专利名称：高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水泥及混凝土的材料科学领域，特别是一种高压提取硬化水泥浆
体孔溶液的装置。
背景技术：
硬化水泥及混凝土中的孔溶液对水泥及混凝土的水化起着至关重要的作用，孔溶
液中离子的种类和含量直接影响着混凝土的耐久性。碱集料反应、钢筋锈蚀和一些其他形
式的耐久性破坏在实际的工程中越来越突出，归根结底还是微观的性质引起了宏观的变
化。在水泥的水化过程中，内部离子通过迁移、附着或参与反应等各种形式不断地变化着，
同时抑制或加速某一化学反应的进程，从而影响了水泥及混凝土的性能。即水泥在不同的
龄期和在不同的外界环境下，其内部离子有不同的化学平衡和反应趋向。 目前，采用高压压取法提取孔溶液在国际上已经有所应用，但还存在着诸多的问
题提取孔溶液时，在高压下会伴随着一定量的固体颗粒流出，因此所收集的溶液还需要过
滤；在高压之下，为避免水泥粘结在缸体内壁或者避免水泥颗粒与内壁的摩擦，往往在其上
涂抹一层润滑剂，这样势必会影响到所提取的孔溶液的成分，不利于分析；由于少许水泥残
渣粘结在缸体内壁或密封垫片的延展而使压力活塞难以退出，这对试验操作增添了一些不
必要的麻烦；由于整个实验装置暴露在空气中，压出来的孔溶液很容易被空气中的0)2碳
化，以往的实验操作往往是通过縮短压取时间来尽可能的减小碳化的影响，即使这样也不
可避免碳化的影响，而且保压时间过短，所获得的溶液会较少；在试验过程中，如果高压装
置偏离了压力机所施压力的轴向中心位置，还可能对操作人员和周围的设备带来安全隐 串
实用新型内容为克服以上的不足，本实用新型提供了一套更有效的高压提取硬化水泥浆体孔溶 液的装置。 本实用新型的技术方案是这样实现的 —种高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，包括缸体、活塞和底座；所述缸体内设 有活塞孔，活塞活动设在活塞孔内，并与活塞孔内壁密贴；所述底座设在缸体下方；底座上 设有收集室，收集室在活塞孔下方。还设有负压发生装置，负压发生装置与所述收集室连 通。 所述负压发生装置是抽气装置；所述抽气装置设在底座外部，并与收集室连通； 本装置还包括负压指示表；所述负压指示表设在底座外部，并与收集室连通。所述底座上还 设有至少两个通气孔，通气孔分别是进气孔和出气孔，通过它们来对收集室内的气体进行 换气。 本装置还包括卸料座； 在提取孔溶液时，所述缸体下方设置底座[0010] 底座上还设有孔溶液的收集器，所述收集室在收集器下方；收集器与所述缸体紧 密连接；所述收集器在活塞孔的正下方；所述收集器上设有收集槽和收集孔，收集槽与收 集孔连通，收集槽还通过缝隙与所述活塞孔连通，该缝隙的长度d为1 3mm ;所述收集孔 与所述收集室连通； 在卸载水泥渣滓时，所述缸体下方设置卸料座 卸料座中设有与所述活塞孔对应的卸料腔，卸料腔设在活塞孔下方，且不小于活 塞孔。 所述活塞是分体式活塞；分体式活塞包括柱塞和分力盘，柱塞的一端与分力盘是 可拆卸连接，另一端设有垫片。 所述收集槽是环形的，围在活塞孔所在圆周外；收集孔有多个，多个收集孔的一端 与所述收集槽连通，另一端汇集连接到一起；所述收集室内设有收集瓶，收集瓶的瓶口在多 个收集孔的汇集一端的下方。 所述底座的底部设有定位座，定位座与底座是可拆卸连接；定位座的上端是固定 收集瓶的柱形套，收集瓶设在柱形套内；定位座的下端设有用于定位的定位轴，定位轴和活 塞是同轴的。 所述缸体外包有加固外套；加固外套内壁与缸体外壁的连接方式是设有锥度的紧 压配合。 所述加固外套与底座连接，它们的连接方式是可拆卸的密闭连接，并设有对应的 定位销和销孔； 所述加固外套与卸料座连接，它们的连接方式是可拆卸的连接，并设有对应的定 位销和销孔； 如果加固外套上设有定位销，则底座和卸料座上设有对应的相同的销孔；如果加 固外套上设有销孔，则底座和卸料座上设有对应的相同的定位销。这样可以使底座和卸料 座与加固外套可以互换。 所述收集器与缸体之间设有密封圈，密封圈设在收集槽外围；定位座与底座之间 设有密封圈，隔离收集室与外部大气。 缸体的材料为钨钴硬质合金；活塞和孔溶液的收集器的材料为Crl2MnV合金钢；
加固外套的材料为60SiMo合金钢。 所述加固外套上连接有可拆卸的把手。 本实用新型结构简单，操作简易，安全系数高，成本低廉，能够有效地提取和收集 孔溶液，并能有效地避免碳化。
图1为高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置的示意图。 图2为卸料座示意图。 图3为定位座示意图。 图4为缝隙局部示意图。 图5为定位销和销孔局部示意图。 1柱塞、2缸体、3加固外套、4特氟隆垫片、5试样、6收集槽、7收集孔、8孔溶液的收集器、9底座、10抽气装置、11右通气孔、12收集室、13定位座、14下密封圈、15收集瓶、16 左通气孔、17负压指示表、18螺栓、19上密封圈、20把手、210定位销、211销孔、22卸料座、 23卸料腔、24定位轴、25柱形套、26缝隙、27分力盘。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例对实用新型进行进一步描述 —种高压提取硬化水泥桨体孔溶液的装置，包括缸体2、活塞、底座9和卸料座，所 述缸体2内设有活塞孔，活塞活动设在活塞孔内，并与活塞孔内壁密贴。 在提取孔溶液时，所述缸体2下方设置底座9 ;底座9上设有孔溶液的收集器8和 收集室12，收集室12在收集器8下方；收集器8与所述缸体2紧密连接；所述收集器8在 活塞孔的正下方；所述收集器8上设有收集槽6和收集孔7，收集槽6与收集孔7连通，收 集槽6还通过缝隙26与所述活塞孔连通，该缝隙26的大小仅容许液体通过；所述收集孔7 与所述收集室12连通；缝隙26的长度d为1 3mm。 在卸载水泥渣滓时，所述缸体2下方设置卸料座；卸料座中设有与所述活塞孔对 应的卸料腔23，卸料腔23设在活塞孔下方，且不小于活塞孔。 所述活塞是分体式活塞；分体式活塞包括柱塞1和分力盘27，柱塞1的一端与分 力盘27是可拆卸连接，另一端设有垫片4 (本例采用特氟隆材质)。所述收集槽6是环形 的，围在活塞孔所在圆周外；收集孔7有多个(本例中设有4个)，各个收集孔7的一端与 所述收集槽6连通，另一端汇集连接到一起。所述收集室内设有收集瓶15，收集瓶15的瓶 口在各个收集孔7的汇集一端的下方。所述底座9的底部设有定位座13，定位座13与底座 9是可拆卸连接；收集瓶15设在定位座13上；定位座13的上端是固定收集瓶15的柱形套 25，收集瓶15设在柱形套25内；定位座13的下端设有用于定位的定位轴24，该定位轴24 与所述活塞是同轴的。所述缸体2外包有加固外套3 ;加固外套3内壁与缸体2外壁的连 接方式是设有锥度的紧压配合(本例的锥度是1.5。)。所述加固外套3与底座9连接，它 们的连接方式是可拆卸的密闭连接，并设有对应的定位销和销孔。所述加固外套3与卸料 座23连接，它们的连接方式是可拆卸的连接，并设有对应的定位销和销孔；如果加固外套 上设有定位销，则底座和卸料座上设有对应的相同的销孔；如果加固外套上设有销孔，则底 座和卸料座上设有对应的相同的定位销。本例中，所述加固外套上设有定位销210，底座9 和卸料座23上设有对应的相同的销孔211。 所述收集室12还连接有抽气装置10和负压指示表17 ;所述抽气装置10设在底 座9外部，并与收集室12连通；所述负压指示表17设在底座9外部，并与与收集室12连 通。本例中，底座9上设有左右两个通气孔，两个通气孔还可以分别连接抽气装置和负压 指示表，这样可以通过右通气孔11通入^，从左通气孔16排出，将收集室12的空气排出； 再接上抽气装置和负压指示表，使收集室12保持一定的负压值，这样可以使孔溶液顺利流 下，并有助于孔溶液从试样中析出，增大提取和收集的效率，并且可保证提取的孔溶液不会 被碳化。 所述收集器12与缸体2之间设有上密封圈19，上密封圈19设在收集槽6外围；
定位座13与底座9之间设有下密封圈14，隔离收集室12与外部大气。 使用时候，装上料后，垫上特氟隆垫片，进行压取试验，所述孔溶液经收集槽、收集孔流入收集瓶中。 所述缸体与所述孔溶液收集器为紧密接触，所述活塞孔与所述收集槽留有一定距 离的缝隙，这样可以使液体刚好通过，而固体颗粒不能进入收集槽，所收集的孔溶液清澈透 明，无需再过滤； 所述缸体的材料为钨钴硬质合金，硬度达到HRA90度，所述加固外套的材料为 60SiMo合金钢，具有良好的弹性，可有效缓冲缸体的径向应变，这样可以使缸体承受较大的 力而不受破坏，且缸体与加固外套是锥度为1.5°的紧压配合，两者之间产生紧縮力，结合 更加牢固，在压力的作用下越压越紧，不会有松动的情况出现； 所述分体式活塞的分力盘与柱塞部分可分离，这样可以在卸料时直接将活塞的柱 塞部分压出，免除了活塞退出的困难； 所述活塞孔内壁与所述活塞经研磨抛光后表面粗糙度极小，光亮达到镜面要求， 这样水泥颗粒便不易粘结在活塞孔内壁，缸体的高硬度可以避免被水泥颗粒划伤，再加上 所述活塞的特别设计，便可以不用再在活塞孔内壁涂抹润滑剂； 所述的定位座可以固定底座的位置，这样，底座就不会在压力机上滑动，而且还可 以简便地使活塞处于压力机的压力盘的轴向中心位置正下方，这样可以避免因高压本装置 摆放不正而在高压下被弹射出去的危险。它的上端面设有柱形套，刚好使收集瓶放入其中， 可以方便地使收集瓶置于收集孔的正下方。本装置可以在1200MPa的压强下正常使用，这 样可以更有效地提取硬化水泥浆体中的孔溶液。 使用时，本装置的加固外套和底座由螺栓上紧，将试样放入缸体的腔内，用捣料棒 捣实，在试样的顶端放入特氟隆垫片。将收集瓶置于定位座的柱形套中，并将底座置于定 位座上，在特氟隆垫片上方加上分体式活塞。然后由右通气孔通入K或除去(A的空气， 使气流由左通气孔排出，排气IO秒钟。再在左通气孔处安装负压指示表，在右通气孔处安 装抽气装置，然后用抽气装置抽气，使收集室保持在一定的负压范围中。然后开始以3MPa/ s的速度加载至最大压力1200MPa，达到最大压力时保压一段时间。在这期间，孔溶液就会 汇集到收集槽，由收集孔流入收集瓶中。收集完毕，移开底座，立即密封收集瓶，以免孔溶液 在空气中被碳化。当提取完毕后，将所述装置的加固外套和底座拆开，将加固外套置于卸料 座上，再放在压力机下施加压力，进行卸料。其中，在本装置在装卸时可根据需要将可自由 拆装的把手装上，便于用力。当卸料结束时，分体式活塞的柱塞也会自然的落入卸料座内腔 中，而分体式活塞的分力盘会留在外面。这样就完成了整个过程。使用完毕后，用无水乙醇 清洗收集槽和收集孔，以免残余的液体使其锈蚀。 试验例 以压强为900MPa为例说明本装置的使用效率。 制备硅酸盐水泥净桨试样，水灰比分别为0. 25、0. 30和0. 35，置于塑料袋中20°C 密封保湿养护，试样龄期为3天、7天和28天。 步骤与方法 首先将所述高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置清洗干净，组装好。将试块取出， 将试样捣碎成2至3mm的颗粒，在操作时要尽量保证不要有水分蒸发。 用电子天平称取23. OOg试样颗粒，用药匙先盛大约5g倒入缸体内，用捣料棒捣 实，然后再加大约5g试样颗粒，在用捣料棒捣实，如此直到将试样全部倒入缸体。用铁锤对捣料棒施加竖直向下的锤击力，使试样上端平实，然后取出捣料棒将一片特氟隆垫片置于 缸体上口 ，在用捣料棒轻轻将垫片送至与试样接触。然后将捣料棒取出，插入分体式活塞， 置于压力机下。用^将收集室的空气排出，然后将负压表和抽气装置装好。以3MPa/s的 速度对应试样施加压力，大约300s可达到900MPa，保压15min。在保压的过程中抽气装置 慢慢抽气，使负压表保持一定的负压范围，使孔溶液顺利流下。 取出收集瓶迅速测其pH值，然后密封。将所述高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装
置的上半部分放在卸料座上，将压扁后的试样卸出，并称量其质量，计算出压取前后的质量
损失m"通过收集瓶收集孔溶液前后的质量差，得出所收集的孔溶液质量!112。 将压实后的试样制成粉末，置于5(TC烘箱中干燥，直到达到一个恒定的质量，计算
出质量损失nV即为剩余的水分的质量，在此可近似看做剩余的孔溶液的质量，以便估测出
高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置的提取效率。 结果分析 提取效率n ! = (m,m3) X 100 % 收集效率n 2 = nb/V X 100 % 试验结果见表1 : 表1提取效率和收集效率分析
w/c0.250.300.35age3d7d28d3d7d28d3d7d28d
mi (g)0.800.730.601.060.870.681.211.120.93
m2 (g)0.750.680.540.990.800.611.151.040.87
m3 (g)1.771.741.452.241.921.642.112.091.68
ill (%)31.130.029.332.131.229.336.434.935.6
《949390939290959394 分析讨论 1.提取效率 由表l.的实验结果可以看出，所述高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置可以有 效地提取低水灰比的硬化水泥浆体的孔溶液。
影响孔溶液的提出效率的主要因素有压力大小、保压时间和被挤压的试样的质 试验的压力越大，水泥试样就被压縮的越密实，被挤出的孔溶液就会越多。 在最大压力下，保压的时间越长，所能收集的孔溶液就会越多。本高压提取硬化水
泥浆体孔溶液的装置设有两个通气孔，可以用^或除去0)2的空气排出收集室中的空气，所
以不必担心长的保压时间会使所提取的孔溶液被碳化，因此，若想获得更多的孔溶液，可以
相对延长保压时间。
7[0064] 在缸体容积一定的条件下，放入的试样越多，则试样在缸体中所形成的柱体的长径比越大，由于水泥颗粒之间的阻力作用，水分向下运动的阻力也会越大，因此提取效率便会越低。 2.收集效率 在孔溶液被挤压出来后，能被高效的收集起来，是至关重要的。由于本装置设有密
封垫圈和负压发生装置，在收集室保持一定负压的状态的情况下，被压出来的孔溶液会比
较顺利的流入收集瓶中，所以收集效率比较高。收集中的质量损失主要是因为有少量的孔
溶液润湿收集槽和收集孔造成的，这方面的质量损失是由收集槽和收集孔的面积决定的，
所以提取的孔溶液的质量越大，收集效率就会越高。若增大所述装置的缸体的容积，则会能
容纳更多的试样，提取的孔溶液的量也会相应的增大。当提取的孔溶液的质量较大时，收集
效率可接近100%。 3.所提取孔溶液的优点 由于本高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置的收集槽和活塞孔之间设有宽度为1 3mm的缝隙，起到了很好的过滤作用，因此所收集到的孔溶液清澈透明，不含有固体颗粒，给实验分析带来了很大的方便。[0069] 结论 本装置，可以顺利安全地提取硬化水泥浆体的孔溶液，并能够将所提取的孔溶液高效的收集，而且所收集的孔溶液清澈透明，可以达到检测分析的要求。
权利要求一种高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，包括缸体、活塞和底座；所述缸体内设有活塞孔，活塞活动设在活塞孔内，并与活塞孔内壁密贴；所述底座设在缸体下方；底座上设有收集室，收集室在活塞孔下方，其特征是还设有负压发生装置，负压发生装置与所述收集室连通。
2. 根据权利要求1所述的高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，其特征是所述负压发 生装置是抽气装置，该抽气装置设在底座外部，并与收集室连通；还包括负压指示表，该负 压指示表设在底座外部，并与收集室连通。
3. 根据权利要求2所述的高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，其特征是所述底座上 还设有至少两个通气孔连通收集室与大气，通气孔分别是进气孔和出气孔。
4. 根据权利要求1或2或3所述的高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，其特征是还 包括卸料座；在提取孔溶液时，所述缸体下方设置底座底座上还设有孔溶液的收集器，所述收集室 在收集器下方；收集器与所述缸体紧密连接；所述收集器在活塞孔的正下方；所述收集器 上设有收集槽和收集孔，收集槽与收集孔连通，收集槽还通过缝隙与所述活塞孔连通，该缝 隙的长度d为1 3mm ;所述收集孔与所述收集室连通；在卸载水泥渣滓时，所述缸体下方设置卸料座卸料座中设有与所述活塞孔对应的卸 料腔，卸料腔设在活塞孔下方，且不小于活塞孔。
5. 根据权利要求4所述的高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，其特征是所述活塞是 分体式活塞；分体式活塞包括柱塞和分力盘，柱塞的一端与分力盘是可拆卸连接，另一端设有垫片。
6. 根据权利要求4所述的高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，其特征是所述收集槽 是环形的，围在活塞孔所在圆周外；收集孔有多个，多个收集孔的一端与所述收集槽连通， 另一端汇集连接到一起；所述收集室内设有收集瓶，收集瓶的瓶口在多个收集孔的汇集一 端的下方。
7. 根据权利要求6所述的高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，其特征是所述底座的 底部设有定位座，定位座与底座是可拆卸连接；定位座的上端是固定收集瓶的柱形套，收集 瓶设在柱形套内；定位座的下端设有用于定位的定位轴，定位轴和活塞是同轴的。
8. 根据权利要求4所述的高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，其特征是所述缸体外 包有加固外套；加固外套内壁与缸体外壁的连接方式是设有锥度的紧压配合。
9. 根据权利要求8所述的高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，其特征是所述加固外 套与底座连接，它们的连接方式是可拆卸的密闭连接，并设有对应的定位销和销孔；所述加固外套与卸料座连接，它们的连接方式是可拆卸的连接，并设有对应的定位销 和销孔；如果加固外套上设有定位销，则底座和卸料座上设有对应的相同的销孔；如果加固外 套上设有销孔，则底座和卸料座上设有对应的相同的定位销。
10. 根据权利要求5所述的高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，其特征是所述收集 器与缸体之间设有密封圈，密封圈设在收集槽外围；定位座与底座之间设有密封圈，隔离收 集室与外部大气。
专利摘要一种高压提取硬化水泥浆体孔溶液的装置，包括缸体、活塞和底座；所述缸体内设有活塞孔，活塞活动设在活塞孔内，并与活塞孔内壁密贴；所述底座设在缸体下方；底座上设有收集室，收集室在活塞孔下方。还设有负压发生装置，负压发生装置与所述收集室连通。本实用新型结构简单，操作简易，安全系数高，成本低廉，能够有效地提取和收集孔溶液，并能有效地避免碳化。
文档编号G01N1/14GK201497659SQ20092023602
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者张建亮, 董青松, 邓敏 申请人:南京工业大学