CN104833795A - 一种胶凝材料凝结过程监测方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种胶凝材料凝结测试方法，该方法综合采用超声测试法、电导率测试法及温度测试法对胶凝材料的凝结过程进行监测，充分利用三种方法的测试优势，并利用三种测试方法相结合解决三种测试方法存在的弊端，对胶凝材料的凝结过程进行全面监测，获得有效、准确的凝结数据，实时掌握凝结过程，本领域技术人员可在利用本发明的基础上获得有效、敏感的凝结数据，从而有效的方便本领域技术人员对外加剂及原料的添加种类、添加数量等进行指导。
Description
技术领域
本发明涉及一种凝胶材料凝结过程的测试方法，及该方法下的具体应用设备。
技术背景
胶凝材料的凝结行为差别很大，它受胶凝剂品种和质量、外加剂、温度、pH值、原料活性等因素影响。对其凝结行为进行测定分析，掌握其规律，可有效指导外加剂及原料的选择，材料配方的优化和施工工艺的改进等。目前，我国在该方面的研究基本停留在单一指标的测定上，测定仪器有维卡仪（即采用金属棒在规定的时间内不断进行插刺，以刺进后滑落的状态判断凝结程度）、水化放热仪（即实时对水化反应时的温度进行监测，以温度变化推测凝结程度）等。但这些测试仪器及测定方法均无法全面反应水化反应全程状态，采用推测的方式推定凝结行为，所得的数值不准确，尤其是维卡仪测试法，极易受外部环境的干扰，比如，在恰巧遇到石子时，金属棒就无法刺进，数据失实；两种测试方法均无法有效指导外加剂及原料的选择，难以满足现在的研究需要。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种胶凝材料凝结测试方法，该方法综合采用超声测试法、电导率测试法及温度测试法对胶凝材料的凝结过程进行监测，充分利用三种方法的测试优势，并利用三种测试方法相结合解决三种测试方法存在的弊端，对胶凝材料的凝结过程进行全面监测，获得有效、准确的凝结数据，从而有效指导外加剂及原料的选择。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种胶凝材料凝结过程监测方法，其特征在于采用以下方法对胶凝材料的凝结过程进行监测：
A将搅拌好的混凝土迅速放入一个方形模具中；
B在方形模具的对向两侧分别安装超声发射装置及超声接收装置；
C在方形模具的另一面对向两侧分别安装电导率测试触点，并连接电导率监测装置；
D在方形模具的内部插入温度测试模块；
E启动BCD所述的超声发射装置、超声接收装置、电导率监测装置及温度测试模块，对凝结过程进行监测，分别获得相对应的凝结过程数据：温度测试数据、电导率测试数据及超声传播速度数据；
F利用温度测试模块获得的温度测试数据判定凝结过程转变节点；
G对凝结过程转变节点之前的凝结过程，以电导率监测数据为主，超声传播速度数据及温度测试数据为辅的方式，判定凝结过程；
H对凝结过程转变节点之后的凝结过程，以超声传播速度数据为主，电导率监测数据及温度测试数据为辅的方式，判定凝结过程；
I利用GH判定凝结过程所获得的数据指导凝胶材料外加剂及原料的选择。
进一步，所述胶凝材料为无机凝胶材料或有机凝胶材料。
作为优选，所述电导率检测装置为电导率分析仪。
作为优选，所述温度测试模块包括温度感应器及温度测试分析仪。
一种胶凝材料凝结过程测定仪，包括方形模具，方形模具的前后两侧分别安装有超声发射装置及超声接收装置，方形模具的左右两侧分别安装有电导率测试触点，所述电导率测试触点与电导率分析仪连接，在使用过程中所述方形模具内部空腔内还放置有温度感应装置，所述温度感应装置与温度测试分析仪相连。
进一步，所述电导率测试触点为铜板。
作为优选，所述超声发射装置及超声接收装置与超声分析仪相连。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：凝胶材料的凝结过程一般分为三个阶段，即溶解、析出晶体及结晶，在不同的阶段，利用不同测试方法的特性对凝结过程进行有效的监测，获得有效的数据，并利用三种测试方法对某一测试方法的弊端进行互补，从而剔除无效数据，获得全面有效的数据，如：在溶解阶段与析出晶体阶段之间的过程中，凝胶材料中液体的比重较大，在该阶段过程中，随着液体的比重逐步变小，电导率会逐步降低，电导率对该变化非常敏感，因此，此时利用电导率测试法可有效监测凝胶材料的凝结过程，随着凝胶材料的进一步固化，电导率逐步丧失，在析出晶体与结晶阶段，溶液比重逐步变小，直至消失，此时电导率变动极小，对后期的凝结过程变化不敏感，导致无法获得后期凝胶过程变化的有效数据，但此时，凝结过程是继续进行的；为解决析出晶体及结晶过程中的凝结过程无法监测的问题，本发明采用超声测试法，利用声波的传播速度变化监测凝结过程，该方法的原理如下：在析出晶体与结晶阶段，凝胶材料逐步变化为固态，在逐步转化固态的过程中，声波的传播速度会逐步提高，从而对凝结过程做出积极的相应，对凝结过程做出敏感的数据监测。但该方法在溶解阶段与析出晶体阶段这两个连续阶段过程则不适合，在此阶段中，如前文所述，液体所占比重较大，在液体比重较大的状态下，声波的传播速度将会很慢，小部分晶体的出现对声波的传播速度影响不大，因此，所获得的数据变化差异较小，无法获得该阶段的有效变化数据；前述两个数据在不同阶段能对凝结过程的变化产生积极的反应，获得敏感的数据变化，但是两种测试方法均无法明确显示溶解阶段向析出晶体阶段的转变节点，也无法有效反映出析出晶体阶段向结晶阶段的转变节点，为解决这个问题，本发明提供了温度测试方法，胶凝材料的水化反应过程温度转变非常明显，但在转变之前温度变化并不大，如在溶解阶段，温度通常为常温，在溶解阶段向析出晶体阶段转变时，其温度能在极短的时间内上升几十度，此时，采用温度测试方法即可有效的对转变节点进行监测，有效的获得转变数据。
本发明所提供的胶凝材料凝结测试方法可有效的对凝结过程进行监测，实时掌握凝结过程，本领域技术人员可在利用本发明的基础上获得有效、敏感的凝结数据，从而有效的方便本领域技术人员对外加剂及原料的添加种类、添加数量等进行指导。
本发明所提供的测试方法同时进行，一次制样同时测量，既弥补三种方法的不足，又可使三种方法（指标）数据相互印证，获得有效的数据省时省力。
附图说明
图1一种胶凝材料凝结过程测定仪结构示意图。
具体实施方式
一种胶凝材料凝结过程监测方法，其特征在于采用以下方法对胶凝材料的凝结过程进行监测：
A将搅拌好的混凝土迅速放入一个方形模具中；
B在方形模具的对向两侧分别安装超声发射装置及超声接收装置；
C在方形模具的另一面对向两侧分别安装电导率测试触点，并连接电导率监测装置；
D在方形模具的内部插入温度测试模块；
E启动BCD所述的超声发射装置、超声接收装置、电导率监测装置及温度测试模块，对凝结过程进行监测，分别获得相对应的凝结过程数据：温度测试数据、电导率测试数据及超声传播速度数据；
F利用温度测试模块获得的温度测试数据判定凝结过程转变节点；
G对凝结过程转变节点之前的凝结过程，以电导率监测数据为主，超声传播速度数据及温度测试数据为辅的方式，判定凝结过程；
H对凝结过程转变节点之后的凝结过程，以超声传播速度数据为主，电导率监测数据及温度测试数据为辅的方式，判定凝结过程；
I利用GH判定凝结过程所获得的数据指导凝胶材料外加剂及原料的选择。
进一步，所述胶凝材料为无机凝胶材料或有机凝胶材料。
如图1所示，一种胶凝材料凝结过程测定仪，包括方形模具1，方形模具1的前后两侧分别安装有超声发射装置2及超声接收装置3，方形模具1的左右两侧分别安装有电导率测试触点4，所述电导率测试触点4与电导率分析仪连接，在使用过程中所述方形模具1内部空腔内还放置有温度感应装置5，所述温度感应装置5与温度测试分析仪相连。
进一步，所述电导率测试触点4为铜板。
作为优选，所述超声发射装置2及超声接收装置3为超声分析仪。
作为优选，所述电导率检测装置为电导率分析仪。
作为优选，所述温度测试模块为温度测试分析仪。
为对本发明做进一步说明，现结合附图1，列举本发明实施例：
（1）将搅拌好的混凝土（胶凝材料）6迅速放入一个方形模具1（尺寸为10cm*10cm*10cm的塑料材质模具）中，在方形模具1前后对应面分别设置超声发射装置2超声接收装置3，左右对应面分别设置电导率测量触点4（以两块铜板做电极），将温度传感器5（铠型热电偶）垂直插入试块中间进行测温；同时启动超声发射装置2超声接收装置3（超声波声速测量范围：0～10000m/s，精度不低于1m/s）、电导率测试装置（电导率测量范围：0～10mS/cm，精度不低于0.01mS/cm）及温度测试（温度测量范围：0～200℃，精度不低于0.1度），进行连续性的数据采集（连续测量时间：0.1h～72h），数据采集起始时间要统一；在实际使用过程中，可以将超声发射装置2超声接收装置3、电导率测试装置及温度测试模块与智能设备连接，比如电脑，由电脑对监测的数据进行集中采集，一般每隔1-10分钟进行一次数据采集，一台电脑可以连接多个测试仪；（2）数据传递至采集卡后存入电脑，数据要连续不断采集且要三个数据测试顺序为温度、电导率、超声波速度；一般每间隔1～10分钟进行一次数据采集，采集间隔时间可以在软件中调整；（3）一个模具为一组，一台设备上可同时安装4组或8组，最少为2组，这样方便进行不同条件的同时对比；同一试样主要对比在凝结过程中温度、电导率、超声波速度三组数据随时间的变化曲线，用以分析；不同试样的对比是将温度曲线、电导率曲线、超声波速度曲线分别在一个图中对比，用户可以将任意试样数据曲线放在一起对比；数据可以以数据表格形式导出，方便用户自行对比；在数据测量比对以后，根据测量比对的结果对胶凝材料6的添加剂或原料进行选择性添加或替换。
显而易见，上述实施例仅仅为本发明的其中一个实施方式，任何在本发明所提供原理的基础上做出的简单改进均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种胶凝材料凝结过程监测方法，其特征在于采用以下方法对胶凝材料的凝结过程进行监测：
A将搅拌好的混凝土迅速放入一个方形模具中；
B在方形模具的对向两侧分别安装超声发射装置及超声接收装置；
C在方形模具的另一面对向两侧分别安装电导率测试触点，并连接电导率监测装置；
D在方形模具的内部插入温度测试模块；
E启动BCD所述的超声发射装置、超声接收装置、电导率监测装置及温度测试模块，对凝结过程进行监测，分别获得相对应的凝结过程数据：温度测试数据、电导率测试数据及超声传播速度数据；
F利用温度测试模块获得的温度测试数据判定凝结过程转变节点；
G对凝结过程转变节点之前的凝结过程，以电导率监测数据为主，超声传播速度数据及温度测试数据为辅的方式，判定凝结过程；
H对凝结过程转变节点之后的凝结过程，以超声传播速度数据为主，电导率监测数据及温度测试数据为辅的方式，判定凝结过程；
I利用GH判定凝结过程所获得的数据指导凝胶材料外加剂及原料的选择。
2.根据权利要求1所述的一种胶凝材料凝结过程监测方法，其特征在于所述胶凝材料为无机凝胶材料或有机凝胶材料。
3.一种胶凝材料凝结过程测定仪，包括方形模具，方形模具的前后两侧分别安装有超声发射装置及超声接收装置，方形模具的左右两侧分别安装有电导率测试触点，所述电导率测试触点与电导率分析仪连接，在使用过程中所述方形模具内部空腔内还放置有温度感应装置，所述温度感应装置与温度测试分析仪相连。
4.根据权利要求1或3所述的一种胶凝材料凝结过程监测方法或一种胶凝材料凝结过程测定仪，其特征在于所述电导率测试触点为铜板。
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Effective date of registration: 20171229 Address after: Guo Village Industrial Park in Shandong province Binzhou city 256200 town pond in Zouping County Patentee after: SHANDONG HENGJIA HIGH PURITY REFRACTORY MATERIAL Co.,Ltd. Address before: Guo Zhuang town pond 256200 Shandong city of Binzhou province Zouping County Patentee before: SHANDONG ZHONGNAI HIGH-TEMPERATURE MATERIAL CO.,LTD. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 256200 Guozhuang Village Industrial Park, Linchi Town, Zouping County, Binzhou City, Shandong Province Patentee after: Shandong Hengjia High Purity Aluminum Technology Co.,Ltd. Address before: 256200 Guozhuang Village Industrial Park, Linchi Town, Zouping County, Binzhou City, Shandong Province Patentee before: SHANDONG HENGJIA HIGH PURITY REFRACTORY MATERIAL Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Monitoring Method and Tester for the Setting Process of Cementitious Materials Effective date of registration: 20220930 Granted publication date: 20160511 Pledgee: Shandong Zouping Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Shandong Hengjia High Purity Aluminum Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980017133 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231016 Granted publication date: 20160511 Pledgee: Shandong Zouping Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Shandong Hengjia High Purity Aluminum Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022980017133 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A monitoring method and measuring instrument for the solidification process of cementitious materials Effective date of registration: 20231107 Granted publication date: 20160511 Pledgee: Shandong Zouping Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Shandong Hengjia High Purity Aluminum Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980064467 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |