CN113970455A - 一种水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度的分层取样装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种测试水泥基材料试块在受到离子侵蚀时，水泥基材料试块通过车床逐层精确取样的方法。用普通车床对水泥基材料试块从表层到内部进行逐层进行磨粉，并通过特殊装置对逐层磨粉的样品进行收集，然后采用化学分析的方法进行检测，测定每层砂浆粉末中离子的含量。本方法的优点是：对较小尺寸的水泥基材料样品可以进行分层精确磨粉取样；对磨粉取样的粉末进行过筛；可进行连续取样。

Description

一种水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度的分层取样装置和 方法
技术领域
本发明涉及一种在检测受到某种化学离子侵蚀时水泥基材料的取样装置和方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
水泥基材料在建造服役后将面临复杂的化学环境，如酸雨、地下水、海风等，这些环境中的有害离子进入水泥基材料后，将会使水泥基材料的性能发生梯度减弱变化。为了在养护过程中监控水泥基材料不同深度下的化学变化。目前的水泥混凝土的取样方法主要采用剖面磨削机进行磨粉。这种剖面磨削机在切割混凝土时，切割直径为73mm的圆形区域，切割深度最大为40mm。对于较小的混凝土试块和需要较深取样的试块具有局限性。在实际过程中，因为实验场地等因素，一般需要减小混凝土的尺寸，而剖面磨削机在面临体积较小的混凝土和砂浆试块时不能进行磨粉取样，使实验中采集各种腐蚀的数据变得困难。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种水泥基材料中检测离子侵蚀深度时的取样方法，通过分装采样装置可以做到过筛的水泥基材料粉末按不同取样部位进行分装，做到样品的连续取样。
本发明提供的技术方案如下：
一种水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样装置，所述取样装置包括筛分装置和分装采样装置，所述筛分装置设置于分装采样装置上方；所述筛分装置包括标准筛和进料口；所述进料口设置于标准筛上方，所述分装采样装置包括漏斗和样品斗，所述漏斗和样品斗依次设置于筛分装置下方；所述样品斗设置有多个，所述漏斗中部设置有齿轮转向结构，所述齿轮转向结构与手柄连接，通过手柄控制齿轮转向结构调整漏斗下方出口到达不同的样品斗中。
进一步的，所述筛分装置和分装采样装置外部设置有外壳，所述外壳设置有观察窗，通过观察窗观察使漏斗口和样品斗对齐。
进一步的，所述标准筛通过弹簧与外壳连接。
进一步的，所述标准筛采用螺丝固定于夹具上，通过夹具将标准筛夹紧后，连接弹簧，通过在外部拉动弹簧后使标准筛进行水平方向往复运动，将水泥基材料颗粒过筛。
进一步的，所述样品斗置于漏斗下方的抽屉中。
进一步的，所述样品斗的数量为2～20个。
进一步的，所述标准筛为80μm方孔筛。
一种水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样方法，采用权利要求1～7任一项所述的取样装置，先将水泥基材料试块固定在车床上；使用刀具由试块外部向中心磨粉，以固定深度向水泥基材料不同深度区域进行磨削剥落，水泥基材料粉末过筛后，采用漏斗将不同部位的水泥基材料粉末收集在不同样品斗中，当各层的水泥基材料磨削完毕后关闭车床，将样品斗中的粉末进行化学分析。
进一步的，使用硬质钨合金刀由试块外部向中心进行磨粉，使用横向自动走刀，使每层砂浆由四周向中心做圆周运动进行磨粉。
进一步的，通过手柄转动齿轮转向结构，并通过观察窗观察使漏斗口和样品斗对齐，使处于不同部位水泥基材料粉末收集在不同的样品斗中。
进一步的，所述方法包括以下步骤：
(1)先将受到化学侵蚀的水泥基材料试块用普通车床中的四爪卡盘夹住，固定在普通车床上。使用硬质钨合金刀由试块外部向中心进行磨粉，采用低速行进，使用横向自动走刀，使每层砂浆由四周向中心做圆周运动进行磨粉。
(2)采用筛分装置过筛使磨细的水泥基材料粉末达到国家标准所规定的化学分析的颗粒尺寸。当各层的砂浆磨削完毕后关闭车床。通过夹具将符合国家规范的80μm方孔筛夹紧后，连接弹簧，通过在外部拉动弹簧后进行水平方向往复运动，将水泥基材料进行过筛，确保其中小于80μm的颗粒全部通过方孔筛。
(3)通过漏斗将过筛的水泥基材料粉末收集后流入下方样品斗中。当某层水泥基材料磨削完毕后，采用车床将水泥基材料试块以固定尺寸向前推进，对内层进行磨削剥落，以固定深度向水泥基材料不同深度区域进行磨削剥落。再按照(1)中操作车床。通过外部手柄转动内置齿轮式转向结构，并通过观察窗观察并确保漏斗口下方的收集管和样品斗对齐，使处于不同部位水泥基材料粉末收集在不同样品斗中。
(4)当各层的水泥基材料磨削完毕后关闭车床。将磨细的粉末用试剂袋收集后进行化学分析。
本发明主要用于测定内部含有硫酸根离子和氯离子等侵蚀性离子的小型水泥砂浆或小型混凝土的精确分层取样。
有益效果
基于车床的精确尺寸控制，本发明可以对小型水泥基材料试块进行精确磨粉取样。磨粉后粉末的尺寸取决于硬质钨合金刀每次从试块向内部掘进的深度，选择小尺寸掘进深度可以降低水泥基材料粉末的颗粒尺寸。通过本发明提出的过筛装置，可以使从水泥基材料中磨下来的粉末进行过筛，筛分出满足国家标准规定进行检测的样品。通过分装采样装置可以做到过筛的水泥基材料粉末按不同取样部位进行分装，做到样品的连续取样。
附图说明
图1是本发明中取样装置的结构示意图；
图2是图1中振动过筛部分的俯视图。
1、外壳；2、标准筛；3、漏斗；4、样品斗；5、进料口；6、螺丝；7、夹具；8、弹簧；9、抽屉；10、齿轮转向结构；11、手柄；12、观察窗。
具体实施方式
实施例1
一种水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度的分层取样装置，包括筛分装置和分装采样装置，所述筛分装置设置于分装采样装置上方；所述筛分装置和分装采样装置外部设置有外壳，所述筛分装置包括标准筛2和进料口5；所述进料口5设置于标准筛2上方，所述标准筛2为符合国家规范的80μm方孔筛；所述标准筛2采用螺丝6固定于夹具7上，所述标准筛2通过弹簧8与取样装置外壳1连接，通过夹具将标准筛2夹紧后，连接弹簧8，通过在外部拉动弹簧后使方孔筛进行水平方向往复运动，将水泥基材料颗粒进行过筛。所述分装采样装置包括漏斗3和样品斗4，所述漏斗3和样品斗4依次设置于筛分装置下方。
所述样品斗4设置有多个，置于漏斗下方的抽屉9中，所述样品斗4的数量为2～20个，所述漏斗3中部设置有齿轮转向结构10，所述齿轮转向结构10与手柄11连接，通过手柄11控制齿轮转向结构10调整漏斗下方出口到达不同的样品斗4中；所述外壳1还设置有观察窗12，通过观察窗12观察并确保漏斗口和样品斗4对齐。通过漏斗将过筛后的水泥基材料粉末收集后流入下方样品斗中。在漏斗中部设置齿轮式转向结构，通过外部手柄转动并在观察窗观察，使处于不同部位水泥基材料粉末收集在不同样品斗中。
一种水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度的分层取样方法，包括以下步骤：
(1)先将被一些受到化学侵蚀的水泥基材料用普通车床中的四爪卡盘夹住，固定在普通车床上。使用硬质钨合金刀由试块外部向中心进行磨粉，采用低速(10-50r/min)行进，使用横向自动走刀，使每层砂浆由四周向中心做圆周运动进行磨粉。
(2)采用筛分装置过筛使磨细的水泥基材料粉末达到国家标准所规定的化学分析的颗粒尺寸。当各层的砂浆磨削完毕后关闭车床。通过夹具将符合国家规范的80μm方孔筛夹紧后，连接弹簧，通过在外部拉动弹簧后进行水平方向往复运动，将水泥基材料进行过筛，确保其中小于80μm的颗粒全部通过方孔筛。
(3)通过漏斗将过筛的水泥基材料粉末收集后流入下方样品斗中。当某层水泥基材料磨削完毕后，采用车床将水泥基材料试块以固定尺寸向前推进，对内层进行磨削剥落。再按照(1)中操作车床。通过外部手柄转动内置齿轮式转向结构，并通过观察窗观察并确保漏斗口和样品斗对齐，使处于不同部位水泥基材料粉末收集在不同样品斗中。
(4)当磨削完毕后关闭车床。将磨细的粉末用试剂袋收集后进行化学分析。
本发明主要用于测定内部含有硫酸根离子和氯离子等侵蚀性离子的小型水泥砂浆或小型混凝土的精确分层取样。
实施例2
采用配合比为PO42.5普通硅酸盐水泥450g，ISO标准砂1350g，水225g的材料采用水泥胶砂搅拌机进行搅拌，并在40mm×40mm×160mm的模具中浇筑，并经标准养护达28天后，置于质量浓度为5％的(NH4)2SO4溶液中浸泡达到360天后，将水泥砂浆切割成小段后，对其中一部分通过普通车床进行磨粉。采用普通车床夹定水泥砂浆试块后，磨削深度为0.5mm，速度以20r/min行进，将本发明装置放置在车床下部，开启车床，磨削的粉末经进料口5进入标准筛2，通过弹簧往复操作，使粉末过筛并经由漏斗3流入样品斗4。待到达磨削深度后，转动手柄11并通过观察窗12使漏斗口与下一个样品斗4对齐。继续设定磨削深度为1mm，速度以20r/min行进，进行下一深度水泥砂浆粉末的磨削收集。采用化学分析方法对收集磨下的粉末后进行化学分析，可以测定不同深度中硫酸根离子的含量。经检测，在深度为0.5mm下，硫酸根离子浓度为5.96％；在深度为1.5mm下，硫酸根离子浓度为4.44％；在深度为2.5mm下，硫酸根离子浓度约为3.84％；在深度为3.5mm下，硫酸根离子浓度为2.19％；在深度为4.5mm下，硫酸根离子浓度为1.85％。
实施例3
采用PO42.5普通硅酸盐水泥450g，ISO标准砂1350g，水225g的配合比按照国家标准制作水泥胶砂标准试块并进行标准养护。将养护好的样品浸泡在10％Na2SO4溶液中达到180天后取出，采用普通车床夹定水泥砂浆试块。通过设定磨削深度为0.5mm，速度以20r/min行进。将本发明装置放置在车床下部，经车床磨削后的粉末经进料口5进入标准筛2，手动往复操作弹簧手柄，使磨削粉末通过标准筛并流入样品斗4。待达到设定的磨削深度后，通过观察窗12观察并缓慢转动手柄11，使漏斗口与空样品斗4对齐。将车床继续设定磨削深度为0.5mm，速度以20r/min行进，对水泥砂浆粉末的下一深度进行磨削。再采用化学分析方法对收集磨下的粉末后进行化学分析，可以测定不同深度中硫酸根离子的含量。经检测，在深度为0.5mm下，硫酸根离子浓度为2.68％；在深度为1mm下，硫酸根离子浓度为2.47％；在深度为1.5mm下，硫酸根离子浓度约为1.89％；在深度为2mm下，硫酸根离子浓度为1.59％；在深度为2.5mm下，硫酸根离子浓度为1.36％。
实施例4
采用PO42.5普通硅酸盐水泥382.5g，矿渣67.5g，ISO标准砂1350g，水225g。将上述材料采用水泥胶砂搅拌机进行搅拌，并在40mm×40mm×160mm的模具中浇筑，并经标准养护达28天后，置于质量浓度为5％的Na2SO4溶液中浸泡达到360天后，将水泥砂浆切割成小段后，对其中一部分通过普通车床进行磨粉。采用普通车床夹定水泥砂浆试块后，磨削深度为0.5mm，速度以20r/min行进，将本发明装置放置在车床下部，开启车床，磨削的粉末经进料口5进入标准筛2，通过弹簧往复操作，使粉末过筛并经由漏斗3流入样品斗4。待到达磨削深度后，转动手柄11并通过观察窗12使漏斗口与下一个样品斗4对齐。继续设定磨削深度为1mm，速度以20r/min行进，进行下一深度水泥砂浆粉末的磨削收集。采用化学分析方法对收集磨下的粉末后进行化学分析，可以测定不同深度中硫酸根离子的含量。经检测，在深度为0.5mm下，硫酸根离子浓度为3.46％；在深度为1.5mm下，硫酸根离子为4.27％；在深度为2.5mm下，硫酸根离子浓度为2.49％；在深度为3.5mm下，硫酸根离子浓度为1.48％；在深度为4.5mm下，硫酸根离子浓度为1.54％。

Claims (10)

1.一种水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样装置，其特征在于，所述取样装置包括筛分装置和分装采样装置，所述筛分装置设置于分装采样装置上方；所述筛分装置包括标准筛和进料口；所述进料口设置于标准筛上方，所述分装采样装置包括漏斗和样品斗，所述漏斗和样品斗依次设置于筛分装置下方；所述样品斗设置有多个，所述漏斗中部设置有齿轮转向结构，所述齿轮转向结构与手柄连接，通过手柄控制齿轮转向结构调整漏斗下方出口到达不同的样品斗中。
2.根据权利要求1所述的水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样装置，其特征在于，所述筛分装置和分装采样装置外部设置有外壳，所述外壳设置有观察窗，通过观察窗观察使漏斗口和样品斗对齐。
3.根据权利要求2所述的水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样装置，其特征在于，所述标准筛通过弹簧与外壳连接。
4.根据权利要求3所述的水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样装置，其特征在于，所述标准筛采用螺丝固定于夹具上，通过夹具将标准筛夹紧后，连接弹簧，通过在外部拉动弹簧后使标准筛进行水平方向往复运动，将水泥基材料颗粒过筛。
5.根据权利要求1所述的水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样装置，其特征在于，所述样品斗置于漏斗下方的抽屉中。
6.根据权利要求1所述的水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样装置，其特征在于，所述样品斗的数量为2～20个。
7.根据权利要求1所述的水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样装置，其特征在于，所述标准筛为80μm方孔筛。
8.一种水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样方法，其特征在于，采用权利要求1～7任一项所述的取样装置，先将水泥基材料试块固定在车床上；使用刀具由试块外部向中心磨粉，以固定深度向水泥基材料不同深度区域进行磨削剥落，水泥基材料粉末过筛后，采用漏斗将不同部位的水泥基材料粉末收集在不同样品斗中，当各层的水泥基材料磨削完毕后关闭车床，将样品斗中的粉末进行化学分析。
9.根据权利要求1所述的水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样方法，其特征在于，使用硬质钨合金刀由试块外部向中心进行磨粉，使用横向自动走刀，使每层砂浆由四周向中心做圆周运动进行磨粉。
10.根据权利要求1所述的水泥基材料中检测侵蚀性离子浓度时的取样方法，其特征在于，通过手柄转动齿轮转向结构，并通过观察窗观察使漏斗口和样品斗对齐，使处于不同部位水泥基材料粉末收集在不同的样品斗中。
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