一种水泥凝结时间的测定装置和方法与流程

本发明涉及一种水泥凝结时间的测定装置和方法，属于工程测量领域。

背景技术：

随着国家经济的发展，人民生活水平提高，工程质量越来越受到大众的关注。工程的主体结构决定了工程的安全，而水泥合格与否决定了工程主体结构的安全，也决定了工程质量是否合格。

凝结时间作为水泥质量的主要指标之一，根据gb/t1346-2011水泥凝结时间的测定方法进行测量。水泥凝结时间测定方法为采用一定标准质量探针，在规定时间内自由落体沉入试模中的深度来确定。

现有的检测装置和方法主要包括如下几种：

1、手动检测装置。当前，国内检测行业大多采用手持式维卡仪测量水泥凝集时间。采用手工操作方法，每隔5分钟时间操作一次，观察水泥标准滑动杆在卡尺上的刻度并记录数据，直至测量探针距离样本托盘底部的距离符合gb/t1346-2011的要求，计算累计时间，并根据gb175-2007判别是否满足合格要求。

2、固定单针自动检测装置：固定单针自动检测装置采用自动控制方式按照gb/t1346-2011的方法进行测量，自始至终测量同一个样本点，且测量间隔过程中，探针没有进行清洁处理，不能保证探针的标准性，同一个测量点，反复多次测量，表面不平整，对测量结果也会造成误差，且由于只有一个测量试针，测量过程中，需要人工更换探针。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提出一种水泥凝结时间测定装置和方法，建立三维三轴的运动结构，并将其和标准测量试块相结合，使用电子测量装置测量位移并记录，从而提高系统测量效率和精确度，降低人工成本，减轻操作者负担，且操作过程中不存在人为因素干扰，测量结果更具有权威性。

一种水泥凝结时间测定装置，包括三维结构支撑框架、运动控制系统、测量机构和底部环模；

所述三维结构支撑框架为长方体或正方体结构，包括xyz三个方向的轴；

所述运动控制装置设置在所述三维结构支撑框架上，其包括设置在对应方向轴上的x轴步进电机、y轴步进电机、z轴步进电机；所述各个步进电机带动皮带轮转动，皮带轮带动石墨滑块运动，xy轴的石墨滑块带动连杆运动，xy连杆的汇合处为十字滑台，在xy轴的远端和近端分别有限位开关，总计4个限位开关；

所述测量机构设置在所述十字滑台上，所述测量机构包括1个固定底座，所述固定底座上设有2块电磁铁，所述2块电磁铁分别配套设置有标准稠度试杆，在电磁铁通电时吸附连接；所述2个标准稠度试杆，其中一个连接安装有初拟试针，另一个连接安装有终凝试针；所述固定底座上还设有2个电子激光测量装置，安装在电磁铁旁；

所述底部环模设置在所述三维机构支撑框架中的底面中心，其为标准结构，底层为玻璃托盘。

进一步地，所述三维支撑框架为cnc线切割一体结构。

进一步地，所述电子激光测量装置，为标准激光测距模块，型号为atk-vl53l0x。

进一步地，所述xy轴的远端，z轴的底端，设置有有清洗水池。

一种水泥凝结时间测定的方法，包括如下步骤：

步骤1，按照国家标准制作水泥样本，并将水泥样本放入环模，同时按照国家标准的方法抹平静置；环模的高度为h0，水泥样本的高度为环模的高度，为h0；

步骤2，开启电源，初始化整体电气系统；电气系统在初始化过程中，x/y/z轴分别向原点运行，直至触碰到限位开关；此时，初始化x/y/z轴的步骤序列号分别为0/0/0；

步骤3，开始进行测试，首先x轴前进30步，到达实验环模的上方，前进的距离为5x；然后y轴正方向前进1步，达到实验环模的第一个测试点d1；

步骤4，断开电磁铁的电源，标准稠度试杆和初凝试针落入水泥样本之中，待稳定之后，10s之后，激光测距传感器发出测量信号并接收反馈数据，测量得到所测距离为h1；

步骤5，由以上步骤1中数据h0和步骤4中数据h1，可得探针距离样本底盘的距离h1=h0-h1；

步骤6，z轴电机带动固定底座下降，根据步骤4中的距离h1设定下降距离为hx=h1-0.5；

步骤7，主控单元控制电磁铁上电，上电之后，标准稠度试杆被电磁铁盘吸附住，z轴电机继续运动，带动固定底座、标准稠度试杆和探针上升到最高位置，直至碰到z轴顶部，停止z轴运行；

步骤8，主控单元控制x轴y轴步进电机向零点远端方向运行，直至触碰到远端限位开关，从而保持停止；

步骤9，主控单元控制z轴电机向下运行20步，然后主控单元控制x步进电机向零点方向前进5步，然后再后退5步，再前进5步，后退5步，以此往复5次；然后主控单元控制z轴步进电机向零点方向前进5步，然后再后退5步，再前进5步，后退5步，以此往复5次；通过该步骤达到清洗测试探针的目的；

步骤10，xyz轴步进电机分别向3维零点运行，直至触碰到限位开关，到达限位开关之后，停止1分钟；然后开始测试第二个样本点；

步骤11，第二个样本点的坐标为，x轴运行29步，然后y轴向正方向前进1步，到达第二个样本点上方；重复上述步骤的4和5，所测的距离为h2；

步骤12，由以上步骤1中数据h0和步骤11中数据h2，可知当前探针距离样本底板的距离为h2=h0-h2；

步骤13，根据样本点分布图，继续规划第三个，第四个采样点的坐标和电机前进的步数，从而分别测出第三个、第四个…第n个样本点的距环模底座的距离h3、h4…hn；直至测试距离满足国家标准的初凝距离要求；此时的测试样点为n，则，测试时间为n（min）；记做初凝时间tc；

步骤14，继续重复上述步骤，对测试样点n+1,n+2,n+3继续进行测量，测量过程中使用的测试探针为终凝试针，记录的距离测量底座的数据分别为h(n+1),h(n+2),h(n+3)…..hm,直至测量距离hm的距离满足国家标准的终凝距离要求；此时的测试样点为m，则，测试时间为m（min）；记做终凝时间tz；

步骤15，判断终凝时间和初凝时间是否符合国家标准，若符合，则产品合格，若不符合，则产品不合格。

本发明达到的有益效果为：提出了一种水泥凝结时间的测定装置和方法，有减轻负担，自动判断，自动测量等特点，达到提高测定的精度，降低人工成本等效果；通过对当前手动式的维卡仪进行改造，建立三维三轴的运动结构，并将其和标准测量试块相结合，使用电子测量装置测量位移并记录，从而提高系统测量效率和精确度，降低人工成本，减轻操作者负担，且操作过程中不存在人为因素干扰，测量结果更具有权威性。

附图说明

图1为本发明所述的测定装置的结构示意图。

图2为本发明所述的测定装置的测量机构的结构示意图。

图3为本发明所述的测定方法的流程图。

图中，1-限位开关，2-石墨滑块，3-皮带轮，4-x轴连杆，5-y轴连杆，6-十字滑台，7-固定底座，8-标准稠度试杆，9-标准稠度试杆，10-初拟试针，11-终凝试针，12-底部环模，13-清洗水池，14-电磁铁，15-电子激光测量装置。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

一种水泥凝结时间测定装置，包括三维结构支撑框架、运动控制系统、测量机构和底部环模12。

所述三维结构支撑框架为长方体或正方体结构，包括xyz三个方向的轴。

所述运动控制装置设置在所述三维结构支撑框架上，其包括设置在对应方向轴上的x轴步进电机、y轴步进电机、z轴步进电机；所述各个步进电机带动皮带轮3转动，皮带轮3带动石墨滑块2运动，xy轴的石墨滑块2带动连杆4和5运动，xy连杆4和5的汇合处为十字滑台6，在xy轴的远端和近端分别有限位开关1，总计4个限位开关1。

所述测量机构设置在所述十字滑台6上，所述测量机构包括1个固定底座7，所述固定底座上设有2块电磁铁14，所述2块电磁铁14分别配套设置有标准稠度试杆8和9，在电磁铁14通电时吸附连接；所述2个标准稠度试杆8和9，其中一个标准稠度试杆8连接安装有初拟试针10，另一个标准稠度试杆9连接安装有终凝试针11；所述固定底座上还设有2个电子激光测量装置15，安装在电磁铁14旁。

所述底部环模12设置在所述三维机构支撑框架中的底面中心，其为标准结构，底层为玻璃托盘。

所述三维支撑框架为cnc线切割一体结构。

所述电子激光测量装置15，为标准激光测距模块，型号为atk-vl53l0x。

所述xy轴的远端，z轴的底端，设置有有清洗水池13。

一种水泥凝结时间测定的方法，包括如下步骤：

步骤1，按照国家标准制作水泥样本，并将水泥样本放入环模，同时按照国家标准的方法抹平静置；环模的高度为h0，水泥样本的高度为环模12的高度，为h0。

步骤2，开启电源，初始化整体电气系统；电气系统在初始化过程中，x/y/z轴分别向原点运行，直至触碰到限位开关1；此时，初始化x/y/z轴的步骤序列号分别为0/0/0。

步骤3，开始进行测试，首先x轴前进30步，到达实验环模的上方，前进的距离为5x；然后y轴正方向前进1步，达到实验环模的第一个测试点d1。

步骤4，断开电磁铁14的电源，标准稠度试杆8和初凝试针10落入水泥样本之中，待稳定之后，10s之后，激光测距传感器发出测量信号并接收反馈数据，测量得到所测距离为h1。

步骤5，由以上步骤1中数据h0和步骤4中数据h1，可得探针距离样本底盘的距离h1=h0-h1。

步骤6，z轴电机带动固定底座7下降，根据步骤4中的距离h1设定下降距离为hx=h1-0.5。

步骤7，主控单元控制电磁铁14上电，上电之后，标准稠度试杆8被电磁铁吸附住，z轴电机继续运动，带动固定底座7、标准稠度试杆8和探针10上升到最高位置，直至碰到z轴顶部，停止z轴运行。

步骤8，主控单元控制x轴y轴步进电机向零点远端方向运行，直至触碰到远端限位开关1，从而保持停止。

步骤9，主控单元控制z轴电机向下运行20步，然后主控单元控制x步进电机向零点方向前进5步，然后再后退5步，再前进5步，后退5步，以此往复5次；然后主控单元控制z轴步进电机向零点方向前进5步，然后再后退5步，再前进5步，后退5步，以此往复5次；通过该步骤达到清洗测试探针的目的。

步骤10，xyz轴步进电机分别向3维零点运行，直至触碰到限位开关1，到达限位开关1之后，停止1分钟；然后开始测试第二个样本点。

步骤11，第二个样本点的坐标为，x轴运行29步，然后y轴向正方向前进1步，到达第二个样本点上方。重复上述步骤的4和5，所测的距离为h2。

步骤12，由以上步骤1中数据h0和步骤11中数据h2，可知当前探针距离样本底板的距离为h2=h0-h2。

步骤13，根据样本点分布图，继续规划第三个，第四个采样点的坐标和电机前进的步数，从而分别测出第三个、第四个…第n个样本点的距环模底座的距离h3、h4…hn；直至测试距离满足国家标准的初凝距离要求；此时的测试样点为n，则，测试时间为n（min）；记做初凝时间tc。

步骤14，继续重复上述步骤，对测试样点n+1,n+2,n+3继续进行测量，测量过程中使用的测试探针为终凝试针11，记录的距离测量底座的数据分别为h(n+1),h(n+2),h(n+3)…..hm,直至测量距离hm的距离满足国家标准的终凝距离要求；此时的测试样点为m，则，测试时间为m（min）；记做终凝时间tz。

步骤15，判断终凝时间和初凝时间是否符合国家标准，若符合，则产品合格，若不符合，则产品不合格。

本发明提出了一种水泥凝结时间的测定装置和方法，有减轻负担，自动判断，自动测量等特点，达到提高测定的精度，降低人工成本等效果；通过对当前手动式的维卡仪进行改造，建立三维三轴的运动结构，并将其和标准测量试块相结合，使用电子测量装置测量位移并记录，从而提高系统测量效率和精确度，降低人工成本，减轻操作者负担，且操作过程中不存在人为因素干扰，测量结果更具有权威性。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。