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摘要：水泥凝结时间的测定是水泥物理性能检测中必须检测的一环，也是水泥质量评定的重要指标之一，是确定水泥样品是否合格的关键一项。水泥凝结时间自动测定仪是一种比较常见的检测仪器，我国目前水泥凝结时间自动测定方面技术还属于中游位置，很多情况下还靠着手动操作。国外对于虽然有相对好用的水泥凝结时间自动测定仪，但是在测量之后还需要将结果进行人为分析，所以该种自动测定仪只能实现过程自动化，就目前研发现状来看，研制出符合国家标准、测量精度高、操作简洁的水泥凝结时间自动测定仪对提高水泥检测自动化水平和质量检测都具有极其重要的工程价值。
关键词：水泥；测定仪；自动测试
水泥是建筑领域一个极其重要的基础原料，水泥与我们现代的生活息息相关，在冶金、化工、建筑以及民用等行业都有广泛的应用，水泥的物理、化学性能以及其质量的好坏直接决定了使用水泥建设的设施是否具有足够的强度和耐久度，若水泥的质量不好则其构造的设施也存在着巨大的安全隐患，水泥质量直接关系到人民群众的生命安全以及国家财产安全，因此，一套完好的水泥质量检测体系具有不可或缺的作用，其中水泥凝结时间的测定时水泥质量检测的一项重要指标。
一、水泥凝结时间自动测定仪相关原理及开发
水泥的凝结时间是水泥质量衡量的一项重要指数，水泥凝结的过程是指水泥加水后搅拌成水泥净浆，并由可塑状态转移成固体状态的整个过程。水泥净浆开始失去可塑性的时间点被称为初凝时间，当其可塑性全部失去之后并产生强度的时间为终凝时间，在施工过程中，这些变化量的把握有十分重要的意义，其中，初凝时间不宜过早，这样可以留下足够的时间对水泥进行搅拌、运输、浇注等操作，若初凝时间太早则混凝土不能被搅拌均匀，对后续工程会造成困难。初凝时间过早还会使机器清理难度加大，复杂的产品成型后还会出现分层带。与此同时终凝时间还不宜过长，过长的终凝时间会降低模板的中转率，降低工作效率。由此可见，水泥凝结时间对施工以及建筑质量都有着很重要的作用。我国目前还有很多地方使用人工测定这种相对麻烦的方式。国外虽然有水泥凝结时间测定仪，但是其操作过于繁琐，而且同样需要人工分析测量结果。鉴于水泥凝结时间准确测定的重要性，研究出符合测试标准并可以自动且准确测定水泥凝结时间的测试仪器是十分必要的。国家标准规定的矿渣硅酸盐水泥以及火山灰质硅酸水泥等品种的初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得晚于10个小时，若是初凝时间不达标则水泥按照废品进行处理，终凝时间不达标则将水泥列为不合格产品。对于水泥凝结时间的测定绝大多数国家和地区都采用“维卡仪法”，这种方法中的水泥凝结时间测定仪需要试针、滑块、试模等零件，试针由不锈钢制成，试针加滑块的总质量大约为300g左右，滑块表明要求是光滑的靠重力下落。水泥加水搅拌成标准稠度的水泥净浆，将净浆装入耐腐蚀的金属材料或塑料制成试模中，多次震动后将水泥净浆刮平，并开始记录水泥全部加入水中的时间，将其记为水泥凝结时间的起始时间，30分钟之后对其进行第一次测定。在测定时，现将试针降低并与水泥净浆表面进行接触，接触之后直接将其突然放松，让试针垂直下降并沉入水泥净浆中，等待30秒或等待试针完全停止下降时测量试针的沉入深度，若试针在水泥36mm左右处停止下降则认定水泥达到初凝状态。若试针智能进入水泥约0.5mm时则证明水泥达到终凝状态。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆测定过程中应该注意试针在测试之前应该从水泥净浆的表面进行释放，临近初凝时间时应每隔5分钟进行一次测试，临近终凝时间每次测试的时间间隔大约在15分钟左右。测试时，不能让试针再次掉入之前已有的针孔，并且针孔之间应该保证相应的距离。在测试期前应该保证试模不受到过大的震动，每次测试之后应将试模放回湿气养护箱中保持一定的温度和相对湿度，同时试针也应该保持清洁。
二、水泥凝结时间自动测定仪的关键技术
1.自动找平技术
国外的水泥凝结时间自动测定仪目前在很大程度上实现了测试自动化，但是在其操作的过程中可以看出其过程与手动的水泥凝结时间测定仪只少了一个环节，这个环节为其在测量时没有将试针放到水泥净浆表面再进行沉入，但是缺少此环节容易导致凝结时间测量的误差加大，因此，需要改进的为试针在沉入水泥净浆之前应先接触到其表面上，保证每次测量之前都以测试点处都能以水泥净浆表面为基础，做到自动找平，然后再讲试针沉入水泥净浆中。所谓自动找平技术就是要使试针刚好接触到水泥表面是使试针先停在水泥净浆的表面上，在该技术的实现过程中应该注意产生的信号应该是稳定的并带有周期性的，并让试针准确停在水泥净浆表面上。在水泥凝结时间自动测定仪中，需增加自动判断装置，增加自动判定装置时应考虑到水泥净浆在初期是比较软的，随着时间的推移才能够逐渐变硬，所以不能使用压力传感器。可以通过“通电技术”来实现自动水平的技术，即在水泥净浆中放入一个电阻进行串联，提供1.5V的电压，试针与机体接地，当试针接触到水泥净浆的表面时，电信号会发生变化，通过电路分析，在电路电压发生变化时产生一个中断信号，使试针停止运动，此时试针就停在了水泥净浆的表面上了。但是，由于水泥在终凝状态下，电阻会变的很大，不同型号的水泥电阻值也会不尽相同，所以，为了保证产生电信号的稳定性，应保持串联电阻的阻值尽可能大一些，并设置一个比较电压，在测试过程中实时观察水泥净浆电阻值的变化。
2.试针停留准确度测试及传感器
当产生了判断信号后就可以考虑试针是否能够准确停在水泥净浆的表面上，随着水泥净浆的凝结过程，试针掉入其中的深度也会越来越浅，但是在掉入过程中，由于试针本身质量比较低，降落过程中受到的阻力很小，所以下降时间很短，产生的位移很大，容易导致测量误差过大，所以采用凸轮机构控制来对试针的下落进行控制，此种控制方法可以使试针在接触了水泥净浆后不再产生电信号，同时不再给步进电机脉冲信号。在采集试针进入水泥长度时则需选择位移传感器，测量出的数据都由位移传感器进行接收和计算，但是由于试针进入的长度会越来越短，所以应该选择精度高、稳定性好的位移传感器。
结束语：
虽然水泥凝结时间自动测定仪在国际以及国内还未设计并普及完全，但是随着电子技术以及软件技术的快速发展，测试仪器可以更多地与微电脑技术以及电子技术相结合，实现测试过程的自动化、测试结果智能化，即我们所需的自动测试，自动分析并且初步显示水泥净浆的初凝时间以及终凝时间。本文所提出的技术以及方法可以设计出更加自动化的水泥凝结时间自动测定仪，不仅能够填补技术上的空白，同时价格相比现有的水泥凝结时间测定仪更加低廉，适合大量采购与生产，也代表了实验室条件下可完成并且经济性好的一种方案。通过此次研究希望能够满足广大客户的需要的同时提高建筑以及建设用水泥的质量，为市场提供更多的经济效应。
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论文作者:曾成刚
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/19
标签：水泥论文; 时间论文; 测定仪论文; 测试论文; 测量论文; 过程中论文; 质量论文; 《防护工程》2019年第6期论文;