基本信息
- 项目名称：
- （青藏高原）高海拔地区水泥关键性指标
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品在现行试验的基础上研发了一种不受海拔条件影响、容器内水温保持在100℃的GAR-1型沸煮容器，克服了现有试验方法存在的缺陷，完善了在高海拔地区低气压环境条件下水泥安定性检测的试验操作方法，填补了国内外在水泥性能检测上的一项空白。
- 详细介绍：
- 作品研究思路： 安定性是标志水泥品质关键性指标，相关试验是水泥检测的必检项目，国标规定安定性不合格的水泥绝不能用于实际工程。现行规范规定的水泥安定性检测条件是“水泥样品在100℃沸水中连续沸煮3h”。但在我国青藏高原等高海拔地区，水的沸点往往达不到100℃，导致试验结果产生相应偏差，致使安定性不合格的水泥因误检而用于混凝土构造物，造成工程质量安全隐患。本作品在现行试验的基础上研发了一种不受海拔条件影响、容器内水温保持在100℃的GAR-1型沸煮容器，克服了现有试验方法存在的缺陷，完善了在高海拔地区低气压环境条件下水泥安定性检测的试验操作方法，填补了国内外在水泥性能检测上的一项空白。 作品市场前景分析 研发的GAR-1型沸煮容器成功解决了在高海拔低气压环境下沸水温度达不到100℃，无法准确检测水泥安定性的问题，避免了工程质量安全隐患。设备目前已经获得国家使用新型专利证书。该仪器设备具有性能稳定，操作简便、购置成本低的特点，具有很好的适用性，易于在青藏高原经济和技术欠发达地区推广应用。左图为集成后的设备结构及外观图。 设备原理 恒压容器密闭，水蒸气不断积累，气压增大。当水达到100.1℃时，智能温度控制器收到信号并做出反应，切断开关，停止加热，仪器内水温度停止上升。当水温回落至99.9℃时，重新给加热装置供电，使水温重新上升，如此不断循环，从而使水温保持在100℃左右。经过现场检测，GAR-1型水泥安定性检测仪的温度控制精度为0.1℃，即沸煮温度在99.9℃-100.1℃之间变化，完全满足设备开发要求。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.目的：安定性是评价水泥性能关键指标之一，安定性不良的水泥用于工程将导致结构物产生裂缝、甚至破坏。本作品的目的是完善目前水泥安定性试验检测中存在的不足，排除因检测方法中的缺陷对试验结果产生的影响以及对实际混凝土工程造成的安全隐患。 2.基本思路：本研究分为四个阶段 （1）通过大量的室内试验，找出沸煮温度对安定性实验结果的影响规律，指出在高海拔地区水泥安定性检测的不足。 （2）开发出一种能使安定性试验的控制温度不受地域影响、使容器内水的温度在高海拔地区也能始终保持在100℃，满足水泥安定性试验标准条件 （3）团队两人赴西藏拉萨市，使用研发的“水泥安定性检测恒压沸煮箱” 进行现场试验。 （4）进行课题总结。 3.创新点：现行规范《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30¬—2005规定水泥安定性的检测必须将试样放在100℃沸水中连续沸煮3个小时。但在青藏高原高海拔地区，因大气压力偏低，沸点往往达不到100℃，致使安定性试验结果产生偏差，可能将安定性不合格的水泥用于混凝土构造物，给工程带来质量、安全上的隐患，因此对高海拔地区的水泥安定性试验方法亟需研究和改善。4.技术关键和技术指标： （1）高海拔地区一个大气压恒压控温方法，及相关设备的研发； （2）技术方案的可靠性。 （3）雷氏夹C-A值：水泥标准检测方法为雷氏夹法，C是经沸煮加速膨胀后的雷氏夹两针脚张开值，A为沸煮前雷氏夹针脚张开值，以C-A代表试件经充分水化后的膨胀量，超过5mm则为不合格。
科学性、先进性
- 通过系统试验操作，得到如下结果: （1）通过实验室模拟实验，发现水煮温度对水泥安定性的测定结果有决定性影响，尤其对雷氏夹法的试验结果影响更加明显。当温度低于100℃时，用于评价安定性试验的结果——雷氏夹C-A值——就会明显减小，从而有可能使90℃和80℃水煮条件下的安定性测定结果由不合格转化为合格，造成试验结果的明显偏差。 （2）拉萨地区水的沸点仅为88℃左右，通过现场实验发现，高原地区使用目前普通的沸煮箱测定的水泥安定性结果存在偏差，规范中的现行操作规程完全不适合（青藏高原）高海拔地区的试验要求。 恒压沸煮箱的研发功能： （1） 在锅内加入一定量水并持续加热时，无论外界气压是多少，都能使锅内气压为一个标准大气压，水温一直保持在100℃。 （2）锅内水温能在30±5min升至100℃，并恒温保持3h以上。恒温沸煮过程不需加水。 （3）加热及恒温过程仪器要能够显示箱内温度和气压。加热设备要有一定的安全性。
获奖情况及鉴定结果
- 研究关键技术“具有一个大气压的恒压装置”已获得实用新型专利，专利号为200920033865.2 本作品于2011年4月获长安大学第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物，现场演示，图像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1．本作品成功解决了在（青藏高原）高海拔地区，低气压状况下因沸水温度达不到100℃时而无法准确检测水泥安定性的问题，排除了因水泥品质问题带来的安全隐患，确保了混凝土工程的质量。 2．本设备使用简便，成本低，非常适应于工程基层试验室工作环境，具有很强的实用价值和推广前景。
同类课题研究水平概述
- 安定性是评价水泥性能关键指标之一，安定性不良的水泥用于工程将导致混凝土构造物开裂、甚至破坏，给工程质量带来极大隐患。 因此，国标规定安定性不合格的水泥应视为不合格品，不能用于实际工程。 现行规范《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30¬—2005规定，必须在100℃沸水中连续沸煮3个小时的条件下完成对水泥安定性是否合格的评定。但在(青藏高原)高海拔地区，因大气压力偏低，沸点往往达不到100℃，致使安定性试验结果产生偏差，从而有可能使安定性不合格的水泥用于混凝土构造物，给工程带来质量安全上的隐患。而这一较为严重的问题并没有在国内外得到清楚的认识和解决，因此，针对高海拔地区正确的水泥安定性试验方法应给予高度重视。 在现有的研究中，梁建东发表于黑龙江科技信息2007年22期的《影响水泥安定性检测结果的因素分析》，以及陈宁申发表于水泥2003年第10期的《影响水泥安定性检测结果的因素分析》，这两篇文章都通过分析检测过程中主要影响因素，说明必须要严格按标准操作，否则会引起结果误判，特别是作为第三方的水泥质检机构责任重大。孙道胜发表于安徽建筑1998年1期的《关于水泥安定性及其检测的若干问题探讨》，分析了影响水泥安定性的因素，包括氧化镁、三氧化硫和游离氧化钙及其作用机理，并对水泥安定性检验中的有关问题进行了讨论，对工程检验实践中遇到的有关现象做了分析和解释。丁雪芬发表于研究与应用2003年2期的《影响水泥安定性判定的检测因素》，主要依据标准分析了影响水泥安定性检测的主要因素，包括水泥净浆稠度、养护时间和条件、雷氏夹弹性、配重玻璃质量、搅拌过程和沸煮时间等，并提出了针对性预防误判措施，供试验检测机构借鉴。目前的研究领域都是在普通环境下从不同的方面对影响水泥安定性的各种因素进行了探讨。尽管迄今为止水泥安定性检测的研究应用已经较为完善，但是针对在高海拔地区低气压条件下采用现有设备进行试验操作中存在的问题并未得到认识和重视，也没有提出较为完善的高原低气压条件下检测水泥安定性的试验方法与设备。
