一种细集料饱和面干状态的定量确定装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程领域，具体涉及一种细集料饱和面干状态的定量确定装置及其方法。
【背景技术】
[0002]细集料饱和面干状态的确定一直是土木工程领域的一个难题。集料的饱和面干状态是指集料内部吸水饱和而表面干燥的状态。在工程中，由于集料具有吸水性，因此必须要对集料的吸水性能做出评估，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饱和面干状态下吸收的水分质量占干集料质量的百分比，因而集料饱和面干状态的确定对集料吸水性能的评估至关重要。此外，在确定集料的表干相对密度以及毛体积相对密度时，也必须确定集料的饱和面干状态。而在混凝土配合比的设计中，一般也要以砂石的饱和面干状态作为基准进行计算。对于粗集料，饱和面干状态的确定相对容易，一般采用拧干的湿毛巾对其进行擦拭，当其表面不存在发亮的水膜即为饱和面干状态。而当前细集料饱和面干状态的确定一般采用坍落筒法，通过判断细集料坍落后的形状来判断细集料是否处于饱和面干状态。
[0003]坍落筒饱和面干的判断方法是采用坍落筒，将细集料一次性或分两层装入坍落筒中，然后用捣棒轻捣一定次数(分两层装入的需要轻捣两遍)，然后将坍落筒从垂直方向徐徐提起，若坍落筒提起后试样能够维持一定的形状(例如，《公路工程集料试验规程(JTGE42-2005)》中规定，对于天然砂宜以“在试样中心部分上部形成2/3左右的四分之一圆锥体，即大致坍塌1/3左右”作为标准状态；对于机制砂和石肩，宜以“当移去坍落筒第一次出现坍落的含水率及最大含水率作为试样的饱和面干状态”)，则认为试样刚好达到饱和面干状态。如试样坍落过多，则说明试样已过分干燥，此时需要对试样进行洒水并搅拌均匀，若坍落不够，则说明试样过湿，需要继续吹干。不同试验人员对饱和面干的判断通常会有差别；而随着工程中所采用的集料种类越来越丰富，例如对于再生砖粉、再生混凝土等再生集料采用上述《公路工程集料试验规程(JTG E42-2005)》中规定的天然砂或机制砂的标准来确定就会存在较大的误差，而对不同细集料逐一制定不同的判定标准又过于繁琐。
[0004]可见，这种方法具有较大的局限性，确定饱和面干状态时，并没有可靠的量化判定指标，对人的主观判断的依赖性较大，因此实验的重现性差，受人为因素影响严重，且由于判定指标单一，不能很好地适用于不同种类的细集料。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种细集料饱和面干状态的定量确定装置及其确定方法，本装置结构简单巧妙，简单易用、测定结果可靠、重现性好且适用性强。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种细集料饱和面干状态的定量确定装置，包括两个背板，漏斗和承台；两个所述背板垂直相交，交线竖直；所述漏斗固定连接于两个所述背板的上方，漏嘴设于所述两背板的交线处；所述承台与背板的底面相隔一定间距的水平的设于所述背板的下方，用于承接从所述漏嘴自由淌落的细集料，所述承台的两边分别与两个所述背板固定连接，圆心位于两个所述背板的交线上；
[0008]从所述漏斗淌落至所述承台上的细集料逐渐形成一个四分之一圆锥体，当四分之一圆锥体的半径等于所述承台的半径时，测量四分之一圆锥体的高度，并以此来定量表征细集料此时的表面状态，进而判断所述细集料是否处于饱和面干状态。
[0009]将承台圆心角设置为90°具有以下好处:一方面可以减少试验时细集料的用量，从而节约试验时间，提高试验效率；另一方面将承台圆心角设为90°便于在细集料堆中心设置标尺，便于测量细集料堆的高度。四分之一圆锥体的高度反映了休止角的大小，直接测量高度免去了计算休止角的过程，使实验过程更简便、快捷。
[0010]在所述两个背板的交线处设有刻度尺，所述漏斗的底部设有控制漏料的开关。
[0011]通过刻度尺可以直接观测四分之一圆锥体的高度，并以此来定量表征细集料此时的表面状态。漏斗底部设有开关，当漏斗盛满细集料时，打开开关，可以使细集料连续均匀的淌落，椎体的形状也更加规则，提高实验的精确度。
[0012]所述刻度尺以所述承台台面的高度为起点，终点设于所述漏嘴以下的设定距离。
[0013]所述刻度尺的单位为毫米。
[0014]刻度尺的精度为毫米，使测量的高度具备足够的精度来反映休止角的状态。
[0015]两个所述背板的底部设有底板，所述底板与两个所述背板的底边固定连接。
[0016]所述承台半径的取值范围为70mm-100mm。
[0017]承台半径过小易使试验误差增大，承台半径过大会使得细集料用量增大，从而使试验时间增长。
[0018]所述漏斗的容积取值范围为200cm3-500cm3。
[0019]细集料的休止角一般不超过60°，当细集料休止角为60°时，漏斗的容积要超过停留在承台上的细集料体积。
[0020]所述漏嘴至所述承台的距离为150mm到200mm。
[0021]当细集料休止角为60°时，所述漏嘴至所述承台的距离要超过停留在承台上的细集料高度。
[0022]—种细集料饱和面干状态的定量确定方法，包括以下步骤:
[0023]步骤1:漏斗底部的开关保持关闭，将干燥状态的细集料装满漏斗，然后打开开关，让细集料自由淌落在承台上，并逐渐形成一个四分之一圆锥体，当细集料全部漏完，且承台四周的底板上皆有向外淌落的细集料时，读取四分之一圆锥体顶部在刻度尺上的读数hi ；
[0024]步骤2:将干燥的细集料浸泡在洁净的水中，直至吸水饱和；
[0025]步骤3:将湿润的所述细集料逐渐吹干，在此过程中按照步骤I的操作过程，不断测量湿料的四分之一圆锥体顶部在刻度尺上的读数h2，随着所述细集料表面的自由水逐渐蒸发，所述读数h2逐渐减小，当所述读数h2减小到刚好与所述读数hi近似相等时停止吹干，此时所述细集料的状态即为饱和面干状态。
[0026]步骤3中，随着所述细集料表面越干燥，对所述读数h2测定的时间间隔越短，所述时间间隔从3min至丨J 1s不等。
[0027]具体的时间间隔应根据试验时所采用的吹风机的风速、周围环境的温湿度以及通风情况等确定。吹风机风速越快，环境温度越高，湿度越低，通风情况越好，所取时间间隔应越短，反之越长。最短的时间间隔设定为10s，是为了确保细集料不被过分干燥。
[0028]本发明根据细集料在饱和面干状态和干燥状态下的表面状态相同，利用细集料的饱和面干将细集料饱和面干的测定过程进行了量化，避免了人为误差，具有较好的重现性；能够适用于各种细集料，具有很强的适用性。
[0029]细集料的休止角与细集料的表面状况有关。对于同一细集料，细集料的表面状况只受其吸水状况的影响。当未吸水饱和时，其表面不存在水膜，表面状况只与细集料本身的性质有关，例如其棱角性等，因而对于同一种细集料，只要其表面干燥，其休止角保持不变；而当细集料表面湿润时，由于水膜的吸附作用，细集料颗粒之间存在粘附力，从而会使其休止角大于表面干燥时的休止角。根据这一原理以及集料饱和面干状态的定义，可认为细集料的饱和面干状态是区分细集料的休止角是否受水膜影响的分界线，当细集料含水率超过其饱和面干时的含水率时，细集料表面状况受水膜的影响，否则其表面状况不受水膜的影响，本发明正是建立在这一认识的基础上的，即可认为饱和面干状态是细集料休止角不受表面水膜影响的极限状态，其休止角仍然与干燥状态