骤九、重复所述步骤五至步骤八，得到该配合比混凝土拌合物在不同推力F及速度V作用下，混凝土拌合物上液面曲线方程及其润滑层厚度d；步骤十、选择不同配合比的混凝土拌合物，并重复所述步骤二至所述步骤九，得到不同配合比混凝土拌合物在不同压力作用下，混凝土拌合物的上液面曲线y＝f(x)及润滑层的厚度曲线d＝f(F)。本专利技术还提供了一种泵送混凝土摩擦特性试验方法，该试验方法包括如下步骤：步骤S1、提供如权利要求1所述的泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置备用，并分别将两个弯管分别通过两个水平直管固定于橡胶软管的两端；其中，立管选择钢管；步骤S2、在一侧弯管上口注入某配合比混凝土拌合物，直至与两侧弯管上液面齐平，并用封盖封堵该侧弯管；步骤S3、启动挤压装置，以一定推力F0及速度V0挤压所述橡胶软管内的混凝土拌合物，直至所述橡胶软管完全变形；步骤S4、抹平另一侧弯管，将所述钢管与该侧弯管连接牢固，不得溢浆；步骤S5、将浮板及刻度尺放入混凝土拌合物上液面；步骤S6、启动挤压装置，以一定推力F1及速度V1挤压所述橡胶软管内的混凝土拌合物，使混凝土拌合物沿钢管向上移动，实时记录推力F1与混凝土拌合物行程hi之间的关系，直至所述橡胶软管完全变形；步骤S7、关闭挤压装置，使混凝土拌合物回落至橡胶软管内；步骤S8、重复步骤S6，记录一定推力Fi及速度Vi作用下，推力Fi与混凝土拌合物行程之间的关系；步骤S9、重复步骤S2至步骤S8，得到不同混凝土拌合物在不同压力作用下，推力Fj与混凝土拌合物行程hj之间的关系；步骤S10、通过公式Fj-F0＝K(μFjπr+ρg)hj计算得到不同混凝土拌合物在不同压力作用下与输送管之间的摩擦系数μ，其中K为水平挤压推力与竖向推力之间的换算系数，ρ为混凝土拌合物密度，r为钢管半径。进一步地，所述步骤S5包括：将所述刻度尺底部与所述浮板粘贴牢固，放置于混凝土拌合物上液面，所述浮板的直径小于所述钢管的直径，用于记录混凝土拌合物在立管内的上升高度。...

【技术保护点】
1.一种泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置，其特征在于，它包括管径和壁厚一致且依次通过法兰连接且相互贯通的立管、弯管、水平直管和橡胶软管；所述弯管和水平直管均为两个，两个所述弯管分别通过两个所述水平直管固定于所述橡胶软管的两端，所述弯管通过底座固定；一侧所述弯管上端连接有封盖，另一侧所述弯管上端连接所述立管；还包括挤压装置，所述挤压装置设置于所述橡胶软管的下方，以使得所述橡胶软管沿着径向挤压变形。/n

【技术特征摘要】
1.一种泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置，其特征在于，它包括管径和壁厚一致且依次通过法兰连接且相互贯通的立管、弯管、水平直管和橡胶软管；所述弯管和水平直管均为两个，两个所述弯管分别通过两个所述水平直管固定于所述橡胶软管的两端，所述弯管通过底座固定；一侧所述弯管上端连接有封盖，另一侧所述弯管上端连接所述立管；还包括挤压装置，所述挤压装置设置于所述橡胶软管的下方，以使得所述橡胶软管沿着径向挤压变形。


2.如权利要求1所述的泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置，其特征在于，所述立管为有机玻璃或者塑料制作而成的透明管。


3.如权利要求1所述的泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置，其特征在于，所述挤压装置包括推杆、拉力机、控制箱以及滑轨。


4.如权利要求1所述的泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置，其特征在于，所述立管设有刻度。


5.如权利要求1所述的泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置，其特征在于，所述底座上设有两个支撑基座，所述两个支撑基座分别用于支撑两个所述弯管。


6.一种泵送混凝土流动形态的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、提供如权利要求1所述的泵送混凝土流动形态及摩擦特性试验装置备用，并分别将两个弯管分别通过两个水平直管固定于橡胶软管的两端；其中，立管选择有机玻璃管；
步骤二、在一侧弯管上口注入某配合比混凝土拌合物，直至与两侧弯管上液面齐平，并用封盖封堵该侧弯管；
步骤三、将所述有机玻璃管与另一侧弯管连接牢固，不得溢浆；
步骤四、将一高清摄像机置于所述有机玻璃管的前方，并开启所述高清摄像机；
步骤五、启动挤压装置，以一定推力F及速度V挤压所述橡胶软管内的混凝土拌合物，使其沿着有机玻璃管向上移动，直至混凝土拌合物上液面曲线稳定；
步骤六、关闭所述高清摄像机，并记录混凝土拌合物的流动形态影像；
步骤七、关闭所述挤压装置，使混凝土拌合物回落至橡胶软管内；
步骤八、通过图像分析，确定混凝土拌合物上液面曲线方程，同时通过影像等比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐俊，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31