CN104502575B - 标靶、采用该标靶测试磷酸镁水泥早期收缩的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标靶，所述标靶本体包括一个主板以及连接在主板下方并与其一体成型的L形安装基座，所述安装基座的末端向上折弯，形成一个联接板；测试磷酸镁水泥早期收缩的装置，它包括钢模以及位移测量系统，它还包括标靶本体，所述标靶本体设置在钢模内，在每块标靶的主板上均有一块吸附式标靶；所述位移测量系统包括位移传感器以及信号处理器，位移传感器将标靶的位移数据传输至信号处理器后进行分析处理，所述位移传感器设有两个且位于钢模上方、吸附式标靶之间。本发明还公开了一种测试磷酸镁水泥早期收缩的方法。本发明可快速、准确的测量出磷酸镁水泥早期的收缩量，同时，所采用的标靶后期能够重复使用。

Description

标靶、采用该标靶测试磷酸镁水泥早期收缩的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种水泥材料性能测试领域，特别是标靶、采用该标靶测试磷酸镁水泥早期收缩的装置及方法。

背景技术

磷酸镁水泥是一种基于酸碱反应而迅速凝结硬化的新型胶凝材料，具有凝结硬化快，早期强度高，粘结性能好，环境适应性广等优点，在机场跑道，市政公路，桥梁码头，军事工程等领域广泛应用，在医学，油井固化，废弃物固化等方面也具有广阔的应用前景。目前，磷酸镁水泥主要作为修补材料广泛应用。为提高修补质量，磷酸镁水泥的收缩变形是所必须解决的关键性问题，多年来科学界和工程界均在为此努力。

磷酸镁水泥的收缩行为主要集中在早期，特别是浇筑成型到凝结硬化前3h的收缩变形。目前，对磷酸镁水泥的研究主要集中后期收缩变形（干燥收缩方面），对于早期收缩一直处于探索阶段。磷酸镁水泥修补材料的体积稳定性涉及到该材料从浇筑到养护直至凝结硬化的全过程，所以要提高修补效果，仅研究中后期收缩变形（干燥收缩）是远远不够的。

目前，对于磷酸镁水泥收缩采用的仪器设备主要有比长仪法，螺旋测微计法等，学者们采用上述方法主要是以1h后拆模，以1h的测量值作为基准进行测量，测量过程中测量精度不高，测量误差大，测量时人工读数人为因素影响较大，更重要的是以上方法都无法解决磷酸镁水泥石早龄期1h以内收缩测量的难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有硅酸镁水泥收缩测量不够完善、难以检测硅酸镁水泥早期测量精度不高，测量误差大而提供的一种标靶、采用该标靶测试磷酸镁水泥早期收缩的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明所设计的标靶，它包括标靶本体，其特征在于，所述标靶本体包括一个主板以及连接在主板下方并与其一体成型的L形安装基座，所述安装基座的末端向上折弯，形成一个联接板。

进一步的，为了便于后期测量时与磷酸镁水泥浆更好的融合在一起，在联接板中部设有一个通孔；所述标靶的主板呈圆形，安装基座的横向折弯部分呈梯形。

进一步的，为了便于后期敲掉水泥，将标靶重复利用，所述标靶本体的主板直径为50~60mm，安装基座的横向宽度为20~23mm。

一种测试磷酸镁水泥早期收缩的装置，它包括钢模以及位移测量系统，其特征在于，它还包括权利要求1至权利要求2中所述的标靶本体，所述标靶本体对称设置在钢模内，在每块标靶本体的主板上均设有一块吸附式标靶；所述钢模主要由一块底模以及可拆卸式安装在底模上的至少两块横向设置的条模和竖向设置的端模组成，所述端模和条模之间相互连接，形成一个封闭的长方形框体；所述位移测量系统包括位移传感器以及与位移传感器相连接的信号处理器，位移传感器将标靶的位移数据传输至信号处理器后进行分析处理，所述位移传感器设有两个且位于钢模上方、吸附式标靶的靶心之间。

作为优选，所述标靶的安装基座与端模和条模所形成的框体过盈配合；所述位移传感器为非接触式位移传感器。

进一步的，为了与标靶相配合，所述端模和条模所形成的长方形框体的长度为（280mm~400mm），宽度为25mm~100mm。

进一步的，为了顶紧端模，防止水泥浆倾倒时端模不够牢固，产生位移或脱落，在端模的外侧设有一个紧固座和螺杆，在紧固座中部设有一个螺纹孔，螺杆可与螺纹孔相配合，使紧固座紧贴端模外侧。

一种测试磷酸镁水泥早期收缩的方法，使用上述测试磷酸镁水泥早期收缩的装置，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：将端模所形成框体的内壁进行除锈和打磨，并在端模所形成的框体内壁上铺设至少一层隔离膜；

步骤2：装置标靶和吸附式标靶：将两个标靶折弯处背对钢模的端模处放置，然后将两个吸附式标靶分别吸附在标靶的主板上；最后，将紧固座放置在端模外，并将螺杆旋入紧固座的螺纹孔内，将端模顶紧；

步骤3：根据实验的目的，将搅拌后的待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆倒入条模和端模所形成的框体内；在搅拌待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆时，需在待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆内添加缓凝剂，所述缓凝剂的重量为待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆中MgO重量的6%；

步骤4：将位移传感器装置在钢模上方并对准吸附式标靶的靶心，并将位移传感器与信号处理器相连通；

步骤5：开启位移传感器和信号处理器，通过信号处理器获取吸附式标靶的位移随时间的变化曲线，以改变化曲线中的拐点为等效初凝时间，并作为收缩变形的起测龄期，该等效初凝时间以后的变化曲线即是待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆的收缩曲线。

进一步的，为了测试不同配比的磷酸镁水泥的前期收缩情况，上述测试磷酸镁水泥早期收缩的方法，还包括重复步骤1～步骤5，将不同配合比的磷酸镁水泥净浆及砂浆移至端模和条模所形成的框体内对磷酸镁水泥的自收缩进行测试。

作为优选，上述隔离膜由里至外依次为：胶带、润滑脂以及聚乙烯薄膜，其具体的铺设步骤为：步骤1：用胶带在条模和端模所形成的框体内壁以及该框体所包围的底模上进行包裹；步骤2：在胶带上均匀涂抹一层1～2mm的润滑脂；步骤3：将裁剪好的聚乙烯薄膜普贴在涂好的润滑脂上。

与现有技术相比，本发明得到的标靶、采用该标靶测试磷酸镁水泥早期收缩的装置及方法具有如下优点：

（1）、本发明从磷酸镁水泥加水搅拌到浇筑成型再到开始测试6min内可以完成。由于磷酸镁水泥最快在2min便可以凝结硬化，通过掺加缓凝剂（具体使用时可采用硼砂）可延长其凝结时间。在不影响水泥强度的情况下，凝结时间可控制在7min。所以，此方法可以测得磷酸镁水泥净浆或砂浆1h以内及之后的收缩变形。

（2）、标靶及钢模的设计尺寸是值得考虑的问题，若尺寸太大容易与磷酸镁水泥石牢牢的粘接在一起，拆除时导致标靶的破坏不能重复。本发明充分考虑到磷酸镁水泥石的粘接强度高的特点，标靶及钢模设计合理、方便拆装、可重复使用。

（3）、本发明中测试磷酸镁水泥早期收缩的方法，通过位移传感器和信号处理器，可以测得磷酸镁水泥的早期收缩，并且测试方法简单，精确度高，数据自动生成记录，因而可以被用来测试磷酸镁水泥的早期收缩及自收缩，通过对测试结果分析可以改善磷酸镁水泥的修补效果，提高磷酸镁水泥的经济效益。

附图说明

图1为实施例中标靶的立体结构示意图；

图2为实施例中测试磷酸镁水泥早期收缩装置的结构示意图；

图3为测试磷酸镁水泥早期收缩装置的俯视图；

图4为实施例中涂抹上隔离膜后测试磷酸镁水泥早期收缩装置的结构示意图；

图5为实施例中磷酸镁水泥浆收缩测试曲线图。

图中：标靶本体1、主板11、安装基座12、联接板121、钢模2、底模21、端模22、条模23、位移传感器4、信号处理器5、紧固座6、螺纹孔61、螺杆7、胶带8、润滑脂9、聚乙烯薄膜10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

本实施例提供的一种标靶，如图1所示，它包括标靶本体，所述标靶本体1包括一个主板11以及连接在主板11下方并与其一体成型的L形安装基座12，所述安装基座12的末端向上折弯，形成一个联接板121；在联接板121中部设有一个通孔122；所述标靶本体的主板11呈圆形，安装基座12的横向折弯部分呈等腰梯形。

上述标靶本体1的主板11直径为50~60mm，安装基座12的横向宽度为20~23mm。

在本实施例中，所述标靶按以下步骤获得：

步骤1、采用厚度为1.5mm～3mm的铁板进行加工，表面除锈，本实施例中具体采用2mm的铁板进行加工。

步骤2、标靶进行切割，做成上部为圆形的L型标靶（见图1），其中上部主板11的直径为55mm，标靶本体1的高为83mm，圆部以下的宽度为22mm。

步骤3、再对L型标靶进行90°的弯起，弯折距离最好为16mm。

步骤4、将L型标靶的底部做成等腰梯形，所述梯形靠近端模宽度为22mm和里面部分宽度为18mm。

一种测试磷酸镁水泥早期收缩的装置，如图2、图3所示，它包括的钢模2以及位移测量系统，它还包括上述的标靶本体1，所述标靶本体1对称设置在钢模2内，在每块标靶本体1的主板11上均设有一块吸附式标靶3；所述钢模2主要由一块底模21以及可拆卸式安装在底模21上的至少两块条模23和端模22组成，所述端模22和条模23之间相互连接，形成一个封闭的长方形框体；所述位移测量系统包括位移传感器4以及与位移传感器4相连接的信号处理器5，位移传感器4将标靶1的位移数据传输至信号处理器5后进行分析处理，所述位移传感器4设有两个且位于钢模2上方、吸附式标靶3的靶心之间。

上述标靶本体1的安装基座12与端模22和条模23所形成的框体过盈配合；所述位移传感器4为非接触式位移传感器。

为了顶紧端模22，防止水泥浆倾倒时端模22不够牢固，产生位移或脱落，在端模22的外侧设有一个紧固座6和螺杆7，在紧固座6中部设有一个螺纹孔61，螺杆7可与螺纹孔61相配合，使紧固座6紧贴端模22外侧。

在本实施例中，所述端模22设有两块，条模23设有四块，垂直安装在底模21上方，其中，条模23之间相互平行，四块条模23的两端均与端模22可拆卸式连接，将钢模2分成三个上端具有开口的密闭盒体。

一种测试磷酸镁水泥早期收缩的方法，使用如权利要求3至权利要求5所述的测试磷酸镁水泥早期收缩的装置，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：将端模22和条模23所形成框体的内壁进行除锈和打磨，并在端模22和条模23所形成的框体内壁上铺设至少一层隔离膜；如图4所示，所述隔离膜由里至外依次为：胶带8、润滑脂9以及聚乙烯薄膜10，其具体的铺设步骤为：步骤1：用胶带在条模和端模所形成的框体内壁以及该框体所包围的底模上进行包裹；步骤2：在胶带上均匀涂抹一层1～2mm的润滑脂；步骤3：将裁剪好的聚乙烯薄膜普贴在涂好的润滑脂上。

步骤2：装置标靶和吸附式标靶：将两个标靶折弯处背对钢模2的端模22处放置，然后将两个吸附式标靶3分别吸附在标靶的主板上；最后，将紧固座6放置在端模外，并将螺杆7旋入紧固座6的螺纹孔61内，将端模22顶紧。

步骤3：根据实验的目的，将搅拌后的待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆倒入条模23和端模22所形成的框体内；在搅拌待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆时，需在待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆内添加缓凝剂，所述缓凝剂的重量为待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆中MgO重量的6%。

步骤4：将位移传感器4装置在钢模2上方并对准吸附式标靶3的靶心，并将位移传感器4与信号处理器5相连通。

步骤5：开启位移传感器4和信号处理器5，通过信号处理器5获取吸附式标靶的位移随时间的变化曲线，以改变化曲线中的拐点为等效初凝时间，并作为收缩变形的起测龄期，该等效初凝时间以后的变化曲线即是待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆的收缩曲线。

在具体实施时，为了检测不同配比的磷酸镁水泥的前期收缩情况，需重复步骤1～步骤5，将不同配合比的磷酸镁水泥净浆及砂浆移至端模22和条模23所形成的框体内对磷酸镁水泥的自收缩进行测试。

下面，就采用不同配比的磷酸镁水泥所作的具体测试情况进行进一步的描述：

如图5所示，将MgO与KH₂PO₄按质量百分比为4:1的比例进行配制。即试验时具体采用的质量MgO为400g, KH₂PO₄为100g。为了控制磷酸镁水泥的凝结时间，磷酸镁水泥的配比中加入缓凝剂（具体为硼砂），硼砂的掺量通常根据MgO的质量确定，一般为MgO质量的6%，所以，配比中400g的MgO应加入24g硼砂。拌合用水的质量为MgO、KH₂PO₄和硼砂质量的12%，即加入62.8g水进行搅拌约3min后即得到所要测量的磷酸镁水泥浆，然后按照上述测试磷酸镁水泥早期收缩的方法中的五个步骤进行测量，即得到图5中所示收缩曲线。

同上，将重量百分比为5:1和6:1的MgO和KH₂PO₄进行配制，然后按照上述测试磷酸镁水泥早期收缩的方法中的五个步骤进行测量，即得到图5中所示收缩曲线。

在测试过程中，位移传感器4获取不同时间段磷酸镁水泥的位移数值，并将上述位移数值传递到信号处理器5处，信号处理器5在收到位移传感器4所传递的位移数据后，即可直接绘制出图5所示变化曲线。

采用本实施例的测试磷酸镁水泥早期收缩的方法所获得的数据准确，测量误差小，从而得到不同配比的MgO和KH₂PO₄在不同时间段所产生的位移数据，为后期制备磷酸镁水泥提供了有效的技术支撑。同时，通过对测试结果分析可以改善磷酸镁水泥的修补效果，提高磷酸镁水泥的经济效益。在具体测量的过程中，为了使得测量的数据更加准确，可在钢模2外设置一个恒温恒湿养护箱。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种测试磷酸镁水泥早期收缩的装置，它包括标靶本体（1）、钢模（2）以及位移测量系统，其特征在于，所述标靶本体包括一个主板（11）以及连接在主板（11）下方并与其一体成型的L形安装基座（12），所述安装基座（12）的末端向上折弯，形成一个联接板（121）；在联接板（121）中部设有一个通孔（122）；所述标靶本体的主板（11）呈圆形，安装基座（12）的横向折弯部分呈梯形；所述标靶本体（1）对称设置在钢模（2）内，在每块标靶本体（1）的主板（11）上均设有一块吸附式标靶（3）；所述钢模（2）主要由一块底模（21）以及可拆卸式安装在底模（21）上的至少两块横向设置的条模（23）和竖向设置的端模（22）组成，所述端模（22）和条模（23）之间相互连接，形成一个封闭的长方形框体；在端模（22）的外侧设有一个紧固座（6）和螺杆（7），在紧固座（6）中部设有一个螺纹孔（61），螺杆（7）可与螺纹孔（61）相配合，使紧固座（6）紧贴端模（22）外侧；所述标靶本体（1）的安装基座（12）与端模（22）和条模（23）所形成的框体过盈配合；所述位移测量系统包括位移传感器（4）以及与位移传感器（4）相连接的信号处理器（5），位移传感器（4）将标靶本体（1）的位移数据传输至信号处理器（5）后进行分析处理，所述位移传感器（4）设有两个且位于钢模（2）上方、吸附式标靶（3）的靶心之间。

2.根据权利要求1所述的测试磷酸镁水泥早期收缩的装置，其特征在于，所述位移传感器（4）为非接触式位移传感器。

3.一种测试磷酸镁水泥早期收缩的方法，使用如权利要求1或权利要求2所述的测试磷酸镁水泥早期收缩的装置，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：将端模（22）和条模（23）所形成框体的内壁进行除锈和打磨，并在端模（22）和条模（23）所形成的框体内壁上铺设至少一层隔离膜；所述隔离膜由里至外依次为：胶带（8）、润滑脂（9）以及聚乙烯薄膜（10），其具体的铺设步骤为：步骤1.1：用胶带在条模和端模所形成的框体内壁以及该框体所包围的底模上进行包裹；步骤1.2：在胶带上均匀涂抹一层1～2mm的润滑脂；步骤1.3：将裁剪好的聚乙烯薄膜铺贴在涂好的润滑脂上；

步骤2：装置标靶和吸附式标靶：将两个标靶折弯处背对钢模（2）的端模（22）处放置，然后将两个吸附式标靶（3）分别吸附在标靶的主板上；最后，将紧固座（6）放置在端模（22）外，并将螺杆（7）旋入紧固座（6）的螺纹孔（61）内，将端模（22）顶紧；

步骤3：根据实验的目的，将搅拌后的待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆倒入条模（23）和端模（22）所形成的框体内；在搅拌待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆时，需在待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆内添加缓凝剂，所述缓凝剂的重量为待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆中MgO重量的6%；

步骤4：将位移传感器（4）装置在钢模（2）上方并对准吸附式标靶（3）的靶心，并将位移传感器（4）与信号处理器（5）相连通；

步骤5：开启位移传感器（4）和信号处理器（5），通过信号处理器（5）获取吸附式标靶的位移随时间的变化曲线，以改变化曲线中的拐点为等效初凝时间，并作为收缩变形的起测龄期，该等效初凝时间以后的变化曲线即是待测磷酸镁水泥净浆或者砂浆的收缩曲线。

4.根据权利要求3所述的测试磷酸镁水泥早期收缩的方法，其特征在于，还包括重复步骤1～步骤5，将不同配合比的磷酸镁水泥净浆及砂浆移至端模（22）和条模（23）所形成的框体内对磷酸镁水泥的自收缩进行测试。