Устройство для измерения вязкости бетонной смеси

Авторы патента:

Зайченко Николай Михайлович (UA)

Чернильник Андрей Александрович (RU)

Холодняк Михаил Геннадиевич (RU)

Стельмах Сергей Анатольевич (RU)

Халюшев Александр Каюмович (RU)

Щербань Евгений Михайлович (RU)

G01N11/10 - путем перемещения какого-либо тела в материале

G01N11/00 - Исследование свойств текучих сред, например определение вязкости, пластичности; анализ материалов путем определения их текучести

Владельцы патента RU 2716285:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к процессу контроля качества бетонных смесей, в частности к контролю реологических свойств бетонной смеси и может быть применено в строительных и научно-исследовательских лабораториях при измерении вязкости бетонной смеси. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения вязкости бетонной смеси включает металлическую подошву, на которой смонтирована «Г»-образная стойка, в горизонтальной части которой размещаются два блока роликов, через которые проходит упругая нить с закрепленным на ней магнитом и противовесом на конце, на другом конце упругой нити закреплен свинцовый шарик, предварительно погруженный в съемный цилиндр, который вместе с резиновым вкладышем установлен на виброплощадке с вибратором и закреплен при помощи креплений, при этом в вертикальной части закрепляются два магнитоуправляемых герметичных контакта и считывающее устройство в виде электронного таймера. Техническим результатом является точное вычисление динамической вязкости бетонной смеси, которое стало возможным, благодаря применению в устройстве магнитоуправляемых герметичных контактов и электронного таймера, что обеспечивает точное измерение пути и времени движения шарика в сечении столба бетонной смеси и дает возможность управлять реологическими свойствами бетонной смеси при изготовлении железобетонных изделий и конструкций. 1 ил.

Изобретение относится к процессу контроля качества бетонных смесей, в частности к контролю реологических свойств бетонной смеси, и может быть применена в строительных и научно-исследовательских лабораториях при измерении вязкости бетонной смеси.

Известны ротационные вискозиметры или вискозиметры с коаксиальными цилиндрами, состоящие из двух соосных вертикальных цилиндров, между которыми помещается испытуемая жидкость (цементное тесто или бетонная смесь). Один из цилиндров приводится во вращение электромотором или падающим грузом. Исследуемая жидкость (цементное тесто или бетонная смесь) оказывает вязкое сопротивление его вращению и передает движение второму цилиндру. У некоторых типов приборов вращается внутренний цилиндр, а у других – внешний. Как правило, ротационные вискозиметры выполняются из металла. Важным условием точных и воспроизводимых измерений вязкости является постоянное и возможно меньшее трение цилиндров и других движущихся деталей в опорах. Вращающийся цилиндр устанавливается на шариковых подшипниках. Для устранения скольжения испытуемого материала по стенкам цилиндров их внутренние поверхности иногда делают ребристыми, либо с продольной насечкой.

Известно (см. патент № 2267770, G01N11/1, опубл. 05.05.2004) устройство, используемое для определения вязкости дисперсных материалов и включающее в себя цилиндрический сосуд, внутри которого расположен шарик, соединенный струной с тяговым механизмом, и регистрирующую систему. Цилиндрический сосуд расположен вертикально и выполнен с эластичным дном, жестко закреплен на раме и содержит направляющие для шарика, при этом эластичное дно соединено с виброприводом.

Основным недостатком представленного устройства является ограниченность его применения по крупности используемых материалов, что делает невозможным определение вязкости бетонных смесей. Кроме того, данное устройство имеет небольшой диапазон измерения вязкости для структурированных систем (бетонная смесь, строительный раствор). Также в представленном устройстве неясно, из чего состоит регистрирующее устройство и как фиксируется время всплытия шарика на заданном отрезке пути, что имеет существенное значение при определении вязкости бетонной смеси.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является вискозиметр, который состоит из металлического цилиндра, закрепленного на виброплощадке, упругой нити проходящей через два блока роликов жестко закрепленных на раме. С одного конца упругой нити закреплен шарик, а с противоположного конца противовес. Всплытие шарика происходит под действием сил вибрации и груза массой m с умеренными скоростями (υ₁, υ₂, … υ_n) в сечении столба бетонной смеси. Шарик применяют неметаллический во избежание влияния на него магнитного поля с радиусом r, в 3…4 раза большим условного радиуса крупного заполнителя [Гусев Б. В., Зазимко В. Г. Вибрационная технология бетона. – К.: Будивэльник, 1991. – 160 с]. На шарик действует сила всплытия P, Архимедова сила A и сила тяжести G, сила трения F, выраженная по формуле Стокса через среднюю скорость на рассматриваемом участке столба бетонной смеси L, и коэффициент динамической вязкости ν.

При определенных параметрах вибровоздействия на бетонную смесь показания по движению шарика вверх фиксировали секундомером через каждые 2 см пути его перемещения. Затем считали среднюю скорость на каждом дискретном отрезке пути длиною 2 см. При найденных средних значениях скоростей υ_ср для двух смежных отрезков по формуле (1) вычисляли значение коэффициента динамической вязкости:

, (1)

Наиболее существенным недостатком представленного вискозиметра

является фиксирование времени на каждом дискретном отрезке пути перемещения шарика, которое затрудняет измерение времени и вычисление динамической вязкости бетонной смеси для строительных и научно-исследовательских лабораторий.

Задачей изобретения является упрощение измерения времени перемещения шарика на всем участке столба бетонной смеси в условиях строительных и научно-исследовательских лабораторий; создание условий для управления реологическими свойствами бетонной смеси в процессе формования железобетонных изделий и конструкций.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения вязкости бетонной смеси включает металлическую подошву, на которой смонтирована «Г»-образная стойка, в горизонтальной части которой размещаются два блока роликов, через которые проходит упругая нить с закрепленным на ней магнитом и противовесом на конце, на другом конце упругой нити закреплен свинцовый шарик, предварительно погруженный в съемный цилиндр, который вместе с резиновым вкладышем установлен на виброплощадке с вибратором и закреплен при помощи креплений, при этом в вертикальной части закрепляются два магнитоуправляемых герметичных контакта и считывающее устройство в виде электронного таймера.

Технический результат – точное вычисление динамической вязкости бетонной смеси, которое стало возможным благодаря применению в устройстве магнитоуправляемых герметичных контактов и электронного таймера, что обеспечивает точное измерение пути и времени движения шарика в сечении столба бетонной смеси и дает возможность управлять реологическими свойствами бетонной смеси при изготовлении железобетонных изделий и конструкций.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показано устройство для измерения вязкости бетонной смеси.

Предлагаемое устройство для измерения вязкости состоит из металлической подошвы 1, на которой смонтирована «Г»-образная стойка 2. На вертикальной части стойки закрепляются два магнитоуправляемых герметичных контакта Г1 – замыкающий контакт 3 и Г2 – размыкающий контакт 4 и рядом устанавливается считывающее устройство «электронный таймер» 5. В верней части горизонтальной «Г»-образной стойки 2 размещены два блока роликов 6 через которые проходит упругая нить 18 с закрепленным на ней магнитом 7 и противовесом 8 на конце. На другом конце упругой нити 18 закрепляется свинцовый шарик 9, который предварительно погружают в съемный цилиндр 10 для определения динамической вязкости. Металлический цилиндр 10 вместе со съемным дном цилиндра 11 и резиновым вкладышем 12 устанавливают на виброплощадку 13 с вибратором 14 и закрепляют при помощи креплений 15. На стойке 2 установлена подставка 16 под противовес 8.

Данное устройство работает следующим образом: металлический цилиндр 10 вместе со съемным дном цилиндра 11 и резиновым вкладышем 12 устанавливают на виброплощадку 13 с вибратором 14 и закрепляют при помощи креплений 15. Свинцовый шарик 9 (d=48 мм, ρ=11,51 г/см³) погружают на съемное дно цилиндра 11 и фиксируют его положение подставкой 17 под шарик 9. Далее в цилиндр 10 загружают свежеприготовленную бетонную смесь. Одновременно на вертикальной части «Г»-образной стойки 2 устройства магнит 7 устанавливают в такое положение относительно замыкающего контакта Г1 3, при котором он находится на некотором расстоянии от него (20-30 мм). После загрузки бетонной смеси в металлический цилиндр 10 ее уплотняют на виброплощадке 13 в течение нескольких секунд. Высота сечения столба (l) уплотненной бетонной смеси соответствует расстоянию между магнитоуправляемыми герметичными контактами 3 (Г1) и 4 (Г2). На противоположном конце упругой нити 18 подвешивается противовес 8 массой M. Затем включается электронный таймер 5 в положение «готов к работе» и виброплощадка 13. Под воздействием вертикально направленных колебаний бетонная смесь тиксотропно разжижается. Противовес 8 массой M и действующие силы приводят в движение свинцовый шарик 9, и он вертикально поднимается по сечению столба бетонной смеси, тем самым перемещая магнит 7 вниз. При движении магнит 7 образует магнитное поле возле герметичного замыкающего контакта 3 - Г1, происходит замыкание контактов, и в этот момент электронный таймер 5 включает отсчет времени. Пройдя путь, соответствующий высоте сечения столба бетонной смеси, магнит 7 достигает герметичного размыкающего контакта 4 - Г2 и происходит размыкание контактов, и отсчет времени останавливается, а противовес 8 становится на подставку 16. Время всплытия шарика 9 фиксируется электронным таймером 5 с точностью ± 0,01 с. Таким образом, формула для расчета динамической вязкости приобретает следующий вид:

где M – масса дополнительного груза, кг; m – масса шарика, кг; r – радиус шарика, м; v – скорость всплытия шарика на участке сечения столба бетонной смеси l, м/с; ρ_ш и ρ_б – плотность материала шарика и бетонной смеси, соответственно, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с².

Предлагаемое изобретение позволяет более точно и быстро определять динамическую вязкость бетонной смеси в условиях строительных и научно-исследовательских лабораторий. На полученной модели можно без дополнительной доработки определять реологические свойства, которые необходимы для описания процесса структурообразования бетонной смеси при изготовлении железобетонных изделий и конструкций.

Устройство для измерения вязкости бетонной смеси, содержащее металлическую подошву, на которой смонтирована «Г»-образная стойка, в горизонтальной части которой размещаются два блока роликов, через которые проходит упругая нить с закрепленным на ней магнитом и противовесом на конце, на другом конце упругой нити закреплен свинцовый шарик, предварительно погруженный в съемный цилиндр, который вместе с резиновым вкладышем установлен на виброплощадке с вибратором и закреплен при помощи креплений, при этом на вертикальной части стойки закрепляются два магнитоуправляемых герметичных контакта и считывающее устройство в виде электронного таймера.

Изобретение относится к области контрольно-измерительного оборудования для определения упруго-вязкой среды и вязкой среды, в частности полимерных сред. Устройство для определения упруго-вязкой и вязкой среды полимерной смолы состоит из двух коаксиальных цилиндров, имеющих вращение, между которыми находится полимерная смола, наружный цилиндр имеет устройство, задающее вращательное колебательное движение с определенной амплитудой и определенной частотой, внутренний цилиндр подвешен на цилиндрической трубке, один конец которой связан с цилиндром, а другой конец связан с неподвижным корпусом устройства, внутренний цилиндр имеет устройство, регистрирующее процесс колебаний цилиндра, амплитуду и частоту.

Способ ковалентной иммобилизации лизоцима для последующего применения иммобилизованного лизоцима для снижения бактериальной обсемененности биологических жидкостей // 2694883

Изобретение относится к технологиям производства и использования сорбентов, применяемых в том числе для медицинских целей, а именно для экстракорпоральной терапии больных с сепсисом с использованием сорбции биологических жидкостей.

Устройство для измерения вязкости жидкости в условиях высокого давления // 2694074

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам измерения вязкости жидкости в условиях высокого давления, и может найти применение для обнаружения на больших глубинах подводных морских объектов с помощью мониторинга вязкости морской воды.

Способ контроля динамической вязкости жидкости // 2690226

Изобретение относится к методам контроля веществ, находящихся в жидком состоянии, и может быть использовано для автоматического измерения динамической вязкости жидкости.

Способ измерения вязкости // 2679452

Изобретение относится к способу измерения вязкости. Заявленный способ измерения вязкости включает: (i) этап получения изображения капли в статическом состоянии без вибрации; (ii) этап применения вибратора для сообщения вибрации капле и получения изображения динамического состояния, в котором капля максимально вытянута в горизонтальном направлении или максимально вытянута в вертикальном направлении; (iii) этап получения скорости изменения статической кривизны и скорость изменения динамической кривизны границы капли из изображений, полученных на этапах (i) и (ii); и (iv) этап подстановки отношения скорости изменения статической кривизны к скорости изменения динамической кривизны границы капли в уравнение взаимодействия, скорректированное для вибратора, чтобы получить вязкость капли.

Необремененный вибровискозиметрический датчик // 2662948

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения вибрационным методом изменения сдвиговой вязкости небольших объемов жидкости в локальной области при одновременном измерении ее температуры.

Способ определения вязкости высоковязких жидкостей и устройство для его реализации // 2653175

Изобретение относится к технике измерения абсолютного коэффициента вязкости жидкостей, а более конкретно к измерению вязкости методом вращающихся цилиндров, между которыми помещается исследуемая жидкость.

Способ определения значения числа падения // 2629312

Изобретение относится к области испытаний и исследований, а именно к способам измерения числа падения для контроля качества зерновых культур по альфа-амилазной активности.

Прибор для контроля процесса структурообразования при производстве сыров // 2619737

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процесса структурообразования молочно-белкового сгустка при производстве сыров и другой молочной продукции.

Устройство сбора продуктов износа в жидкой смазке // 2584758

Изобретение относится к области исследования степени загрязнения легко текучих смазочных материалов продуктами изнашивания пар трения механических систем, например в двигателях, механизмах, машинах и приборах.

Способ проведения количественного иммунохроматографического анализа // 2712249

Изобретение относится области биохимической диагностики, в частности к способам оценки концентрации антигенов при проведении анализов сыворотки крови, мочи, пищевых продуктов, образцов окружающей среды и других жидкостей с помощью иммунохроматографии.

Способ быстрого определения температурной зависимости вязкости и характеристических температур стекол и устройство для его реализации // 2702695

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к устройствам для контроля температурной зависимости вязкости и характеристических температур стекол.

Способ диагностики масла по показателю прочности // 2701196

Изобретение относится к области гидравлической и пневматической техники и может быть использовано для контроля состояния масел и рабочих жидкостей на промышленных предприятиях и исследования способности жидкостей сопротивляться объемному разрушению.

Способ экспресс-анализа жидких фасованных продуктов и установка для его осуществления // 2696810

Изобретение относится к способам исследования текучих сред, преимущественно к измерению кинематической вязкости, и может быть использовано при контроле качества авиационных керосинов и дизельных топлив в лабораторных условиях на местах производства.

Дозатор-смеситель // 2691674

Изобретение относится к средствам механизации животноводства, в частности к устройствам для смешивания дозированных порций сыпучих материалов из зерновых культур.

Реометр // 2690094

Изобретение касается реометра для определения и/или контроля текучих свойств вязких текучих сред, в частности полимерных расплавов и растворов, имеющего корпус (1), в котором между впускным отверстием (2) и выпускным отверстием (3) выполнен по меньшей мере один, по существу, прямолинейный канал (4), причем этот канал (4) имеет прямоугольное поперечное сечение, а также имеющего несколько расположенных вдоль канала (4) устройств (6) для измерения давления, при этом канал (4) по своей длине снабжен циклично сужающимся (6) и расширяющимся (7) поперечным сечением.

Способ оценки равновесности металлических расплавов // 2680984

Изобретение относится к технической физике и предназначено для определения параметров физических свойств расплавов металлических сплавов, преимущественно сталей, при определении этих зависимостей у образцов сплавов бесконтактным методом, основанным на изучении крутильных колебаний цилиндрического тигля с образцом.

Устройство бесконтактного определения вязкости образцов металлических расплавов // 2668958

Изобретение относится к технической физике, а именно к устройствам для определения, контроля и измерения физических параметров веществ, и предназначено для бесконтактного измерения кинематической вязкости образцов высокотемпературных металлических расплавов, выполненных, например, на основе железа, путем регистрации и последующего определения параметров затухания крутильных колебаний цилиндрического тигля с образцом расплава.

Способ подбора условий для криоконсервации биологических объектов в вязких средах с использованием гидратообразующих газов и устройство для его осуществления // 2668322

Изобретение относится к криоконсервации биологических объектов. Предложенный способ подбора условий для криоконсервации биологических объектов в вязких средах с использованием гидратообразующих газов предусматривает внесение исследуемых криопротекторов в среду для криоконсервации, при этом: а) на первом этапе измеряют вязкость контрольного раствора одного или более криопротекторов, дополнительно содержащего наночастицы при его охлаждении в рабочем диапазоне температур от +20˚С до целевой температуры, выбранной в интервале от -10 до -130°С; б) на втором этапе измеряют вязкость раствора криопротектора или композиции криопротекторов, дополнительно содержащего наночастицы с пониженной концентрацией на 5-45% под давлением гидратообразующего газа в процессе охлаждении раствора; в) если значение вязкости криопротектора или композиции криопротекторов с пониженной концентрацией не достигает вязкости контрольного раствора вплоть до целевой температуры, то сниженную концентрацию криопротектора или композиции криопротекторов необходимо повышать и снова проводить измерение согласно пункту б); г) если же в интервале до целевой температуры значение вязкости криопротектора или композиции криопротекторов с пониженной концентрацией достигает значения параметра вязкости в контрольном растворе, то проводится третий этап.

Устройство для определения огнегасящей концентрации при подаче мелкодисперсных составов в восходящую струю // 2662012

Изобретение относится к лабораторному оборудованию, в частности приборам, используемым для определения физико-химических свойств мелкодисперсных огнегасящих составов.