CN201130135Y - 一种基于水泥基材料的接触角测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于水泥基材料的接触角测量装置，本实用新型其主要是由一顶环和一基环由至少两个带螺纹钢柱同轴支撑罗列组成。一顶环和一基环通过在其上的多个固定螺孔与至少两个带螺纹钢柱两端的螺纹进行螺纹连接。待测样品盛装容器由一挂板、一塑料筒体和一塑料底盖组合而成，其中在测量时待测样品盛装容器的一塑料筒体和一塑料底盖通过一顶环的内口，由一挂板悬挂在一顶环的边缘。本实用新型利用表面化学的相关知识，将其它测量方法中对液体上升高度的测量转化为对不同时间内重量变化的测量，具有较高的精度，可以测量不同龄期试样的接触角；且具有设备简单，操作方便，可拆卸，节省空间，经济性好的优点。

Description

一种基于水泥基材料的接触角测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于水泥基材料的接触角测量装置，具体涉及一种将其它测量方法中对液体上升高度的测量转化为对不同时间内重量变化的测量装置。

背景技术

现有测量接触角常用的方法有液滴法、气泡法和动态法。前两种方法都以存在大块、平整的固体表面为前提，而水泥石中含有大量、细小且孔径不一的毛细孔，此特点决定了两种测量方法不适应于水泥基材料。Washburn动态法是动态法最常用的一种测定粉体接触角的方法，它的基本原理是假设粉末层的间隙为一束平行毛细管，利用液体在毛细管中上升的高度与时间之间的关系来测定接触角，但是由于液体上升非常不规则，使得其上升高度难以准确测量，因此实验结果精度较差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于水泥基材料的接触角测量装置，用于准确、方便的测量水泥材料的接触角。

为达上述目的，本实用新型具体的内容包括：

一种基于水泥基材料的接触角测量装置，其特征在于，包括：一测量架和一待测样品盛装容器，所述盛装容器为筒状，垂挂于所述测量架上。

其中所述测量架包括一顶环、至少两个带螺纹钢柱和一基环；在顶环和基环上有多个固定螺孔，带螺纹钢柱两端设有对应螺纹，且固定螺孔数量与带螺纹钢柱的数量相等。

所述带螺纹钢柱为两个，盛装容器架设于顶环上并与测量架同轴。

其中盛装容器由挂板、一塑料筒体和一塑料底盖组合而成，其中塑料底盖封接于塑料筒体的底部，挂板设于塑料筒体的上开口侧边。

其中盛装容器的塑料筒体的外径比顶环的内径小，挂板的外缘尺寸比顶环内径要大，塑料筒体长度小于测量架从基环到顶环的高度，且悬挂时筒体下缘应稍高于基环上缘。

其中盛装容器通过挂板悬挂于顶环的边缘而垂挂于测量架中。

本实用新型利用表面化学的相关知识，将其它测量方法中对液体上升高度的测量转化为对不同时间内重量变化的测量，具有较高的精度，可以测量不同龄期试样的接触角；且具有设备简单，操作方便，可拆卸，节省空间，经济性好的优点。

附图说明

图1：为本实用新型的支架剖面图。

图2：为本实用新型的带螺纹钢柱。

图3：为本实用新型的顶环俯视图。

图4：为本实用新型的基环俯视图。

图5：为本实用新型的待测样品盛装容器剖面图。

图6：为本实用新型的工作示意图。

图7：为本实用新型3天不同减水剂掺量水泥净浆试件(dm/dt)～1/m关系。

图8：为本实用新型7天不同减水剂掺量水泥净浆试件(dm/dt)～1/m关系。

图9：为本实用新型不同减水剂掺量水泥净浆试件的收缩值。

具体实施方式

以下就本实用新型一种基于水泥基材料的接触角测量装置的结构组成及所能产生的功效，配合附图详细说明如下：

首请参阅图6所示，本实用新型一种基于水泥材料的接触角测量装置包括有一测量架1和一盛装容器2。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，其中测量架1包括一顶环11、至少两个带螺纹钢柱13和一基环15。在顶环11和基环15上有多个固定螺孔12。带螺纹钢柱13的两端设有与固定螺孔12相对应的螺纹14，且固定螺孔12数量与螺纹钢柱13的数量相等。顶环11和基环15通过在其上的多个固定螺孔12与至少两个带螺纹钢柱13两端的螺纹14进行螺纹连接。测量架1通过顶环11、基环15和至少两个带螺纹钢柱13同轴支撑罗列组成框架结构。

其中待测样品盛装容器2由一挂板21、一塑料筒体22和一塑料底盖23组合成一体，其中塑料底盖23封住塑料筒体22的底部，挂板21设于塑料筒体22的上开口侧边。

其中，盛装容器2的塑料筒体22的外径比顶环11的内径略小，挂板21的外缘尺寸比顶环11内径要大，塑料筒体22长度小于测量架1从基环15上缘到顶环11下缘的高度。

测量时，待测样品盛装容器2的挂板21悬挂在测量架1的顶环11的边缘，使盛装容器2自然下垂挂在测量架1上。

使用本实用新型实施测量的过程：

1)按照所需的配比和标准的实验方法进行待测试样的成型：将拌和好的三个不同的待测样品(减水剂UNF掺量0.00％，0.25％，0.75％的水泥净浆)，每个样品分三层装入盛装容器2，每层进行适度的插捣，保证最大限度的排出灌注时带入的气泡。

每个配比平行制作三个试样，分别用于不同龄期的接触角测量。

2)待测样品制备完毕后，连容器一起放入标准养护室内进行养护，到一定龄期时，把容器下部的塑料底盖23削掉，但保持待测试样下缘与容器壁平整并与轴线铅直。然后进行抽真空实验，将试体质量抽至恒重(两次称量数值变化小于0.02g时认为是恒重)。

3)如图6所示，将抽至恒重的样品盛装容器垂直悬挂于测量架1之上，慢慢在水槽3中注入模拟的毛细孔溶液，使溶液液面刚好没过试体的下缘，并开始计时。

4)以试体抽真空的恒重质量为计时称重的初始质量m₀，然后测量时间间隔为5min，10min，15min，20min，30min，60min，120min，240min时带容器试样的重量，将其在24小时的质量作为终值m_∞。

每次测量之前应用抹布将待测样品下缘连带水分擦去。

5)根据进入待测样品的液体质量随时间的变化，测定液体对待测样品的接触角。

对3天和7天龄期的相同水灰比不同减水剂掺量的水泥净浆试件内部毛细孔壁与水的接触角进行测量。设减水剂掺量0.00％，0.25％，0.75％的水泥净浆试件的接触角分别为θ₁，θ₂和θ₃。测量t时浸湿的液体质量m，将(dm/dt)对1/m做曲线，得到线性关系曲线，如图7和图8所示，其斜率分别设为K₁，K₂和K₃：

3天龄期：K₁＝0.003，K₂＝0.006，K₃＝0.0091；

7天龄期：K₁＝0.0007，K₂＝0.0055，K₃＝0.0037。

通过进一步计算得到：

3天龄期时：cosθ₁∶cosθ₂∶cosθ₃＝0.51∶0.83∶1

令θ₃为0°，则θ₁，θ₂分别为∶59°，35°；

7天龄期时：

cosθ₁∶cosθ₂∶cosθ₃＝0.20∶1∶0.60

令θ₂为0°，则θ₁，θ₃分别为：78°，53°；

由上述计算结果可知，减水剂掺量为0.25％、0.75％样品在3、7天龄期时的接触角分别为59°、78°，35°、53°。

根据拉普拉斯公式计算样品的毛细孔收缩压力ΔP，可知：

3天龄期：ΔP₁∶ΔP₂∶ΔP₃＝0.51∶0.83∶1；

7天龄期：ΔP₁∶ΔP₂∶ΔP₃＝0.20∶1∶0.60。

该计算结果显示：在其它相同的条件下，在水泥净浆干燥收缩早期(3、7天龄期)，掺加0.25％、0.75％UNF试件的毛细孔收缩压力是不掺UNF试件的2～5倍，与相应样品所测收缩值的比例(如图9所示)相当，验证了上述测得的接触角为正确的。

本实用新型虽由前述实施例来描述，但仍可变化其形态与细节，在不脱离本实用新型的精神下制作。前述为本实用新型最合理的使用方法，仅为本实用新型可以具体实施的方式之一，但并不以此为限。

Claims (6)

1. 一种基于水泥材料的接触角测量装置，其特征在于，包括：一测量架和一待测样品盛装容器，所述盛装容器为筒状，垂挂于所述测量架上。

2. 如权利要求1所述的一种基于水泥材料的接触角测量装置，其特征在于，其中所述测量架包括一顶环、至少两个带螺纹钢柱和一基环；在顶环和基环上有多个固定螺孔，带螺纹钢柱两端设有对应螺纹，且固定螺孔数量与带螺纹钢柱的数量相等。

3. 如权利要求2所述的一种基于水泥材料的接触角测量装置，其特征在于，所述带螺纹钢柱为两个，盛装容器架设于顶环上并与测量架同轴。

4. 如权利要求1或2所述的一种基于水泥材料的接触角测量装置，其特征在于，其中盛装容器由挂板、一塑料筒体和一塑料底盖组合而成，其中塑料底盖封接于塑料筒体的底部，挂板设于塑料筒体的上开口侧边。

5. 如权利要求4所述的一种基于水泥材料的接触角测量装置，其特征在于，其中盛装容器的塑料筒体的外径比顶环的内径小，挂板的外缘尺寸比顶环内径要大，塑料筒体长度小于测量架从基环到顶环的高度，且悬挂时筒体下缘应稍高于基环上缘。

6. 如权利要求5所述的一种基于水泥材料的接触角测量装置，其特征在于，其中盛装容器通过挂板悬挂于顶环的边缘而垂挂于测量架中。

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