CN104359786A - 一种用于测试石膏溶蚀性能的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种用于测试石膏溶蚀性能的装置及方法。该装置包括底座、喷洒装置和控制系统，所述底座上装有待测石膏试块，所述喷洒装置对应设置于所述底座的上方，所述控制系统用于控制喷洒装置输出溶蚀液；该装置能够模拟石膏实际溶蚀环境、减少人为因素对结果造成的误差，使结果具有可重复性；而且，通过对插入试块形状的优先设计和溶蚀环境的控制加速了石膏溶蚀进程，使整个测试过程快速、准确。

Description

一种用于测试石膏溶蚀性能的装置及方法

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种用于测试石膏溶蚀性能的装置及方法。

背景技术

在目前，石膏是一种用途广泛的工业材料和建筑材料，可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、陶瓷模具、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等。其中石膏建筑制品及陶瓷模具因其具有诸多优点而在国内外得到广泛应用。但是，石膏耐水性差也是其重要缺陷之一，这在一定程度上限制了石膏制品的应用范围和陶瓷模具的使用寿命。因此，对石膏耐水性能的优化，是目前石膏应用研究领域的一个重要方向。

石膏溶蚀是造成石膏耐水性差的主要原因，通过对石膏制品溶蚀性能的评价测定，可以有效表征石膏的耐水性能，进而可以评价陶瓷模具石膏、石膏制品的使用性能、由此可见：合理、有效、快速、准确的溶蚀性能测试评价方法对于石膏性能优化研究及石膏性能检测评价具有非常重要的意义。

现有常用的石膏溶蚀率的测试方法如下：三联模绝干试样，绝干重量为G₀，在0.3％的硅酸钠溶液中浸泡48小时后取出，用软刷轻刷石膏4个长面各10次，再烘干，这时其绝干重量为G₁，则溶蚀率R计算公式为： $R=\frac{G_0-G_1}{G_0}\×100\%$

该方法中为测试石膏在硅酸钠溶液中的溶蚀性能，硅酸钠溶液与石膏实际溶蚀环境差别甚大，无法有效模拟石膏实现使用环境；该方法中提到的用软刷刷4个长面各10次，该操作步骤是决定试块溶蚀率的最关键环节，但该环节中的软刷的大小、软硬度以及操作者的力度均会对结果产生非常明显的影响，导致测试结果误差大，可重复性较差。

因此，针对以上不足，需要一种能够模拟石膏实际溶蚀环境、减少人为因素对结果造成的误差，可重复性试验的测试装置及方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种用于测试石膏溶蚀性能的装置及方法，使得能够模拟石膏实际溶蚀环境、减少人为因素对结果造成的误差，使结果具有可重复性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于测试石膏溶蚀性能的装置，其包括底座、喷洒装置和控制系统，所述喷洒装置对应设置于所述底座的上方，所述控制系统用于控制喷洒装置输出溶蚀液。

其中，所述控制系统包括控制器、温度控制单元和流速控制单元，所述温度控制单元和流速控制单元分别位于喷洒装置上，所述控制器分别与所述温度控制单元、流速控制单元电连接。

其中，所述控制系统还包括定时控制单元，所述定时控制单元与控制器电连接。

其中，其特征在于，所述喷洒装置包括喷头和用于盛装溶蚀液的水箱，所述喷头与水箱连通，且位于底座的上方；所述水箱的进水端分别设有滤网和电磁阀，所述电磁阀与控制系统连接。

其中，所述底座包括壳体、透水板和卡件，所述透水板设置在壳体上，在透水板上设有多个透水孔，所述卡件固定在透水板上，用于固定待测石膏试块。

其中，所述壳体的形状为筒形；所述透水板的形状为圆环形；所述卡件固定在透水板的内侧。

本发明还提供一种用于测试石膏溶蚀性能的方法，包括：

S1、通过模具制备待测石膏试块；

S2、将待测石膏试块置于烘箱中烘干，烘干后对待测石膏试块称重并记录为M₁；

S3、将称重后的待测石膏试块置于底座上，通过喷洒装置与控制系统向待测石膏试块喷洒溶蚀液；

S4、将溶蚀后的待测石膏试块置于烘箱中烘干，烘干后对待测石膏试块称重并记录为M₂；

S5、计算溶蚀量γ和溶蚀率η，计算公式为：

$\mathrm{\η}=\frac{M_1-M_2}{M_1}\×100\%;$

γ＝M₁-M₂。

其中，该方法步骤S1包括：

S11、将石膏粉与水混合均匀形成流动性的浆体；

S12、将浆体浇注在圆锥形的模具中；

S13、待浆体凝结后，用刮刀在模具底部将浆体刮平；

S14、将刮平后的浆体与模具静置1.5-2.5小时后脱模，形成圆锥状的待测石膏试块。

其中，该方法在步骤S2、步骤S4中烘干温度均为35℃-45℃，烘干时间均不小于72小时。

其中，该方法步骤S3包括：控制系统通过温度控制单元将溶蚀液的温度控制为37℃-39℃；通过流速控制单元将溶蚀液的流水速度控制为300ml/min-1000ml/min；通过定时控制单元控制溶蚀时间不大于20小时。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明提供一种用于测试石膏溶蚀性能的装置，在底座上装有待测石膏试块，喷洒装置对应设置于底座的上方，控制系统用于控制喷洒装置输出溶蚀液。该装置能够模拟石膏实际溶蚀环境、减少人为因素对结果造成的误差，使结果具有可重复性；而且，通过对插入试块形状的优先设计和溶蚀环境的控制加速了石膏溶蚀进程，使整个测试过程快速、准确。

附图说明

图1为本发明实施例用于测试石膏溶蚀性能的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例底座的结构示意图；

图3为本发明实施例模具的结构示意图。

其中，1：底座；2：喷洒装置；3：控制器；4：温度控制单元；5：流速控制单元；6：定时控制单元；7：排水装置；8、模具11：壳体；12：透水板；13：透水孔；14：卡件；21：喷头；22：水箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例所述的用于测试石膏溶蚀性能的装置，其包括底座1、喷洒装置2和控制系统，底座1上装有待测石膏试块，喷洒装置2对应设置在底座1的上方，并通过控制系统控制输出溶蚀液，溶蚀液与待测石膏试块充分接触，充分发挥其溶蚀效率。该装置能够模拟石膏实际溶蚀环境，溶蚀液的成分可根据实际情况进行配置，例如采用硅酸钠溶液，或者其它组分溶液；同时，还能减少人为因素对结果造成的误差，使结果具有可重复性；而且，通过对待测石膏试块溶蚀环境的控制加速了石膏溶蚀进程，使整个测试过程快速、准确。

本实施例中控制系统包括控制器3、温度控制单元4和流速控制单元5，温度控制单元4和流速控制单元5分别位于喷洒装置2上，用于调节喷洒装置2内的水温和流速；控制器3分别与温度控制单元4、流速控制单元5电连接，用于对温度控制单元4、流速控制单元5进行操控。

进一步地，该控制系统还包括定时控制单元6，定时控制单元6与控制器3电连接，用于设定溶蚀时间。当然，为了增加装置的安全性，还可以增设显示屏幕及相应地操作按钮。

本实施例中喷洒装置2包括喷头21和用于盛装溶蚀液的水箱22，喷头21与水箱22连通，且位于底座1的上方；水箱22的进水端分别设有滤网23和电磁阀24，电磁阀24与控制系统连接，通过控制系统控制电磁阀24的启闭，以实现自动配液。

如图2所示，本实施例中底座1包括其包括壳体11、透水板12和卡件14，透水板12设置在壳体11上，在透水板12上设有多个透水孔13，卡件14固定在透水板12上，用于固定待测石膏试块。该底座使得方便对石膏进行固定，利于溶蚀液与石膏充分接触，减少人为因素对结果造成的误差。

进一步地，壳体11的形状为桶形，透水板12的形状为圆环形，壳体11的尺寸与透水板12的尺寸对应设置，并将透水板12固定在壳体11内；水流可从多个透水孔13流至壳体11的底部。

为了方便排水，壳体11的底部连接有排水装置7，通过排水装置7可将壳体11底部积存的水进行有效排除。

为了防止透水板12上的溶蚀液外溅，透水板12沿其径向成阶梯状分布。

优选地，多个透水孔13均匀分布在透水板12上。

而且，多个卡件14固定在透水板12的内侧，沿其内径处均匀分布，在卡件14与透水板12之间设有空隙，以方便水流通过。

如图3所示，本实施例中待测石膏试块通过模具8制备，模具8的形状为圆锥状，通过模具8成型出的待测石膏试块也同样为圆锥状，从而可增加溶蚀液与待测石膏试块的接触面积。模具8包括外层和内层，内层可拆卸地设置在外层上，以便石膏硬化后拆模。外层的材质为不锈钢或树脂；内层的材质为硅胶；模具8的尺寸可灵活调整，例如：最大直径为100mm，高度为60mm的圆锥形。

本发明还提供一种测试方法，其特征在于，包括：

S1、通过模具制备待测石膏试块；

S2、将待测石膏试块置于烘箱中烘干，对烘干后的待测石膏试块称重并记录为M₁；

S3、将称重后的待测石膏试块置于底座上，通过喷洒装置与控制系统向待测石膏试块喷洒溶蚀液；

S4、取下溶蚀后的待测石膏试块，并置于烘箱中烘干，对烘干后的待测石膏试块称重并记录为M₂；

S5、计算溶蚀量γ和溶蚀率η，计算公式为：

$\mathrm{\η}=\frac{M_1-M_2}{M_1}\×100\%;$

γ＝M₁-M₂．

其中，步骤S1包括：

S11、将石膏粉与水混合均匀形成流动性的浆体；

S12、将浆体浇注在圆锥形的模具中；

S13、待浆体凝结后，用刮刀在模具底部将浆体刮平；

S14、将刮平后的浆体与模具静置1.5-2.5小时后脱模，形成圆锥形的待测石膏试块。例如，静置时间可以为1.5小时、2小时或2.5小时，其中优选为2小时。

其中，步骤S2、步骤S4中烘干温度为35℃-45℃，烘干时间不小于72小时。利于烘干温度可以为35℃、40℃或45℃，优选为40℃，在此烘干温度范围内，其可以达到最佳效果。

其中，步骤S3中控制系统通过温度控制单元将溶蚀液的温度控制为37℃-39℃；温度可以为37℃、38℃或39℃，优选为38℃，在此温度范围溶蚀效果最好。通过流速控制单元将溶蚀液的流水速度控制为300ml/min-1000ml/min，流水速度可以为300ml/min、500ml/min或1000ml/min，优选为500ml/min。通过定时控制单元控制溶蚀时间不大于20小时，优选为10小时。

(一)对于高强石膏溶蚀性能测试：

称取洁净水170g，石膏粉500g，将石膏粉缓慢倒入水中浸泡1-2分钟后搅拌3分钟，将搅拌均匀后的石膏浆体倒入圆锥形模具中，静置。石膏浆体初凝后，将模具底部用钢板尺刮平，2小时后拆模。将试模底部边缘用刮刀进行简单修整，室温放置24小时后，放入40℃的烘干箱中进行烘干，烘干时间不低于72小时，待恒重后，称重M₁备用。

之后，将待测石膏试块放到底座上，通过温度控制单元将溶蚀液的温度控制为38℃；通过流速控制单元将溶蚀液的流水速度控制为500ml/min；通过定时控制单元控制溶蚀时间10小时。开启程序，开始向待测石膏试块喷洒溶蚀液；待程序运行结束后，将待测石膏试块取出，放入烘箱40℃烘干箱中进行烘干，烘干时间不低于72小时，待恒重后，称重M₂。根据公式计算溶蚀率和溶蚀量。

结果分别为：η＝18.78；γ＝7.5％。

(二)对于陶瓷模具石膏溶蚀性能测试：

称取洁净水340g，石膏粉500g，将石膏粉缓慢倒入水中浸泡1-2分钟后搅拌3分钟，将搅拌均匀后的石膏浆体倒入圆锥形模具中，静置。石膏初凝后将模具底部用钢板尺刮平，2小时后拆模。将试模底部边缘用刮刀进行简单修整，室温放置24小时后，放入40℃的烘干箱中进行烘干，烘干时间不低于72小时，待恒重后，称重M₁备用。

之后，将待测石膏试块放到底座上，通过温度控制单元将溶蚀液的温度控制为38℃；通过流速控制单元将溶蚀液的流水速度控制为500ml/min；通过定时控制单元控制溶蚀时间10小时。开启程序，开始向待测石膏试块喷洒溶蚀液；待程序运行结束后，将待测石膏试块取出，放入烘箱40℃烘干箱中进行烘干，烘干时间不低于72小时，待恒重后，称重M₂。根据公式计算溶蚀率和溶蚀量。根据式1、式2计算溶蚀率和溶蚀量。

结果分别为：η＝21.5；γ＝10.8％。

综上所述，本发明提供一种用于测试石膏溶蚀性能的装置，在底座上装有待测石膏试块，喷洒装置位于底座的上方，并通过控制系统控制输出溶蚀液。该装置能够模拟石膏实际溶蚀环境、减少人为因素对结果造成的误差，使结果具有可重复性；而且，通过对对插入试块形状的优先设计和溶蚀环境的控制加速了石膏溶蚀进程，使整个测试过程快速、准确。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种用于测试石膏溶蚀性能的装置，其特征在于，包括底座(1)、喷洒装置(2)和控制系统，所述底座(1)上装有待测石膏试块，所述喷洒装置(2)对应设置于所述底座(1)的上方，所述控制系统用于控制喷洒装置(2)输出溶蚀液。

2.根据权利要求1所述的用于测试石膏溶蚀性能的装置，其特征在于，所述控制系统包括控制器(3)、温度控制单元(4)和流速控制单元(5)，所述温度控制单元(4)和流速控制单元(5)分别位于喷洒装置(2)上，所述控制器(3)分别与所述温度控制单元(4)、流速控制单元(5)电连接。

3.根据权利要求2所述的用于测试石膏溶蚀性能的装置，其特征在于，所述控制系统还包括定时控制单元(6)，所述定时控制单元(6)与控制器(3)电连接。

4.根据权利要求1所述的用于测试石膏溶蚀性能的装置，其特征在于，所述喷洒装置(2)包括喷头(21)和用于盛装溶蚀液的水箱(22)，所述喷头(21)与水箱(22)连通，且位于底座(1)的上方；所述水箱(22)的进水端分别设有滤网(23)和电磁阀(24)，所述电磁阀(24)与控制系统连接。

5.根据权利要求1所述的用于测试石膏溶蚀性能的装置，其特征在于，所述底座(1)包括壳体(11)、透水板(12)和卡件(14)，所述透水板(12)设置在壳体(11)上，在透水板(12)上设有多个透水孔(13)，所述卡件(14)固定在透水板(12)上，用于固定待测石膏试块。

6.根据权利要求5所述的用于测试石膏溶蚀性能的装置，其特征在于，所述壳体(11)的形状为筒形；所述透水板(12)的形状为圆环形；所述卡件(14)固定在透水板(12)的内侧。

7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的用于测试石膏溶蚀性能的方法，其特征在于，包括：

S1、通过模具制备待测石膏试块；

S2、将待测石膏试块置于烘箱中烘干，烘干后对待测石膏试块称重并记录为M₁；

S3、将称重后的待测石膏试块置于底座上，通过喷洒装置与控制系统向待测石膏试块喷洒溶蚀液；

S4、将溶蚀后的待测石膏试块置于烘箱中烘干，烘干后对待测石膏试块称重并记录为M₂；

S5、计算溶蚀量γ和溶蚀率η，计算公式为：

$\mathrm{\η}=\frac{M_1-M_2}{M_1}\×100\%;$

γ＝M₁-M₂。

8.根据权利要求7所述的用于测试石膏溶蚀性能的方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11、将石膏粉与水混合均匀形成流动性的浆体；

S12、将浆体浇注在圆锥形的模具中；

S13、待浆体凝结后，用刮刀在模具底部将浆体刮平；

S14、将刮平后的浆体与模具静置1.5-2.5小时后脱模，形成圆锥状的待测石膏试块。

9.根据权利要求7所述的用于测试石膏溶蚀性能的方法，其特征在于，在步骤S2、步骤S4中烘干温度均为35℃-45℃，烘干时间均不小于72小时。

10.根据权利要求7所述的用于测试石膏溶蚀性能的方法，其特征在于，步骤S3包括：控制系统通过温度控制单元将溶蚀液的温度控制为37℃-39℃；通过流速控制单元将溶蚀液的流水速度控制为300ml/min-1000ml/min；通过定时控制单元控制溶蚀时间不大于20小时。