[發明專利]無損測試水泥基材料凝結時間的裝置和方法

在審

• 申請號: 201910764612.0
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110487674A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 巴特;陳梟;朱健峰;馬紅巖;葉建設
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林超<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種無損測試水泥基材料凝結時間的裝置和方法。木模板為由多塊木板搭建的上端開口的長方體箱，木模板內填充放置水泥基材料樣品，在木模板兩側對稱地分別開有三個彎曲元預留孔，每個彎曲元預留孔為通孔，彎曲元預留孔內安裝有彎曲元結構，彎曲元預留孔中通過螺紋安裝有螺套，朝向木模板內中心的一端開設有盲孔；彎曲元基片向外依次包裹有聚氨酯漆、紫色底漆和聚氯乙烯水泥，形成彎曲元，彎曲元安裝在螺套的盲孔中，且彎曲元基片的扁平表面豎直布置；彎曲元基片經電線引出連接到剪切波速測試系統。本發明可無損、實時地獲得水泥基材料的凝結時間。實現了利用機械波無損傷法獲得現場施工中所使用水泥基材料的凝結時間。

技術領域

本發明屬于水泥基材料領域，具體涉及了一種無損測試水泥基材料凝結時間的裝置和方法，能用于測試水泥基材料早期凝結過程的凝結時間。

背景技術

水泥基材料被大量的應用于全球的工程建設項目中。為確保用水泥基材料所建造基礎設施的質量以及長期服役性能，確定其早期性能非常重要。初凝時間與終凝時間是水泥基材料非常關鍵的早期性能指標，對于建設工程施工具有重要的指導意義。初凝時間是從水泥與水混合時刻到水泥漿開始失去可塑性和流動性所經過的時間。終凝時間是從水加入水泥開始到水泥漿完全失去其可塑性并開始具備一定強度所經過的時間。

目前，用于測量砂漿或混凝土凝結時間的規范標準是抗穿透性試驗(ASTM C403)，用于測量水泥漿凝結時間的規范標準是Vicat針試驗(ASTM C191)。但這些標準方法對于試樣具有破壞性，故無法用標準方法獲得現場施工中水泥基材料構件的凝結時間。所以，如何運用無損傷方法準確地獲得水泥基材料的凝結時間是一個急需解決的問題。

近些年來，由于壓縮波波速(V_p)可反映水泥基材料中的裂縫及空洞，大量的施工現場測試了水泥基材料早期凝結過程中的V_p值，并有一些學者直接通過所得的V_p變化曲線估計水泥基材料的凝結時間。然而，水泥基材料中的水分會導致高V_p值(大約1490m/s)。而在水泥基材料早期凝結過程中，其固體部分中傳播的V_p值也只是從新鮮狀態的100m/s變化到硬化狀態下的4000m/s左右。可見水泥基材料固體部分中的V_p值在凝結前期被水屏蔽，且大量的研究也表明V_p變化曲線與凝結時間的關聯性不足。故將V_p值作為水泥基材料早期凝結過程中的性能指標是不妥當的。由于剪切波主要通過材料的固體骨架傳播，受材料中水分、空氣的影響較小，已經有不少學者研究表明剪切波速值(V_s)對水泥基材料的早期凝結過程更加敏感。但存在兩個問題：(1)水泥基材料在早期凝結過程中剪切剛度值上升過快，這對連續監測其早期凝結過程的V_s值帶來了巨大的挑戰，目前只能測得其在15h內的V_s值，而水泥基材料早期凝結過程一般大于24h。(2)目前大部分學者采用FreshCon系統同時測定V_s值及V_p值，但由于FreshCon系統中使用的水泥基材料樣品尺寸過小，導致凝結后期機械波的傳播時間過小到接近系統延遲時間。

目前已經有學者根據所測得的V_s值求解水泥基材料凝結時間，以及將V_s與V_p值轉化為彈性模量變化曲線，再根據彈性模量變化曲線求得凝結時間。但以上的方法對凝結時間的關聯性還不足，用這些方法估計凝結時間存在巨大的誤差。

綜上所述：(1)急需一種可以連續測試大尺寸(降低系統延遲時間所帶來的影響)水泥基材料樣品凝結過程剪切波速24h以上的實驗系統。(2)如何提高無損測試水泥基材料凝結時間的準確度，也是一個需要解決的問題。

發明內容