本发明属于无机材料检测设备技术领域，具体涉及一种液体速凝剂稳定性的测试装置及测定方法。
背景技术：
液体速凝剂是一种水泥外加剂，它可以缩短混凝土浆料的凝结时间，提高混凝土构件的早期强度。现有的液体速凝剂主要包括两类：碱性液体速凝剂(碱含量≥1.0％)及无碱液体速凝剂(碱含量＜1.0％)，分析市面产品发现，这两类液体速凝剂在形态上大致分为以下三类：(1)澄清液体；(2)均质略带粘度的悬浊液；(3)带絮状分层的悬浊液等。上述三种形态类别的产品，在长时间或低温等苛刻条件储存时，往往会出现分层、析晶、沉淀、甚至凝胶固化等使产品品质劣化的现象，会在化工工艺或产品实际应用中带来非常严重的干扰。然而，在速凝剂的现行标准《JC 477-2005喷射混凝土用速凝剂》中，对液体速凝剂产品的稳定性甚至没有明确要求。
目前对液体速凝剂样品稳定性的测定常采用直接观察的方法，即将样品放置于100mL具塞量筒中静置28d，观察底部结晶或沉淀是否超过5mL，若未超过5mL即可视为稳定性满足要求，但该方法历时较长，且对后期加速劣化无法预测。基于此，一些学者提出了速凝剂稳定性的几种快速测定方法，如CN201510329697.1授权了《一种测定液体速凝剂稳定性的方法》和CN201510329667.0公开了《一种澄清液体速凝剂稳定性的测定方法》，这两种方法在测定时，均需要将待测样品配置成一定浓度范围的溶液，此种方法会改变原样品中的离子浓度，破坏原样品可能存在的络合平衡或水解平衡；同时此种方法后期测定采用低温、高温循环往复，这样做也会在循环过程中改变溶剂的质量，因此循环次数对测定结果的可重复性造成影响。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种液体速凝剂稳定性的测试装置及测定方法，本发明测试方法快速方便、结果准确、重现性高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种测定液体速凝剂稳定性的测试装置，由低温油浴箱、超声分散仪、直流电源、电泳玻璃管柱及离心机组成，所述电泳玻璃管柱置于所述低温油浴箱的油浴锅中；所述直流电源与所述电泳玻璃管柱两端电连接；所述超声分散仪的震荡端头置于所述低温油浴箱的油浴锅中。
速凝剂静置过程中，由于电荷的聚集、溶质结晶、温度变化等因素的影响溶质逐渐析出，通过观察结晶量的多少来评判速凝剂的稳定性；采用本发明的测试装置，适宜于不同性状的液体速凝剂样品稳定性测试，如澄清状、悬浊液状、絮状分层状等，液体速凝剂不经过处理直接装入电泳玻璃管柱，不会破坏原样品可能存在的络合平衡或水解平衡，样品结晶过程更加贴近自然静置方法，有利于提高测试结果的准确性及重现性；通过低温油浴箱实现温度控制，低温能够降低溶质的溶解度，使待测液体速凝剂中溶质的溶解度快速降低，缩短测试周期，同时不会导致液体速凝剂中溶剂挥发；通过超声分散仪超声波震荡，使溶质离子在短时间内获得加速度，使其获得结晶所需能量，增加其碰撞结晶的机率，从而加快结晶速率；电泳作用可使液体内离子之间产生一定电势差，溶质离子在电势差作用下碰撞形成结晶晶核的机率增加，从而富集结晶析出；通过离心机使液体速凝剂失稳结晶，实现固液快速分离，从而能在较短的时间内测定液体速凝剂的长期稳定性；通过本发明的测试装置，模拟加快了速凝剂自然静置不稳定的原因，大大缩短了速凝剂稳定性测定时间，提高了效率，且实验过程可控，提高了测定结果的可重现性。
本发明还提供所述一种液体速凝剂稳定性的测试装置的测定方法，具体步骤如下：
(1)取一定质量的液体速凝剂样品直接装入电泳玻璃管柱中；
(2)将装有液体速凝剂样品的电泳玻璃管柱置于低温油浴箱的油浴锅中，两端用直流电源加载电压，设置油浴温度-10～0℃，将超声分散仪的震荡端头置于低温油浴箱的油浴锅中，设置超声分散仪震荡频率，保持8～12h后，取出装有液体速凝剂样品的电泳玻璃管柱；
(3)称取一定质量的步骤(2)取出的液体速凝剂样品m1，装入离心机转子中并放入离心机中低速离心，称取上层清液质量m2；
(4)计算结晶物占比V＝(m1-m2)/m1。
其中，所述低温油浴箱温度范围可调，精度为0.1℃。液体速凝剂一般都是溶质的近饱和溶液或过饱和溶液，例如市面上很多无碱液体速凝剂是硫酸铝的过饱和溶液，采用低温油浴箱在-10～0℃范围内，液体速凝剂中溶剂在此温度范围内不易挥发，因此不会改变溶剂的量，同时降低液体速凝剂样品温度会使样品中硫酸铝溶解度显著降低，这样破坏了样品原有的结晶溶解平衡，使平衡向结晶方向移动。
优选地，所述电泳玻璃管柱为两端为带有导电接头的玻璃管柱，方便与直流电源电连接，避免出现短路，提高测试装置稳定性。
优选地，步骤(2)中所述超声分散仪震荡频率在19.5～20.5kHz范围可调节，精度为0.1kHz。超声波对结晶过程的控制起着显著作用，超声波可以有效替代结晶晶种，促进溶质成核，同时采用超声波促进液体速凝剂的晶体成核，形成的晶体晶型较小且分散均匀。
优选地，步骤(2)中所述直流电源为可输出直流电压在0～60V范围可调节，精度为0.1V。通过直流电源可在样品的两端根据需要施加适宜的直流电压，使液体内离子之间产生一定电势差，从而在一定距离范围内使溶质离子富集，增加溶质离子之间碰撞形成结晶晶核的机率。
优选地，步骤(3)中所述离心机以2000～4000r/min转速离心5～10min。经过低温油浴、电泳作用及超声促进晶核生长的处理后，液体速凝剂样品内会产生均匀分散的微小晶粒，肉眼无法确定其产量，采用2000～4000r/min低速离心能快速将固液分离，这样可以确定结晶产量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)不需要对液体速凝剂样品进行稀释或浓缩处理，直接通过仪器装置测试其稳定性；
(2)适宜于不同性状的液体速凝剂样品，适用范围广泛；
(3)测试周期短，与静置方法对应性好，测定结果准确、可重复性高。
附图说明
图1为本发明一种液体速凝剂稳定性的测试装置的结构示意图；
图中：1、低温油浴箱；2、电泳玻璃管柱；3、直流电源；4、超声分散仪；5、离心机转子；6、离心机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
如图1所示，本发明提供一种液体速凝剂稳定性的测试装置，由低温油浴箱1、超声分散仪4、直流电源3、电泳玻璃管柱2及离心机6组成，所述电泳玻璃管柱2置于所述低温油浴箱1的油浴锅中；所述直流电源3与所述电泳玻璃管柱2两端电连接；所述超声分散仪4的震荡端头置于所述低温油浴箱1的油浴锅中。
所述低温油浴箱1为温度在-10～0℃范围可调节，精度为0.1℃。
所述超声分散仪4为频率在19.5～20.5kHz范围可调节，精度为0.1kHz。
所述直流电源3为可输出直流电压在0～60V范围可调节，精度为0.1V。
所述电泳玻璃管柱2为两端带有导电接头的玻璃管柱。
所述离心机6为转速2000～4000r/min范围可调节，定时0～99min范围可调节，所述离心机转子5容量为15mL。
以下实施例均采用上述装置对液体速凝剂稳定性进行检测和分析。
实施例1
本实施例提供一种液体速凝剂稳定性的测定方法，测定步骤如下：
(1)选取一定质量的一种淡黄色澄清透明的液体速凝剂A，将其装入电泳玻璃管柱2中；
(2)将装有样品A的电泳玻璃管柱2放置于温度设置为-10℃的低温油浴箱1的油浴锅中，两端通过导电接头用直流电源3加载施加20V的直流电压，将超声分散仪4的震荡端头置于低温油浴箱1的油浴锅中，设置超声分散仪4的震荡频率为20kHz，保持8h；
(3)抽取一定质量的步骤(2)处理完毕后的样品质量m1，装入离心机转子5中并放入离心机6中以3000r/min转速离心10min，称量上层清液质量m2；
(4)计算结晶物占比V(％)＝(m1-m2)/m1。
测试结果如表1所示，表1同时还给出了该样品采用静置方法(5℃环境下)测得的28d和60d底部结晶物体积的数据。
实施例2
本实施例提供一种液体速凝剂稳定性的测定方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(2)中低温油浴箱1油浴温度设置为0℃，两端通过导电接头用直流电源3加载施加60V的直流电压，将超声分散仪4的震荡端头置于低温油浴箱1的油浴锅中，设置超声分散仪4的震荡频率为19.5kHz，保持12h。
测试结果如表1所示，表1同时还给出了该样品采用静置方法(5℃环境下)测得的28d和60d底部结晶物体积的数据。
实施例3
本实施例提供一种液体速凝剂稳定性的测定方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(3)中，离心机6以2000r/min转速离心5min。
测试结果如表1所示，表1同时还给出了该样品采用静置方法(5℃环境下)测得的28d和60d底部结晶物体积的数据。
实施例4
本实施例提供一种略粘稠的乳白色液体速凝剂B稳定性的测定方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(2)中低温油浴箱1油浴温度设置为0℃，保持低温油浴时间8h；步骤(3)离心机6转速4000r/min，离心时间8min。
测试结果如表1所示，表1同时给出了该样品采用静置方法(5℃环境下)测得的28d和60d底部结晶物体积的数据。
实施例5
本实施例提供一种有少许絮状分层的液体速凝剂C的稳定性的测定方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤(2)中低温油浴箱1油浴温度设置为-5℃，油浴时间为12h；步骤(3)离心机6转速3500r/min，离心时间9min。
测试结果如表1所示，表1同时给出了该样品采用静置方法(5℃环境下)测得的28d和60d底部结晶物体积的数据。
对比例1
本实施例提供一种液体速凝剂稳定性的测定方法，与实施例4相比，不同之处在于，步骤(2)中未通过超声分散仪4进行超声波震荡处理。
测试结果如表1所示，表1同时给出了该样品采用静置方法(5℃环境下)测得的28d和60d底部结晶物体积的数据。
对比例2
本实施例提供一种液体速凝剂稳定性的测定方法，与实施例4相比，不同之处在于，步骤(2)中未通过直流电源3加载施加直流电压。
测试结果如表1所示，表1同时给出了该样品采用静置方法(5℃环境下)测得的28d和60d底部结晶物体积的数据。
对比例3
本实施例提供一种液体速凝剂稳定性的测定方法，与实施例4相比，不同之处在于，步骤(3)中离心机6转速1000r/min的速度离心10min。
测试结果如表1所示，表1同时给出了该样品采用静置方法(5℃环境下)测得的28d和60d底部结晶物体积的数据。
对比例4
本实施例提供一种液体速凝剂稳定性的测定方法，与实施例4相比，不同之处在于，步骤(2)中低温油浴箱1油浴温度设置为35℃，油浴时间为8h。
测试结果如表1所示，表1同时给出了该样品采用静置方法(5℃环境下)测得的28d和60d底部结晶物体积的数据。
表1各实施例测定结果
从表1结果可以看出，本发明实施例1～3同一种澄清透明的液体速凝剂通过低温油浴箱降低待测液体速凝剂中溶质溶解度，通过超声分散仪和电泳促进生成晶核，并通过离心使固液分离后与长时间采用静置方法验证对比，离心前后液体速凝剂澄清基本无变化，可以经过长时间稳定储存，且通过本发明测定方法测定结果与静止方法观察到的结果基本一致，且实施例1最佳，说明本发明测定方法与现行标准对液体速凝剂稳定性测试结果的对应性好、可重复性高，且本发明测定方法简单快速；
实施例4一种略粘稠的乳白色液体速凝剂，通过低温油浴箱降低待测液体速凝剂中溶质溶解度，通过超声分散仪和电泳促进生成晶核，并通过离心使固液分离后与长时间采用静置方法验证对比，离心后有大量析出物，说明该略粘稠的乳白色液体速凝剂稳定性较差，且通过本发明测定方法测定结果与静止60d观察到的结果基本一致，说明本发明测定方法与现行标准对液体速凝剂稳定性测试结果的对应性好、可重复性高，且本发明测定方法简单快速；
实施例5一种有少许絮状分层的液体速凝剂，通过低温油浴箱降低待测液体速凝剂中溶质溶解度，通过超声分散仪和电泳促进生成晶核，并通过离心使固液分离后与长时间采用静置方法验证对比，离心后有少量析出物，说明该略粘稠的乳白色液体速凝剂稳定性较差，且通过本发明测定方法测定结果与静止60d观察到的结果基本一致，说明本发明测定方法与现行标准对液体速凝剂稳定性测试结果的对应性好、可重复性高，且本发明测定方法简单快速；
对比例1液体速凝剂未通过超声分散仪进行超声波震荡处理，通过离心使固液分离后与长时间采用静置方法验证对比，形成的结晶物较少，测定结果与静止60d观察到的结果差异较大，表明通过超声分散仪进行超声波震荡，有利于促进晶体成核结晶。
对比例2液体速凝剂未通过直流电源3加载施加直流电压，通过离心使固液分离后与长时间采用静置方法验证对比，形成的结晶物较少，测定结果与静止60d观察到的结果差异较大，表明通过直流电源加载施加直流电压，有利于增加溶质离子之间碰撞形成结晶晶核的机率，加快溶质离子富集速率。
对比例3液体速凝剂降低离心机离心速率，形成的结晶物较少，测定结果与静止60d观察到的结果差异较大，表明离心速率过低不利于速凝剂固液分离，使测定结果误差增大。
对比例4改变低温油浴箱的加热温度，形成的结晶物增多，测定结果与静止60d观察到的结果差异较大，表明提高油浴箱的加热温度会加快溶剂挥发，使速凝剂的稳定性变差，不利于速凝剂的保存，降低测定结果的准确性。
综上所述，本发明测试装置操作简单方便，测定方法与现行标准对液体速凝剂稳定性测试结果的对应性好、可重复性高等优点，且测定快速，适用范围广泛。
以上所述，仅为本发明的说明实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，做出的若干改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，利用以上所揭示的技术内容做出的些许更改、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所做的任何等同变化的更改、修饰与演变，均仍属于本发明的保护范围。