SU857842A1 - Способ потенциометрического определени сроков схватывани и ложного схватывани в жущих - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКОВ СХВАТЫВАНИЯ И ЛОЖНОГО СХВАТЫВАНИЯ Изобретение относитс  к способам определени  скорости структурообразовани  в жущих веществ и может быть использовано в промышленности строительных материалов дл  определени  сроков схватывани  и ложного схватывани  в жущих. Известен электрохимический способ определени  сроков схватывани - в жущих , основанный на измерении разности потенциалов между свинцовым и медным электродами, погруженными в свеж приготовленные цементное тесто, раст вор или бетон. Этим способом сроки схватывани  определ ютс  по резкому изменению разности потенциалов, вызы ваемому окислительно-восстановительными процессами на поверхности элект родов вследствие проникновени  кисло рода воздуха в капилл ры и поры схва тывающегос  в жущего Ц. Недостаток этого способа - сильна  зависимость его от множества вто ростепенных факторов, например от содержани  примесных химических неиеств , вли ющих на окислительно-восстановительные процессы, от.парциального давлени  кислорода воздука, от степени чистоты материала электро Л1в и подготовки их рабочей поверхв жуодах ности. в результате этого св зь между структурными изменени ми твердеющего в жущего и окислительсо-восстановительными процессами на электродах косвенна . Поэтому резкие изменени  . измер емой разности потенциалов характеризуют не начало i: конец схватывани , а неопределенный период схватывани , лишь произвольно сопоставимый с результатами гостирован.1ых механических определений на приборе Вика. Кроме того, указанному способу присуща трудоемкость. Требуетс  предварительна  тщательна  очистка электродов от окислов в сол ной кислоте и погружение этих электродов в тесто в жущего с особыми предосторожност ми . Причём воспроизводимость эксперимента при этом невысока . Наиболее близким .к предлагаемому . вл етс  способ определени  сроков схватывани  гидравлических цементов путем измерени  разности потенциалов между двум  электродами. Началом схватывани  при этом считают врем  от момента затворени  цемента водой до Гмомента падени  потенциала. Концом ;схватывани  считают врем  от начала затворени  до момента прекращени  падени  потенциеша Г2Л . Недостатком известного способа  в л етс г зависимость величины и характера изменени  потенциала железного .электрода от окислительно-восстановительных процессов, протекающих на его поверхности и непосредстаенно не св занных со структурными изменени ми в твердеющем цементном тесте, а также зависимость величины потенциала и характера его изменени  от материала электрода (чистое железо, сталь, марка стали), что создает чис то практические трудности. Кроме того , этот способ не пригоден дл  опре делени  возможных случаев ложного схватывани  цемента. Цедь изобретени  - повышение точности и достоверности определени  сроков схватывани  и определение лож ного схватывани  в жущих. Дн  достижени  поставленной цели измер ют разность потенциалов между двум  электродами сравнени , помещенными в емкости с растворами элект ролита различной концентрации и разделенными мембраной из твердеющего в жущего. При этом в качестве электродов сравнени , используют хлорсеребр ные электроды, а в качестве электролита раствор хлористого кали . Разность потенциалов в электрохимической цепи: Ад, АдС , ,, мем брана из твердевдего в жущего, КС AgCl, Ад, соответсгвующа  предлагае мому способу, определ етс  выражени ми Е Ч - H.tD т и т,, - мольные концентрации растворов; f и f. - коэффициенты активно тей водных растворов КС Г, Соответствующие концентраци м т и т. Ч и Ч - потенциалы хлорсереб р ных электродовj D - диффузионный потенциал; t., - числа переноса ионов и СГ Т - - температура исследуемой среды; F - число Фараде -, R - газова  посто нна . В рассматриваемой электрохимичес кой цепи возникает заметный диффузионный потенциал вследствие того, что мембрана из твердеющего в жущего  вл ющегос  капилл рно-пористым тело измен ет соотношение между числами переноса ионов. Капилл рно-пористое тело, обладающее отрицательным поверхностным зар дом на границе твердой и жидкой фаз, уйеличивает числа переноса катионов. При положительном поверхностном зар де увеличиваютс  числа переноса анионов. Продукты гидратации алита ибелита в цементном тесте имеют отрицательный поверхностный зар д. Продукты гидратации сшюминатной и алюмоферрйтной составл ющих , а также гипс и эттрингит имеют положительный поверхностный зар д. Твердеющее цементное тесто имеет суммарный отрицательный поверхностный зар д. Таким образом, в рассматриваемой электрохимической цепи мембрана из цементного теста увеличивает числа переноса катионов (), что приводит к значительному росту диффузионного потенциала в положительную сторону . Способность измен ть числа переноса ионов зависит также от состо ни  капилл рно-пористой структуры тела. Поэтому цементное тесто, измен   свою физическую структуру в процессе твердени , вызывает изменение диффузионного потенциала и следовательно разности потенциалов в рассматриваемой электрохимической цепи в соответствии с уравнени ми 1-3. В период схватывани  цементное гесто тер ет тиксотропные свойства и пластичность из-за процессов интенсивного структурообразовани  в цементном геле. При этом быстро об-. разуетс  разветвленна  сеть микрокапилл ров и пор. Следовательно в этот период мембрана из твердеющего цементного теста вызывает наиболее быстрое изменение разности потенциалов . Рост чисел переноса ионов приводит к росту диффузионного потенциала D и разности потенциалов Е в соответствии с уравнением 2. Начало и конец резкого изменени  величины Е определ ет период схватывани  цемента . Началом схватывани  следует считать врем  от момента затворени  цемента водой до момента резкого возрастани  разности потенциалов Е. Концом схватывани .следует считать врем  от момента затворени  до момента прекращени  резкого возрастани  величины Е. На .графике функциональной зависимости Е С (врем ) начало и конец схватывани  определ ют по точкам перегибов кривой Е-Е (). Предлагаемый способ может быть использован также дл  определени  ложного схватывани  цементного теста. Ложное схватывание заключаетс  в том, что затворенный водой цемент очень быстро загустевает и схватываетс , но при перемешивании вновь разжижаетс  и в дальнейшем показывает нормальные сроки схватывани .

Причиной ложного схватывани   вл етс  дегидратаци  двуводного гипса при недостаточном охлаждении клинкера перед помолом цемента и нагревание в процессе помола.

Использование цементов, обладающих ложным схватыванием, приводит к потере удобоукладываемости цементным раствором или бетоном.

Образую1дайс  при дегидратации полуводный гипс быстро схватываетс  в затворенном цементном тесте, одновременно ускор   гидратацию трехкальциевого алюмината с образованием гидросульфоалюмината кальци . Таким образом , при ложном схватывании по вл етс  тиксотропна  капилл рно-пориста  структура, образуема  указанными соединени ми и имеюща  положительный поверхностный зар д. Следовательно, цементное хесто в период ложного схватывани  увеличивает числа переноса анионов. В рассматриваемой электрохимической цепи при наличии мембраны из цемента, обладающего ложным схватыванием, наблюдаетс  уменьшение величины Е, вызванное ростом диффузионного потенциала в отрицательную сторону в соответствии с уравнени ми 1 и 3. Следует считать, что цемент обладает ложным схватыванием, если в течение некоторого времени с момента затворени  происходит уменьшение .. величины Е, измер емой в рассматриваемой цепи.

На фиг. 1 показана графическа  зависимость изменени  разности потенциалов Е от времени твердени  трех различных цементов. Сроки схватывани , определенные по предлагаемому способу, отмечены на кривых E-E(t) индексами q и 6 . Сроки схватывани , определенные по стандартной методике, отмечены на этих же кривых крестиками 4 Как следует из анализа приведенных кривых сроки схватывани , определенные по предлагаемому способу и по стандартной методике хорошо коррелируют между собой, относительное расхождение между ними не превышает 5%.

На фиг. 2 показана графическа  зависимость функции ) дл  цемента , обладающего ложным схватыванием . В начальный период тверде

ни  наблюдаетс  уменьшение величины Е (интервал d -рТ, характерное дл  процессов ложного схватывани . В дальнейшем наступает нормальный процесс схватывани  и следует подъем кривой Е-Е(Т).

Предлагаемый способ отражает существо процессов, протекающих при схватывании в жущих, так как он основан непосредственно на тех эффектах структурообразовани , которые

0 возникают в этот период и не св зан с произвольными допущени ми, что позвол ет более точно и достоверно определ ть сроки схватывани . При эжом он отличаетс  меньшей трудоем5 костью, чем известные, и может быть применен в схеме автоматического управлени  и контрол  процессов производства в жущих.

Использование предлагаемого

0 способа в текущем контроле производства цемента позвол ет также своевременно обнаруживать ложное схватывание и устран ть вызывающие его причины.

5

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   jf. Способ потенциометрического определени  сроков схватывани  и ложного схватывани  в жущих путем измерени 

   0 разности потенциалов между двум  электродами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и достоверности определени , измер ют разность потенциалов между двум 

   5 электродами сравнени , помещенными в емкость с растворами электролита различной концентрации и разделенными мембраной из твердеющего в жущего .

   0
2. 2. Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что, в качестве электродов Сравнени  используют хлорсеребр ные электроды, а в качестве электролита - раствор хлористого кали .

   5

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.N.Aschan Determining the setting time of cement paste, mortar and concrete. Magazine Concrete

   0 Research, 1966, v.lS, № 56, p.l53160 .

   2,Авторское свидетельство СССР 171664, кл. G 01 N 27/26, 1965 (прототип).