CN113804864A - 一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，其中测试装置包括振荡器与气泡图像处理***；测试方法包括：配制模拟水泥孔溶液，然后将待测引气剂加入模拟的水泥孔溶液中形成待测液；取一定量待测液装入透明测试容器中密封，启动测试装置进行振荡起泡；振荡完成后打开密封塞，静置5 min后对气泡中间位置一定正方形区域进行微距拍摄，读取通过气泡图像处理***处理后在显示器上成像显示的气泡个数和气泡平均直径，以及整个测试容器的气泡体积和气泡体积减少一半所用的时间。实验通过振荡的方式达到了引气的目的，此方法可简便有效地评价引气剂在混凝土中的引气性能和气泡稳定性能，具有很强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法。
背景技术
现代混凝土与砂浆拌和技术中，简单地掺减水剂或是保坍剂已经很难满足技术要求，在实际施工中，往往需要通过复掺引气剂、缓凝剂或消泡剂来达到施工条件。其中引气剂是一种能在混凝土中引入微小而稳定气泡的混凝土外加剂，它的掺入可以使混凝土拌合物的和易性大大改善，提高低温环境下混凝土的抗冻性能以及提高混凝土耐久性能。
现有的混凝土引气剂引气性能一般通过含气量测定仪测定，评价方法为气压法，由于气压等环境因素与操作误差对含气量影响较大，因而评价的客观性较低。关于如何更准确地评价混凝土引气剂的性能，已有研究给出了一些解决办法，公开号为CN103926174A，公开日为2014年7月16日，名称为《水泥混凝土用引气剂引气效果的评价方法》的专利提出了一种在氢氧化钙溶液中通过测定表面张力变化拐点的饱和引气剂浓度从而来评价引气剂性能的方法，此方法主要依据表面张力变化拐点所需引气剂浓度和引气性能的负相关性对引气剂进行评价，但此方法受气压的影响较大，当气压较低时所测的引气剂引气效果也较差，不能客观地评价引气剂的性能。公开号为CN112763379A，公开日为2021年5月7日，名称为《一种混凝土外加剂引气性能评价方法》的专利公开了一种通过横向搅拌引气，再竖直静置读取气泡体积的引气剂性能评价方法，此方法可以有效地评价不同引气剂对混凝土的引气性能，但此方法横向搅拌再纵向竖直的操作方式对气泡体积的读数影响较大，且搅拌速度难以控制，因为搅拌速度过快会造成大气泡过早破坏，搅拌速度过慢会鼓泡困难。现有技术授权公告号为CN212282957U，授权公告日为2021年1月5日，名称为《一种分液漏斗垂直振荡器》的专利公开了一种振荡方式为垂直振荡的传统分液漏斗振荡器，虽然本方案采用了竖直振荡，避免上个现有技术的横向搅拌再纵向竖直的操作方式带来的问题，但是该振荡器无法适用于较大口径容器的固定，且未连接气泡图像处理***，无法满足混凝土用引气剂在引气后气泡平均直径的测量，且无法准确地测出特定区域气泡的个数。因此需要一种引气性能测试装置及测试方法。
发明内容
1.所要解决的技术问题：
针对上述技术问题，本发明提供一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，对模拟水泥孔溶液通过振荡的方式引入了空气，通过引气剂的界面作用形成气泡，达到了引气的目的，最后通过测试特定中间平面区域的气泡个数和气泡平均直径，以及整个测试容器的气泡的体积和气泡体积减少一半所需的时间，对混凝土引气剂引气性能和气泡稳定性能进行了准确的评价。
2.技术方案：
一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，利用测试装置进行测试，所述测试装置包括振荡器；其特征在于：所述振荡器的测试容器为带有刻度的上端开口的柱状玻璃容器；所述测试装置还包括气泡图像处理***，气泡图像处理***的微距镜头拍摄柱状玻璃容器的容器壁的泡沫图像；气泡图像处理***将泡沫图像的气泡填黑处理并分割气泡壁，计算出拍摄的泡沫图像的区域内气泡个数和气泡平均直径并通过显示装置显示。
所述测试方法具体包括以下步骤：
步骤一：配制模拟水泥孔溶液，然后将待测引气剂加入模拟的水泥孔溶液中形成待测液。
步骤二：取一定量待测液装入测试容器中，密封测试容器，启动测试装置对测试液进行振荡起泡至预设的振荡时间。
步骤三：振荡完成后打开密封塞，静置5 min后对气泡中间位置预设的正方形区域进行微距拍摄，读取通过气泡图像处理***处理后在显示器上成像显示的气泡个数和气泡平均直径，以及整个测试容器的气泡体积和气泡体积减少一半所用的时间。
进一步地，所述振荡器包括方形缓冲垫底座；所述振荡器包括方形缓冲垫底座；所述缓冲垫底座表面中间竖直设置方形主机壳；方形主机壳的左右两边均对称地设置能够上下振荡的多组振荡结构；左侧的振荡结构与右侧的振荡结构位于主机壳两端进行左右上下交替振荡；每个振荡结均包括滑杆、容器夹具、容器固定底座；所述滑杆能够随主机进行上下振动；所述容器夹具的非夹持端可滑动的连接至滑杆的表面；所述每个夹具的下端对应设置容器固定底座；每个滑杆中间位置可移动的连接气泡图像处理***的微距镜头；所述微距镜头的通过设置在主机壳表面的接口与气泡图像处理***的主机与显示装置相连。
进一步地，所述主机壳左右两侧的振荡结构为2~10组。
进一步地，所述的测试容器直径为2 cm~50 cm，高度为5 cm~100 cm，瓶口为磨砂口。
进一步地，步骤一中，模拟水泥孔溶液中钙离子的浓度为0.001 mol/L~0.02 mol/L，溶液pH为10~14。
进一步地，步骤二中，测试装置振荡幅度为1次/min~1000次/min，测试装置预设的振荡时间为0.5 min~1440 min。
进一步地，步骤二中，测试振荡幅度为1次/min~500次/min，测试预设的振荡时间为0.5 min~60 min。
进一步地，步骤一中的待测液中引气剂折固含量为0.001 g/L~20 g/L。
进一步地，步骤三中所述的正方形区域面积为1 mm2~50 mm2。
3.有益效果：
（1）本发明采用的测试装置简单，易于安装，更适用于对引气剂的引气性能的测试。
（2）本发明提供的引气剂的引气性能的测试方法，受环境气压等因素的影响较小，对比性强。本方法通过振荡有效地达到了引气的目的，可以有效地评价引气剂在混凝土中的引气性能和气泡稳定性能。本方法是在传统振荡器上引入了微距镜头，避免了人工操作而出现的实验误差，然后将所摄照片传入气泡壁处理器处理，可以准确地计算出特定面积区域的气泡个数及气泡平均直径。
附图说明
图1为本发明中的测试装置的整体结构图；
图2为本发明中的测试装置的主视图；
图3为本发明中的测试装置的测试容器及密封塞的结构图；
图4由左向右依次为具体实施例2、5、8的气泡图像处理***显示的成像结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，利用测试装置进行测试，所述测试装置包括振荡器；其特征在于：所述振荡器的测试容器1为带有刻度的上端开口的柱状玻璃容器；所述测试装置还包括气泡图像处理***2，气泡图像处理***的微距镜头3拍摄柱状玻璃容器的容器壁的泡沫图像；气泡图像处理***将泡沫图像的气泡填黑处理并分割气泡壁，计算出拍摄的泡沫图像的区域内气泡个数和气泡平均直径并通过显示装置4显示。
所述测试方法具体包括以下步骤：
步骤一：配制模拟水泥孔溶液，然后将待测引气剂加入模拟的水泥孔溶液中形成待测液。
步骤二：取一定量待测液装入测试容器中，密封测试容器，启动测试装置对测试液进行振荡起泡至预设的振荡时间。
步骤三：振荡完成后打开密封塞，静置5 min后对气泡中间位置预设的正方形区域进行微距拍摄，读取通过气泡图像处理***处理后在显示器上成像显示的气泡个数和气泡平均直径，以及整个测试容器的气泡体积和气泡体积减少一半所用的时间。
进一步地，所述振荡器包括方形缓冲垫底座；所述振荡器包括方形缓冲垫底座5；所述缓冲垫底座表面中间竖直设置方形主机壳6；方形主机壳的左右两边均对称地设置能够上下振荡的多组振荡结构；左侧的振荡结构与右侧的振荡结构位于主机壳两端进行左右上下交替振荡；每个振荡结均包括滑杆7、容器夹具8、容器固定底座9；所述滑杆能够随主机进行上下振动；所述容器夹具的非夹持端可滑动的连接至滑杆的表面；所述每个夹具的下端对应设置容器固定底座；每个滑杆中间位置可移动的连接气泡图像处理***的微距镜头；所述微距镜头的通过设置在主机壳表面的接口12与气泡图像处理***的主机与显示装置相连。
进一步地，所述主机壳左右两侧的振荡结构为2~10组。
进一步地，所述的测试容器直径为2 cm~50 cm，高度为5 cm~100 cm，瓶口为磨砂口。
本发明中采用的测试装置主要包括两个部分振荡器部分与气泡图像处理***。其中振荡器部分如附图1至3所示，通过控制安装于主机壳表面的控制面板11控制振荡器的振荡速度，避免了搅拌速度过快导致的大气泡过早破坏，且本装置采用类似天平左右调节平衡的的左右两端上下交替振荡方式进行振荡，保证待测液体的振荡均匀，有效防止纯竖直、或者纯水平等振荡方式导致的技术问题。本发明中对气泡的分析采用的是气泡图像处理***，对振荡后在容器壁产生的气泡进行图片采集，然后气泡图像处理***对气泡填黑处理并分割气泡壁，获取该图片中预设范围内气泡的数量以及气泡的半径，并根据气泡的数据与气泡的半径进行分析比较，即可得到测试的引气剂的引起性能指标。
进一步地，步骤一中，模拟水泥孔溶液中钙离子的浓度为0.001 mol/L~0.02 mol/L，溶液pH为10~14。
进一步地，步骤二中，测试装置振荡幅度为1次/min~1000次/min，测试装置预设的振荡时间为0.5 min~1440 min。
进一步地，步骤二中，测试振荡幅度为1次/min~500次/min，测试预设的振荡时间为0.5 min~60 min。
进一步地，步骤一中的待测液中引气剂折固含量为0.001 g/L~20 g/L。
进一步地，步骤三中所述的正方形区域面积为1 mm2~50 mm2。
具体实施例：
具体实施例中的混凝土用引气剂引气性能的评价方法均采用如下步骤：
步骤S01：配制模拟水泥孔溶液：每1 L去离子水中加入2 g二水合硫酸钙、7 g硫酸钠、4g硫酸钾及7g氢氧化钾，摇晃均匀，向其中掺入0.25 g引气剂轻轻搅拌后形成待测液；
步骤S02：取200 g待测液装入测试容器中，启动测试装置振荡起泡，所用的容器为带有刻度的圆柱形玻璃容器，容器直径为6 cm，高为30 cm，振荡速度为350 次/min，振荡时间为1 min。
步骤S03：振荡完成后打开密封塞10，静置5 min后对气泡中间位置9 mm2正方形区域进行微距拍摄，读取通过气泡图像处理***处理后在显示器上成像显示的气泡个数和气泡平均直径，以及整个测试容器的气泡体积和气泡体积减少一半所用的时间。
在上述步骤中，选用不同种的引气剂进行测试，具体为：实施例1的引气剂选用市售α-烯基磺酸钠；实施例2的引气剂选用市售十二烷基硫酸钠；实施例3的引气剂选用市售月桂醇聚醚磷酸钾；实施例4的引气剂选用市售市售脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-8；实施例5的引气剂选用市售十二烷基二甲基氧化铵；实施例6的引气剂选用市售椰油酰胺丙基甜菜碱；实施例7的引气剂选用市售三萜皂甙类引气剂；实施例8的引气剂选用市售松香热聚物引气剂。
对比例为不掺引气剂，为空白组。
对实施例1到实施例8和对比例1在所述测试装置中进行了引气性能和气泡稳定性能的测试的同时，参照了GB 8076-2008《混凝土外加剂》对掺对应引气剂的混凝土进行了初始坍落度/扩展度、坍落度/扩展度1 h经时损失、含气量、含气量1 h经时损失和抗压强度的测定，减水剂折固掺量为胶材用量的0.2 %，引气剂掺量为减水剂掺量的0.05%。图4为具有代表性的实施例2、实施例5和实施例8的气泡图像处理***显示的成像结果，引气剂性能测试结果见表1，表中BN为特定正方形区域气泡个数，ABD为特定正方形区域气泡平均直径，V为气泡体积，Tv/2为气泡体积减至一半所用时间。
表1混凝土用引气剂引气性能测试结果
由上表可以看出，掺引气剂会对混凝土强度产生一定的降低效果，且当气泡平均直径（ABD）越大，混凝土强度降低地越明显，如掺气泡平均直径最大的实施例5时，混凝土抗压强度最小，掺气泡平均直径最小的实施例2时，混凝土抗压强度最大，甚至高于不掺引气剂的对比例1，这也说明，当气泡平均直径较小时，气泡个数（BN）适当增大对混凝土的影响不大，在混凝土硬化后为无害孔结构。当气泡体积（V）较大时，对应混凝土的坍落度、扩展度和初始含气量较大，说明引气剂在混凝土拌和时产生的润滑效果更充分，如掺气泡体积最大的实施例1时，对应的混凝土的坍落度、扩展度和初始含气量最大。此外，当气泡体积减至一半所用时间（TV/2）较长时，对应的坍落度、扩展度和含气量的经时损失越小，说明引气剂的气泡稳定更好，掺实施例1的结果对此也给出了证明。结果最终说明本发明所述评价方法测试结果与GB 8076-2008《混凝土外加剂》所规定的含气量测试方法所测的结果相一致，因而本发明所述评价方法具有足够的客观性。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (9)
1.一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，利用测试装置进行测试，所述测试装置包括振荡器；其特征在于：所述振荡器的测试容器为带有刻度的上端开口的柱状玻璃容器；所述测试装置还包括气泡图像处理***，气泡图像处理***的微距镜头拍摄柱状玻璃容器的容器壁的泡沫图像；气泡图像处理***将泡沫图像的气泡填黑处理并分割气泡壁，计算出拍摄的泡沫图像的区域内气泡个数和气泡平均直径并通过显示装置显示；
所述测试方法具体包括以下步骤：
步骤一：配制模拟水泥孔溶液，然后将待测引气剂加入模拟的水泥孔溶液中形成待测液；
步骤二：取一定量待测液装入测试容器中，密封测试容器，启动测试装置对测试液进行振荡起泡至预设的振荡时间；
步骤三：振荡完成后打开密封塞，静置5 min后对气泡中间位置预设的正方形区域进行微距拍摄，读取通过气泡图像处理***处理后在显示器上成像显示的气泡个数和气泡平均直径，以及整个测试容器的气泡体积和气泡体积减少一半所用的时间。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，其特征在于：所述振荡器包括方形缓冲垫底座；所述缓冲垫底座表面中间竖直设置方形主机壳；方形主机壳的左右两边均对称地设置能够上下振荡的多组振荡结构；左侧的振荡结构与右侧的振荡结构位于主机壳两端进行左右上下交替振荡；每个振荡结均包括滑杆、容器夹具、容器固定底座；所述滑杆能够随主机进行上下振动；所述容器夹具的非夹持端可滑动的连接至滑杆的表面；所述每个夹具的下端对应设置容器固定底座；每个滑杆中间位置可移动的连接气泡图像处理***的微距镜头；所述微距镜头的通过设置在主机壳表面的接口与气泡图像处理***的主机与显示装置相连。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，其特征在于：
所述主机壳左右两侧的振荡结构为2~10组。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，其特征在于：
所述的测试容器直径为2 cm~50 cm，高度为5 cm~100 cm，瓶口为磨砂口。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，其特征在于：步骤一中，模拟水泥孔溶液中钙离子的浓度为0.001 mol/L~0.02 mol/L，溶液pH为10~14。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，其特征在于：步骤二中，测试装置振荡幅度为1次/min~1000次/min，测试装置预设的振荡时间为0.5 min~1440 min。
7.根据权利要求1所述的一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，其特征在于：
步骤二中，测试振荡幅度为1次/min~500次/min，测试预设的振荡时间为0.5 min~60min。
8.根据权利要求1所述的一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，其特征在于：步骤一中的待测液中引气剂折固含量为0.001 g/L~20 g/L。
9.根据权利要求1所述的一种混凝土用引气剂引气性能的测试方法，其特征在于：步骤三中所述的正方形区域面积为1 mm2~50 mm2。
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