[实用新型]一种在高温条件下水泥凝结时间的测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水泥凝结时间测试技术领域，尤其涉及到一种在高温条件下水泥凝结时间的测试装置。

背景技术

水泥凝结时间是土建施工过程中不可忽视的影响因素，因为水泥的凝结时间直接影响着施工进度、服役寿命和长期耐久性。水泥凝结时间对于喷射混凝土的施工尤为关键，因为喷射混凝土通常需通过喷射机将混凝土喷射到隧道的立面和顶面等工作面上，在重力的作用下，喷射到工作面上的混凝土有与基层相剥离的趋势，因此要求喷射混凝土具有很快的凝结速率，为加快喷射混凝土的凝结速率，通常的方法是在混凝土的制备过程中加入一定量的速凝剂。合格的速凝剂应该能使得基准水泥的初凝时间控制在3~5分钟以内，终凝时间控制在8~12分钟以内。

除了速凝剂外，环境和隧道工作面的温度和湿度也会影响喷射混凝土的凝结时间。20 世纪 60 年代以来，修建在复杂地质条件下的隧道越来越多，工程中常见的问题是所开挖隧道的工作面由于埋深很大或者高温地下水的影响而具有较高的温度，该现象通常称为高地温问题。高地温问题己是隧道工程、采矿工程和其它地下工程常见的地质问题。高地温通常可使得工作面的温度超过40℃，如我国正在兴建的拉日铁路隧道，最高可达80℃如我国计划修建的高黎贡山隧道。

水泥凝结时间的常规测试方法是在室温条件下，依据GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》来进行，其测试对象是依据水泥标准稠度用水量所制备成的水泥浆体，所使用的测试设备是维卡仪，其测试原理是通过维卡仪的试针的水泥浆体中的穿刺深度来表征水泥的凝结进程，并得出水泥的初凝和终凝时间。通常随着水泥浆所处的环境温度的升高，水泥的水化反应速率加快会使得凝结速率加快，表现为凝结时间缩短；但过高的外界环境温度也会对水泥的凝结速率产生不利影响，如过高的外界环境温度会使得水泥浆体中的水分被过度蒸发而失去凝结性能。同时，不同品质和作用机理的速凝剂，在外界温度的作用下，对水泥浆体凝结过程的影响也不尽相同。目前还没有完善的理论可用来确切计算不同品种的水泥和速凝剂在不同的外界温度环境下，对水化速率和凝结时间的影响。因此，在实际工程中，通常需要通过试验测试的方式来考察外界温度环境对水泥浆体凝结过程的影响。

目前国内有关不同环境温度下水泥凝结时间的文献概况如下表所示。

从上表不同文献中研究的温度区间可见，关于水泥净浆凝结时间与环境温度的关系主要是在室温的环境条件下进行考察，最高也不超过50℃，这极大的限制了试验结论的完善性。

专利号为CN200510020769.0公开了一种高温高压式油井水泥浆凝结仪及其凝结时间的测量方法，该专利抛弃了传统的维卡仪针插式测量方法，利用密封的釜体加热加压，通过计算机和数据采集系统来自动记录时间和待测水泥浆的温度变化情况，根据其放热温度变化情况确定初、终凝时间。其立足点高，可以自动实现高温高压复杂环境中的水泥浆体凝结时间测试，但其设备成本高、操作复杂且测量周期较长。

专利号为 CN201020645783.6 公开了一种控温砂浆凝结时间测定仪，该专利使用了常规的维卡仪式测试方法，以特制的控温锅代替传统的圆模和玻璃板，用电热液提供高温环境进行试验，操作便捷。但该专利的试验对象是砂浆试块，且在测试的过程中不对试样进行翻面。此外，其控温方式依靠控温锅保温层外粘贴的刻度式温度计来监测，且以手动开关电热丝的方式来实现加热或保温，因此会导致试块温度监测和稳定度存在偏差。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型设计了一种在高温条件下水泥凝结时间的测试装置，该测试装置具有控温精确、操作简单、测试结果准确和成本低廉之特点。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种在高温条件下水泥凝结时间的测试装置，包括加热容器、发热件、水循环口、保护套、维卡仪、温度控制器、水位溢流口、温度传感器以及测样台，在加热容器内配置测样台，测样台旁边配置维卡仪，测样台上配置保护套，维卡仪的凝试针轴线与测样台相互垂直，在加热容器下部的内壁上配置有数个水循环口，在加热容器上部的内壁上配置有水位溢流口，在水循环口的下部配置有数个发热件，在水循环口的上部配置有数个温度传感器，数个发热件和数个温度传感器分别固定在加热容器内壁上，数个发热件和数个温度传感器分别通过导线联接在温度控制器上。

上述数个发热件的发热功率不能低于1000瓦。

上述温度控制器配置有PID调节器，温度控制器的控制误差不能超过±0.2℃。