CN104569361B - 一种水泥化学收缩测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水泥化学收缩测试装置及测试方法，由玻璃刻度管、注射器针头、玻璃注射器以及支架组成，利用注射器与针头的良好密封性和拆装便利性，可实现快速的测试操作，获得较早水泥水化龄期的化学收缩信息；同时，利用针头对水量的控制，可实现对不同水灰比水泥浆的化学收缩测试；该试验测试装置制备简单，操作方便，并且其测试结果可靠。

Description

一种水泥化学收缩测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种水泥化学收缩测试装置及测试方法。

背景技术

水泥加水后由于发生水化反应而产生的体积缩小，被称为水泥的化学收缩，研究表明，水泥浆体水化过程中产生的化学收缩值约为7%~9%。水泥水化过程中的收缩，会导致水泥、混凝土产生开裂，影响混凝土性能，甚至造成工程事故，因此对其精确测量非常重要。水泥浆体的化学收缩从水泥加水后即开始发生，伴随着水泥的水化反应直至反应结束。在水泥加水后的早期，由于水化反应速率较快，化学收缩值也较大。因此，测定水泥水化的化学收缩值，需要在加水拌合后最快时间开始测量。近些年，水泥灌浆材料发展迅速，而在灌浆材料使用过程中，若水泥早期化学收缩过大，灌浆后水泥无法填充灌浆孔道，影响工程质量。因此，准确测量水泥的化学收缩，特别是早期化学收缩，具有重要的现实意义。

传统的水泥化学收缩值测试方法，是把水泥浆体装入玻璃广口瓶中后，用带有细玻璃刻度管的瓶塞封住瓶口，通过玻璃刻度管内液面变化测量化学收缩值。在测量过程中，需要对瓶塞与瓶口的连接处进行密封，并且要通过滴管向玻璃刻度管中加水，操作时间较长。事实上，水泥加水拌合后几分钟即进入快速反应期，在30min左右快速反应期即结束，采用传统方法很难测出这一时间段水泥水化的化学收缩值。同时，传统方法一般在水泥浆之上加水至刻度管的满刻度，实际上改变了原来的水灰比，因此，传统方法通常测试得到的是饱水状态下水泥浆的化学收缩，而很多研究又特别重视不同水灰比的、水泥浆的化学收缩，于是，对传统方法进行改进的工作始终没有停止。

传统方法还存在其他缺陷，有很多研究者进行了改良，以消除其测试误差。其中包括软胶瓶法：先将水泥浆体放进一个小的软胶瓶中，再把软胶瓶放进玻璃瓶中，并在软胶瓶下加小垫块，使软胶瓶不与玻璃瓶接触。这种方法是针对水泥硬化过程中可能与瓶壁产生的边壁效应而进行的改进，以便避免水泥硬化后容器边壁、瓶底限制水泥的体积变化。但该方法增加了装置组装时间，不利于测量水泥加水拌和后早期的化学收缩。也有的方法先成型硬化水泥浆体，再进行化学收缩的测量。这种方法的优点是能够选择特定的水灰比进行测试，但测出的值实际是硬化水泥浆体的体积收缩，而且无法测出水泥硬化前的收缩值。总的来说，各种测试方法都增加了操作的复杂性，加大了操作时间，无法测出水泥加水后早期的化学收缩值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥化学收缩测试装置及测试方法。

本发明提出的水泥化学收缩测试装置，由玻璃刻度管1、注射器针头2、玻璃注射器3以及支架4组成，其中：注射器针头2一端插入玻璃注射器3中，注射器针头2另一端插入玻璃刻度管1的0刻度端，所述玻璃刻度管1和玻璃注射器3通过试管夹固定于支架4上。

本发明中，玻璃刻度管1、注射器针头2以及玻璃注射器3的规格、尺寸根据待测水泥浆的体积来确定。

本发明提出的的水泥化学收缩测试装置的的测试方法，具体步骤如下：

（1）将注射器针头2由玻璃刻度管1的“0”刻度端插入其中，并用胶粘剂固定，然后将玻璃刻度管1固定在支架4上；

（2）通过注射器针头2向玻璃刻度管1中注入一滴油脂类液体，再向玻璃刻度管1中注入水至满刻度；

（3）将配制好的水泥浆加入到玻璃注射器3中，此时玻璃注射器3的出口向下并临时封闭，插入玻璃注射器的推柄后将玻璃注射器3翻转使其出口向上，推进推柄以便排空玻璃注射器3中水泥浆里面的气泡；

（4）将注射器针头2一端插入玻璃注射器3中并旋紧，调整玻璃注射器的推柄以便使玻璃刻度管1中预先加入的水与玻璃注射器中的水泥浆充分接触并排空水与水泥浆中的气泡；

（5）采用胶粘剂将玻璃注射器内的推柄与玻璃注射器的内管壁固定，再将玻璃刻度管1、注射器针头2和玻璃注射器3由上至下固定在支架4上即可。

本发明中，玻璃刻度管1的容积一般选择2ml~10ml，外壁具有刻度，刻度的最小分度值小于0.05ml，玻璃刻度管1下端内径要求略大于注射器针头2外径。

本发明中，注射器针头2选择与玻璃注射器3相匹配的7号、8号或9号针头。

本发明中，玻璃注射器3的容积一般为50ml或100ml。

本发明中，连接玻璃刻度管1与注射器针头2的胶粘剂采用固化后硬性的胶，为环氧树脂、“A、B胶”或者“502胶”等硬质胶粘材料。

本发明中，水是去离子水、蒸馏水或自来水中的任一种；辅助材料油脂类液体采用机油、食用油或液体石蜡中的任一种。

本发明的有益效果在于：

与传统用玻璃瓶测试的方法相比，采用本发明装置和方法测试的起始时间为水泥加水拌合后1min以内，而传统方法的起始时间约为加水拌和15min后，所以本发明方法获得的信息更多，并且是相关测试最为关心的水泥水化早期化学收缩信息；同时，本发明装置和方法可以测得不同水灰比水泥浆的化学收缩，这也是传统方法无法获取的。总之，本发明装置和方法的操作简便、操作时间短，测试时间范围比传统方法更大，测试结果更加完整、准确。

附图说明

图1是本发明的装置示意图。

图2是不同水化龄期内，采用传统方法与本发明方法得到的水泥化学收缩率测试结果。其中，(a)为0~1h化学收缩率曲线，(b)为0~350h化学收缩率曲线；曲线A为采用本发明方法测得的化学收缩率-时间曲线，曲线B为采用传统方法测得的化学收缩率-时间曲线。

图中标号：1为玻璃刻度管，2为注射器针头，3为玻璃注射器，4为支架，5为试管夹。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明，但不限于本发明的内容。

实施例1，步骤如下：

（1）将一枚8号注射器针头由5ml玻璃刻度管的“0”刻度端插入其中，并用环氧树脂将针头与刻度管固定、密封。待环氧树脂凝固后，首先通过针头向玻璃刻度管内注入一滴机油，然后向玻璃刻度管中注入水至满刻度。然后将玻璃刻度管垂直固定在支架上。

（2）称取50g水泥，装入出口向下的50ml玻璃注射器中，将玻璃注射器推柄装进玻璃注射器中，将注射器上下翻转，使出口向上，然后将推柄向上推入注射器一定深度。

（3）从注射器出口吸入15ml水，或用另外一个5ml的注射器分3次将15ml水注入测试用注射器中，堵住玻璃注射器出口并摇晃玻璃注射器使其中的水泥与水充分拌合。

（4）将玻璃注射器出口向上，推动注射器推柄排空其中的气泡。然后将注射器出进口插进连接在玻璃刻度管下方的针头中并旋紧，再调整推柄，使刻度管中预先加入的水与玻璃注射器中的水泥浆充分接触并排空水与水泥浆中的气泡；然后采用胶粘剂将玻璃注射器的推柄与管壁固定，最后将注射器也固定在支架上。

根据设定的时间，依次记录玻璃刻度管内的液面变化值，即可得到水泥浆在不同水化龄期的化学收缩值。

以上从水泥加水开始到固定好注射器之间的操作，应在1min之内完成。

实施例2，步骤如下：

按照实施例1的操作测试50g水泥在0.3水灰比条件下的化学收缩值，首次读数时间为注射器最后固定的时间，约为水泥加水后1min。按照玻璃刻度管内液面变化，读出不同龄期体积收缩量，换算成化学收缩率。以时间为横坐标，化学收缩率为纵坐标，绘制出单位重量水泥的体积化学收缩率随时间的变化曲线，记为曲线A。

采用传统方法测试相同质量和水灰比水泥的化学收缩率。将50g水泥装入玻璃瓶中，加入15g水搅拌均匀，将插有玻璃量管的橡胶塞塞入瓶口，并用凡士林和石蜡进行密封。使用滴管向玻璃刻度管内加水，直至液面略低于玻璃刻度管上端刻度。向玻璃刻度管内滴加一滴液体石蜡防止水分蒸发。首次读数为向玻璃刻度管内加水完毕的时间，约为水泥加水拌合后15min。按照同样的方法绘制水泥化学收缩率随时间的变化曲线，记为曲线B。

两种方法测得的化学收缩率-时间曲线如附图2，图2（a）、2（b）分别为1h和350h内的测试结果。

从附图2中曲线A与曲线B的对比中可以看出，本发明方法能够测出于水泥拌合初期的化学收缩值，而传统方法测试时间比本发明方法滞后了14min。由于在拌合初期水泥化学反应剧烈，化学收缩值较大，因此本发明方法测出的化学收缩值要比传统方法测量值高出0.4%~0.5%，测试结果更加完整、准确。除此之外，两种方法测试结果曲线走势相同，说明本方法与传统方法具有一定的统一性，较为可靠。

Claims (4)

1.一种水泥化学收缩测试装置，由玻璃刻度管（1）、注射器针头（2）、玻璃注射器（3）以及支架（4）组成，其特征在于注射器针头（2）一端插入玻璃注射器（3）中，注射器针头（2）另一端插入玻璃刻度管（1）的0刻度端，所述玻璃刻度管（1）和玻璃注射器（3）通过试管夹固定于支架（4）上；所述测试装置的测试方法如下：

（1）、将注射器针头（2）由玻璃刻度管（1）的“0”刻度端插入其中，并用胶粘剂固定，然后将玻璃刻度管（1）固定在支架（4）上；

（2）、通过注射器针头（2）向玻璃刻度管（1）中注入一滴油脂类液体，再向玻璃刻度管（1）中注入水至满刻度；

（3）、将配制好的水泥浆加入到玻璃注射器（3）中，此时玻璃注射器（3）的出口向下并临时封闭，插入玻璃注射器的推柄后将玻璃注射器（3）翻转使其出口向上，推进推柄以便排空玻璃注射器（3）中水泥浆里面的气泡；

（4）、将注射器针头（2）一端插入玻璃注射器（3）中并旋紧，调整玻璃注射器的推柄以便使玻璃刻度管（1）中预先加入的水与玻璃注射器中的水泥浆充分接触并排空水与水泥浆中的气泡；

（5）、采用胶粘剂将玻璃注射器内的推柄与玻璃注射器的内管壁固定，再将玻璃刻度管（1）、注射器针头（2）和玻璃注射器（3）由上至下固定在支架（4）上即可。

2.根据权利要求1所述的水泥化学收缩测试装置，其特征在于，玻璃刻度管（1）、注射器针头（2）以及玻璃注射器（3）的规格、尺寸根据待测水泥浆的体积来确定。

3.一种如权利要求1所述的水泥化学收缩测试装置的测试方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）将注射器针头（2）由玻璃刻度管（1）的“0”刻度端插入其中，并用胶粘剂固定，然后将玻璃刻度管（1）固定在支架（4）上；

（2）通过注射器针头（2）向玻璃刻度管（1）中注入一滴油脂类液体，再向玻璃刻度管（1）中注入水至满刻度；

（3）将配制好的水泥浆加入到玻璃注射器（3）中，此时玻璃注射器（3）的出口向下并临时封闭，插入玻璃注射器的推柄后将玻璃注射器（3）翻转使其出口向上，推进推柄以便排空玻璃注射器（3）中水泥浆里面的气泡；

（4）将注射器针头（2）一端插入玻璃注射器（3）中并旋紧，调整玻璃注射器的推柄以便使玻璃刻度管（1）中预先加入的水与玻璃注射器中的水泥浆充分接触并排空水与水泥浆中的气泡；

（5）采用胶粘剂将玻璃注射器内的推柄与玻璃注射器的内管壁固定，再将玻璃刻度管（1）、注射器针头（2）和玻璃注射器（3）由上至下固定在支架（4）上即可。

4.根据权利要求3所述的水泥化学收缩测试装置的测试方法，其特征在于，所述装置在测试时需要采用辅助材料水，胶粘剂及油脂类液体，其中，水是去离子水、蒸馏水或自来水中的任一种；辅助材料胶粘剂采用固化后硬性的胶；辅助材料油脂类液体采用机油、食用油或液体石蜡中的任一种。