CN114660277A - 一种快速预测水泥28天强度的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水泥强度检测技术领域，具体涉及一种快速预测水泥28天强度的检测方法，具体是在水泥胶砂试块养护成型后，脱模，并及时转移至高温养护箱内进行水浴养护，其中高温养护箱初始温度为20±2℃，然后在20min内升温至30℃，接着在1h内继续升温至75℃，最后在75℃下保温16h。本发明相比现有技术而言，不需要经过任何计算即可得到预测的水泥28天强度值，且该强度值数据可靠且精确，本发明在保障了产品质量的同时显著提高了企业的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及水泥生产技术领域，具体涉及一种快速预测水泥28天强度的检测方法。
背景技术
水泥强度是指水泥胶砂硬化后所能承受外力破坏的能力，其是评判水泥质量是否合格的重要标准之一。在工程建设中，一般都用水泥的28天抗压强度来确定水泥的强度等级。目前水泥强度的检测是按GB/T17671—1999的要求进行的，且具体的检测试验过程为胶砂准备、试件成型、试件养护（标准养护温度为20±1℃，相对湿度要求大于90%）、强度测定。其中，对任何龄期的强度测定都是从水泥加水搅拌开始试验时计算的，如28天强度的测定是需要从水泥加水搅拌开始试验起的＞28天±8h，这也意味着水泥28天强度达到检测周期至少需要28天，检测周期较长。由于水泥生产是动态的流动过程，存在一定的波动，但检测结果严重滞后。即使是采用现有比较流行的ISO法检验水泥胶砂强度相关技术（主要是采用回归方程进行预测，因原材料及煅烧工艺的波动，回归方程进行预测存在较大偏差）已经不能满足水泥生产需求。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种误差小、受原材料及工艺变化影响小且能大大缩短水泥强度检测周期的快速预测水泥28天强度的方法，从而提高水泥生产的效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种快速预测水泥28天强度的方法，其特征在于，在水泥胶砂试块养护成型后，脱模，并及时转移至高温养护箱内进行水浴养护，其中高温养护箱初始温度为20±2℃，然后在20min内升温至30℃，接着在1h内继续升温至75℃，最后在75℃下保温16h。
进一步，上述一种快速预测水泥28天强度的方法，具体是通过如下几个方面来实现的：
第一，水泥胶砂试块准备：调整水灰比为0.4，其余按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检测方法》制备水泥胶砂试块，然后于10分钟内放入标准养护箱养护8±0.5h，标准养护箱内温度控制在20±2℃、相对湿度大于90%，以试块完全脱模为准；
本领域技术人员熟知，胶砂加水量会严重影响水泥强度，从而导致检测误差，所以在现有的检测试验中都是按照标准规定的进行的，而标准中提到的水灰比为0.5，然本步骤中通过改变水灰比（调整到0.4），在能够缩短水泥28天强度检测周期的基础上，将最终的检测强度与正常28天强度检测结果误差控制在2Mpa以内。
第二，高温水浴养护：待水泥胶砂试块脱模后，于10分钟内转移至高温水浴养护箱内进行阶段性的水浴养护，其中水浴养护的初始温度为20±2℃，然后在20min内从初始温度匀速升温至30℃，紧接着在1h内从30℃匀速升温至75℃，最后在75℃下保温16h，完成高温水浴养护；
标准中养护的条件是养护箱温度控制在20±1℃、相对湿度大于90%，而且环境温湿度对试验结果有着很大的影响。故现有技术中一直遵守着这种标准。然而本发明打破常规，通过在相对较短时间内升温至30℃，再通过相对较长时间内从30℃升温至75℃，最后在75℃下保温16h，将水泥28强度的检测周期由原来的28天缩短在24小时内，而且能够将由此实际检测到的强度与正常标准下28天强度检测结果误差控制在2Mpa以内，且经过多次试验，其检测的强度值与正常标准下28天检测值之间的误差能够稳定在2Mpa以内，检测方法更为可靠。
第三，自然降温：完成高温水浴养护后，取出试块在标准实验室中自然降温0.5-1h后进行强度检测，此时检测到的胶砂试块强度即为该胶砂试块预测的28天强度。相比现有技术而言，本发明不需经过计算，也不需任何特定系数的确定，即可得到水泥28天强度，且经不同试验批次验证，通过该方法实际检测的强度值与正常标准下28天检测值之间的误差能够稳定在2Mpa以内，有效证明了该方法的精确性和可靠性。
进一步，上述高温水浴养护是在高温水浴养护箱内完成的，所述高温水浴养护箱包括保温箱体，在保温箱体一侧上部开设有维修窗口且在维修窗口处铰接有保温维修门；在保温箱体内底部固定连接有多块竖向隔板，多块竖向隔板将保温箱体内下部空腔分隔成多个水浴槽；在每个水浴槽内悬挂有一试块放置架，每个试块放置架顶部固定连接有四根呈矩形分布的起吊钢丝绳，每根起吊钢丝绳另一端绕过固定在保温箱体内顶部的电动卷线盘后固定在对应的电动卷线盘上，每个试块放置架所对应的四个电动卷线盘同步动作；在保温箱体顶部且对应于每个水浴槽的上方开设有取放口，且在每个取放口上铰接有保温取放门；在保温箱体内壁上且位于水浴槽上方的相适应位置上固定连接有气温传感器、电加热管，其中与气温传感器电性连接的第一温控器固定在保温箱体外壁相适应位置上；在保温箱体内壁且且对应于每个水浴槽内的相适应位置上均固定连接有一个水温传感器、液位传感器，其中与水温传感器电性连接的第二温控器固定在保温箱体外壁相适应位置上；在保温箱体上且对应于每个水浴槽的上方固定连接有一进水管，且在保温箱体上且对应于每个水浴槽的底部固定连接有一排水管，排水管上固定连接有水阀。
进一步，在每个水浴槽宽度方向的两侧均固定连接有一组导轨，每组导轨是由前、后两个竖向导轨构成，且前、后两个竖向导轨在水浴槽长度方向的两侧分布；在每组导轨中的两个竖向导轨内均滑动配合有一滑块，每组导轨中的两个滑块之间连接同一电加热管组，每个电加热管组的两个滑块上均固定连接有一升降绳，每根升降绳的另一端朝上绕制并固定在位于保温箱体对应位置上的第二卷线盘上，每个电加热管组所对应的两个第二卷线盘同步动作。
进一步，每个电加热管组所对应的两个第二卷线盘是固定连接在同一根转轴上，每根转轴两端均通过轴承、轴承座固定在保温箱体相适应位置上，每根转轴的其中一端从对应的轴承、轴承座穿过后与固定在保温箱体外壁上的第一伺服电机固定连接。
进一步，所述试块放置架包括一个顶部水平框架、至少两个凵形架、多个栅栏架，其中所有的凵形架并排固定连接在顶部水平框架的底部，在凵形架内固定连接有多个栅栏架，且每个栅栏架连接所有的凵形架，多个栅栏架将凵形架内的空腔分隔成多个放置区；在顶部水平框架的四个角位置均固定连接有起吊钢丝绳连接耳板。
与现有技术相比，本发明具备的有益效果是：
1、本发明打破现有水泥强度检测标准，通过调整水灰比，并采用不同温度区间、不同升温速率的高温水浴养护，大大缩短了水泥28天强度检测周期，具体是由原来的28天缩短至不到24小时，同时也将由此实际检测出来的强度与正常标准下28的强度之间的误差控制在2Mpa以内，相比现有技术而言，不需要经过任何计算即可得到预测的水泥28天强度值，且该强度值数据可靠且精确，本发明在保障了产品质量的同时显著提高了企业的经济效益；
2、本发明通过自制的高温水浴养护箱的设计，能够同时进行不同品种试块的试验操作，大大保证了检测环境的一致性，提高了检测效率，而且也方便取放试块，更重要的是通过水浴槽内的电加热管组的上下动作，能够促进水浴槽各个部分环境趋向一致性，从而能够有效降低检测误差。
附图说明
图1为本发明涉及的高温水浴养护箱主要结构正视示意图；
图2为本发明涉及的高温水浴养护箱的竖向导轨等结构配合的侧视示意图；
图3为本发明涉及的高温水浴养护箱去掉竖向导轨、试块等后的侧视示意图；
图4为本发明涉及的高温水浴养护箱的试块放置架结构示意图；
其中，1、保温箱体，2、保温维修门，3、竖向隔板，4、水浴槽，5、试块放置架，5.1、顶部水平框架，5.2、凵形架，5.3、栅栏架，5.4、起吊钢丝绳连接耳板，6、起吊钢丝绳，7、电动卷线盘，8、保温取放门，9、气温传感器，10、电加热管，11、第一温控器，12、水温传感器，13、液位传感器，14、第二温控器，15、进水管，16、排水管，17、导轨，18、电加热管组，19、升降绳，20、第二卷线盘，21、第一伺服电机，22、试块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
下文中，未详述部分均参照现有技术进行。
如图1-4所示，本发明的高温水浴养护箱，包括保温箱体1，保温箱体1采用常规的保温材质制作而成，在保温箱体1左侧上部开设有维修窗口且在维修窗口处铰接有保温维修门2，维修窗口用于在对保温箱体1内部结构进行维修时的窗口；在保温箱体1内底部等间距固定连接有多块竖向隔板3，每块竖向隔板3沿保温箱体1的宽度方向伸展且每块竖向隔板3的两端固定连接在保温箱体1宽度方向的两侧内壁上，每块竖向隔板3的顶部与保温箱体1内顶部之间间隔有一段距离，这段距离是方便将试块吊离水浴槽4内的液面，多块竖向隔板3将保温箱体1内下部空腔分隔成多个独立的水浴槽4；在每个水浴槽4内悬挂有一试块放置架5，试块放置架5包括一个顶部水平框架5.1、至少两个凵形架5.2、多个栅栏架5.3，其中所有的凵形架5.2并排固定连接在顶部水平框架5.1的底部，在凵形架5.2内固定连接有多个竖向设置的栅栏架5.3，且每个栅栏架5.3连接所有的凵形架5.2，多个栅栏架5.3将凵形架5.2内的空腔分隔成多个放置区，栅栏架的厚度以满足使相邻两块试块之间间距不小于6mm；在顶部水平框架5.1的四个角位置均固定连接有起吊钢丝绳连接耳板5.4，在每个起吊钢丝绳连接耳板5.4上固定连接有一根起吊钢丝绳6，每根起吊钢丝绳6的另一端绕在一个电动卷线盘7上且该端部固定连接在对应的电动卷线盘7上，电动卷线盘7通过转轴固定在保温箱体1内相适应位置上，且电动卷线盘7由第二伺服电机带动旋转。
每个试块放置架5所对应的四个电动卷线盘7同步旋转动作，以实现对每个试块放置架5平稳升降；在保温箱体1顶部且对应于每个水浴槽4的上方开设有取放口，且在每个取放口上铰接有保温取放门8，每个保温取放门8的顶部固定连接有一拉手；在保温箱体1内壁上且位于水浴槽4上方相适应位置上固定连接有一个气温传感器9、四根电加热管10，其中气温传感器9用于检测保温箱体1内水浴槽4上方的空气温度，且与气温传感器9电性连接的第一温控器11固定在保温箱体1外壁相适应位置上，四根电加热管10分别高低错位分布在保温箱体1内宽度方向的两内侧；在保温箱体1内壁上且对应于每个水浴槽4内的相适应位置上均固定连接有一个水温传感器12、一个液位传感器13，其中与水温传感器12电性连接的第二温控器14固定在保温箱体1外壁相适应位置上；在保温箱体1上且对应于每个水浴槽4的上方设有一进水管15，进水管15从保温箱体1对应侧壁上穿出并焊接固定在保温箱体1上，液位传感器13位于对应的进水管15下方，且在保温箱体1上且对应于每个水浴槽4的底部固定连接且连通有一排水管16，排水管16上固定连接有水阀。
在每个水浴槽4宽度方向的两侧均固定连接有一组导轨17，每组导轨17是由前、后两个竖向导轨构成（图1中的前、后方向分布），且前、后两个竖向导轨在水浴槽4长度方向的两侧分布；在每组导轨17中的两个竖向导轨内均滑动配合有一滑块，每组导轨17中的两个滑块之间连接同一电加热管组18（由两根电加热管固定连接在同一底座上所构成的），每个水浴槽内的两个电加热管组18之间为对应的试块放置架5所在区域，每个电加热管组18的两个滑块上均固定连接有一升降绳19，每根升降绳19的另一端朝上绕制并固定在位于保温箱体1对应位置上的第二卷线盘20上，每个电加热管组18所对应的两个第二卷线盘20同步动作。具体是每个电加热管组18所对应的两个第二卷线盘20是固定连接在同一根转轴上，每根转轴两端均通过轴承、轴承座固定在保温箱体1相适应位置上，每根转轴的其中一端从对应的轴承、轴承座穿过后与固定在保温箱体1外壁上的第一伺服电机21固定连接。通过第一伺服电机21带动对应的两个第二卷线盘20旋转，从而带动电加热管组18的上、下滑动，以对水浴槽4内不同高度处的水体进行加热，以使水浴槽内环境的趋向统一性。
实施例一
本实施例的缩短水泥强度检测周期的方法，其操作步骤如下：
步骤1），水泥样品应符合GB/T5483-2021的要求；
步骤2），调整水灰比为0.4，其余按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检测方法》制备四种不同标号的水泥胶砂试块，即水泥熟料、P·O42.5水泥、P·O52.5、M32.5，分别在对应的试块放置架5上进行标记，（各试块物料用量见表1），每种标号多个试块，并于10分钟内放入标准养护箱养护8±0.5h，以试块完全脱模为准；
步骤3），待水泥胶砂试块养护成型后，脱模，并于10分钟内转移至高温水浴养护箱内进行阶段性升温的水浴养护，在试块脱模前提前开启高温养护箱内的一根电加热管10和一个电加热管组18中的一个电加热管，使高温水浴养护箱内空气、水浴槽内水温的初始温度为20±2℃。打开所有的保温取放门8，将四种标号的试块分别放置在对应的试块放置架5上，保证每个试块放置架5内置放置同一标号的多块试块，每个试块放置架5的每个放置区只放置一块试块，然后关闭保温取放门8，电动卷线盘7工作，带动试块放置架5下降至对应的水浴槽4内，以使试块没入水浴槽4内的水中，然后通过开启更多的电加热管，以使水浴槽内水温在20min内从初始温度匀速升温至30℃，同时保证保温箱体1内的空气温度也紧随着升温至30℃；紧接着在1h内将水浴槽4内的水温从30℃匀速升温至75℃，同时保证保温箱体1内的空气温度也紧随着升温至75℃；最后在75℃下保温16h，完成高温水浴养护；在高温水浴养护期间，切记试块不能直接接触电加热管，且通过液位传感器13检测每个水浴槽4内的水位，及时通过进水管15补充水，一般补充水位是在一个升温阶段完成后，补充的水温与当前水浴槽4内水温尽可能保持一致；
步骤4）自然降温：完成高温水浴养护后，关闭所有的电加热管，打开保温取放门8，通过电动卷线盘7将试块放置架5起吊，然后取出试块在标准实验室中自然降温0.5-1h后进行强度检测，此时检测到的胶砂试块强度即为该胶砂试块预测的28天强度，具体结果如下表2、3、4、5：
表2：水泥熟料28天强度检测
表3：P·O42.5水泥28天强度检测
表4：P·O52.5水泥28天强度检测
表5：M32.5水泥28天强度检测
由上述结果可看出，本发明的方法相比现有技术中标准养护方法而言，本发明快速预测的检测方法实际检测到的水泥强度与标准养护下28天水泥强度之间的误差稳定地控制在了2Mpa以内（比行业中允许的常规人工检测允许的5%的误差还小），且本发明在整个过程中不需要相对复杂的计算过程，本发明的检测方法可替代现有技术中的水泥28天强度检测方法。
Claims (6)
1.一种快速预测水泥28天强度的检测方法，其特征在于，在水泥胶砂试块养护成型后，脱模，并及时转移至高温养护箱内进行水浴养护，其中高温养护箱初始温度为20±2℃，然后在20min内升温至30℃，接着在1h内继续升温至75℃，最后在75℃下保温16h。
2.根据权利要求1所述的快速预测水泥28天强度的检测方法，其特征在于，具体是通过如下几个方面来实现的：
第一，水泥胶砂试块准备：调整水灰比为0.4，其余按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检测方法》制备水泥胶砂试块，然后于10分钟内放入标准养护箱养护8±0.5h，标准养护箱内温度控制在20±2℃、相对湿度大于90%，以试块完全脱模为准；
第二，高温水浴养护：待水泥胶砂试块脱模后，于10分钟内转移至高温水浴养护箱内进行阶段性的水浴养护，其中水浴养护的初始温度为20±2℃，然后在20min内从初始温度匀速升温至30℃，紧接着在1h内从30℃匀速升温至75℃，最后在75℃下保温16h，完成高温水浴养护；
第三，自然降温：完成高温水浴养护后，取出试块在标准实验室中自然降温0.5-1h后进行强度检测，此时检测到的胶砂试块强度即为该胶砂试块预测的28天强度。
3.根据权利要求2所述的快速预测水泥28天强度的检测方法，其特征在于，上述高温水浴养护是在高温水浴养护箱内完成的，所述高温水浴养护箱包括保温箱体，在保温箱体一侧上部开设有维修窗口且在维修窗口处铰接有保温维修门；在保温箱体内底部固定连接有多块竖向隔板，多块竖向隔板将保温箱体内下部空腔分隔成多个水浴槽；在每个水浴槽内悬挂有一试块放置架，每个试块放置架顶部固定连接有四根呈矩形分布的起吊钢丝绳，每根起吊钢丝绳另一端绕过固定在保温箱体内顶部的电动卷线盘后固定在对应的电动卷线盘上，每个试块放置架所对应的四个电动卷线盘同步动作；在保温箱体顶部且对应于每个水浴槽的上方开设有取放口，且在每个取放口上铰接有保温取放门；在保温箱体内壁上且位于水浴槽上方的相适应位置上固定连接有气温传感器、电加热管，其中与气温传感器电性连接的第一温控器固定在保温箱体外壁相适应位置上；在保温箱体内壁且且对应于每个水浴槽内的相适应位置上均固定连接有一个水温传感器、液位传感器，其中与水温传感器电性连接的第二温控器固定在保温箱体外壁相适应位置上；在保温箱体上且对应于每个水浴槽的上方固定连接有一进水管，且在保温箱体上且对应于每个水浴槽的底部固定连接有一排水管，排水管上固定连接有水阀。
4.根据权利要求3所述的快速预测水泥28天强度的检测方法，其特征在于，在每个水浴槽宽度方向的两侧均固定连接有一组导轨，每组导轨是由前、后两个竖向导轨构成，且前、后两个竖向导轨在水浴槽长度方向的两侧分布；在每组导轨中的两个竖向导轨内均滑动配合有一滑块，每组导轨中的两个滑块之间连接同一电加热管组，每个电加热管组的两个滑块上均固定连接有一升降绳，每根升降绳的另一端朝上绕制并固定在位于保温箱体对应位置上的第二卷线盘上，每个电加热管组所对应的两个第二卷线盘同步动作。
5.根据权利要求4所述的快速预测水泥28天强度的检测方法，其特征在于，每个电加热管组所对应的两个第二卷线盘是固定连接在同一根转轴上，每根转轴两端均通过轴承、轴承座固定在保温箱体相适应位置上，每根转轴的其中一端从对应的轴承、轴承座穿过后与固定在保温箱体外壁上的第一伺服电机固定连接。
6.根据权利要求3或4或5所述的快速预测水泥28天强度的检测方法，其特征在于，所述试块放置架包括一个顶部水平框架、至少两个凵形架、多个栅栏架，其中所有的凵形架并排固定连接在顶部水平框架的底部，在凵形架内固定连接有多个栅栏架，且每个栅栏架连接所有的凵形架，多个栅栏架将凵形架内的空腔分隔成多个放置区；在顶部水平框架的四个角位置均固定连接有起吊钢丝绳连接耳板。
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