柱塞式挤出流变性能试验装置及试验方法
【专利摘要】本发明公开了柱塞式挤出流变性能试验装置，包括传力杆、试样桶、柱塞、上承载平台、挤出模口、承载立柱、下承载平台，所述挤出模口以套筒套入的方式以套筒套入的方式安装于上承载平台中心的预制套孔内。本发明还公开了柱塞式挤出流变性能试验方法，采用六参数的Benbow非线性方程对测试数据进行拟合。本发明的试验装置在设计上进行了优化，测试过程简便并实现了功能扩展；本发明的试验方法可以测试现有的流变仪无法测试的高粘度浆体材料的流变性能，为表征水泥基浆体材料的挤出流变性能提供了一个可行的方法。
【专利说明】柱塞式挤出流变性能试验装置及试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测试水泥基浆体材料挤出流变性能的试验装置及试验方法，特别涉及 一种柱塞式挤出流变性能试验装置及试验方法。
【背景技术】
[0002] 挤出流变性能是描述浆体材料在挤出过程中力学行为的重要参数，是挤出成型工 艺在实际应用中的理论基础。挤出流变性能是可挤出浆体的弹、粘、塑等综合力学性能的表 征，而鉴于水泥基浆体材料的特殊性质，现有的流变仪测试装置均不能够直接适用于水泥 基浆体材料挤出流变性能的测试。
[0003] 目前，用于评价浆体挤出流变性能的试验装置，主要为自制的柱塞式挤出试验装 置，利用Benbow方程拟合计算相关参数来评价浆体材料的挤出流变性能。然而，柱塞式挤 出装置存在下列几方面的问题：同类柱塞式挤出装置的模口使用螺栓连接，承载力有限且 稳定性差；模口只有长度可变，但内径不可变；模具形状单一，不能进行不同形状模入口的 挤出流变性能测试；只利用Benbow线性方程（四参数），但线性方程只适用牛顿流体，而忽 视了大多数浆体材料在挤出过程中明显表现出的剪切稀化特性，导致拟合结果与实际相差 较大；对Benbow方程的运用通常采用截距一斜率法来进行相关参数的计算，其计算过程较 复杂，而且结果的可靠性较差。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种柱塞式挤出流 变性能试验装置，它能够通过传力杆结合力加载系统，进行挤出流变力学性质试验，实现对 浆体材料的流变性能测试，采用本发明装置可以有效地评价水泥基浆体材料的挤出流变性 能。
[0005] 本发明的另一目的在于提供基于上述柱塞式挤出流变性能试验装置的试验方法， 采用Benbow非线性方程（六参数），使测试结果更接近真实情况，并且简化了测试流程，对 运用方程拟合计算的过程进行了优化。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现：
[0007] 柱塞式挤出流变性能试验装置，包括传力杆、试样桶、柱塞、上承载平台、挤出模 口、承载立柱、下承载平台，所述上承载平台和下承载平台互相平行，上承载平台通过承载 立柱支撑在下承载平台的上方；所述试样桶以螺栓方式固定于上承载平台之上；所述挤出 模口以套筒套入的方式安装于上承载平台中心的预制套孔内；试样桶与挤出模口中心轴一 致，传力杆上部与可变速力加载系统连接，传力杆下部与柱塞固定相连。
[0008] 所述试样桶内底部设置有锥角垫片，所述锥角垫片为环状，下表面为水平面，上表 面为锥面。
[0009] 所述传力杆下部与柱塞以螺栓方式相连。
[0010] 所述的柱塞式挤出流变性能试验装置的柱塞式挤出流变性能试验方法，包括以下 步骤： toon] (1)安装试样桶和挤出模口，记录此时试样桶的直径、挤出模口长度、挤出模口直 径；
[0012] (2)将待测浆体材料装入到试样桶内，然后开启力加载系统进行挤出，通过程序控 制挤出速率，待挤出压力趋于稳定后，记录当次试验所对应的挤出压力；
[0013] ⑶改变挤出速率，重复步骤⑵多次；
[0014] ⑷更换挤出模口，重复步骤⑴?⑶多次；
[0015] (5)将步骤（1)?（4)记录到的测试数据带入代入Benbow非线性方程，对表征浆 体材料挤出流变性能的初始屈服应力、屈服应力影响因子、屈服应力非线性指数、初始剪切 应力、剪切应力影响因子、剪切应力非线性指数采用Benbow非线性方程进行拟合计算；
[0016] 所述Benbow非线性方程如下：
【权利要求】
1. 柱塞式挤出流变性能试验装置，其特征在于，包括传力杆（I)、试样桶（2)、柱塞（3)、 上承载平台（5)、挤出模口（6)、承载立柱（7)、下承载平台（8)，所述上承载平台（5)和下承 载平台（8)互相平行，上承载平台（5)通过承载立柱（7)支撑在下承载平台（8)的上方；所 述试样桶（2)以螺栓方式固定于上承载平台（5)之上；所述挤出模口（6)以套筒套入的方 式安装于上承载平台（5)中心的预制套孔内；试样桶（2)与挤出模口（6)中心轴一致，传力 杆（1)上部与可变速力加载系统连接，传力杆（1)下部与柱塞（3)固定相连。
2. 根据权利要求1所述的柱塞式挤出流变性能试验装置，其特征在于，所述试样桶（2) 内底部设置有锥角垫片（4)，所述锥角垫片（4)为环状，下表面为水平面，上表面为锥面。
3. 根据权利要求1所述的柱塞式挤出流变性能试验装置，其特征在于，所述传力杆（1) 下部与柱塞（3)以螺栓方式相连。
4. 基于权利要求1?3任一项所述的柱塞式挤出流变性能试验装置的柱塞式挤出流变 性能试验方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 安装试样桶和挤出模口，记录此时试样桶的直径、挤出模口长度、挤出模口直径； (2) 将待测浆体材料装入到试样桶内，然后开启力加载系统进行挤出，通过程序控制挤 出速率，待挤出压力趋于稳定后，记录当次试验所对应的挤出压力； (3) 改变挤出速率，重复步骤（2)多次； (4) 更换挤出模口，重复步骤⑴?（3)多次； (5) 将步骤（1)?（4)记录到的测试数据带入代入Benbow非线性方程，对表征浆体 材料挤出流变性能的初始屈服应力、屈服应力影响因子、屈服应力非线性指数、初始剪切应 力、剪切应力影响因子、剪切应力非线性指数采用Benbow非线性方程进行拟合计算； 所述Benbow非线性方程如下：
式中， ^一挤出总压强； 0 0一初始屈服应力； a-屈服应力影响因子； n-屈服应力非线性指数 T。一初始剪切应力； 3-剪切应力影响因子； m-剪切应力非线性指数； V一挤出速率； L一挤出模口长度； D-挤出模口直径； Dci+试样桶直径。
5. 根据权利要求4所述的柱塞式挤出流变性能试验方法，其特征在于，所述步骤（4)中 还包括更换锥角垫片。
【文档编号】G01N11/08GK104316437SQ201410546957
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】李方贤, 苏扬, 余其俊, 韦江雄, 胡捷 申请人:华南理工大学