CN112903515B - 一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用，属于净浆材料抗分散性能测试仪器技术领域，包括主支架，主支架上固定连接有分支架一和分支架二，分支架一上设置有质量测试装置，质量测试装置与自动化升降装置连接，自动化升降装置通过连接绳与净浆容器连接，分支架二上设置有pH测试装置，pH测试装置下方设置有盛水容器，质量测试装置、pH测试装置和自动化升降装置与电脑处理端电性连接。本发明提供的测试仪采用称重法与pH法结合的方式来表征水下不分散净浆材料的抗分散性能，为水下不分散净浆的抗分散性能要求提供测试依据和方法，且可达到自动化、准确化和智能化测试水下不分散净浆材料抗分散性能的要求。

Description

一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用
技术领域
本发明涉及净浆材料抗分散性能测试仪器技术领域，具体涉及到一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用。
背景技术
混凝土是一种水硬性材料，但是由于新拌混凝土中各组分之间粘聚力较低，将其直接浇入水中会立即出现水下分散的现象。为解决新拌混凝土遇水则散的问题，提高混凝土水下施工质量，通常采用加入适量水下不分散剂的方法来提高混凝土的粘结能力，进而提升混凝土的抗分散性能，使其实现水下浇筑陆地化。水下不分散混凝土的发明和由来已久，经过多年的努力，我国已经形成了系统性的水下不分散混凝土测试标准体系，即水下不分散混凝土试验规程(DL/T 5117-2000)以及中国石油天然气集团公司企业标准-水下不分散混凝土施工技术规范(Q/CNPC)。
目前，水下不分散混凝土在工程中实现了大量应用，应用领域包括海洋工程、填充及修复工程、桥梁工程、医疗领域等等。但是由于国内市场上水下不分散剂产品参差不齐，造成实际应用中抗分散性能差异巨大，主要原因归结于不同水下不分散剂作用于混凝土抗分散机理尚未明确。为较好的研究其性能机理，考虑混凝土固液气体系的复杂性，一般应从净浆材料开始研究，而现行相关规范只是规定了针对水下不分散混凝土的装置方法，明显不能直接应用于水下不分散净浆材料的抗分散性能测试。此外，目前行业人员仅关注于如何进行水下不分散混凝土性能的相关测试，而对于水下不分散净浆材料的应用并没有相关测试方法，只是通过肉眼观察其水下浇筑情况来判定。鉴于此，提供一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用也就显得十分的有意义。
发明内容
针对上述的不足或缺陷，本发明的目的是提供一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用，可有效解决现有技术中对于水下不分散净浆材料抗分散性能标准测试装置和方法的缺失，且可达到自动化、准确化和智能化测试水下不分散净浆材料抗分散性能的要求。
为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：
本发明提供一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪，包括主支架，主支架上固定连接有分支架一和分支架二，分支架一上设置有质量测试装置，质量测试装置与自动化升降装置连接，自动化升降装置通过连接绳与净浆容器连接，分支架二上设置有pH测试装置，pH测试装置下方设置有盛水容器，质量测试装置、pH测试装置和自动化升降装置与电脑处理端电性连接。
进一步地，盛水容器为具有刻度的高直型透明容器。
进一步地，净浆容器为具有网筛的圆柱容器。
进一步地，净浆容器的网筛目数为40目、50目或60目。
进一步地，质量测试装置为数字式电子称。
进一步地，pH测试装置为pH计。
进一步地，自动化升降装置为升降电机，PLC控制器两端分别与电脑处理端和升降电机电性连接。
进一步地，电脑处理端上具有水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪相关的程序设置与数据处理的程序软件。
本发明还提供上述水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪在检测水下不分散净浆的抗分散性能的应用。
进一步地，水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪在检测水下不分散净浆的抗分散性能的应用，具体过程为：通过水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪对水下不分散净浆材料同时进行质量与pH测试，收集并处理测试数据，得到水下不分散净浆材料抗分散性能测试结果。
本发明具有以下优点：
1、本发明提供了一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用，为水下不分散净浆的抗分散性能要求提供测试依据和方法，解决了现有技术中对于水下不分散净浆材料抗分散性能标准测试装置和方法的缺失；
2、本发明提供一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用，该测试仪采用称重法与pH法结合的方式来表征水下不分散净浆材料的抗分散性能。本发明综合测试仪下的试验两种测试方法是对同一批的净浆材料在水下冲刷装置测试过程中同时进行质量与pH测试，而不是完全独立的两种测试方法，可以有效减少两批净浆材料不同所带来的误差，减少测试时间；通过质量参数与pH参数的变化，两个参数同时表征水下不分散净浆材料抗分散性能，提高测试精准度，保证测试结果可靠性，为净浆材料抗分散性能的综合测试提供了一种高效准确的测试方法；
3、本发明提供一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用，盛水容器用来盛放被冲刷的水溶液，净浆容器用来盛放净浆材料，且为了保证净浆材料在未进行冲刷实验时，在重力影响下不会自动流出，净浆容器的网筛目数优选为40目、50目或60目；质量测试装置进行净浆质量数据的实时记录与传输，pH测试装置进行pH数据的实时记录与传输，自动化升降装置用于实现净浆容器的自动化下降与提升，冲刷试验开始时，自动升降装置依据设定好的程序通过连接装置将净浆容器按一定速率由液面落入盛水容器的底部，静置一定时间后，自动以设定速率提升至液面以上，完成一次完整的冲刷试验；在净浆材料冲刷及质量、pH数据测试等过程实现了操作的自动化，减少人工操作引起的误差，该测试仪可达到自动化、准确化和智能化测试水下不分散净浆材料抗分散性能的要求；
4、本发明提供一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用，可实现整个测试过程中参数初始化设定、试验开始结束控制、数据实时接受并打包存储、数据初处理等功能。
附图说明
图1为本发明实施例1的示意图；
图2为本发明实验例1中pH法测试结果图；
图3为本发明实验例1中称重法测试结果图；
图4为本发明实验例1中悬浮质含量法测试结果图；
其中，1、盛水容器；2、净浆容器；3、连接绳；4、自动化升降装置；5、质量测试装置；6、pH测试装置；7、主支架；8、分支架一；9、分支架二；10、电脑处理端。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例1提供了一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用，包括主支架7，主支架7上固定连接有分支架一8和分支架二9，分支架一8上设置有质量测试装置5，质量测试装置5具体为数字式电子称，进行净浆质量数据的实时记录与传输，该数字电子称的精度为0.001g，保证了测试精度；质量测试装置5与自动化升降装置4连接，自动化升降装置4为升降电机，PLC控制器(具体为欧姆龙CP1H-X40DT-D型PLC控制器)两端分别与电脑处理端10和升降电机电性连接，自动化升降装置4中升降电机还通过连接绳3与净浆容器2连接，净浆容器2为具有网筛的圆柱容器，其上方镂空用于放置净浆，采用网筛目数为40目的网状金属材料制作，分支架二9上设置有pH测试装置6，pH测试装置6具体为pH计，进行pH数据的实时记录与传输，且pH计的精度为0.01，pH测试装置6下方设置有盛水容器1，盛水容器1为具有刻度的高直型透明容器，本实施例1具体采用量桶为盛水容器1，质量测试装置5、pH测试装置6和自动化升降装置4与电脑处理端10电性连接，电脑处理端10上具有水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪相关的程序设置与数据处理的程序软件，电脑处理端10上设置净浆容器2按自由落体方式落入盛水容器1底部，静置十秒，完成浆液由下往上一次冲刷，设置自动升降装置以0.5m/s提升至原始位置，再静置十秒钟，完成净浆由下往上的第二次冲刷，至此整个冲刷过程完成，设置整个试验重复冲刷次数为5；测试开始后的质量及pH数据实时接收以及打包存储、测试结束后根据测试时间间隔调取有用数据并进行数据简单处理，形成txt文档，方便操作者拷贝以及后处理。
使用时，具体包括以下过程：
材料准备：根据实际测试实际要求，在盛水容器中加适量的蒸馏水或者去离子水，选取合适目数的净浆容器，然后将一定量拌合好的水下不分散净浆材料加入净浆容器里面，并进行轻微压实；
装置安装检查：将填装好的净浆容器悬挂至盛水容器的液面以上，检查并调整至净浆容器底端刚好接触盛水容器中水溶液的液面，可减少净浆容器与水溶液液面碰撞造成额外的质量冲刷，影响试验精度；检查并确保pH计探头没入盛水容器的水溶液中且没有接触盛水容器内壁；
电脑端软件设置：打开电脑端程序，设置初始用水量、浆液质量以及pH值，设置自动升降装置控制下水下冲刷过程的参数，完成整个试验的预处理；
自动化试验测试：电脑端通过控制自动升降装置开关，开始整个冲刷试验，同时数字电子称与pH计开始记录数据并实时传送至电脑端；整个冲刷过程由自动升降装置控制，根据预处理已经设定的进程参数完成整个冲刷试验；
数据自动处理：整个冲刷过程中电脑端自动接受时间、浆液质量以及水溶液pH数据，并以一条时间对应一个质量数据、一个pH数据并进行打包，保存，形成第一部分txt-1原始数据文件；根据时间间隔自动提取冲刷完成静置时间内的数据资料，并进行自动的均值化处理以及质量损失率计算，调取程序预处理阶段的设置参数以及处理后的数据形成第二部分txt-2文件；
后处理：试验人员可以通过优盘导出的方式导出txt-1、txt-2文件，完成数据的后处理；其中数据简单处理是指质量、pH数据的均值化处理以及质量损失率的计算，质量损失率计算公式如下：
Figure BDA0002911578730000061
其中，m、m1和m2分别表示质量损失率，无量纲量；初始质量，单位为g；测试完成后质量，单位为g。
实施例2：
本实施例2提供了一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用，与实施例1的区别仅在于：盛水容器1具体为水箱，净浆容器2具体为网筛目数为60目的圆柱容器。
实验例1：
为了更好的说明本发明提供的水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪的科学性与测试数据的的精准度和可靠性，本实验例1提供该测试仪相关的试验方法的探索实验。
首先选取四个合理可行的测试方法进行对比分析，四个测试方法分别为称重法、水摇法、悬浮质含量法以及pH法，其中水摇法属于医学应用范畴领域的测试方法，悬浮质含量法也属于DL/T 5117-2000所述方法。针对不同水下部分散剂掺量下抗分散性能进行了测试，具体过程为：称重法：将8g左右净浆材料放置于高30mm，直径15mm，由40mm目网筛圆柱形容器中，由自由落体的方式进行从盛有250ml水量的量程250ml量桶液面落下，静置15s，之后匀速提起净浆容器至液面以上，再静置15s，冲刷前后净浆质量变化；水摇法：将8g左右净浆放置于盛有60ml水量的量程100ml的烧杯中，以160rpm的速度，21℃的周围温度温度在摇动机摇动一小时(摇筛机型号为New Brunswick:EXCELLA E24)，观察烧杯中净浆形貌状态；pH与悬浮质含量法，将300g净浆通过漏斗匀速的倒至盛有500ml蒸馏水的烧杯中，静置3min，吸管抽取上层清液400ml并测量该上层清液中的pH值以及固体悬浮物。试验测试结果如图2-4所示；其中，图2具体为pH法测试结果，图3具体为称重法测试结果，图4具体为悬浮质含量法测试结果。
由图2-4可知，测试结果表明pH法与称重法在对水下不分散剂掺入首先引起净浆材料的测试结果显现出明显的规律性，即水下不分散剂掺入首先引起净浆材料的水下抗分散性能明显提高；而随着水下不分散剂掺量的逐渐增多，其抗分散效果增幅逐渐减弱直至到达某一掺量之后抗分散效果不再出现明显变化。而悬浮质含量法的曲线走势明显不规律，水摇法则由于测试完成后材料过于疏松无法进行具体参数分析，故未提供相关测试结果图。因此，水摇法和悬浮质含量法皆不能反映实际材料抗分散性能。故确定pH法与称重法为水下不分散净浆材料抗分散性能作为合适的两种测试方法。此外，对比pH法与称重法测试结果曲线发现两者有明显的相似性，将两种测试方法相结合用于综合表征水下不分散净浆材料抗冲刷性能，用于同时表征一批材料的抗分散性能，能够相互佐证，减少测试误差，得到的测试数据更加的准确和可靠。
综上所述，本发明提供了一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪及其应用，为水下不分散净浆的抗分散性能要求提供测试依据，解决了现有技术中对于水下不分散净浆材料抗分散性能标准测试装置和方法的缺失，且可达到自动化、准确化和智能化测试水下不分散净浆材料抗分散性能的要求。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本领域的技术人员不经创造性劳动即对所描述的具体实施例做的修改或补充或采用类似的方式替代仍属本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪，其特征在于，包括主支架（7），所述主支架（7）上固定连接有分支架一（8）和分支架二（9），所述分支架一（8）上设置有质量测试装置（5），所述质量测试装置（5）与自动化升降装置（4）连接，所述自动化升降装置（4 ）通过连接绳（3）与净浆容器（2）连接，所述分支架二（9）上设置有pH测试装置（6），所述pH测试装置（6）下方设置有盛水容器（1），所述质量测试装置（5）、所述pH测试装置（6）和所述自动化升降装置（4）与电脑处理端（10）电性连接；电脑处理端（10）上具有水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪相关的程序设置与数据处理的程序软件；
所述净浆容器（2）的网筛目数为40目、50目或60目；净浆容器（2）内盛装有拌合好的水下不分散净浆材料；
所述盛水容器（1）为具有刻度的高直型透明容器；
所述净浆容器（2）为具有网筛的圆柱容器；
所述质量测试装置（5）为数字式电子称，用于净浆质量数据的实时记录与传输；pH测试装置用于盛水容器（1）中水溶液pH数据的实时记录与传输；
测试前，打开电脑处理端（10）程序，设置初始用水量、浆液质量以及pH值，设置自动升降装置控制下水下冲刷过程的参数，完成整个综合测试仪的预处理；
测试时，电脑处理端（10）通过控制自动化升降装置（4）开关，开始整个冲刷试验，同时数字式电子称与pH测试装置（6）开始记录数据并实时传送至电脑处理端（10）；整个冲刷过程由自动化升降装置（4）控制，根据预处理已经设定的进程参数完成整个冲刷试验；
整个冲刷过程中电脑处理端（10）自动接受时间、数字式电子称所检测到的浆液质量以及pH测试装置（6）所检测到的水溶液pH数据，并以一条时间对应一个质量数据、一个pH数据进行打包，保存，形成第一部分txt-1原始数据文件；根据时间间隔自动提取冲刷完成静置时间内的数据资料，并进行自动的均值化处理以及质量损失率计算，调取程序预处理阶段的设置参数以及处理后的数据形成第二部分txt-2文件，以能够通过随时间变化的质量损失率与pH参数来同时表征水下不分散净浆材料的抗分散性能；
质量损失率m计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，m表示质量损失率，无量纲量；m1表示初始质量，单位为g；m2表示测试完成后质量，单位为g。
2.如权利要求1所述的水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪，其特征在于，所述pH测试装置（6）为pH计。
3.如权利要求1所述的水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪，其特征在于，所述自动化升降装置（4 ）为升降电机。
4.权利要求1-3任一项所述的水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪在检测水下不分散净浆的抗分散性能方面的应用。
5.如权利要求4所述的水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪在检测水下不分散净浆的抗分散性能方面的应用，其特征在于，具体过程为：通过水下不分散净浆材料抗分散性能综合测试仪对水下不分散净浆材料同时进行质量与pH值测试，收集并处理测试数据，得到水下不分散净浆材料抗分散性能测试结果，包括如下步骤：
步骤一、材料准备
根据实际测试实际要求，在盛水容器中加适量的蒸馏水或者去离子水，选取合适目数的净浆容器，然后将一定量拌合好的水下不分散净浆材料加入净浆容器里面，并进行轻微压实；
步骤二、装置安装检查
将填装好的净浆容器悬挂至盛水容器的液面以上，检查并调整至净浆容器底端刚好接触盛水容器中水溶液的液面，以减少净浆容器与水溶液液面碰撞造成额外的质量冲刷，影响试验精度；检查并确保pH计探头没入盛水容器的水溶液中且没有接触盛水容器内壁；
步骤三、电脑处理端软件设置
打开电脑处理端（10）程序，设置初始用水量、浆液质量以及pH值，设置自动升降装置控制下水下冲刷过程的参数，完成整个综合测试仪的预处理；
步骤四、自动化试验测试
电脑处理端（10）通过控制自动化升降装置（4）开关，开始整个冲刷试验，同时数字式电子称与pH测试装置（6）开始记录数据并实时传送至电脑处理端（10）；整个冲刷过程由自动化升降装置（4）控制，根据预处理已经设定的进程参数完成整个冲刷试验；
步骤五、数据自动处理
整个冲刷过程中电脑处理端（10）自动接受时间、数字式电子称所检测到的浆液质量以及pH测试装置（6）所检测到的水溶液pH数据，并以一条时间对应一个质量数据、一个pH数据进行打包，保存，形成第一部分txt-1原始数据文件；根据时间间隔自动提取冲刷完成静置时间内的数据资料，并进行自动的均值化处理以及质量损失率计算，调取程序预处理阶段的设置参数以及处理后的数据形成第二部分txt-2文件，从而通过随时间变化的质量损失率与pH参数来同时表征水下不分散净浆材料的抗分散性能；质量损失率m计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
其中，m表示质量损失率，无量纲量；m1表示初始质量，单位为g；m2表示测试完成后质量，单位为g。
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