水泥凝结时间自动测定仪.pdf

本发明为测试仪器，用于水泥初凝、终凝时间的测定。
    水泥是现代最重要的建筑材料之一。水泥加水后拌成水泥浆，由可塑塑状态转变到具有一定强度的固体状态的过程为水泥的凝结。开始失去可塑性的时间叫初凝时间，全部失去可塑性的时间叫终凝时间。凝结时间是水泥的重要物理性能，各国对水泥的初凝时间、终凝时间都有国家标准的规定。测定凝结时间，世界绝大多数国家（包括中国）都采用“维卡仪法”。〔此仪器外观及主要结构见附图1，其中1为铁座，2为金属圆棒，3为松紧螺钉，4为指针，5为标尺）这是一种有一百多年历史的传统方法，采用手工操作，每隔五分钟或十五分钟操作一次带有三百克重的试针，观察试针自水泥浆表面自由落体沉入的深度判定初、终凝时间。显然，这种方法费时、费力，每个试样要一个一个地测定，操作人员需要几小时或十几小时地等待，观察凝结时间的到达。而且，由于操作人员的熟练程度与能力不同也影响测定结果的准确性。为了解决繁琐的人工操作，本世纪五十年代瑞士发明了一种机械式凝结时间测定仪，由于结构复杂、不能保持试体环境湿度而未能推广应用。七十年代以来又有日本、意大利相继研制出自动凝结仪（仪器外观见图2-1，图2-2）均是以机械-电气控制为主、测试结果用试笔在特定纸上划痕给出，并且试体环境湿度不能满足要求。因此，凝结时间自动测定仍变化都是不可避免的，但这会对凝结时间的判断造成很大误差。本发明的自动测定仪使用了“自动找面”技术，亦即在试针刚刚接触试面，试针立即停留在试面上，待过数秒时间后，试针再突然自由下沉。这个技术有效地提高了凝结时间测定的准确性。它是利用电阻变化地电讯号实现的：在试针与底模之间加一个适量的电阻量，只要试针一接触试体表面，电阻量急聚变化，这一信号反馈给执行系统，试针立即停止向下运动。

    如前所述，近些年国外发明的各种水泥凝结时间测定仪器未能成功的原因之一即是未能保证试体的环境湿度。本发明的水泥凝结时间自动测定仪，设计了湿度保护壳和加湿槽，保证测试过程试体的环境湿度为相对湿度大于90%，满足了样品测试过程对相对湿度的要求：试体在湿度保护壳内，加湿槽内的水由电热元件蒸发，由加湿开关控制。

    每一个水泥试样体凝结时间是否到达需经试针多次试扎方能获得。该仪器设计每个试体最多试扎次数为102次，可以满足我国国家标准对初、终凝时间的规定。而试扎一次就在试体表面留下一个测点，试针如果在以后的试扎中重复在此测点上则是不允许的，为此，设计了测点分布方案：测点在试体表面上散开，依次交错分布，各测点中心间距4mm，最外层距试模内壁4mm以上，无一重合。把测点分布方案编成软件程序指挥园盘回转和移动来实现。除此以外，试针每试扎后，表面必然沾着一些水泥浆，下次试扎前应将试针拭净，否则同样影响测试的准确性。本发明的自动测试仪模仿人工操作，设置有可自动刮泥的刮泥器，它是应用限位拉力自动电磁铁控制刮泥装置，在试针返回提升时，轻轻抱住试针，相当于“橹”一下。此限位拉力自动电磁铁同时还用在园盘回转定位和试针自由落体控然没有完好解决。

    本发明的目的，就是要改变手工测定或近些年相继出现的各种测定仪存在的不足之处，制造出能模仿人工操作的全过程，操作方便、测试精度高、测试结果可以打印报出的凝结时间自动测定仪。

    这种新型的水泥凝结时间自动测定仪是由机座、电源、园盘系统、试针系统、保湿箱、驱动系统、控制系统、显示与打字系统组成。仪器正面如图3所示，其中：1为机座（有取放试杯用门），2为恒湿箱，3，4，5，6分别为选杯、清零、置数和启动键，7为上纸键，8为打印机出纸口，9为显示器。它是一个由单片机控制的机电一体化自动测试装置。该仪器的工作原理是：测试全过程按照专门的软件程序模仿人工操作进行，机械动作由单片机控制：试针的垂直上下运动由步进电机驱动，此步进电机还起测试、定距作用，由电脑记录试针自由下沉深度;仪器园盘上的八个试体也由微型步进电机带动，做极座标运动，运动程序也由电脑控制;测定初凝时间每隔五分钟试扎一次;测定终凝时间每隔十五分钟试扎一次，临近终凝时也自动变换为每隔五分钟试扎一次，初、终凝时间的判断以连续两次到达后的第一次到达时间计算为初、终凝时间。一个试体初、终凝到达后打印机自动报出结果。

    为完成各种动作的启动、协调、测定、判断、记忆、报出，即：完成模仿人工凝结时间操作的全过程，设计的软件程序，其流程如图4框图所示。硬件设计的电原理框图见图5。

    试针自由沉入水泥浆体的深度是判断初、终凝时间的依据，由于试模高度的变化、抹制试体表面高度的变化以及试体凝结过程中表面凸凹制两个地方。

    由于本发明的水泥凝结时间自动测定仪的测试全过程由专门设计的软件程序控制，只要另行设计软件程序即可根据不同厂家或研究单位对不同水泥或水泥的不同测定要求在本仪器上实现。