在混凝土配合比的試驗設(shè)計及生產(chǎn)過程中，為保證混凝土各組成材料比例的一致性，應(yīng)隨時根據(jù)砂子含水率數(shù)值的變化，及時對用砂量及用水量進行調(diào)整。由于混凝土用砂子的日益短缺，各混凝土生產(chǎn)企業(yè)庫存量大多嚴重不足，生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)隨進隨用現(xiàn)象。即便是同一砂源的砂子，如果不是同一批進場，其含水率也會存在差別，如不分批次按相同配合比進行生產(chǎn)，會對混凝土生產(chǎn)質(zhì)量帶來隱患。
傳統(tǒng)檢測砂含水率多采用烘干法(炒干法)，準確性高，但檢測時間長，不能滿足混凝土生產(chǎn)及時調(diào)整用砂量及用水量的需要。近年來，砂的含水率檢測技術(shù)也被廣泛開發(fā)和研究，目前報道的常見檢測方法主要有電阻法、電容法、中子法、紅外法、微波法等，但在實際使用過程中除了檢測時間相對較長外，大都因為受砂本身材質(zhì)等因素影響了檢測的準確性，還由于以上方法對試驗環(huán)境、設(shè)備儀器、操作計算過程等的嚴格規(guī)定，對其檢測結(jié)果的可靠性也會受到較大影響。
本設(shè)計完成的混凝土砂含水率快速測定儀，是根據(jù)砂子與水比重的不同，利用相同重量不同含水量的砂子所占的體積差別來判定砂子的含水率，其操作方法簡單便捷，試驗結(jié)果快速準確，能夠?qū)崿F(xiàn)混凝土用砂含水率快速準確檢測的目的。
一、設(shè)計原理
1、堆積狀態(tài)下砂含水率與體積關(guān)系
在自然狀態(tài)下堆積的砂子，其體積會隨著含水率的變化而變化，一般情況下，砂的含水率2%時，體積會膨脹10%左右，當含水率在達到6%時，體積會膨脹15%。一般砂子含水率在5%～7%時，體積膨脹最大，隨著含水率的持續(xù)增加，體積會逐漸減小，含水率達到17%～20%時，砂處于潮濕狀態(tài)并完全被水浸泡，其內(nèi)部孔隙水已飽和，且表面也有水分，這時濕砂的體積相當于絕干狀態(tài)下砂的體積。這種現(xiàn)象主要是由水的表面張力所引起的，當砂在干燥狀態(tài)時，其顆粒是相互堆積一起的，吸水后會在砂的顆粒表面形成水的薄膜層，該薄膜層的水在表面張力作用下，使砂顆粒被分散從而使體積變大，隨著砂中水分的繼續(xù)增加，薄膜層逐漸變厚，當形成水滴時薄膜層消失，因不存在表面張力作用，這時砂的顆粒重新堆積靠攏，砂的體積隨之變小，當砂子被完全浸泡后，其體積與絕干狀態(tài)下的體積基本相同。
2、絕對狀態(tài)下砂含水率與體積(V總)關(guān)系
絕對狀態(tài)下的體積(V總)是指砂子中純砂體積(V砂)與純水體積(V水)的和。由于砂子與水的比重為固定值，假設(shè)砂子的總質(zhì)量一定的情況下，可以推導(dǎo)砂含水率與體積(V總)的關(guān)系，公式如下：
∵M總=M砂+M水
V總=V水+V砂=M水/ρ水+(M總-M水)/ρ砂
M水=(V總ρ水ρ砂-ρ水M總)/(ρ砂-ρ水)
∴a%=M水/(M總-M水)×100%
V總=ρ水ρ砂-ρ水M總)/(ρ砂M總-V總ρ水ρ砂)×100%(1)
式中：V總、M總——分別為砂子在絕對狀態(tài)下的體積與重量;
V砂、V水——分別為砂子中純砂、純水的體積;
M砂、M水——分別為砂子中純砂、純水的重量;
ρ砂、ρ水——分別為砂子中純砂、純水的比重;
a%——砂子含水率。
通過公式(1)，可以看出，含水率與體積為正相關(guān)關(guān)系，體積會隨著含水率的變化而變化。當含水率為0時，則有：
a%=(V總ρ水ρ砂-ρ水M總)/(ρ砂M總-V總ρ水ρ砂)=0
即：V總ρ水ρ砂-ρ水M總=0
V總=ρ水M總/ρ水ρ砂=M總/ρ砂
以上公式也驗證了在含水率為0時，其體積僅為純砂的體積，同時也說明含水率為0時砂的絕對體積最小。
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