專利名稱：高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水泥及混凝土的材料科學領域，特別是一種高壓提取硬化水泥漿
體孔溶液的裝置。
背景技術：
硬化水泥及混凝土中的孔溶液對水泥及混凝土的水化起著至關重要的作用，孔溶
液中離子的種類和含量直接影響著混凝土的耐久性。堿集料反應、鋼筋銹蝕和一些其他形
式的耐久性破壞在實際的工程中越來越突出，歸根結底還是微觀的性質引起了宏觀的變
化。在水泥的水化過程中，內(nèi)部離子通過遷移、附著或參與反應等各種形式不斷地變化著，
同時抑制或加速某一化學反應的進程，從而影響了水泥及混凝土的性能。即水泥在不同的
齡期和在不同的外界環(huán)境下，其內(nèi)部離子有不同的化學平衡和反應趨向。 目前，采用高壓壓取法提取孔溶液在國際上已經(jīng)有所應用，但還存在著諸多的問
題提取孔溶液時，在高壓下會伴隨著一定量的固體顆粒流出，因此所收集的溶液還需要過
濾；在高壓之下，為避免水泥粘結在缸體內(nèi)壁或者避免水泥顆粒與內(nèi)壁的摩擦，往往在其上
涂抹一層潤滑劑，這樣勢必會影響到所提取的孔溶液的成分，不利于分析；由于少許水泥殘
渣粘結在缸體內(nèi)壁或密封墊片的延展而使壓力活塞難以退出，這對試驗操作增添了一些不
必要的麻煩；由于整個實驗裝置暴露在空氣中，壓出來的孔溶液很容易被空氣中的0)2碳
化，以往的實驗操作往往是通過縮短壓取時間來盡可能的減小碳化的影響，即使這樣也不
可避免碳化的影響，而且保壓時間過短，所獲得的溶液會較少；在試驗過程中，如果高壓裝
置偏離了壓力機所施壓力的軸向中心位置，還可能對操作人員和周圍的設備帶來安全隱 串

實用新型內(nèi)容為克服以上的不足，本實用新型提供了一套更有效的高壓提取硬化水泥漿體孔溶 液的裝置。 本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的 —種高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，包括缸體、活塞和底座；所述缸體內(nèi)設 有活塞孔，活塞活動設在活塞孔內(nèi)，并與活塞孔內(nèi)壁密貼；所述底座設在缸體下方；底座上 設有收集室，收集室在活塞孔下方。還設有負壓發(fā)生裝置，負壓發(fā)生裝置與所述收集室連 通。 所述負壓發(fā)生裝置是抽氣裝置；所述抽氣裝置設在底座外部，并與收集室連通； 本裝置還包括負壓指示表；所述負壓指示表設在底座外部，并與收集室連通。所述底座上還 設有至少兩個通氣孔，通氣孔分別是進氣孔和出氣孔，通過它們來對收集室內(nèi)的氣體進行 換氣。 本裝置還包括卸料座； 在提取孔溶液時，所述缸體下方設置底座[0010] 底座上還設有孔溶液的收集器，所述收集室在收集器下方；收集器與所述缸體緊 密連接；所述收集器在活塞孔的正下方；所述收集器上設有收集槽和收集孔，收集槽與收 集孔連通，收集槽還通過縫隙與所述活塞孔連通，該縫隙的長度d為1 3mm ;所述收集孔 與所述收集室連通； 在卸載水泥渣滓時，所述缸體下方設置卸料座 卸料座中設有與所述活塞孔對應的卸料腔，卸料腔設在活塞孔下方，且不小于活 塞孔。 所述活塞是分體式活塞；分體式活塞包括柱塞和分力盤，柱塞的一端與分力盤是 可拆卸連接，另一端設有墊片。 所述收集槽是環(huán)形的，圍在活塞孔所在圓周外；收集孔有多個，多個收集孔的一端 與所述收集槽連通，另一端匯集連接到一起；所述收集室內(nèi)設有收集瓶，收集瓶的瓶口在多 個收集孔的匯集一端的下方。 所述底座的底部設有定位座，定位座與底座是可拆卸連接；定位座的上端是固定 收集瓶的柱形套，收集瓶設在柱形套內(nèi)；定位座的下端設有用于定位的定位軸，定位軸和活 塞是同軸的。 所述缸體外包有加固外套；加固外套內(nèi)壁與缸體外壁的連接方式是設有錐度的緊 壓配合。 所述加固外套與底座連接，它們的連接方式是可拆卸的密閉連接，并設有對應的 定位銷和銷孔； 所述加固外套與卸料座連接，它們的連接方式是可拆卸的連接，并設有對應的定 位銷和銷孔； 如果加固外套上設有定位銷，則底座和卸料座上設有對應的相同的銷孔；如果加 固外套上設有銷孔，則底座和卸料座上設有對應的相同的定位銷。這樣可以使底座和卸料 座與加固外套可以互換。 所述收集器與缸體之間設有密封圈，密封圈設在收集槽外圍；定位座與底座之間 設有密封圈，隔離收集室與外部大氣。 缸體的材料為鎢鈷硬質合金；活塞和孔溶液的收集器的材料為Crl2MnV合金鋼；
加固外套的材料為60SiMo合金鋼。 所述加固外套上連接有可拆卸的把手。 本實用新型結構簡單，操作簡易，安全系數(shù)高，成本低廉，能夠有效地提取和收集 孔溶液，并能有效地避免碳化。

圖1為高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置的示意圖。 圖2為卸料座示意圖。 圖3為定位座示意圖。 圖4為縫隙局部示意圖。 圖5為定位銷和銷孔局部示意圖。 1柱塞、2缸體、3加固外套、4特氟隆墊片、5試樣、6收集槽、7收集孔、8孔溶液的收集器、9底座、10抽氣裝置、11右通氣孔、12收集室、13定位座、14下密封圈、15收集瓶、16 左通氣孔、17負壓指示表、18螺栓、19上密封圈、20把手、210定位銷、211銷孔、22卸料座、 23卸料腔、24定位軸、25柱形套、26縫隙、27分力盤。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施例對實用新型進行進一步描述 —種高壓提取硬化水泥槳體孔溶液的裝置，包括缸體2、活塞、底座9和卸料座，所 述缸體2內(nèi)設有活塞孔，活塞活動設在活塞孔內(nèi)，并與活塞孔內(nèi)壁密貼。 在提取孔溶液時，所述缸體2下方設置底座9 ;底座9上設有孔溶液的收集器8和 收集室12，收集室12在收集器8下方；收集器8與所述缸體2緊密連接；所述收集器8在 活塞孔的正下方；所述收集器8上設有收集槽6和收集孔7，收集槽6與收集孔7連通，收 集槽6還通過縫隙26與所述活塞孔連通，該縫隙26的大小僅容許液體通過；所述收集孔7 與所述收集室12連通；縫隙26的長度d為1 3mm。 在卸載水泥渣滓時，所述缸體2下方設置卸料座；卸料座中設有與所述活塞孔對 應的卸料腔23，卸料腔23設在活塞孔下方，且不小于活塞孔。 所述活塞是分體式活塞；分體式活塞包括柱塞1和分力盤27，柱塞1的一端與分 力盤27是可拆卸連接，另一端設有墊片4 (本例采用特氟隆材質)。所述收集槽6是環(huán)形 的，圍在活塞孔所在圓周外；收集孔7有多個(本例中設有4個)，各個收集孔7的一端與 所述收集槽6連通，另一端匯集連接到一起。所述收集室內(nèi)設有收集瓶15，收集瓶15的瓶 口在各個收集孔7的匯集一端的下方。所述底座9的底部設有定位座13，定位座13與底座 9是可拆卸連接；收集瓶15設在定位座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設在柱形套25內(nèi)；定位座13的下端設有用于定位的定位軸24，該定位軸24 與所述活塞是同軸的。所述缸體2外包有加固外套3 ;加固外套3內(nèi)壁與缸體2外壁的連 接方式是設有錐度的緊壓配合(本例的錐度是1.5。)。所述加固外套3與底座9連接，它 們的連接方式是可拆卸的密閉連接，并設有對應的定位銷和銷孔。所述加固外套3與卸料 座23連接，它們的連接方式是可拆卸的連接，并設有對應的定位銷和銷孔；如果加固外套 上設有定位銷，則底座和卸料座上設有對應的相同的銷孔；如果加固外套上設有銷孔，則底 座和卸料座上設有對應的相同的定位銷。本例中，所述加固外套上設有定位銷210，底座9 和卸料座23上設有對應的相同的銷孔211。 所述收集室12還連接有抽氣裝置10和負壓指示表17 ;所述抽氣裝置10設在底 座9外部，并與收集室12連通；所述負壓指示表17設在底座9外部，并與與收集室12連 通。本例中，底座9上設有左右兩個通氣孔，兩個通氣孔還可以分別連接抽氣裝置和負壓 指示表，這樣可以通過右通氣孔11通入^，從左通氣孔16排出，將收集室12的空氣排出； 再接上抽氣裝置和負壓指示表，使收集室12保持一定的負壓值，這樣可以使孔溶液順利流 下，并有助于孔溶液從試樣中析出，增大提取和收集的效率，并且可保證提取的孔溶液不會 被碳化。 所述收集器12與缸體2之間設有上密封圈19，上密封圈19設在收集槽6外圍；
定位座13與底座9之間設有下密封圈14，隔離收集室12與外部大氣。 使用時候，裝上料后，墊上特氟隆墊片，進行壓取試驗，所述孔溶液經(jīng)收集槽、收集孔流入收集瓶中。 所述缸體與所述孔溶液收集器為緊密接觸，所述活塞孔與所述收集槽留有一定距 離的縫隙，這樣可以使液體剛好通過，而固體顆粒不能進入收集槽，所收集的孔溶液清澈透 明，無需再過濾； 所述缸體的材料為鎢鈷硬質合金，硬度達到HRA90度，所述加固外套的材料為 60SiMo合金鋼，具有良好的彈性，可有效緩沖缸體的徑向應變，這樣可以使缸體承受較大的 力而不受破壞，且缸體與加固外套是錐度為1.5°的緊壓配合，兩者之間產(chǎn)生緊縮力，結合 更加牢固，在壓力的作用下越壓越緊，不會有松動的情況出現(xiàn)； 所述分體式活塞的分力盤與柱塞部分可分離，這樣可以在卸料時直接將活塞的柱 塞部分壓出，免除了活塞退出的困難； 所述活塞孔內(nèi)壁與所述活塞經(jīng)研磨拋光后表面粗糙度極小，光亮達到鏡面要求， 這樣水泥顆粒便不易粘結在活塞孔內(nèi)壁，缸體的高硬度可以避免被水泥顆粒劃傷，再加上 所述活塞的特別設計，便可以不用再在活塞孔內(nèi)壁涂抹潤滑劑； 所述的定位座可以固定底座的位置，這樣，底座就不會在壓力機上滑動，而且還可 以簡便地使活塞處于壓力機的壓力盤的軸向中心位置正下方，這樣可以避免因高壓本裝置 擺放不正而在高壓下被彈射出去的危險。它的上端面設有柱形套，剛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。本裝置可以在1200MPa的壓強下正常使用，這 樣可以更有效地提取硬化水泥漿體中的孔溶液。 使用時，本裝置的加固外套和底座由螺栓上緊，將試樣放入缸體的腔內(nèi)，用搗料棒 搗實，在試樣的頂端放入特氟隆墊片。將收集瓶置于定位座的柱形套中，并將底座置于定 位座上，在特氟隆墊片上方加上分體式活塞。然后由右通氣孔通入K或除去(A的空氣， 使氣流由左通氣孔排出，排氣IO秒鐘。再在左通氣孔處安裝負壓指示表，在右通氣孔處安 裝抽氣裝置，然后用抽氣裝置抽氣，使收集室保持在一定的負壓范圍中。然后開始以3MPa/ s的速度加載至最大壓力1200MPa，達到最大壓力時保壓一段時間。在這期間，孔溶液就會 匯集到收集槽，由收集孔流入收集瓶中。收集完畢，移開底座，立即密封收集瓶，以免孔溶液 在空氣中被碳化。當提取完畢后，將所述裝置的加固外套和底座拆開，將加固外套置于卸料 座上，再放在壓力機下施加壓力，進行卸料。其中，在本裝置在裝卸時可根據(jù)需要將可自由 拆裝的把手裝上，便于用力。當卸料結束時，分體式活塞的柱塞也會自然的落入卸料座內(nèi)腔 中，而分體式活塞的分力盤會留在外面。這樣就完成了整個過程。使用完畢后，用無水乙醇 清洗收集槽和收集孔，以免殘余的液體使其銹蝕。 試驗例 以壓強為900MPa為例說明本裝置的使用效率。 制備硅酸鹽水泥凈槳試樣，水灰比分別為0. 25、0. 30和0. 35，置于塑料袋中20°C 密封保濕養(yǎng)護，試樣齡期為3天、7天和28天。 步驟與方法 首先將所述高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置清洗干凈，組裝好。將試塊取出， 將試樣搗碎成2至3mm的顆粒，在操作時要盡量保證不要有水分蒸發(fā)。 用電子天平稱取23. OOg試樣顆粒，用藥匙先盛大約5g倒入缸體內(nèi)，用搗料棒搗 實，然后再加大約5g試樣顆粒，在用搗料棒搗實，如此直到將試樣全部倒入缸體。用鐵錘對搗料棒施加豎直向下的錘擊力，使試樣上端平實，然后取出搗料棒將一片特氟隆墊片置于 缸體上口 ，在用搗料棒輕輕將墊片送至與試樣接觸。然后將搗料棒取出，插入分體式活塞， 置于壓力機下。用^將收集室的空氣排出，然后將負壓表和抽氣裝置裝好。以3MPa/s的 速度對應試樣施加壓力，大約300s可達到900MPa，保壓15min。在保壓的過程中抽氣裝置 慢慢抽氣，使負壓表保持一定的負壓范圍，使孔溶液順利流下。 取出收集瓶迅速測其pH值，然后密封。將所述高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝
置的上半部分放在卸料座上，將壓扁后的試樣卸出，并稱量其質量，計算出壓取前后的質量
損失m"通過收集瓶收集孔溶液前后的質量差，得出所收集的孔溶液質量!112。 將壓實后的試樣制成粉末，置于5(TC烘箱中干燥，直到達到一個恒定的質量，計算
出質量損失nV即為剩余的水分的質量，在此可近似看做剩余的孔溶液的質量，以便估測出
高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置的提取效率。 結果分析 提取效率n ! = (m,m3) X 100 % 收集效率n 2 = nb/V X 100 % 試驗結果見表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 分析討論 1.提取效率 由表l.的實驗結果可以看出，所述高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置可以有 效地提取低水灰比的硬化水泥漿體的孔溶液。
影響孔溶液的提出效率的主要因素有壓力大小、保壓時間和被擠壓的試樣的質 試驗的壓力越大，水泥試樣就被壓縮的越密實，被擠出的孔溶液就會越多。 在最大壓力下，保壓的時間越長，所能收集的孔溶液就會越多。本高壓提取硬化水
泥漿體孔溶液的裝置設有兩個通氣孔，可以用^或除去0)2的空氣排出收集室中的空氣，所
以不必擔心長的保壓時間會使所提取的孔溶液被碳化，因此，若想獲得更多的孔溶液，可以
相對延長保壓時間。
7[0064] 在缸體容積一定的條件下，放入的試樣越多，則試樣在缸體中所形成的柱體的長徑比越大，由于水泥顆粒之間的阻力作用，水分向下運動的阻力也會越大，因此提取效率便會越低。 2.收集效率 在孔溶液被擠壓出來后，能被高效的收集起來，是至關重要的。由于本裝置設有密
封墊圈和負壓發(fā)生裝置，在收集室保持一定負壓的狀態(tài)的情況下，被壓出來的孔溶液會比
較順利的流入收集瓶中，所以收集效率比較高。收集中的質量損失主要是因為有少量的孔
溶液潤濕收集槽和收集孔造成的，這方面的質量損失是由收集槽和收集孔的面積決定的，
所以提取的孔溶液的質量越大，收集效率就會越高。若增大所述裝置的缸體的容積，則會能
容納更多的試樣，提取的孔溶液的量也會相應的增大。當提取的孔溶液的質量較大時，收集
效率可接近100%。 3.所提取孔溶液的優(yōu)點 由于本高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置的收集槽和活塞孔之間設有寬度為1 3mm的縫隙，起到了很好的過濾作用，因此所收集到的孔溶液清澈透明，不含有固體顆粒，給實驗分析帶來了很大的方便。[0069] 結論 本裝置，可以順利安全地提取硬化水泥漿體的孔溶液，并能夠將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，可以達到檢測分析的要求。
權利要求一種高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，包括缸體、活塞和底座；所述缸體內(nèi)設有活塞孔，活塞活動設在活塞孔內(nèi)，并與活塞孔內(nèi)壁密貼；所述底座設在缸體下方；底座上設有收集室，收集室在活塞孔下方，其特征是還設有負壓發(fā)生裝置，負壓發(fā)生裝置與所述收集室連通。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，其特征是所述負壓發(fā) 生裝置是抽氣裝置，該抽氣裝置設在底座外部，并與收集室連通；還包括負壓指示表，該負 壓指示表設在底座外部，并與收集室連通。
3. 根據(jù)權利要求2所述的高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，其特征是所述底座上 還設有至少兩個通氣孔連通收集室與大氣，通氣孔分別是進氣孔和出氣孔。
4. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，其特征是還 包括卸料座；在提取孔溶液時，所述缸體下方設置底座底座上還設有孔溶液的收集器，所述收集室 在收集器下方；收集器與所述缸體緊密連接；所述收集器在活塞孔的正下方；所述收集器 上設有收集槽和收集孔，收集槽與收集孔連通，收集槽還通過縫隙與所述活塞孔連通，該縫 隙的長度d為1 3mm ;所述收集孔與所述收集室連通；在卸載水泥渣滓時，所述缸體下方設置卸料座卸料座中設有與所述活塞孔對應的卸 料腔，卸料腔設在活塞孔下方，且不小于活塞孔。
5. 根據(jù)權利要求4所述的高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，其特征是所述活塞是 分體式活塞；分體式活塞包括柱塞和分力盤，柱塞的一端與分力盤是可拆卸連接，另一端設有墊片。
6. 根據(jù)權利要求4所述的高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，其特征是所述收集槽 是環(huán)形的，圍在活塞孔所在圓周外；收集孔有多個，多個收集孔的一端與所述收集槽連通， 另一端匯集連接到一起；所述收集室內(nèi)設有收集瓶，收集瓶的瓶口在多個收集孔的匯集一 端的下方。
7. 根據(jù)權利要求6所述的高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，其特征是所述底座的 底部設有定位座，定位座與底座是可拆卸連接；定位座的上端是固定收集瓶的柱形套，收集 瓶設在柱形套內(nèi)；定位座的下端設有用于定位的定位軸，定位軸和活塞是同軸的。
8. 根據(jù)權利要求4所述的高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，其特征是所述缸體外 包有加固外套；加固外套內(nèi)壁與缸體外壁的連接方式是設有錐度的緊壓配合。
9. 根據(jù)權利要求8所述的高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，其特征是所述加固外 套與底座連接，它們的連接方式是可拆卸的密閉連接，并設有對應的定位銷和銷孔；所述加固外套與卸料座連接，它們的連接方式是可拆卸的連接，并設有對應的定位銷 和銷孔；如果加固外套上設有定位銷，則底座和卸料座上設有對應的相同的銷孔；如果加固外 套上設有銷孔，則底座和卸料座上設有對應的相同的定位銷。
10. 根據(jù)權利要求5所述的高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，其特征是所述收集 器與缸體之間設有密封圈，密封圈設在收集槽外圍；定位座與底座之間設有密封圈，隔離收 集室與外部大氣。
專利摘要一種高壓提取硬化水泥漿體孔溶液的裝置，包括缸體、活塞和底座；所述缸體內(nèi)設有活塞孔，活塞活動設在活塞孔內(nèi)，并與活塞孔內(nèi)壁密貼；所述底座設在缸體下方；底座上設有收集室，收集室在活塞孔下方。還設有負壓發(fā)生裝置，負壓發(fā)生裝置與所述收集室連通。本實用新型結構簡單，操作簡易，安全系數(shù)高，成本低廉，能夠有效地提取和收集孔溶液，并能有效地避免碳化。
文檔編號G01N1/14GK201497659SQ20092023602
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權日2009年9月25日
發(fā)明者張建亮, 董青松, 鄧敏 申請人:南京工業(yè)大學