CS195041B1

CS195041B1 - Device for quick thermometric determination of contents of cement in the cement mixtures

Info

Publication number: CS195041B1
Application number: CS249677A
Authority: CS
Inventors: Josef Huleja; Josef Kupec
Original assignee: Josef Huleja; Josef Kupec
Priority date: 1977-04-16
Filing date: 1977-04-16
Publication date: 1980-01-31

Description

Vynález se týká zařízení na rychlé termometrické stanovení obsahu cementu v cementových směsích, u něhož měřením rozdílů teplot betonové směsi před reakcí a po reakci s kyselinou chlorovodíkovou lze rychle zjistit množství pojivá, poměr mícháni a zprav cování betonové směai. Zařízení je určeno jak pro analýzu vlhké, to je čerstvé betonové směsi, kde umožňuje včasný zásah do technologie přípravy betonové směsi, jako například dávkování pojivá nebo míchání směsi, tak i pro stanovení obsahu cementu ve ztvrdlém betonu nebo ve stabilizačních směsích, pro sledování a stanovení hydratačních tepel cementu, popřípadě pro stanovení obsahu kysličníku vápe natého CaO v maltovinových směsích.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for rapid thermometric determination of cement content in cementitious compositions, in which by measuring the temperature differences of the concrete mixture before and after reaction with hydrochloric acid, the binder amounts, mixing ratio and concrete mixing ratio can be quickly determined. The device is designed for both wet analysis, ie fresh concrete mix, where it allows early intervention in concrete mix technology such as binder dosing or mix mix, as well as for determination of cement content in hardened concrete or stabilizer mixes, for monitoring and determination the hydration heat of the cement, optionally to determine the CaO content of the mortar mixtures.

Ve stavebnictví, zejména na velkých stavbách, je důležitý rovnoměrný obsah pojivá v betonu nebo v maltě. Je známo, že stanové ní obsahu pojivá se většinou provádí chemickým rozborem áž tehdy, kdy beton nebo ®alta vykazují poruchy nebo závady.In construction, especially on large construction sites, a uniform binder content in concrete or mortar is important. It is known that the determination of the binder content is usually carried out by chemical analysis, when concrete or alalta exhibit malfunctions or defects.

Tyto poruchy a závady mohou mít původ v materiálu použitém pro přípravu betonu nebo melty, jako například nevhodné pojivo, nevhodné kamenné součástky, chemické přísady nebo nevhodná betonářská voda, dále ve zpracování betonu, jako například nedostatečný poměr míchání, vysoký vodní součinitel, nedostatečně zpracované betonové směsi nebo nedostatečné ošetřování čerstvého betonu, a ve vnějších vlivech působících na beton, jako například mráz, agresivní vody a podobně.These disturbances and defects may originate in the material used for the preparation of concrete or mortar, such as unsuitable binder, unsuitable stone components, chemical additives or unsuitable concrete water, as well as in concrete processing such as insufficient mixing ratio, high water coefficient, insufficiently treated concrete mixtures or inadequate treatment of fresh concrete, and in external influences on the concrete, such as frost, aggressive water and the like.

195 041195 041

Chemický rozbor obsahu pojivá v betonu nebo v malVš se provádí stanovením obsahu veškerého kysličníku vápenatého CaO, například chelatometričky nebo stanovením kysličníku křemičitého SiO₂ rozpustného v kyselině chlorovodíkové, nejčastěji fotometrioky, přičemž ze zjištěného obsahu se odhadne obsah cementu.The chemical analysis of the binder content in concrete or small scale is carried out by determining the total CaO content, for example by chelatometry, or by determining the SiO ₂ soluble in hydrochloric acid, most often photometriques, and the content of cement is estimated.

Fyzikální metody pro stanovení obsahu cementu v cementových směsích spočívají v neutronaktivační analýze, podle které se do cementu přidává práškové indium, které po neutronovém ozáření dává radioizotopy s krátkým poločasem rozpadu, v rentgenové fluorescenční analýze a v zachycení dávkovaného cementu na plech se známým plošným obsahem.Physical methods for determining the cement content of cementitious compositions are based on neutronactivation analysis by adding powdered indium to the cement, which, after neutron irradiation, gives short-lived radioisotopes, X-ray fluorescence analysis, and capturing the dosed cement onto a sheet of known areal content.

Mezi fyzikálně-chemické metody patři vedle fotometrického stanovení kýsllŮníku křemičitého i termometrická analýza, která je pro použití na staveništích nejvhodnější, protože je jednoduchá a rychlá.In addition to the photometric determination of silicon dioxide, the physico-chemical methods include thermometric analysis, which is most suitable for use on construction sites because it is simple and fast.

Tytoddoposud používané metody stanovení obsahu cementu v cementových směsích mají řadu nedostatků.The methods used to determine the cement content of cementitious mixtures so far have a number of drawbacks.

Sílové analýza se používá pro beton i pro cementové stabilizátory. Tyto postupy prósévání za mokra jsou náročné na práci i na čas a relativně nepřesné. Střední relativní chyba zkoušky je asi a nelze js použit pro všechny směsi. Spotřeba Času se udává minimálně 3,5 hod., přičemž v této době není zahrnuta dob£ na paralelní stagnovaní jílovitých součástí přidávaných látek.Force analysis is used for concrete as well as cement stabilizers. These wet sieving processes are labor intensive and time consuming and relatively inaccurate. The mean relative test error is about and cannot be used for all mixtures. The consumption of time is given at least 3.5 hours, at which time the time for the parallel stagnation of the clay components of the added substances is not included.

Nejpoužívanější metoda stanovení cementu u čerstvých i tvrdých betonových směsí je úplná chemická analýza, kterou se nejčastěji zjišluje poměr míšené betonové směsi vlhké i zatvrdlé a druh použitého pojivá, chemické přísady a škodliviny a vliv agresivních vod na beton. Aby mohla být zjištěna závada betonové směsi, je nutné znát i materiál použitý pro přípravu betonu, to je pojivo, kamenné součásti, použitou vodou a podobně. V tomto případě ss provádí nejdříve rozbor vzorku s cílem zjistit, zda použitý materiál je vyhovující.The most commonly used method of cement determination for both fresh and hard concrete mixtures is a complete chemical analysis, which most often reveals the ratio of mixed concrete mixture wet and hardened and the type of binder, chemical additives and pollutants used and the effect of aggressive water on the concrete. In order to detect the defect of the concrete mixture, it is also necessary to know the material used for the preparation of the concrete, i.e. the binder, the stone components, the water used and the like. In this case, DC first analyzes the sample to determine if the material used is satisfactory.

Všechny způsob-- stanovení poměru míšení jsou založeny na rozpustnosti pojivá v kyselibě chlorovodíková a na tom, že kamenné součásti jsou v ní nerozpustné nebo jen Částečně. První předpoklad, týkající ee pojivá v kyselině chlorovodíkové bývá splněn, protože portlandské, železoportlandské, vyskopecní, hlinitanové a struskosédrové cementy, jakož i vápno, jsou prakticky v kyselině chlorovodíkové úplně rozpustné. Výjimku tvoří do určité míry cement trasový, případně jiné puzolánové cementy.All methods of determining the mixing ratio are based on the solubility of the binder in hydrochloric acid and on the fact that the stone components are insoluble or only partially. The first assumption regarding the ee binder in hydrochloric acid is fulfilled, since Portland, iron-portland, blast, aluminate and slag cements as well as lime are practically completely soluble in hydrochloric acid. The exception is to some extent trace cement or other pozzolanic cements.

Druhý předpoklad týkající se nerozpustnosti kamenných součástek, nebývá vždy splněn a mohou nastat následující tři případy:The second assumption regarding the insolubility of stone components is not always met and the following three cases may occur:

1. Kamenné součástky jsou plně nerozpustné v kyselibě chlorovodíkové. V tomtp případě se poměr míšení dá velmi lehce stanovit a rovněž ss dá určit druh použitého pojivá i v případě, že js k dispozici jen vzorek ztvrdlého betonu.1. Stone components are fully insoluble in hydrochloric acid. In this case, the mixing ratio can be very easily determined and also the type of binder used can be determined even if only a sample of hardened concrete is available.

2. Kamenné součástky jsou Částečně rozpustné v kyselině chlorovodíkové. Poměr míšení, případně druh použitého pojivá, lze v tomto případě zjistit pouze v případě, když jsou k dispozici kromě vzorku betonu i přiměřené vzorky nezpracovaných kamenných součástek, případně vzorek použitého cementu na uskutečnění pomocných rozborů. Není-li2. The stone components are partially soluble in hydrochloric acid. In this case, the mixing ratio or the type of binder used can only be determined if, in addition to the concrete sample, adequate samples of unprocessed stone components are available, or a sample of the cement used for carrying out auxiliary analyzes. If not

195 041195 041

3. Kamenné součástky jaou prakticky rozpustné, například vápenec. Poměr míšení u zatvrdlého betonu se nedá zjistit chemickým rozborem.3. The stone components are practically soluble, for example limestone. The mixing ratio of hardened concrete cannot be determined by chemical analysis.

Chemická analýza, jak úplná tak i zkrácená, vyžaduje dodržení velmi přesné navážky průměrného vzorku pro rozbor. Pro navážku 2 až 10 g vzorku betonové směsi k analýze je nutno přísně zajistit zprůměrňovéní vzorků, což Často nelze dodržet, protože tato operace vyžaduje složité a na Čas iaa práci náročné operace. Malé množství navažova ného vzorku vyžaduje nezbytné dodržování přesnosti navážky na 0,01 g, což vyžaduje citlivé váhy, které na staveništi často nejsou k dispozici.Chemical analysis, both complete and abbreviated, requires adherence to a very accurate weight of the average sample for analysis. For weighing 2 to 10 g of the concrete mix sample for analysis, it is necessary to strictly ensure averaging of the samples, which is often not possible because this operation requires complex and time-consuming and labor-intensive operations. A small amount of weighed sample requires necessary weighing accuracy of 0.01 g, which requires sensitive scales, which are often not available on site.

Chelatometrické stanovení obsahu kysličníku vápenatého CaO a celkové stanovení rozpustného kysličníku křemičitého SiOg jsou poměrně nepřesné a přibližné. Při metodě rychlého odměrného stanovení obsahu kysličníku vápenatého CaO se musí oddělit kysličník křemičitý SiO₂, kysličníky trojmocných kovů B₂0j, ^va<ií obsah vápence-vápencový štěrk - struskové pemzy, sádrovce a obsah chloridu vápenatého CaCl₂, to je všech složek, které přecházejí do roztoku a jsou stanoveny jakosmnožství kysličníku vápenatého CaO.The chelatometric determination of the CaO content and the total determination of the soluble SiO2 are relatively inaccurate and approximate. In the method of rapid titration to determine the content of calcium oxide CaO must separate silica SiO _2, oxides of trivalent metals B ₂ 0j, ^{VA <II} Content of lime-limestone gravel - slag pumice, gypsum and Content _CaCl2, that is all components they pass into solution and the amount of CaO is determined.

Přesnost tohoto zjišíování množství cementu v betonových směsích se pohybují v rozmezí - 30The accuracy of this determination of the amount of cement in concrete mixtures is in the range - 30

Stanovení rozpustné kyseliny křemičité má stejné nevýhody, přičemž obsah zjištěného obsahu kysličníku křemičitého SiO₂ nemusí pocházet jenom z pojivá. Všechny chemické analýzy jsou zdlouhavé, vyžadují přesné vážení a zavádění korekcí. Jsou však zatím nejpoužívanější. Chemickou analýzou nelze stanovit většinou obsah pojivá tak rychle, aby bylo možno zasáhnou včas do technologického procesu přípravy směsi.Determination of soluble silicic acid has the same drawbacks, whereby the content determined by the silica content of SiO ₂ does not come only from the binder. All chemical analyzes are lengthy, requiring accurate weighing and introduction of corrections. However, they are the most widely used so far. By chemical analysis, it is usually not possible to determine the binder content fast enough to intervene in time in the technological process of preparing the mixture.

Průběžná a rychlá kontrola čerstvé, to je vlhké betonové směsi i s menší přesností je v praxi žádaná. Pro rychlou průběžnou kontrolu obsahu cementu v míchané vlhké betonové směsi je nejvhodnější kalometrická nebo termometrická metoda. Tato metoda spočícá n_sa exotermně probíhající reakci silné kyseliny s cementem ve směsi kamenivo - cement - voda. Uvolněné teplo je charakteristické pro zjištění obsahu cementu za předpokladu vyloučení všech vedlejších vlivů. Metoda je platné, když je zajištěno, že množství vyvinutého tepla v tepelně izolované nádobě za určitý čas je úměrné obsahu pojivá.Continuous and quick inspection of fresh, that is, wet concrete mixtures with less accuracy is desirable in practice. For quick continuous checking of the cement content in a mixed wet concrete mixture, the calometric or thermometric method is most suitable. This method spočícá n _s and an exothermic reaction occurs with strong acid in a mixture of cement aggregate - cement - water. The heat released is characteristic for the determination of the cement content, assuming all side effects are eliminated. The method is valid when it is ensured that the amount of heat generated in the thermally insulated vessel over a period of time is proportional to the binder content.

Další kalorimetrický postup využívá metody sestrojení kalibračních křivek pro minimálně pět různých směsí s třemi různými teplotami kyselin.Another calorimetric procedure utilizes a method of constructing calibration curves for at least five different mixtures with three different acid temperatures.

Další známý postup termometrickáho stanovení obsahu cementu provádí jedno stanovení specifického reakčního tepla pro cement a jedno pro přísady. Obsah cementu je počítán podle vzorců, do nichž je nutno dosazovat změněné teploty přidávané kyseliny, betonové směsi a reakční směsi. Postup i zařízení jsou poměrně nedokonalé a měření se musí provádět zvláší pro vlhkou betonovou směs, zvléší pro suché přísady a zvláší pro cement. Míchá se nedokónale ručně jednu minutu předepsanými otáčkami i směrem. Na přesnost stanovení má značný vliv subjektivní faktor.Another known method of thermometric determination of cement content performs one determination of the specific reaction heat for cement and one for additives. The cement content is calculated according to formulas in which the temperatures of the added acid, concrete mixture and reaction mixture have to be substituted. Both the process and the apparatus are relatively imperfect and the measurements must be made separately for the wet concrete mix, increased for dry additives and especially for cement. Stir imperfectly manually for one minute at the specified speed and direction. The subjective factor has a significant influence on the accuracy of the assay.

flas spotřebovaný na stanovení obsahu cementu je několik desítek minut se středníThe flas consumed to determine the cement content is several tens of minutes with moderate

193 941 nebol má jednoduché provedení za použití jen několika pomocných přístrojů jako teploměr, odměrný válec a váhy a přesností i 0,5 g. Umožňuje stanovit obsah cementu jak v čerstvých směsích, tak v zatvrdlých betonech.The 193 941 has a simple design using only a few auxiliary devices such as a thermometer, measuring cylinder and weights of up to 0.5 g. It allows to determine the cement content of both fresh mixes and hardened concrete.

U čerstvých směsí je nutno stanovit obsah vody. Metoda je velmi jednoduchá, ale i nepřesná. Největší předností js malá spotřeba času, čímž je umožněno okamžitě regulovat výrobní proces a nedostatky, případně nepravodelnost v dávkování cementu do betonových směsí. Nedokonalé míchání může být zjištěno a odstraněno. Přesnost ručního kalorimetrii se dá zvýšit mechanickým ovládáním míchadla, použitím stejné kyseliny pro všechna stanovení. Také zkoušky lze zkrátit při použití 2 kalorimetrů i pod 30 minut. Kalorimetrie ká metoda je lepší než všechny dosud známé metody a vzhledem ke spotřebě času i k její přesnosti není žádnou jinou zkouškou, vhodnou k použití na staveništi, překonána.Water content must be determined for fresh mixtures. The method is very simple but also inaccurate. The biggest advantage is the low consumption of time, which makes it possible to immediately regulate the production process and shortcomings or irregularities in the dosing of cement into concrete mixtures. Incomplete mixing can be detected and removed. The accuracy of manual calorimetry can be increased by mechanical control of the stirrer, using the same acid for all determinations. Also, tests can be shortened by using 2 calorimeters even under 30 minutes. The calorimetry method is better than all known methods and, due to time consumption and accuracy, no other test suitable for use on the construction site is overcome.

Rentgenová fluoresčenční analýza je rychlá a přesná, ale vyžaduje velmi nákladnou přístrojovou techniku, umístění ve stabilní laboratoři a nehodí se pro rychlé provozní stanovaní ani pro vlhké směsi.X-ray fluorescence analysis is fast and accurate, but requires very costly instrumentation, placement in a stable laboratory, and is not suitable for fast process stationing or wet mixes.

Neutronaktivní metody mají stejné nevýhody jako re ntgenová fluorescenční analýza.Neutronactive methods have the same drawbacks as X-ray fluorescence analysis.

□vedené nevýhody a nedostatky odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstatou je, že je tvořeno výkyvně uloženým reakčním blokem obsahujícím reakční nádobu ss zátkou opatřenou plnicím otvorem a déle zásobní láhtaí reakční kyseliny, přičemž v reakční nádobě jsou vloženy měřící termočlánky a v zásobní láhvi srovnávací termočlánky tvořící společně měřící termobaterii, jejíž výstup je spojen přes kompenzační článek s registrační aparaturou.The disadvantages and drawbacks are eliminated by the device according to the invention, which consists of a pivoted reaction block comprising a reaction vessel with a stopper provided with a filling opening and a longer storage tank of reaction acid, the measuring vessel and measuring thermocouples being inserted in the reaction vessel. forming a co-measuring thermo-battery, the output of which is connected via a compensating cell to the registration apparatus.

Další podstatou vynálezu je, že reakční nádoba je obalena tepelnou. izolací a je vložena v plášti opatřeném dvojicí protilehle uspořádaných čepů propojených pro nucený kývavý pohyb s převodovým mechanizmem a motorem vzájemně propojených přes řídící obvod.Another object of the invention is that the reaction vessel is thermally coated. and is embedded in a housing provided with a pair of oppositely arranged pins interconnected for forced rocking with the gear mechanism and the motor interconnected through a control circuit.

Podstatou vynálezu také je, že zásobní láhev je opatřena pístovým dávkovačem tvoře ným skleněným válcem a dnem a pístem uloženým na pístnici, přičemž skleněný válec je připevněn k uzávěru zásobní láhve dvojicí dutých tyčí, z nichž jedna je propojena s ventilovým tělesem připojeným k dnu a je určena k odvádění odměřené reakční kyseliny, zatímco v druhé duté tyči je vložen teploměr.It is also an object of the present invention to provide a storage cylinder having a piston dispenser formed by a glass cylinder and a bottom and a piston disposed on the piston rod, the glass cylinder being attached to the storage bottle cap by a pair of hollow rods. intended to remove the measured reaction acid while a thermometer is inserted in the second hollow rod.

Výhody zařízení na rychlé stanoveni obsahu cementu v cementových směsích podle vynálezu spočívají v tom, že. umožní průběžnou rychlou kontrolu obsahu cementu jak v Čerst vé, to je vlhké betonové směsi, například při její přípravě, tak i v zatvrdlém betonu.Advantages of the device for the rapid determination of the cement content of the cementitious mixtures according to the invention are that:. it enables continuous quick checking of the cement content in both fresh concrete, for example in its preparation and in hardened concrete.

Příkladné provedení zařízení na rychlé termometrické stanovení obsahu cementu v cementových směsích podle vynálezu je znázorněno na výkresech, kde na obr. 1 představuje blokové schéma celého zařízení, obr. 2 příčný řez reakčním blokem v nárysu, obr.3 příčný řez dávkovačem reakční kyseliny v zásobníku rovněž v nárysu a obr. 4 diagram závislosti rozdílu teplot /Δ t/na obsahu cementu ve vzorku betonové směsi pró zreagování s kyselinou a grafické odvození odchylky při míchání různě teplých výchozích látek, to je betonové směsi a reakční kyseliny.An exemplary embodiment of a rapid thermometric determination of the cement content of the cementitious compositions of the present invention is shown in the drawings, wherein FIG. 1 is a block diagram of the entire apparatus; FIG. 2 is a cross-sectional front view of the reaction block; also in a front view and FIG. 4 is a diagram of the difference in temperature (Δ t) on the cement content of a sample of a concrete mixture for reacting with an acid and graphically deriving a variation in mixing differently warm starting materials, i.e. a concrete mixture and reaction acid.

Zařízení póle vynálezu je tvořeno reakčním blokem 1 /obr. 2/ obsahujícím reakčníThe device of the invention is formed by reaction block 1 / fig. 2) containing reaction

19S 041 termobaterii, tvořenou měřícími termočlánky 9 vloženými v reakční nádobě 3 a stejným počtem srovnávacích termočlánků 10 vložených v zásobní láhvi 2. Výstupy z termobaterie jsou spojeny přes kompenzační článek 4 s registrační aparaturou 5.19S 041 thermo-battery, consisting of measuring thermocouples 9 embedded in the reaction vessel 3 and an equal number of comparative thermocouples 10 inserted in the storage bottle 2. The thermo-battery outputs are connected via a compensation cell 4 to a recording apparatus 5.

Reakční blok 1 je tvořen pláštěm 33 z plastické hmoty vyplněným tepelnou izolací 11. například pěnvým polystyrenem. V tepelné izolaci 11 je vložena reakční nádoba 3.Reaction block 1 consists of a plastic jacket 33 filled with thermal insulation 11, for example with expanded polystyrene. A reaction vessel 3 is placed in the thermal insulation 11.

V plášti 33 je upevněna přepážka 16, v níž jsou zakotveny šrouby 18 pro uchycení víka 12 pomocí matic 13. Pláší 33 3® ^na povrchu opatřen dvojicí protilehle umístěných ČepůA baffle 16 is mounted in the housing 33, in which the screws 18 for fastening the lid 12 by means of nuts 13 are anchored. The housing 33 3® is provided with a pair of opposing pins ^{on the} surface

17. z nichž jeden je opatřen neznázorněným ozubeným kolem, jímž je spojen přes převodový mechanismus 2 /obr. 1/ a řídící obvod 2 3 elektromotorem 8. Cepy 17 jsou uloženy v neznézorněných ložiskách umožňujících kývavý pohyb reakčního bloku 1. Převod v převodovém mechanismu 6 je volen tak, aby při daných obrátkách elektromotoru 8 byla doba půlotáček, to je nahoru á dolů, dvě sekundy. Vzhledem k tomu, že v reakční době 1 jsou měřicí termočlánky 9, je třeba zvolit pohyb pouze kývavý, nejlépe o 180°, který je pro rozmíchání reakční směsi výhodnější. V tomto uspořádání je nutné rovněž zajistit, aby reakční blok 1 se vždy po vypnutí kývavého pohybu zastavil v plnicí poloze, to je víkem 1 2 nahoře. K tomu slouží řídící obvod 2 ovládaný dvojicí neznázorněných mikrospínačů uspořádaných v převodovém mechanizmu 6. Změnou umístění mikrospínačů lze vůlit úhel točení.17, one of which is provided with a gear (not shown), by means of which it is connected via a gear mechanism 2 / fig. 1 / and the control circuit 2 3 of the electric motor 8. The flails 17 are supported in bearings (not shown) allowing the reaction block 1 to swing. The transmission in the gear mechanism 6 is selected so that at given revolutions of the electric motor 8 seconds. Since in the reaction time 1 the measuring thermocouples 9 are used, it is necessary to select only oscillating motion, preferably 180 °, which is more advantageous for stirring the reaction mixture. In this arrangement, it is also necessary to ensure that the reaction block 1 always stops in the filling position, i.e. the lid 12 at the top, after the rocking movement has been switched off. For this purpose, the control circuit 2 is operated by a pair of microswitches (not shown) arranged in the gear mechanism 6. By changing the position of the microswitches, the rotation angle can be varied.

Vlastní řídící obvod 7 sestává ze dvou neznézorněných relé, z nichž jedno je určeno k ovládéná otáčivého pohybu reakčního bloku 1 a druhé k zastavení v potřebné poloze a je ovládáno jedním z koncových mikrospínačů.The actual control circuit 7 consists of two relays (not shown), one of which is intended to control the rotational movement of the reaction block 1 and the other to stop in the desired position and is controlled by one of the limit microswitches.

Reakční nádoba 3 je s výhodou širokohrdlá polyetylénová, nelépe jednolitrová láhev, která slouží také pro odběr, přepravu a uchování vzorků betonové směsi. Reakční nádoba 3 je opatřena zátkou 15, v níž jsou uloženy měřící termočlánky 9a je v ní vytvořen plnicí otvor 14 pro napouštění reakční nádoby 3 reakční kyselinou 32 ze zásobní láhve 2. Jako zásobní láhev 2 je použita polyetylénová nádoba o obsahu nejméně 10 litrů, která je pevně uchycena svorníky 22 a stahovacími maticemi 28 mezi základnou 23 a přítlačnou deskou 27 bezpečnostní konstrukce. Zásobní láhev 2 je opatřena uzávěrem 29 z organického skla, k němuž je uvnitř zásobní láhve 2 dvojicí dutých tyčí 21 připevněn skleněný válec 20 pístového dávkovače reakční kyseliny 32, v níž je alespoň částečně ponořen. Skleněný válec 20 je opatřen dnem 34 z organického skla, k němuž je připevněno ventilové těleso 24 a neznázorněným sacím a výtlačným ventilem. Ve skleněném válci 20 je uložen piet 19, z polyvinilchloridu připevněný k pístnici 26 s rukojetí 25. Pístnice 26 je opatřena stavitelnou zarážkou 31 pro seřízení velikati zdvihu pístu 19 a tím i množství odmšřeřené reakční kyseliny 32. Jedna z dutých tyčí 21 je propojena s ventilovým tělesem 24 a je určena k odvádění odměřeného množství reakční kyseliny 32 ze zásobní láhve 2a déle neznázorněnou hadicí d o reakční nádoby 3. V druhé duté tyči 21 je vložen teploměr 30. V blízkosti ventilového tělesa 24 jsou v zásobní láhvi 2 umístěny srovnávací termočlánky 10.The reaction vessel 3 is preferably a wide-necked polyethylene, preferably not a one liter bottle, which also serves to collect, transport and retain samples of the concrete mixture. The reaction vessel 3 is provided with a stopper 15, in which the measuring thermocouples 9a are housed, and there is a filling opening 14 for filling the reaction vessel 3 with reaction acid 32 from the storage bottle 2. The storage bottle 2 is a polyethylene container of at least 10 liters. it is fixedly secured by bolts 22 and tightening nuts 28 between the base 23 and the pressure plate 27 of the safety structure. The storage bottle 2 is provided with an organic glass closure 29 to which inside the storage bottle 2 a pair of hollow rods 21 is attached to the glass cylinder 20 of the reaction acid piston dispenser 32 in which it is at least partially immersed. The glass cylinder 20 is provided with an organic glass bottom 34 to which the valve body 24 is attached and a suction and discharge valve (not shown). In the glass cylinder 20 there is a piet 19, made of polyvinyl chloride attached to the piston rod 26 with handle 25. The piston rod 26 is provided with an adjustable stop 31 for adjusting the large stroke of the piston 19 and thus the amount of de-aerated reaction acid 32. The thermocouple 30 is inserted in the second hollow rod 21. In the vicinity of the valve body 24, thermocouples 10 are placed in the storage bottle 2.

Kompenzační článek 4 je zapojen na výstupu termobaterie a automaticky koriguje chybu způsobenou vlivem rozdílných tepelných kapacit vzorku betonové směsi a reakčníThe compensation cell 4 is connected at the output of the thermo-battery and automatically corrects the error caused by the different thermal capacities of the concrete mixture sample and the reaction

195 041 kyseliny 32. Sestává ze dvou obvodů, z nichž jeden slouží k potlačení napětí odpovídajícího rzdílu na výstupu termobaterie a druhý k případné částečné korekci vlivu rozdílné tepelné kapaeity. K nastavení optimálního rozsahu registrační aparatury 5 je kompenzační Článek 4 opatřen potenciometrem upravujícím výstupní napětí termobaterie.195 041 of acid 32. It consists of two circuits, one for suppressing the voltage corresponding to the difference at the output of the thermo-battery and the other for possible partial correction of the influence of different thermal capacity. To set the optimum range of the recording apparatus 5, the compensating cell 4 is provided with a potentiometer adjusting the output voltage of the battery.

Intenzivní promíchání reakční směsi, to je cementové směsi a kyseliny chlorovodíkové v reakční nádobě 3, je dosaženo nepřetržitým převracením reakčníhobloku 1 o 180° ze základní plnící polohy a zpět. K zajištění pohybu pouze o 180° slouží řídící obvod 7 opatřený mikrospínači pro limitní polohy.The intensive mixing of the reaction mixture, i.e. the cement mixture and the hydrochloric acid in the reaction vessel 3, is achieved by continuously turning the reaction block 1 180 ° from the basic filling position and back. The control circuit 7 provided with microswitches for limit positions serves to provide movement only by 180 °.

Dávkování reakční kyseliny 32, například kyseliny chlorovodíkové ze zásobní láhve 2 do reekční nádoby 3 se provede tím, že vytažením pístu 19 do horní krajní polohy ss provede nasátí reakční kyseliny 32 přes ventilová těleso 24 do skleněného válce 20 pístového dávkovače. Stlačením pístu 19 o velikost danou polohou stavitelné zarážky 31 vytéká přes ventilové těleso 24 a dála tyčí 21 a neznázorněnou hadicí odměřené množství kyseliny 32 do reakční nádoby 3 v reakčním bloku 1.Feeding of the reaction acid 32, for example hydrochloric acid from the storage bottle 2, into the reaction vessel 3 is effected by pulling the piston 19 into the upper end position s to suck the reaction acid 32 through the valve body 24 into the glass cylinder 20 of the piston dispenser. By depressing the piston 19 by the position of the adjustable stop 31, a measured amount of acid 32 flows through the valve body 24 and the rods 21 and the hose (not shown) into the reaction vessel 3 in the reaction block 1.

Kompenzační Článek 4 vyrovnává rozdílné napětí výstupu termobaterie rozdílnou teplotou .analyzovaného vzorku a přidávané reakční kyseliny 32, přizpůsobuje velikost výstupního napětí po proběhlé reakci, citlivosti použité registrační aparatury 5 a provádí případnou částečnou korekci chyby způsobené vlivem rozdílných kapacit vzorku a činidla. Rozdíl těchto teplot před reakcí indikuje registrační aparatura £.The compensating cell 4 compensates for the different temperature of the thermo-battery output by the different temperature of the sample to be analyzed and the reaction acid 32 to be added, adjusts the magnitude of the output voltage after reaction, the sensitivity of the registration apparatus used and performs some partial error correction. The difference in these temperatures prior to the reaction is indicated by the registration apparatus.

Teplota směsi vzniklé smícháním dvou různých hmotností dvou různých látek o různé tepelné kapacitě i různé teplotě je obecně dána rovnicí : c^m^ ta- cThe temperature of the mixture resulting from mixing two different weights of two different substances with different heat capacities and different temperatures is generally given by the equation: c ^ m ^ t-c

^C1 ^ml ^{+ c}2 ^2 kde c^ je specifické teplo betonové směsi, m^ je hmotnost betonové směsi, je teplota vzorku betonové směsi před reakcí, ^C 1 ^m l ^{+ c} 2 ^ 2 where c ^ is the specific heat of the concrete mixture, m ^ is the mass of the concrete mixture, is the temperature of the concrete mixture sample before the reaction,

Cg je specifické teplo reakční kyseliny, mg je hmotnost reakční kyseliny a tg je teplota přidávané reakční kyseliny.Cg is the specific heat of the reaction acid, mg is the weight of the reaction acid, and tg is the temperature of the reaction acid added.

Je-li teplota betonové směsi stále stejná, to je t^ je konstantní a a m^ rovněž konstantní upravuje se vztah na x , . ^c2^m2 ^t2 t = K + ----- 1' ....—I..—..--. ^C1 “l ^{+ c}2 ^2If the temperature of the concrete mixture is still the same, that is t ^ is constant and and t ^ is also constant, the relation to x, is adjusted. ^c 2 ^m 2 ^t 2 t = K + ----- 1 '.... —I .. — ..--. ^C 1 '1 ^{+ c} 2 ^ 2

Je-li hmotnost reakční kyseliny vždy stejná to je nig je,konstantní, a specifické teplo této kyseliny se s teplotou mění velmi málo, lze proto i tato specifická tepla přidávané reakční kyselihy pokládat za konstantní, to jest Cg je konstantní.If the weight of the reaction acid is always the same, that is, nig is constant, and the specific heat of this acid varies very little with temperature, this specific heat of added reaction acid can therefore be regarded as constant, i.e., Cg is constant.

Vztah lze dále upravit :You can further customize the relationship:

t = k + k_x . tg, kde k=0, když t^ = tg.t = k + k _x . tg, where k = 0, when t ^ = tg.

Z odvozeného vztahu vyplývá, že odchylka od počátku přímky a na obr. 4, to je k=0 a tj = tg, způsobená rozdílnou teplotou výchozích směsí, například přidávánímIt follows from the derived relationship that the deviation from the origin of the line a in Fig. 4, that is, k = 0 and ie = tg, caused by different temperatures of the starting mixtures, for example by adding

195 041 reakční kyseliny a betonové směsi o stále stejné teplotě,je lineárně závislá na rozdílu teploty kyseliny a betonové směsi·195 041 reaction acid and concrete mixture at the same temperature, it is linearly dependent on the temperature difference of acid and concrete mixture ·

Vypočte-li se pomocí první rovnice teplota smíchané směsi, to je směšovací teplo obou míchaných složek, pro několik různých teplot přidávané reakční kyseliny tg = 5;When the temperature of the mixed mixture, i.e. the mixing heat of the two components, is calculated using the first equation, for several different temperatures of the reaction acid to be added tg = 5;

10; 15; 20; 25; 30 -a 35 °C a stále stejnou teplotu betonové směsi, to je 20 °C, dostává se pro výslednou směs teplota t s 7,74; 11,83; 15,91; 20,0; 24,08; 28,16 a 32,25 °C.10; 15; 20; 25; 30 ° C and 35 ° C and still the same temperature of the concrete mixture, i.e. 20 ° C, a temperature t of 7.74 is obtained for the resulting mixture; 11.83; 15.91; 20.0; 24.08; 28.16 and 32.25 ° C.

Z toho vyplývá rozdíl t^= 4,08° na 5° teplotní diference reakční kyseliny a betonové směsi. To znamená, že bude-li teplota přidané reakční kyseliny vyšší o 5° než teplota betonové směsi, způsobí zvýšení výsledné teploty reakční směsi po reakci o 4,08 °C. Například je-li naměřené ť= 50 °C, způsobí tato diference teploty chybu měření 8,1 %, při t = 10 °6 je chyba již 16,2 %.This results in a difference of t = 4.08 ° to 5 ° temperature difference between the reaction acid and the concrete mixture. That is, if the temperature of the added reaction acid is 5 ° higher than the temperature of the concrete mixture, the resulting reaction mixture temperature will increase by 4.08 ° C after the reaction. For example, if the measured t = 50 ° C, this temperature difference causes a measurement error of 8.1%, at t = 10 ° 6 the error is already 16.2%.

Jak sa tato odchylka od počátku projeví na grafu sestrojeném pro vlhké betonové směsi, obsahující vzrůstající množství cementu, je- znáznněno na obr. 4, kde přímka a představuje stav, kdy teplota míchaných složek je stejná, to je t^ = tg, přímka b představuje stav, kdy teplota přidávané reakční kyseliny je vyšší o stéle stejnou teplotu než teplota betonové směsi,to je tg>t₁, přímka c představuje stav, kdy teplota přidávané reakční kyseliny je nižší o stále stejnou teplotu než teplota betonové eměsi, to je tg <How this deviation from the beginning is reflected in a graph constructed for wet concrete mixtures containing increasing amounts of cement is shown in Fig. 4, where line a represents the state where the temperature of the mixed components is the same, i.e. t ^ = tg, line b represents the state where the temperature of the added reaction acid is higher than the temperature of the concrete mixture, i.e. tg> t ₁ , the line c represents the state, when the temperature of the added reaction acid is lower by the same temperature <

Úseky a qg na ose teplot přímo ukazují o kolik stupňů se bude lišit teplota reakční směsi od hodnoty odpovídající danému množství cementu.The sections a qg on the temperature axis show directly by how many degrees the temperature of the reaction mixture will differ from the value corresponding to a given amount of cement.

Na obr. 4 je rovněž názorně ukázáno, jak vzrů3té chyba stanovení vlivem neétejných teplot reakční kyseliny a betonové směsi. Tuto systematickou chybu lze částečně korigovat potenciometrem korekčního Členu kompenzačního článku 4, který je mechanicky spřažem s potenciometrem odvětvující kompenzační napětí pro nulování výstupního napětí termobaterie. *elikost napětí termobaterie před míchání© obou složek je. přímo úměrné rozdílu teplot betonové směsi a reakční kyseliny. Při otáčení potenciometrem odvětvujícím odpovídající kompenzační napětí, může se zároveň otáčet i potenciometrem korekčního Členu, zapojeným jako dělič výstupního napětí z termobaterie. Tímto způsobem může se upravevat směrnice přímky grafu tak, aby tato přímka procházela bodem A, který leží na přímce a a odpovídá svou polohoů danému obsahu cementu v betonové směsi. Přímka d na obr. 4 znázorňuje případ, kdy přidávaná reakční kyselina je teplejší než betonové směs. Z toho vyplývá, že tento korekční člen sice neodstraňuje tuto systematickou chybu úplně, ale snižuje ji v okolí bodu A, to je optimálního obsahu,na minimální hodnotu.FIG. 4 also illustrates how the increased error of determination due to unequal temperatures of the reaction acid and the concrete mixture. This systematic error can be partially corrected by the potentiometer of the compensation cell of the compensation cell 4, which is mechanically coupled to the potentiometer branching off the compensation voltage to reset the output temperature of the battery. * The size of the battery temperature before mixing © both components is. directly proportional to the temperature difference of the concrete mixture and the reaction acid. When rotating a potentiometer branching off the corresponding compensation voltage, it can also rotate the potentiometer of the correction element connected as the output voltage divider from the thermo-battery. In this way, the slope of the line of the graph can be adjusted so that the line passes through the point A, which lies on the line and corresponds to its location given the cement content in the concrete mixture. Line d in FIG. 4 illustrates the case where the added reaction acid is warmer than the concrete mixture. It follows that, although this correction term does not completely eliminate this systematic error, it reduces it to the minimum value around the point A, i.e. the optimum content.

Toto zapojení je vhodné v případě, že zařízení podle vynálezu bude sloužit pouze pro provozní rychlou kontrolu správnosti namíchání betonové směsi, kdy je přidáváno stále stejné množství cementu ve směsi. Obsluha zařízení je velmi jednoduchá a nevyžaduje žádných dalších znalostí obsluhujícího pracovníka.This connection is suitable if the device according to the invention will serve only for the operational quick check of the correct mixing of the concrete mixture, when the same amount of cement is added in the mixture. The operation of the device is very simple and does not require any further knowledge of the operator.

Všude tam, kde je nuťno sledovat různé množství cementu ve směsi, je lépe korekční Člen vpustit. V tomto případě je možné sestrojit pomocný graf, do něhož na osu X se nanáší vzrůstající diference teplot reakční kyseliny a betonové směsi a na osu A jímWherever it is necessary to observe different amounts of cement in the mixture, it is better to allow the correction term. In this case, it is possible to construct an auxiliary graph in which the increasing temperature difference of the reaction acid and the concrete mixture is applied to the X-axis and

195 041195 041

Registrační aparatura 5, jejíž stupnice je cejchována v teplotních stupních,ukáže rozdíl teplot před smícháním betonové směsi s reakční kyselinou při uvedení kompenzačního Článku 4 na nulovou hodnotu odvětvujícího se napětí. Tento rozdíl se zaznamená, regiétrační aparatura 5 vynuluje pomocí kompenzačního Článku 4. Po proběhlé reakci se odečte konečná teplota, z pomocného grafu se zjistí příslušná diference teploty, o kterou se opraví konečná teplota, která odpovídá množství cementu v měřené betonové směsi.The registration apparatus 5, whose scale is calibrated in temperature degrees, indicates the temperature difference prior to mixing the concrete mixture with the reaction acid when the compensating cell 4 is set to zero at the branching voltage. This difference is recorded, the region 5 is reset by means of the compensation cell 4. After the reaction, the final temperature is subtracted and the corresponding temperature difference is determined from the auxiliary graph by correcting the final temperature corresponding to the amount of cement in the concrete mixture being measured.

Je možné rouůěž postupovat tak, že se sestrojí několik kalibračních grafů pro různé teplotní diference. Odečítání, není spojité, poněvadž nelze prakticky postihnout všechny teplotní diference..It is possible to proceed by constructing several calibration graphs for different temperature differences. The reading is not continuous as all temperature differences cannot be practically captured.

Příklad provedení :Example:

Do suché polyetylénové reakční nádoby 3 se diferenčně naváží 500 - 0,5 g vzorku betonové směsi obsahující do 100 g cementu. Před přenášením nebo před případným temperováním vzorku se reakční nádoba i těsně uzavře.In a dry polyethylene reaction vessel 3, 500 - 0.5 g of a sample of concrete mixture containing up to 100 g of cement are differentially weighed. The reaction vessel 1 is tightly closed before transferring or, if necessary, tempering the sample.

Přeď měřením se do reakční nádoby 3 zasune zátka 15 s měřícím termočlánkem 9 a reakční nádoba 3 se vloží do reakčního bloku 1. Potom se přiloží víko 12, které se přitáhne maticemi 13 na šroubech 18. Plnicí otvor 14 se uzavře například pryžovou zátkou a zahájí se míchání. ^po rozmíchání vzorku a ustálení teploty se odečte případné diference teploty mezi teplotou vzorku a teplotou reakční kyseliny 32 v zásobní láhvi 2_. Diference teploty se vyrovná na nulu potenciometrem odvětvijícím kompenzační napětí a umístěném v kompenzačním článku 4. V klidovém stavu ss provede napouštění reakční kyseliny 32 do reakční nádoby 3 se vzorkem. Zdvihem a stlačením pístu 19 se odměří 500 ml 4,5 N kyseliny chlorovodíkové. Po uzavření plnícího otvoru 14 se zapojí opět míchání i registrační aparatura 5. Při důkladném promíchání reakční směsi se zaznamenává maximální výchylka na registrační aparatuře 5, která odpovídá obsahu cementu ve vzorku a tím i maximálně dosažené teplotě, jejíž změna vyvolala změnu napětí na termobaterii.Before measurement, the plug 15 with the measuring thermocouple 9 is inserted into the reaction vessel 3 and the reaction vessel 3 is inserted into the reaction block 1. Then a lid 12 is placed, which is tightened by nuts 13 on the screws 18. The filling opening 14 is closed with a rubber stopper. with mixing. ^p for sample mixing and temperature stabilization by subtracting any difference temperature between the sample and the temperature of the reaction in the acid storage tank 32 2_. The temperature difference is equalized to zero by a compensating voltage branching potentiometer located in the compensating cell 4. At rest, the reaction acid 32 is impregnated into the reaction vessel 3 with the sample. The piston 19 is lifted and compressed to measure 500 ml of 4.5 N hydrochloric acid. Upon closing the filling opening 14, the mixing apparatus and the recording apparatus 5 are switched on again. Upon thorough mixing of the reaction mixture, the maximum deflection is recorded on the registration apparatus 5, which corresponds to the cement content in the sample and thus the maximum temperature reached.

Reakční směs s optimálním obsahem 360 kg struskoportlandského cementu na m? vlhké betonové směsi zreaguje s 500 ml 4,5 N kyseliny chlorovodíkové za 4 až 5 minut za neustálého míchání reakční směsi.Reaction mixture with an optimum content of 360 kg of slag-portland cement per m? The wet concrete mixture is reacted with 500 ml of 4.5 N hydrochloric acid in 4-5 minutes while stirring the reaction mixture.

Jakmile se zvětšování výchylky na registrační aparatuře zastaví, ukončí se míchání, reakční nádoba 3 se uvolní a opláchne proudem vody.As soon as the displacement of the recording apparatus is stopped, stirring is stopped, the reaction vessel 3 is released and rinsed with a stream of water.

Je vhodné provádět analýzu standardního vzorku vždy za stejných podmínek, jako analýzu neznámého vzorku betonové směsi.It is advisable to always analyze the standard sample under the same conditions as the analysis of an unknown sample of the concrete mix.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. Apparatus for rapid thermometric determination of cement content in cementitious mixtures by measuring the temperature differences of the cementitious mixture before and after reaction with hydrochloric acid, characterized in that it consists of a pivoted reaction block (1) comprising a reaction vessel (3) with a stopper (15) provided with a filling opening (14) and a storage bottle (2) of the action acid (32), wherein the thermocouples (9) are inserted in the reaction vessel (3) and

195 041 the output of which is connected via the Compensation Cell (4) to the registration apparatus (5).

Device according to claim 1, characterized in that the reaction vessel (3) is wrapped with thermal insulation (11) and is inserted in a housing (33) provided with a pair of oppositely arranged pins (17) connected for forced rocking with the gear mechanism (6). and a motor (8) interconnected via a control circuit (7).

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the reaction acid storage tank (2) is provided with a piston dispenser consisting of a glass cylinder (20) with a bottom (34) and a piston (19) mounted on the piston rod (26). wherein the glass cylinder (20) is attached to the bottle cap (29) by a pair of hollow bars (21), one of which is connected to a valve body (24) attached to the bottom (34) and is intended to discharge a measured reaction acid (32), while a thermometer (30) is inserted in the second hollow rod (21).

4 drawings