[發(fā)明專利]微米級顆粒堆積密實度測試裝置及其測試方法

有效

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• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113504149B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 劉加平;俞曉涵;舒鑫;劉新;王浩;謝惟肖
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N9/02
• 分類號: G01N9/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

本發(fā)明公開了微米級顆粒堆積密實度測試裝置及其測試方法，屬于材料科學與工程技術領域，該測試裝置包括活塞、外套筒、濾膜、不銹鋼濾網(wǎng)、帶孔薄片、密封墊圈、帶孔支撐組件、儲液組件和脫模裝置。測試裝置將孔徑與強度均從小到大的過濾介質組合，形成過濾組件，保證截留率的同時，大大增大其可承受的最大應力，增大其適用范圍。本發(fā)明還公開了其測試方法，可以準確判斷顆粒的緊密堆積狀態(tài)，測試出微米級顆粒的堆積密實度。該測試裝置及測試方法解決了現(xiàn)有方法無法完全消除顆粒團簇的影響、臨界條件判斷較主觀等問題，實現(xiàn)了微米級顆粒堆積密實度的準確測試，有利于實際工程中預測固液混合物的流變性能、優(yōu)化配比乃至保障制品的最終質量。

技術領域

本發(fā)明屬于顆粒堆積密實度測試技術領域，具體涉及微米級顆粒堆積密實度測試裝置及其測試方法。

背景技術

利用顆粒作為原材料制備制品的工藝廣泛應用于各個領域，例如：混凝土、陶瓷、冶金(粉末冶金技術)等。顆粒的堆積狀態(tài)是影響其制品質量與性能的重要參數(shù)。以混凝土為例，骨料與水泥凈漿混合時，一部分水泥漿體會進入骨料間的空隙，進而失去潤滑作用，而另一部分漿體則可以潤滑顆粒表面，使得混合物的流變性能得以改善。

因此，通過調節(jié)骨料的形貌與粒徑分布降低固體混合物的空隙率，可以減少填充空隙的漿體量，當水泥凈漿的含量一致時，能大大提升新拌混凝土的流變性能，減少脫空，提高硬化混凝土內部的均勻性；而當新拌混凝土的流變性能相同時，可以有效減少漿體的用量，在降低生產成本的同時減小硬化混凝土的開裂風險。

顆粒堆積密實度，為單位體積中可以填充的最大固相體積，是反映顆粒堆積狀態(tài)的重要參數(shù)，亦是混合物流變性能預測模型中的主要參數(shù)。準確測量顆粒的堆積密實度對于預測混合物的流變性能、優(yōu)化配比乃至保障制品的最終質量均具有重要意義。

目前，測試顆粒堆積密實度的方法主要分為“干法”與“濕法”兩種。“干法”通過測量干燥顆粒的容重獲得顆粒的堆積密實度。“濕法”則將顆粒與溶劑(通常為水)混合，通過測試混合物的容重、稠度或者觀察混合物的狀態(tài)，找出最小的溶劑用量，進而得出顆粒的堆積密實度。

“干法”操作簡單，但無法破壞顆粒間引力(范德華)作用引起的團簇，僅適用于大粒徑顆粒；“濕法”能一定程度上減弱范德華引力的影響，減小空隙率，使測試結果更接近真實值，常用于測試小粒徑顆粒的堆積密實度。然而，“濕法”仍不能完全消除顆粒團簇的影響，且判斷條件較主觀，無法精確測量小粒徑顆粒(尤其是微米級顆粒)的堆積密實度，測試結果亦不能結合現(xiàn)有模型較好地預測混合物的流變性能。

發(fā)明內容

技術問題：本發(fā)明的目的在于提出微米級顆粒堆積密實度測試裝置，能消除顆粒間范德華引力的影響，準確測量微米級顆粒堆積密實度；本發(fā)明的另一目的是提供其測試方法。

技術方案：本發(fā)明采用如下技術方案：微米級顆粒堆積密實度測試裝置，包括活塞、外套筒、濾膜、不銹鋼濾網(wǎng)、帶孔薄片、密封墊圈、帶孔支撐組件、儲液組件和脫模裝置；外套筒上下敞口，上部裝入活塞，下部通過螺紋與帶孔支撐組件相連，形成儲料倉，用以裝待測試的固液混合物；帶孔薄片、不銹鋼濾網(wǎng)和濾膜依次置于帶孔支撐組件上方，相互無連接，形成測試裝置的過濾部件；儲液組件位于帶孔支撐組件下方，用以儲存過濾出的液體；

進一步地，外套筒的內徑為50mm，距頂端20mm處有一凹槽，用于固定待測樣品的初始高度，外側底端有10mm的螺紋，用以連接帶孔支撐組件。

進一步地，活塞的上端直徑為100mm，與萬能試驗機常規(guī)壓縮夾具的直徑一致，可有效避免出現(xiàn)偏心加載；下端表面光滑，直徑為50mm，裝入外套筒后會形成0.02～0.06mm的間隙，便于其在外套筒中上下活動，傳載外加載荷至待測樣品上。

進一步地，活塞與外套筒材質優(yōu)選硬度較高的不銹鐵，防止大載荷下產生較大的變形影響裝置的后續(xù)使用。