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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- （青藏高原）高海拔地區(qū)水泥關(guān)鍵性指標(biāo)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品在現(xiàn)行試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研發(fā)了一種不受海拔條件影響、容器內(nèi)水溫保持在100℃的GAR-1型沸煮容器，克服了現(xiàn)有試驗(yàn)方法存在的缺陷，完善了在高海拔地區(qū)低氣壓環(huán)境條件下水泥安定性檢測(cè)的試驗(yàn)操作方法，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外在水泥性能檢測(cè)上的一項(xiàng)空白。
- 詳細(xì)介紹：
- 作品研究思路： 安定性是標(biāo)志水泥品質(zhì)關(guān)鍵性指標(biāo)，相關(guān)試驗(yàn)是水泥檢測(cè)的必檢項(xiàng)目，國(guó)標(biāo)規(guī)定安定性不合格的水泥絕不能用于實(shí)際工程?，F(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的水泥安定性檢測(cè)條件是“水泥樣品在100℃沸水中連續(xù)沸煮3h”。但在我國(guó)青藏高原等高海拔地區(qū)，水的沸點(diǎn)往往達(dá)不到100℃，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)偏差，致使安定性不合格的水泥因誤檢而用于混凝土構(gòu)造物，造成工程質(zhì)量安全隱患。本作品在現(xiàn)行試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研發(fā)了一種不受海拔條件影響、容器內(nèi)水溫保持在100℃的GAR-1型沸煮容器，克服了現(xiàn)有試驗(yàn)方法存在的缺陷，完善了在高海拔地區(qū)低氣壓環(huán)境條件下水泥安定性檢測(cè)的試驗(yàn)操作方法，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外在水泥性能檢測(cè)上的一項(xiàng)空白。 作品市場(chǎng)前景分析 研發(fā)的GAR-1型沸煮容器成功解決了在高海拔低氣壓環(huán)境下沸水溫度達(dá)不到100℃，無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)水泥安定性的問(wèn)題，避免了工程質(zhì)量安全隱患。設(shè)備目前已經(jīng)獲得國(guó)家使用新型專利證書(shū)。該儀器設(shè)備具有性能穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便、購(gòu)置成本低的特點(diǎn)，具有很好的適用性，易于在青藏高原經(jīng)濟(jì)和技術(shù)欠發(fā)達(dá)地區(qū)推廣應(yīng)用。左圖為集成后的設(shè)備結(jié)構(gòu)及外觀圖。 設(shè)備原理 恒壓容器密閉，水蒸氣不斷積累，氣壓增大。當(dāng)水達(dá)到100.1℃時(shí)，智能溫度控制器收到信號(hào)并做出反應(yīng)，切斷開(kāi)關(guān)，停止加熱，儀器內(nèi)水溫度停止上升。當(dāng)水溫回落至99.9℃時(shí)，重新給加熱裝置供電，使水溫重新上升，如此不斷循環(huán)，從而使水溫保持在100℃左右。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，GAR-1型水泥安定性檢測(cè)儀的溫度控制精度為0.1℃，即沸煮溫度在99.9℃-100.1℃之間變化，完全滿足設(shè)備開(kāi)發(fā)要求。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.目的：安定性是評(píng)價(jià)水泥性能關(guān)鍵指標(biāo)之一，安定性不良的水泥用于工程將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫、甚至破壞。本作品的目的是完善目前水泥安定性試驗(yàn)檢測(cè)中存在的不足，排除因檢測(cè)方法中的缺陷對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響以及對(duì)實(shí)際混凝土工程造成的安全隱患。 2.基本思路：本研究分為四個(gè)階段 （1）通過(guò)大量的室內(nèi)試驗(yàn)，找出沸煮溫度對(duì)安定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響規(guī)律，指出在高海拔地區(qū)水泥安定性檢測(cè)的不足。 （2）開(kāi)發(fā)出一種能使安定性試驗(yàn)的控制溫度不受地域影響、使容器內(nèi)水的溫度在高海拔地區(qū)也能始終保持在100℃，滿足水泥安定性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)條件 （3）團(tuán)隊(duì)兩人赴西藏拉薩市，使用研發(fā)的“水泥安定性檢測(cè)恒壓沸煮箱” 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。 （4）進(jìn)行課題總結(jié)。 3.創(chuàng)新點(diǎn)：現(xiàn)行規(guī)范《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》JTG E30?—2005規(guī)定水泥安定性的檢測(cè)必須將試樣放在100℃沸水中連續(xù)沸煮3個(gè)小時(shí)。但在青藏高原高海拔地區(qū)，因大氣壓力偏低，沸點(diǎn)往往達(dá)不到100℃，致使安定性試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差，可能將安定性不合格的水泥用于混凝土構(gòu)造物，給工程帶來(lái)質(zhì)量、安全上的隱患，因此對(duì)高海拔地區(qū)的水泥安定性試驗(yàn)方法亟需研究和改善。4.技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)指標(biāo)： （1）高海拔地區(qū)一個(gè)大氣壓恒壓控溫方法，及相關(guān)設(shè)備的研發(fā)； （2）技術(shù)方案的可靠性。 （3）雷氏夾C-A值：水泥標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法為雷氏夾法，C是經(jīng)沸煮加速膨脹后的雷氏夾兩針腳張開(kāi)值，A為沸煮前雷氏夾針腳張開(kāi)值，以C-A代表試件經(jīng)充分水化后的膨脹量，超過(guò)5mm則為不合格。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 通過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)操作，得到如下結(jié)果: （1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水煮溫度對(duì)水泥安定性的測(cè)定結(jié)果有決定性影響，尤其對(duì)雷氏夾法的試驗(yàn)結(jié)果影響更加明顯。當(dāng)溫度低于100℃時(shí)，用于評(píng)價(jià)安定性試驗(yàn)的結(jié)果——雷氏夾C-A值——就會(huì)明顯減小，從而有可能使90℃和80℃水煮條件下的安定性測(cè)定結(jié)果由不合格轉(zhuǎn)化為合格，造成試驗(yàn)結(jié)果的明顯偏差。 （2）拉薩地區(qū)水的沸點(diǎn)僅為88℃左右，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高原地區(qū)使用目前普通的沸煮箱測(cè)定的水泥安定性結(jié)果存在偏差，規(guī)范中的現(xiàn)行操作規(guī)程完全不適合（青藏高原）高海拔地區(qū)的試驗(yàn)要求。 恒壓沸煮箱的研發(fā)功能： （1） 在鍋內(nèi)加入一定量水并持續(xù)加熱時(shí)，無(wú)論外界氣壓是多少，都能使鍋內(nèi)氣壓為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，水溫一直保持在100℃。 （2）鍋內(nèi)水溫能在30±5min升至100℃，并恒溫保持3h以上。恒溫沸煮過(guò)程不需加水。 （3）加熱及恒溫過(guò)程儀器要能夠顯示箱內(nèi)溫度和氣壓。加熱設(shè)備要有一定的安全性。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 研究關(guān)鍵技術(shù)“具有一個(gè)大氣壓的恒壓裝置”已獲得實(shí)用新型專利，專利號(hào)為200920033865.2 本作品于2011年4月獲長(zhǎng)安大學(xué)第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1．本作品成功解決了在（青藏高原）高海拔地區(qū)，低氣壓狀況下因沸水溫度達(dá)不到100℃時(shí)而無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)水泥安定性的問(wèn)題，排除了因水泥品質(zhì)問(wèn)題帶來(lái)的安全隱患，確保了混凝土工程的質(zhì)量。 2．本設(shè)備使用簡(jiǎn)便，成本低，非常適應(yīng)于工程基層試驗(yàn)室工作環(huán)境，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和推廣前景。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 安定性是評(píng)價(jià)水泥性能關(guān)鍵指標(biāo)之一，安定性不良的水泥用于工程將導(dǎo)致混凝土構(gòu)造物開(kāi)裂、甚至破壞，給工程質(zhì)量帶來(lái)極大隱患。 因此，國(guó)標(biāo)規(guī)定安定性不合格的水泥應(yīng)視為不合格品，不能用于實(shí)際工程。 現(xiàn)行規(guī)范《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》JTG E30?—2005規(guī)定，必須在100℃沸水中連續(xù)沸煮3個(gè)小時(shí)的條件下完成對(duì)水泥安定性是否合格的評(píng)定。但在(青藏高原)高海拔地區(qū)，因大氣壓力偏低，沸點(diǎn)往往達(dá)不到100℃，致使安定性試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生偏差，從而有可能使安定性不合格的水泥用于混凝土構(gòu)造物，給工程帶來(lái)質(zhì)量安全上的隱患。而這一較為嚴(yán)重的問(wèn)題并沒(méi)有在國(guó)內(nèi)外得到清楚的認(rèn)識(shí)和解決，因此，針對(duì)高海拔地區(qū)正確的水泥安定性試驗(yàn)方法應(yīng)給予高度重視。 在現(xiàn)有的研究中，梁建東發(fā)表于黑龍江科技信息2007年22期的《影響水泥安定性檢測(cè)結(jié)果的因素分析》，以及陳寧申發(fā)表于水泥2003年第10期的《影響水泥安定性檢測(cè)結(jié)果的因素分析》，這兩篇文章都通過(guò)分析檢測(cè)過(guò)程中主要影響因素，說(shuō)明必須要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)操作，否則會(huì)引起結(jié)果誤判，特別是作為第三方的水泥質(zhì)檢機(jī)構(gòu)責(zé)任重大。孫道勝發(fā)表于安徽建筑1998年1期的《關(guān)于水泥安定性及其檢測(cè)的若干問(wèn)題探討》，分析了影響水泥安定性的因素，包括氧化鎂、三氧化硫和游離氧化鈣及其作用機(jī)理，并對(duì)水泥安定性檢驗(yàn)中的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了討論，對(duì)工程檢驗(yàn)實(shí)踐中遇到的有關(guān)現(xiàn)象做了分析和解釋。丁雪芬發(fā)表于研究與應(yīng)用2003年2期的《影響水泥安定性判定的檢測(cè)因素》，主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分析了影響水泥安定性檢測(cè)的主要因素，包括水泥凈漿稠度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間和條件、雷氏夾彈性、配重玻璃質(zhì)量、攪拌過(guò)程和沸煮時(shí)間等，并提出了針對(duì)性預(yù)防誤判措施，供試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)借鑒。目前的研究領(lǐng)域都是在普通環(huán)境下從不同的方面對(duì)影響水泥安定性的各種因素進(jìn)行了探討。盡管迄今為止水泥安定性檢測(cè)的研究應(yīng)用已經(jīng)較為完善，但是針對(duì)在高海拔地區(qū)低氣壓條件下采用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)操作中存在的問(wèn)題并未得到認(rèn)識(shí)和重視，也沒(méi)有提出較為完善的高原低氣壓條件下檢測(cè)水泥安定性的試驗(yàn)方法與設(shè)備。
