一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置及其使用方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108426916 A(43)申请公布日 2018.08.21

(21)申请号 201810424249.3(22)申请日 2018.05.07

(71)申请人 东南大学

地址 2111 江苏省南京市江宁区东南大

学路2号(72)发明人 张云升　逄博　

(74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所

(普通合伙) 32204

代理人 柏尚春(51)Int.Cl.

G01N 25/48(2006.01)G01N 27/04(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页 附图2页

()发明名称

一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置及其使用方法(57)摘要

本发明公开了一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置及其使用方法，该由测试装置和计算机组成；测试装置包括保温仓和保温仓盖，在保温仓内部有样品仓，在样品仓内部有电磁搅拌装置和样品池，电磁搅拌装置位于样品仓内部的底端，样品池放置于电磁搅拌装置上，且样品池上开口利用密封盖密封，温度传感器和电导率传感器贯穿设置在密封盖上，在样品池内部有搅拌转子；计算机通过数据线与温度传感器和电导率传感器相连。其使用时将样品置于样品池中并安装好该装置，开启电磁搅拌装置，在计算机上记录水泥混凝土浆体结构形成过程中的温度和电导率变化曲线。该装置可以连续、自动、原位监测水泥自加水开始结构形成全过程，且实验设备便携、成本低廉。

CN 108426916 ACN 108426916 A

权　利　要　求　书

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1.一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置，其特征在于：该装置由测试装置(1)和计算机(2)组成；

其中测试装置(1)包括保温仓(11)和保温仓盖(3)，在保温仓(11)内部设置有样品仓(7)，在样品仓(7)内部设置有电磁搅拌装置(10)和样品池(8)，电磁搅拌装置(10)位于样品仓(7)内部的底端，样品池(8)放置于电磁搅拌装置(10)上，且样品池(8)的上开口利用密封盖(12)密封，温度传感器(5)和电导率传感器(6)贯穿设置在密封盖(12)上，且其感测点的一端伸入样品池(8)中，另一端分别连接有数据线(4)，在样品池(8)内部放置有搅拌转子(9)；

测试装置(1)外部的计算机(2)与数据线(4)相连，记录温度传感器(5)和电导率传感器(6)的数据。

2.如权利要求1所述的一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置，其特征在于：所述的保温仓(11)和保温仓盖(3)构成密封环境。

3.如权利要求1所述的一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置，其特征在于：所述的电磁搅拌装置(10)的转速在100～1500rpm范围内调节。

4.如权利要求1所述的一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置，其特征在于：所述的保温仓(11)是由导热系数小于0.038w/(m·k)的材料制成的密封保温仓，且保温仓的壁厚不小于10cm。

5.一种如权利要求1所述的测量水泥水化放热速率和水化期的装置的使用方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)首先将样品置于样品池(8)中，放置搅拌转子(9)，之后将样品池(8)放置于样品仓(7)底部的电磁搅拌装置(10)上，并旋紧密封盖(12)；

2)将温度传感器(5)和电导率传感器(6)带有感测点的一端通过密封盖(12)伸入样品池(8)中，另一端与数据线(4)连接，且温度传感器(5)和电导率传感器(6)的感测点置于样品内部，密封后盖紧保温仓盖(3)；

3)计算机(2)与数据线(4)连接后，开启电磁搅拌装置(10)并在计算机(2)上启动测试软件，自动记录样品中水泥混凝土浆体结构形成过程中的温度和电导率变化曲线。

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说　明　书

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一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置及其使用方法

技术领域

[0001]本发明涉及的是一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置及其使用方法，属于水泥混凝土性能测试技术。

背景技术

[0002]水泥混凝土是当今最重要的建筑材料，广泛应用于建筑、交通、桥梁、水利、地下工程等领域。随着全球经济迅速发展，建设规模空前，水泥混凝土使用量逐年上升，对于经济高速发展的中国尤为突出；然而，由于现代混凝土组分复杂，胶凝材料用量大，并且掺加了大量的工业废渣和外加剂，早期易开裂，导致长期力学强度和耐久性下降。我国近年来混凝土结构的过早失效时有发生，这不仅导致了国家财富大量流失，而且造成了资源与能源的极大浪费，更严重的是造成了大量的人员伤亡。

[0003]水泥的水化期和水化放热量是水泥的重要技术指标，若水泥水化期不适宜施工，会影响水泥混凝土制品的工作性能和服役性能；且水泥水化放出大量的水化热，而砼是热的不良导体，大体积砼工程内部积聚大量热量，导致内部温度较高，若严重则形成基体开裂。因此水泥水化过程进行速度的快慢及程度的大小直接决定着水化产物的数量以及微结构的密实程度，最终将影响水泥混凝土结构的物理力学性能、变形行为和长期耐久性能，因此水泥水化过程进行速度的快慢及程度的大小参数，可以用来监控水泥混凝土的质量，保障水泥混凝土的长期服役性能，同时也可用来优选原材料、优化配合比参数和科学指导施工。因此，研发水泥水化过程的监测装置具有十分重要的工程价值，为水泥混凝土质量监控提供了科学的实验仪器，应用前景十分广阔。

[0004]现有技术主要通过维卡仪测定水泥凝结时间，推测水化期，其具有误差大、操作繁杂，不能多样品同时测量、重复测量等缺点；水化热主要通过溶解热法和热导式等温量热仪，其缺点为前期准备复杂、误差大、连续监测时间短、仪器造价高且携带不便、水泥样品静置测试易分布不均等。

发明内容

[0005]技术问题：本发明的目的在于提供一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置及其使用方法，实现水泥早期水化过程的快速与准确测试。[0006]技术方案：本发明提供了一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置，该装置由测试装置和计算机组成；

[0007]其中测试装置包括保温仓和保温仓盖，在保温仓内部设置有样品仓，在样品仓内部设置有电磁搅拌装置和样品池，电磁搅拌装置位于样品仓内部的底端，样品池放置于电磁搅拌装置上，且样品池的上开口利用密封盖密封，温度传感器和电导率传感器贯穿设置在密封盖上，其感测点的一端伸入样品池中，另一端分别连接有数据线，在样品池内部放置有搅拌转子；[0008]测试装置外部的计算机与数据线相连，记录温度传感器和电导率传感器的数据。

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说　明　书

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其中：

[0010]所述的保温仓和保温仓盖构成密封环境。

[0011]所述的电磁搅拌装置的转速在100～1500rpm范围内调节。

[0012]所述的保温仓是由导热系数小于0.038w/(m·k)的材料制成的密封保温仓，且保温仓的壁厚不小于10cm。[0013]利用电磁搅拌装置带动搅拌转子转动，使密封状态下的样品在保温仓内持续均匀混合；通过温度传感器和电导率传感器连续不断地测量样品温度和电导率值，并经由数据线传递至计算机内记录成数据曲线，实现数据的实时观察与比较。

[0014]本发明还提供了一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置的使用方法，包括以下步骤：

[0015]1)首先将样品置于样品池中，放置搅拌转子，之后将样品池放置于样品仓底部的电磁搅拌装置上，并旋紧密封盖；

[0016]2)将温度传感器和电导率传感器带有感测点的一端通过密封盖伸入样品池中，另一端与数据线连接，温度传感器和电导率传感器的感测点置于样品内部，密封后盖紧保温仓盖；

[0017]3)计算机与数据线链接后，开启电磁搅拌装置并在计算机上启动测试软件，自动记录样品中水泥混凝土浆体结构形成过程中的温度和电导率变化曲线。[0018]有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：[0019]1、可以连续、自动、原位监测水泥自加水开始结构形成全过程：本发明通过温度传感器和电导率传感器，整个监测过程在密闭绝热环境中完成，保证原位测试；利用计算机采集，实现连续、自动记录水泥浆体结构形成过程中的电导率、温度参数的变化曲线，推导水泥水化进程；[0020]2、可实现水泥在动态、静态下的水化：本发明的测试装置中，在绝热腔内有强磁转子，在不同转速下可实现水泥颗粒的均匀水化，避免由于不同水灰比导致颗粒分层、水化不均一；

[0021]3、实验设备便携、成本低廉，可满足大部分常规实验室水泥研究，技术经济效益明显。

附图说明

[0022]图1为本发明提供的一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置示意图；[0023]图2为采用本发明装置测量水泥水化放热速率和水化期案例1的具体结果；[0024]图3为采用本发明装置测量水泥水化放热速率和水化期案例2的具体结果；[0025]图4为采用本发明装置测量水泥水化放热速率和水化期案例3的具体结果；[0026]图中有：测试装置1、计算机2、保温仓盖3、数据线4、温度传感器5、电导率传感器6、样品仓7、样品池8、搅拌转子9、电磁搅拌装置10、保温仓11和密封盖12。具体实施方式

[0027]本发明针对现有水泥水化放热和水化期监测技术中存在的不足和缺陷，提供了一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置及其使用方法，通过在密闭绝热的环境中不断搅

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说　明　书

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拌水泥样品，实时监测样品温度和电导率的变化，当水泥水化不同阶段导致电导率与温度变化的不同规律，反应水泥水化放热规律与水化期，实现不同条件下水泥早期水化过程的快速与准确测试；主要用于建筑、交通、桥梁、水利、地下工程等土木工程领域的水泥研究和水泥工程质量控制提供支持，方便水泥混凝土原材料优化、配合比参数合理选择。[0028]下面结合附图对本发明作进一步说明：

[0029]一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置，该装置由测试装置1和计算机2组成；

[0030]其中测试装置1包括保温仓11和保温仓盖3，两者构成密封环境，在保温仓11内部设置有样品仓7，在样品仓7内部设置有电磁搅拌装置10和样品池8，电磁搅拌装置10位于样品仓7内部的底端，样品池8放置于电磁搅拌装置(10)上，且在样品池8的上开口利用密封盖12密封，温度传感器5和电导率传感器6贯穿设置在密封盖12上，其感试点的一端伸入样品池8中，另一端分别连接有数据线4，在样品池8内部放置有搅拌转子9；[0031]测试装置1外部的计算机2与数据线4相连，记录温度传感器5和电导率传感器6的数据。

[0032]所述的电磁搅拌装置10的转速在0～1500rpm范围内调节。

[0033]所述的保温仓11是由导热系数小于0.038w/(m·k)的材料制成的密封保温仓，且保温仓的壁厚不小于10cm。

[0034]一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置的使用方法，包括以下步骤：[0035]1)首先将样品置于样品池8中，放置搅拌转子9，之后将样品池8放置于样品仓7底部的电磁搅拌装置10上，并旋紧密封盖12；

[0036]2)将温度传感器5和电导率传感器6带有感测点的一端通过密封盖12伸入样品池8中，另一端与数据线4连接，温度传感器5和电导率传感器6的感测点置于样品内部，观察密封良好后，盖紧保温仓盖3；[0037]3)、计算机2与数据线4链接后，开启电磁搅拌装置10并在计算机2上启动测试软件自动记录样品中水泥混凝土浆体结构形成过程中的温度和电导率变化曲线。[0038]实施例1：

[0039]一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置，该装置由测试装置1和计算机2组成；

[0040]其中测试装置1包括保温仓11和保温仓盖3，两者构成密封环境，在保温仓11内部设置有样品仓7，在样品仓7内部设置有电磁搅拌装置10和样品池8，电磁搅拌装置10位于样品仓7内部的底端，样品池8放置于电磁搅拌装置10上，且在样品池8的上开口通过密封盖12密封，温度传感器5和电导率传感器6贯穿设置在密封盖12上，其感试点的一端伸入样品池8中，另一端分别连接有数据线4，在样品池8内部放置有搅拌转子9；[0041]测试装置1外部的计算机2与数据线4相连，记录温度传感器5和电导率传感器6的数据。

[0042]所述的电磁搅拌装置10的转速在100～1500rpm范围内调节。

[0043]所述的保温仓11是由导热系数小于0.038w/(m·k)的材料制成的密封保温仓，且保温仓的壁厚不小于10cm。

[0044]一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置的使用方法，包括以下步骤：

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CN 108426916 A[0045]

说　明　书

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1)首先将样品(260g P.II52.5硅酸盐水泥与260g自来水混合)置于样品池8中，放

置搅拌转子9，之后将样品池8放置于样品仓7底部的电磁搅拌装置10上，并旋紧密封盖12；[0046]2)将温度传感器5和电导率传感器6带有感测点的一端通过密封盖12伸入样品池8中，另一端与数据线4连接，温度传感器5和电导率传感器6的感测点置于样品内部，观察密封良好后，盖紧保温仓盖3；[0047]3)、计算机2与数据线4链接后，开启电磁搅拌装置10，设置搅拌频率为1500rpm并在计算机2上启动测试软件自动记录样品中水泥混凝土浆体结构形成过程中的温度和电导率变化曲线，测试结果如图2所示。[0048]实施例2：

[0049]一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置，该装置由测试装置1和计算机2组成；

[0050]其中测试装置1包括保温仓11和保温仓盖3，两者构成密封环境，在保温仓11内部设置有样品仓7，在样品仓7内部设置有电磁搅拌装置10和样品池8，电磁搅拌装置10位于样品仓7内部的底端，样品池8放置于电磁搅拌装置10上，且在样品池8的上开口通过密封盖12密封，温度传感器5和电导率传感器6贯穿设置在密封盖12上，其感试点的一端伸入样品池8中，另一端分别连接有数据线4，在样品池8内部放置有搅拌转子9；[0051]测试装置1外部的计算机2与数据线4相连，记录温度传感器5和电导率传感器6的数据。

[0052]所述的电磁搅拌装置10的转速在100～1500rpm范围内调节。

[0053]所述的保温仓11是由导热系数小于0.038w/(m·k)的材料制成的密封保温仓，且保温仓的壁厚不小于10cm。

[00]一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置的使用方法，包括以下步骤：[0055]1)首先将样品(300g P.II52.5硅酸盐水泥、32.5g硅烷偶联剂，208g自来水混合)置于样品池8中，放置搅拌转子9，之后将样品池8放置于样品仓7底部的电磁搅拌装置10上，并旋紧密封盖12；

[0056]2)将温度传感器5和电导率传感器6带有感测点的一端通过密封盖12伸入样品池8中，另一端与数据线4连接，温度传感器5和电导率传感器6的感测点置于样品内部，观察密封良好后，盖紧保温仓盖3；[0057]3)、计算机2与数据线4链接后，开启电磁搅拌装置10，设置搅拌频率为1000rpm并在计算机2上启动测试软件自动记录样品中水泥混凝土浆体结构形成过程中的温度和电导率变化曲线，测试结果如图3所示。[0058]实施例3

[0059]一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置，该装置由测试装置1和计算机2组成；

[0060]其中测试装置1包括保温仓11和保温仓盖3，两者构成密封环境，在保温仓11内部设置有样品仓7，在样品仓7内部设置有电磁搅拌装置10和样品池8，电磁搅拌装置10位于样品仓7内部的底端，样品池8放置于电磁搅拌装置10上，且在样品池8的上开口通过密封盖12密封，温度传感器5和电导率传感器6贯穿设置在密封盖12上，其感试点的一端伸入样品池8中，另一端分别连接有数据线4，在样品池8内部放置有搅拌转子9；

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说　明　书

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测试装置1外部的计算机2与数据线4相连，记录温度传感器5和电导率传感器6的

数据。

所述的电磁搅拌装置10的转速在100～1500rpm范围内调节。

[0063]所述的保温仓11是由导热系数小于0.038w/(m·k)的材料制成的密封保温仓，且保温仓的壁厚不小于10cm。

[00]一种测量水泥水化放热速率和水化期的装置的使用方法，包括以下步骤：[0065]1)首先将样品(260g P.II52.5硅酸盐水泥与200g自来水混合)置于样品池8中，放置搅拌转子9，之后将样品池8放置于样品仓7底部的电磁搅拌装置10上，并旋紧密封盖12；[0066]2)将温度传感器5和电导率传感器6带有感测点的一端通过密封盖12伸入样品池8中，另一端与数据线4连接，温度传感器5和电导率传感器6的感测点置于样品内部，观察密封良好后，盖紧保温仓盖3；[0067]3)、计算机2与数据线4链接后，开启电磁搅拌装置10，设置搅拌频率为100rpm并在计算机2上启动测试软件自动记录样品中水泥混凝土浆体结构形成过程中的温度和电导率变化曲线，测试结果如图4所示。[0068]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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说　明　书　附　图

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图3

图4

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