一种用于恒定温度下测试水泥水化热的装置的制作方法

本发明涉及水泥检测技术领域，尤其涉及一种用于恒定温度下测试水泥水化热的装置。

背景技术：

水泥水化过程中各组分和水之间发生了一系列的化学反应，并放出大量水化热，水泥的水化反应是一个漫长的动力学过程，现行测试水泥水化热的方法主要有溶解热法（基准法）和直接测定法。

直接测定法(gb/t2022－1980)是一种操作简单、不需其它化学试剂和无污染的标准试验方法。其原理是：水泥胶砂在特定的环境中水化，然后根据水泥水化热量积蓄和散失的多少求得水泥各龄期的水化热。直接法能够测量水泥在水化过程中的放热速率和放热量，在水化反应前期也能较为精准地计算水泥浆体的放热量，但是由于放热量的聚集，随着浆体温度的升高，水泥的水化速率和放热量也不可避免受到影响。

而溶解热法(gb/t12959－1991)则是依据热化学中的盖斯定律,即化学反应的热效应只与体系的初态和终态有关,而与反应的途径无关而提出的。它是在热量计周围温度一定的条件下分别将未水化的水泥与已水化至一定龄期的水泥放在一定浓度的标准酸溶液中溶解,然后测定溶解热之差,作为该水泥在规定龄期内所放出的水化热。溶解热法的精确性要远高于直接法，但操作过程过于烦琐、不能系统精确地记录水泥水化放热变化曲线，同时还需考虑资源耗费较大、性价比不够高这类客观问题。

现如今，等温量热仪的出现已经大大提升了直接法测量水化放热量的准确性，由于其内筒与外筒之间存在散热装置，可以将浆体因为水化反应而聚集的热量释放出去，并计量放热功率，外界的恒温系统也能提供内筒一个稳定的恒温环境，大大提高了计算浆体在t任意温度下的水化放热量的精确性。但此种方法由于装置设计和耗能所限，仪器只能用于水泥净浆的测量，且无法捕捉温度变化曲线；另外，由于对样品的大小有严格限制，过小的样品是否具有足够的代表性也是值得商榷的问题。同时，现有的设备在水化热测试时缺乏恒定温度的环境。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动测试、精确度高的用于恒定温度下测试水泥水化热的装置。

为解决上述问题，本发明所述的一种用于恒定温度下测试水泥水化热的装置，其特征在于：该装置包括一台设有自动控温系统的计算机、温度记录仪、两个金属箱、甘油三脂箱；一个所述金属箱内设有铁筒，该铁筒的下面设有四周用木垫板固定的泡沫垫板；所述铁筒内固定有广口保温瓶，该保温瓶的瓶口设有聚苯乙烯泡沫塑料盖；所述泡沫塑料盖上分别插有温度探头ⅰ、温度探头ⅱ、温度探头ⅲ、温度探头ⅳ，该温度探头ⅰ、温度探头ⅱ、温度探头ⅲ、温度探头ⅳ分别与所述温度记录仪相连；另一个所述金属箱内设有所述甘油三脂箱，该甘油三脂箱的底部分别设有制冷压缩机和加热器；所述甘油三脂箱上设有循环输液管ⅱ，该循环输液管ⅱ经计量泵连有插入所述泡沫塑料盖的循环输液管ⅰ；所述温度记录仪、所述制冷压缩机和所述加热器分别通过数据线与所述计算机相连。

所述温度探头ⅰ与所述温度探头ⅳ的末端接近所述泡沫塑料盖的底部。

所述温度探头ⅱ的末端位于所述循环输液管ⅰ末端的上方，且位于所述温度探头ⅰ或所述温度探头ⅳ末端的下方。

所述温度探头ⅲ的末端接近所述保温瓶的底部。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明利用自动控温系统和智能检测循环输液系统的出入口温差，控制保温瓶内浆体和环境温度，当出入口温差超出限值时，通过启动制冷机或加热器降低或升高循环输液系统内的液体温度，将保温瓶内的温度时刻控制在和实验预设温度相差不到0.5℃的范围内，从而为水泥浆体提供恒定的温度环境下（此恒温环境指的是水泥浆体的内部温度保持稳定，而非指外界气温或者是水浴系统的温度恒定）。

2、本发明能够测试水泥浆体在某一恒定温度下持续放热所获得的真实放热量和放热速率，从而排除了由于浆体内部温度上升而引起的水化放热量误差。

3、本发明可以满足一般水化实验的要求，准确性将远远高于原先的半绝热量热仪，而且较等温量热仪相比，适用范围更广，精确程度更高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图中：1—自动控温系统；2—数据线；3—温度记录仪；4—泡沫垫板；5—木垫板；6—铁筒；7—金属箱；8—保温瓶；9—泡沫塑料盖；10—温度探头ⅰ；11—温度探头ⅱ；12—温度探头ⅲ；13—温度探头ⅳ；14—循环输液管ⅰ；15—计量泵；16—循环输液管ⅱ；17—甘油三脂箱；18—制冷压缩机；19—加热器。

具体实施方式

如图1所示，一种用于恒定温度下测试水泥水化热的装置，该装置包括一台设有自动控温系统1的计算机、温度记录仪3、两个金属箱7、甘油三脂箱17。

一个金属箱7内设有铁筒6，该铁筒6的下面设有四周用木垫板5固定的泡沫垫板4；铁筒6内固定有广口保温瓶8，该保温瓶8的瓶口设有聚苯乙烯泡沫塑料盖9；泡沫塑料盖9上分别插有温度探头ⅰ10、温度探头ⅱ11、温度探头ⅲ12、温度探头ⅳ13，该温度探头ⅰ10、温度探头ⅱ11、温度探头ⅲ12、温度探头ⅳ13分别与温度记录仪3相连，用于记录保温瓶8内的浆体、空气以及进出保温瓶的甘油三脂的温度变化曲线。

另一个金属箱7内设有甘油三脂箱17，该甘油三脂箱17的底部分别设有制冷压缩机18和加热器19；甘油三脂箱17上设有循环输液管ⅱ16，该循环输液管ⅱ16经计量泵15连有插入泡沫塑料盖9的循环输液管ⅰ14；温度记录仪3、制冷压缩机18和加热器19分别通过数据线2与计算机相连，将记录下的温度数据实时传输到计算机。

温度探头ⅰ10与温度探头ⅳ13的末端接近泡沫塑料盖9的底部。

温度探头ⅱ11的末端位于循环输液管ⅰ14末端的上方，且位于温度探头ⅰ10或温度探头ⅳ13末端的下方。

温度探头ⅲ12的末端接近保温瓶8的底部。

本发明的工作原理：

本发明通过温度记录仪3采集的数据，对制冷压缩机18作出指令，循环输液管ⅱ16、循环输液管ⅰ14为一套循环输液管，通过抽取甘油三脂箱17内的甘油三脂输入管道，在广口保温瓶8内进行热量交换，由温度探头ⅰ10测试入瓶温度，由温度探头ⅳ13测试出瓶温度，当瓶内的温度较高时，出入温差会显著提高，当温差超过规定限值时，制冷压缩机18得到指令开始工作制冷，降低甘油三脂的循环温度，并通过温度探头ⅱ11、温度探头ⅲ12观察浆体温度，达到实验设定值的误差允许范围之后，制冷压缩机18停止工作，反之，如果出口温度低于入口温度，则需要通过加热器19对甘油三脂进行加热来控制瓶内温度。

具体操作如下：

首先在实验开始前检查各零部件仪器是否运转正常，有无破损情况出现。检查无误后，打开计算机自动控温系统1，新建一个记录文件，开始进行试验。

第一步将制备好的水泥浆体直接放入广口保温瓶8内，然后在浆体中插入温度探头ⅱ11检测浆体温度，瓶中央放置温度探头ⅲ12检测瓶内环境温度，然后安装循环输液管ⅱ16、循环输液管ⅰ14，最后安上泡沫塑料盖9。

第二步，启动制冷压缩机18和加热器19，让甘油三脂箱17内的甘油三脂的温度达到设定液温。

第三步，启动循环输液管ⅱ16、循环输液管ⅰ14，计算机自动观察温度探头ⅰ10和温度探头ⅳ13实时记录的出入口温差，当温差达到规定限值，自动启动制冷压缩机18或加热器19，改变循环输液系统温度，并实时观察水泥浆体内的温度和循环输液系统的温差，温差稳定后，自动关闭制冷压缩机18或加热器19（由于瓶内浆体在持续放热，且半绝热的广口保温瓶8会逃逸热量，因此这一步骤是循环往复的。）。

第四步，自动控温系统1将实时统计循环输液系统吸收或放出的热量，加上广口保温瓶8的逃逸热量，实时绘制水泥浆体随龄期变化的总水化热和水化放热速率。

第五步，实验到达设计龄期后，关闭自动控温系统1，打开泡沫塑料盖9，卸下循环输液管ⅱ16、循环输液管ⅰ14，取出广口保温瓶8，将水泥浆体废弃（亦可取出做下一步强度、结构等分析试验），实验完成。