水泥性质检测

水泥性质检测（精选4篇）

水泥性质检测 篇1

“微课”在国内属于新兴的教育教学手段, 是指为使学习者自主学习获得最佳效果, 经过精心的信息化教学设计, 以流媒体形式展示的围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动。它的形式是自主学习, 目的是最佳效果, 设计是精心的信息化教学设计, 形式是流媒体, 内容是某个知识点或教学环节, 时间是简短的, 本质是完整的教学活动。简言之就是将某个单独的知识点提取出来, 以学生喜闻乐见的方式制作教学视频, 让学生在课前或课后自学使用。常规课堂教学的主导权掌握在教师手上, 无论讲授好坏都可以完成整个教学环节。而“微课”的主导权从教师转移到了学生, 如果微课的内容不能激发学生的学习欲望, 学生就会随时中断教学。因此微课的理念与常规课堂教学有着本质的区别。

1课程现状

在高职教学中, 《水泥性质检测》章节涉及多项技术指标的检测实验, 实验课程总共需要用到多种实验仪器、设备。在以往的实验实训教学中, 会面临诸多问题:

1.1试验场地有限, 教师演示难以传达。在实验实训课程中, 需要使用水泥净浆搅拌机、维卡仪、雷氏夹、水泥胶砂搅拌机、水泥负压筛析仪、压力试验机等多种实验仪器和设备。但是受教学场地的限制, 教师在讲解实验设备的使用时, 往往只有围在周边的几名学生可以看到教师的操作示范, 其余大部分学生无法直接看到或听到教师的操作示范讲解, 导致大量同学因看不到教师的讲解而降低学习热情。即使采用分组教学, 同样的操作和讲解也要在每个学习小组中进行重复, 一次的讲解也很难保证学生完全掌握设备操作的注意事项, 以至于实验课的场面较为混乱, 教师在各学习小组间疲于奔命。

1.2教师难以兼顾讲解和教学组织。实验课上学生需要动手操作实验仪器, 由于学生对实验设备了解有限, 不规范甚至错误的操作时有发生, 这些不规范或错误的操作往往会造成实验设备的故障或损坏, 甚至会造成学生的人身伤害。在实验课堂上, 教师需要针对仪器设备进行讲解, 在学生操作过程中要针对有操作危险的环节进行重点关注。但是在日常的教学过程中, 由于课堂时间有限, 学生人数众多, 设备讲解和学生操作往往会同时发生。这样的课堂状况往往难以完全保证学生和设备的安全运行。

因此《水泥性质检测》实验实训教学必须通过某种手段解决这一难题。

2微课的引入

现阶段, 《水泥性质检测》实验实训教学最大的困难出现在课堂组织上, 由于在实验室内, 教师需要展示某一仪器设备的操作, 这个展示过程无法如同理论课讲授一般面向全体同学进行, 导致教师不得不就同一问题面向不同的学生多次讲解。这样的过程耗费了教师过多的时间和注意力, 造成了难以有效维持课堂组织, 难以及时发现和纠正学生误操作的问题。

而微课技术的优势在于:通过视频等媒体手段, 将某些知识点、易错点集中的讲授。学生在上课前就能够获得足够的教学资源进行自学, 对即将进行的教学内容有个大致的了解和认识, 使教师的授课事半功倍。基于这一优势, 在《水泥性质检测》实验实训教学中引入微课技术, 可以使实验课的教学现状得到一定程度的改善。

2.1微课的内容选择。微课的特点是“短小精悍”, 如何选取微课表达的内容, 是教学效果的关键。在《水泥性质检测》的实验中, 需要检测水泥的细度、体积安定性、标准稠度用水量、初凝时间、终凝时间、水泥胶砂强度等六项技术指标;使用仪器设备维卡仪、水泥净浆搅拌机、水泥胶砂搅拌机、水泥胶砂振实台、水泥负压筛析仪、水泥抗压抗折强度试验台等六种实验设备。期间还涉及水泥胶砂试模的制作、拆除, 胶砂试块的养护等众多环节, 为了使学生能够清晰完整的了解所有技术指标的检测过程, 微课的数量、内容及表现形式都需要认真考虑。

(1) 实验综述由于《水泥性质检测》中实验数量较多, 因此在制作微课时, 应当制作一个实验综述, 将各技术指标的意义、检测需要使用的实验设备、试验流程及需要记录的数据逐一呈现。

(2) 实验内容按照《水泥性质检测》需要测定的六项技术指标分别录制微课, 详细介绍各个指标测定的过程。按照试验流程, 逐一讲解材料的称量、仪器设备的操作步骤、设备操作中的易错点以及实验废料的清理等。

以《水泥标准稠度用水量》为例, 在微课的讲解中, 需要说明该项指标的意义———为使不同厂家、品种的水泥在体积安定性、凝结时间等指标的检测实验中具有统一的稠稀状态, 以保证实验结果的可比性, 水泥净浆必须达到标准稠度。不同水泥达到标准稠度需要的水的质量, 就是标准稠度用水量。由于这一概念内容很长, 学生在阅读时很难理解, 因此在微课中需要使用一些对比或举例的手段将其加以解释。之后需要展示该实验使用的仪器设备:电子称、水泥净浆搅拌机、维卡仪、试模等。然后按照试验检测流程进行:a称取500g水泥和130g水;b将水倒入搅拌机的搅拌锅内;在5~10秒内将500g水泥加入水中 (由于这一步操作中, 学生经常会由于急躁或大意, 造成水泥粉末或水的质量损失, 因此在微课中必须强调) ;c根据国家规范要求, 水泥净浆搅拌流程为:低速搅拌120s, 停15s, 再高速搅拌120s。实验室配备的水泥净浆搅拌机有预设的程序, 操作时只需要启动搅拌机即可 (在以往的实验教学中, 学生通常会误认为停机的15s是搅拌结束, 会关闭搅拌机, 因此必须进行强调) ;d搅拌完成后, 立即将水泥净浆装入试模内 (试模需要使用玻璃板垫底, 为了方便拆模, 试模内壁和玻璃板上需要刷一道油) , 用小刀插捣并刮平表面;e将试模移到维卡仪上, 将试模中心固定于试杆下 (维卡仪使用不同的试杆可以测定不同的指标, 这里要强调使用的是圆柱型试杆) , 降低试杆至水泥净浆表面, 突然放松, 使试杆自由沉入水泥净浆中至30s或不再下沉为止;f记录试杆下沉的距离, 以试杆距离底板 (6±1) mm时的水泥净浆为标准稠度水泥净浆, 此时的用水量即为标准稠度用水量。

(3) 重点归纳。实验部分的录制完成后, 微课还需要再现几个试验中的关键步骤:a倒水泥和水时要稳;b启动搅拌机后, 注意观察计时器, 只要计时器还在运转, 则不必按动开关;c试模内要刷油;d实验需要通过维卡仪试杆下沉的深度来调整搅拌净浆的用水量, 因此实验需要多次重复, 以找到该批次水泥达到标准稠度时的用水量;e废弃的水泥净浆必须丢弃至指定位置, 搅拌锅的清洗也需要在指定处进行, 以免堵塞实验室下水管道。

(4) 表现形式。微课的控制权掌握在学生手中, 录制时必须尽可能的采用实验室现场实景, 让学生可以在动手实验的过程中, 将实验室每台仪器的按钮都与微课的视频一一对应。

2.2微课的应用情况。微课属于课程教学的辅助手段, 以视频为主要表现形式, 在实验实训类课程的教学中, 可以起到很好的作用。随着智能手机的普及, 几乎所有的学生都拥有智能手机, 这也为我们微课的应用提供了很好的平台。教师可以要求学生将实验微课下载到手机, 在实验课上, 可以一边通过手机观看微课视频, 通过视频对照实验室现场的设备, 大部分学生可以通过自学完成实验仪器设备操作学习。如此便可将教师从重复的设备介绍中解脱出来, 有较多的时间和精力关注学生的误操作并保证人员和设备的安全。在一个学期的对比教学中, 参与实验的班级有4个, 其中两个班级采用传统教学模式, 另两个班级使用微课辅助教学, 4个班级均由同一位教师进行讲授。经过对比, 采用传统模式的两个班级, 在完成水泥检测实验后, 只有36%和45%的学生能够说得清实验的流程和每一步的目的;余下的学生只是知道实验的过程, 对于注意事项、评判标准等没有认识;其中发生一次刮刀被搅拌机打飞的意外事件。使用了微课辅助教学的两个班级, 分别有74%和72%的学生能够了解实验流程和实验目的;实验过程没有发生一次安全事故。授课教师表示, 采用了微课辅助教学的班级, 实验课相对轻松, 主要精力都放在关注学生的操作环节, 对于仪器设备的操作只是面向全班介绍了一次。

由于有充足的精力对学生操作上的问题进行关注, 及时发现了多次学生操作上的错误, 避免了意外伤害的发生。

3结语

通过对比, 发现微课技术对实验实训教学有着极其有效的辅助作用, 教师利用日常备课的时间录制微课, 学生通过电脑、手机等个人电子终端设备接收并观看微课, 将一部分课堂教学内容提前进行, 可以有效地保证实验实训课程的顺利进行。

参考文献

[1]胡铁生, 周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J].现代教育技术, 2014 (02) .[2]胡铁生, 黄明燕, 李民.我国微课发展的三个阶段及其启示[J].远程教育杂志, 2013 (04) .[3]程岚, 肖贵桥, 王英, 朱莉.微课教学设计思路探讨[J].江西电力职业技术学院学报, 2013 (02) .

水泥性质检测 篇2

关键词：建筑,硅酸盐水泥,组成,技术性质

水泥品种虽然很多, 但从应用方面考虑, 硅酸盐类水泥是最基本的。本文亦主要对硅酸盐水泥做详细的介绍。

1 硅酸盐水泥的生产

凡由硅酸盐水泥熟料、0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料, 称为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥分两种类型, 不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥, 其代号为P·I。在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称II型硅酸盐水泥, 其代号为P·II。

生产硅酸盐水泥的关键是必须有高质量的硅酸盐水泥熟料。目前国内外多数水泥厂都是以石灰石、黏土和铁矿粉为主要原料, 将其按一定比例混合磨细, 先制得具有适当化学成分的生料, 再将生料在水泥窑 (回转窑或立窑) 中经过1400℃~1450℃的高温煅烧至部分熔融, 冷却后即得到硅酸盐水泥熟料, 最后再将适量的石膏和0%~5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合磨细至一定的细度, 就得到了硅酸盐水泥。

如果所掺加的混合材料不是石灰石或粒化高炉矿渣, 或者这两种混合材料的掺量超过了5%, 则生产出来的水泥就不是硅酸盐水泥。

2 硅酸盐水泥的主要技术性质

2.1 细度

细度是指水泥颗粒的粗细程度。一般情况下, 水泥颗粒过细, 总表面积越大, 与水接触的面积也越大, 则水化速度越快, 凝结硬化越快, 水化产物越多, 强度也越高。但水泥颗粒过细, 在生产过程中消耗的能量越多, 机械损耗也越大, 生产成本增加, 且水泥在空气中硬化时收缩也增大。国家标准规定硅酸盐水泥的细度采用比表面积测定仪 (勃氏法) 检验, 其比表面积应大于300 m2/kg, 否则为不合格。

2.2 标准稠度需水量

标准稠度需水量是指水泥拌制成特定的塑性状态 (标准稠度) 时所需的用水量 (以占水泥重量的百分数表示〉, 也称需水量。由于用水量的多少对水泥的一些技术性质〈如凝结时间) 有很大的影响, 所以测定这些性质必须采用标准稠度需水量, 这样测定的结果才有可比性。

硅酸盐水泥的标准稠度需水量与矿物组成及细度有关, 一般在24%~30%之间。

2.3 凝结时间

水泥的凝结时间分初凝和终凝。初凝为自水泥加水拌合时起到水泥浆〈标准稠度) 开始失去可塑性为止所需的时间。终凝为自水泥加水拌合时起, 至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。由于用水量的多少即水泥浆的稀稠对水泥浆体的凝结时间影响很大, 因此国家标准规定水泥的凝结时间必须采用标准稠度的水泥净浆, 在标准温、湿度条件下用水泥凝结时间测定仪测定。测定前需首先测出标准稠度用水量^水泥浆达到标准稠度时的用水量, 然后按此用水量拌制水泥净浆。国家标准规定, 硅酸盐水泥的初凝不得早于45 min;终凝不得迟于39min;初凝时间不满足时为废品, 终凝时间不满足时为不合格品。实际上, 国产硅酸盐水泥的初凝时间一般为1~3 11, 终凝时间一般为4~6h。

规定水泥的凝结时间, 在施工中有重要意义。初凝时间不宜过早是为了有足够的时间对混凝土进行搅拌、运输、浇注和振捣;终凝时间不宜过长是为了使混凝土尽快硬化, 产生强度, 尽快拆去模板提高模板周转率。

2.4 体积安定性

水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度。如果水泥在凝结硬化过程中产生均匀的体积变化, 则为安定性合格, 否则即为体积安定性不良。

当水泥原料比例不当或煅烧工艺不正常时, 会产生较多的游离状态的Ca O和Mg O, 它们与熟料一起, 同样经历了1 450℃的高温煅烧, 属严重过火的水化极慢, 在水泥凝结硬化很长时间后才进行水化:生成的Ca (OH) 2体积膨胀, 引起水泥石开裂。

国家标准GB1364-89和GB175-92中规定, 硅酸盐水泥的体积安定性用沸煮法必须合格。试饼法是用标准稠度的水泥净浆按规定方法制成规定的试饼, 经养护、沸煮后, 观察饼的外形变化发现翘曲和裂纹, 即为安定性合格, 反之则为安定性不良。雷氏法是按规定方法制成圆柱体试件, 然后测定沸煮前后试件尺寸的变化来评定体积安定性是否合格。

用沸煮法只能检测出游离Ca O造成的体积安定性不良。造成的体积安定性不良, 必须用压蒸法才能检验出来。石膏造成的体积安定性不良则需要更长时间在温水中浸泡才能发现。由于后两种原因造成的体积安定性不良都不易检验, 所以国家标准规定:熟料中的含量不得超过5.0%, 经压蒸试验合格后, 允许放宽到6.0%;SO3含量不得超过3.5%, 以保证安定性良好。如果水泥的体积安定性不良, 则必须作为废品处理, 不得应用于任何工程中, 但某些体积安定性轻微不合格的水泥放置一段时间后, 由于水泥中的游离Ca O吸收空气中的水蒸汽而熟化, 而变得合格。

2.5 强度及强度等级

硅酸盐水泥的强度主要取决于四种熟料矿物及其比例和水泥细度, 此外还和试验方法、试验条件、养护龄期有关。

国家标准 (GB/T17671-1999) 规定, 将水泥、标准砂及水按规定比例, 用规定方法制成的规格为40 mm X 40 mm X160mm的标准试件, 在标准条件下养护, 测定其3 d和28d时的抗折强度和抗压强度。硅酸盐水泥的强度等级为:42.5、42.5R, 52.5、52.5R, 62.5、62.5R。各强度等级水泥的各龄期强度不得低于规定的数值, 如有一项指标低于表中数值, 则应降低强度等级, 直到四个数值全部满足规定。

2.6 水化热

水泥在水化过程中所放出的热量, 称为水泥的水化热。大部分的水化热是在水化初期 (3d~7d内) 放出的, 以后则逐步减少。水泥放热量大小及速度, 首先取决于水泥熟料的矿物组成和细度。

冬季施工时, 水化热有利于水泥的正常凝结硬化。但对于大体积混凝土工程, 如大型基础、大坝、桥墩等, 水化热是有害因素。因为积聚在内部的水化热不易散出, 常使内部温度高达50℃~60℃。由于混凝土表面散热很快, 内外温差引起的应力, 可使混凝土产生裂缝。因此, 对大体积混凝土工程, 应采用水化热较低的水泥。

2.7 密度与容重

在进行混凝土配合比计算和储运水泥时, 需要知道水泥的密度和堆积密度。硅酸盐水泥的密度为3.0~3.15g/cm3, 通常采用3.1g/cm3, 堆积密度为1000~1600g/cm3。

除上述技术要求外, 国家标准还对硅酸盐水泥的不溶物、烧失量、氧化镁和三氧化硫含量等作了明确规定。

参考文献

[1]张志伟.建筑材料性能[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.[1]张志伟.建筑材料性能[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.

水泥性质检测 篇3

聚羧酸系减水剂是20世纪90年代研制成功的一种具有较高减水率(25%以上)、高保坍能力、低收缩、无氯的减水剂[1]。我国于21世纪初在工程中开始大规模应用,例如高速客运专线、杭州湾跨海大桥、港珠澳大桥等国家重大、重点工程,值得一提的是,近年来在民用工程中也开始大规模应用。目前,我国聚羧酸系减水剂的产量已经超过传统萘系减水剂的产量,成为主流减水剂之一[2]。

一般认为聚羧酸系减水剂的分散能力主要来源于位阻斥力[3,4],然而试验发现,水泥在接触水之初,水泥颗粒表面的电性比较复杂,由于每个颗粒的矿物组成不同,使得颗粒的电荷性质以及带电量不同,而且单个颗粒表面的电性不均一,从而颗粒容易通过静电引力相互吸引形成絮凝结构。阴离子表面活性剂的掺入可以使表面电位性质均一,这对絮凝结构的破坏具有一定意义。另外,随着时间的延长,聚羧酸系减水剂的侧链逐渐被包裹后,位阻斥力可能会逐渐降低,而静电斥力却可能会依然存在,因而研究聚羧酸系减水剂对水泥颗粒表面电位的影响对混凝土工作性的保持也具有一定意义。

颗粒的表面电位是悬浮或胶体体系中颗粒的重要特征,是表征颗粒之间静电作用大小的指标,通常采用Zeta电位表示。作为一种阴离子表面活性剂,聚羧酸系减水剂掺入水泥浆体中后,通过羧基等阴离子吸附在水泥颗粒表面,并对水泥颗粒的表面电位产生影响。聚羧酸系减水剂的分子结构和组成灵活多变,这也是该类减水剂的一个重要特点[5]。不同组成与结构特征的聚羧酸系减水剂具有不同的吸附能力,例如阴离子数量以及侧链的结构特征均会影响减水剂分子的吸附能力,进而可能会导致它们具有不同的Zeta电位影响能力[6]。

本文对具有不同结构和组成的聚羧酸系减水剂的Zeta电位以及其随时间延长的变化规律进行了研究。

1 试验

1.1 原材料

1.1.1 水泥

采用检测混凝土外加剂用基准水泥,符合GB8076—2008《混凝土外加剂》的相关要求。

1.1.2 外加剂合成用原材料

甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MAA-MPEG):由德国科莱恩公司提供,呈黄绿色,分别有分子量为750、1100、2000三个种类,聚合度分别为17、25和45,记为MAA-MPEG750、MAA-MPEG1100和MAA-MPEG2000。

甲基丙烯酸(MAA):分析纯,北京某精细化学品有限公司生产。

引发剂:分析纯,北京某化学公司,记为I。

链转移剂:分析纯,记为S。

氢氧化钠:分析纯。

去离子水。

1.1.3 拌合用水

洁净自来水。

1.2 试验方法与主要仪器

1.2.1 Zeta电位的测定

本研究中采用水灰比为0.5的浆体搅拌3min后,吸取0.4g浆体,稀释于40g去离子水中,并将之进行超声分散3~5s,而后采用JS9H型微电泳仪(上海某数字技术设备有限公司生产)测定其Zeta电位。每个试样需测5次,每次取15个颗粒,最后取平均值即为水泥颗粒的Zeta电位。

1.2.2 聚羧酸系减水剂分子量的测定

将已得知固含量的聚羧酸系减水剂样品注入DAWN EOS凝胶色谱(GPC)中进行测定。流动相为1%的Na NO3溶液,色谱柱采用SHOWDEX 806葡聚糖柱,仪器内部温度为35℃。

2 聚羧酸系减水剂的合成与表征

2.1 合成用设备

TLJ-2型电子增力电动搅拌器:姜堰某公司生产。

ZNHW型电子节能控温仪:巩义某厂生产。

BT00-100M蠕动泵:保定某公司生产。

回流冷凝器、电动搅拌器电机、三口烧瓶、恒温水浴锅、温度计、聚四氟乙烯搅拌桨。

反应装置示意图见图1。

本试验采用蠕动泵加引发剂和混合单体溶液,引发剂溶液和混合单体溶液分别由图1中的1和2管引入反应瓶中。

2.2 聚羧酸系减水剂的合成

2.2.1 合成工艺

研究采用水浴法进行自由基共聚反应(Free radical co-polymerization reaction)制备该类减水剂,选用甲基丙烯酸和甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯进行二元共聚,并采用链转移剂对反应速率和分子量进行控制。主要工艺流程为:在水浴反应瓶中置入少量去离子水,加热至反应温度,而后滴加单体的混合溶液,并同时滴加浓度为10%引发剂水溶液。两种溶液同时滴加完后,保温1h后滴加剩余引发剂(总引发剂量的5%),再保温1h。而后将反应溶液冷却至40℃,采用20%Na OH溶液将之中和至p H=6~7,从而得到液体聚羧酸系减水剂,其分子结构如下:

其中,m、n、p和q为自然数。

2.2.2 聚羧酸系减水剂的结构特征

(1)聚羧酸系减水剂的分子组成表征

甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯是通过甲基丙烯酸和甲氧基聚乙二醇之间的酯化反应制得,该反应是可逆反应,因此,为保证较高的反应率,多采用酸过量的方法,即在甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯中往往含有过量的甲基丙烯酸。本研究采用的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯也是采用酸过量的方法制备的。

当固定采用某一甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(大单体)时,其中甲基丙烯酸的含量一定,假定为R%,未酯化的甲氧基聚乙二醇(MPEG)占原料大单体含量为r%。

采用其与甲基丙烯酸进行共聚时,投料甲基丙烯酸量为m0,投料大单体量为m1,因而实际甲基丙烯酸量为:M0=m0+m1×R%,实际大单体量为:M1=m1×(1-R%-r%),故有:

可见实际投料比只与m0与m1之比有关,因此,可采用原材料投料比表征实际投料比。

此外,由于甲基丙烯酸与甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯之间的反应为共聚合反应,因此,二者存在竞聚。考虑到后者是一新型单体,未有该物质竞聚率的报道,但其形成的自由基的化学环境与甲基丙烯酸正丁酯较为接近,二者均有长链和酯基,因而可采用只计算其与甲基丙烯酸的竞聚率。这种假设忽略了较长的聚醚链对自由基的包裹作用。

根据甲基丙烯酸与甲基丙烯酸正丁酯的Q-e值,得知二者的竞聚率为:r1=2.69,r2=0.35。可知,r1×r2=0.94,接近于1,可视为理想共聚,但r1>1,因而甲基丙烯酸更易于进入共聚物中。也就是说,在未反应完的单体中,甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的比例比甲基丙烯酸的大。

设进入共聚物中的甲基丙烯酸和大单体量分别为DM0和DM1,则根据理想二元共聚方程,有:

因而进入共聚物的各单体的比例取决于单体原材料投料比,并与之线性相关。

因此,大致可采用单体的原材料投料比表征共聚物中的单体比例。

(2)聚羧酸系减水剂分子结构特征

本研究采用的聚羧酸系减水剂的组成与分子量见表1。

从表1可知,1#~3#的结构特征为侧链聚合度不同,侧链聚合度由大到小顺序为:2#>3#>1#;3#~5#的分子结构特征为分子量大小不同,由大到小顺序为:4#>3#>5#;3#、6#和7#的分子结构特征为羧基量与侧链数量比例不同,MAA/MAA-PEG比由大到小顺序为:6#>3#>7#。

3 结果与讨论

3.1 不同掺量时各试样的Zeta电位

不同侧链聚合度对Zeta电位的影响规律见图2,试验温度为20℃。

从图2可知,随着掺量的增加,1#和3#的Zeta电位绝对值逐渐增大,而2#的则基本不变,1#的变化较为剧烈,3#变化在掺量0.2%以上时变化不大;三者的Zeta电位绝对值在较高掺量下(0.5%)相近;在0.1%掺量时1#和3#的Zeta电位绝对值均低于空白试样的。这表明随着掺量的增加,Zeta电位的趋向稳定,在低掺量(0.1%)时,随侧链聚合度的增加,Zeta电位绝对值逐渐增大。由于三者均具有相同羧基含量,因此,在较高掺量时三者的Zeta电位趋向相同。

吸附有不同分子量、不同MAA/MAA-MPEG比的聚羧酸系减水剂的Zeta电位分别见图3、图4,试验温度为20℃。

从图3中可知,0.1%掺量时3#最低,4#次之,5#最小,大于0.2%掺量时,3#>4#>5#。这表明随着分子量的增加,Zeta电位先增加后减小。

从图4中可知,Zeta电位绝对值的大小顺序为,6#>3#>7#;各个掺量下6#的Zeta电位绝对值均大于空白试样的,7#的则基本上均小于空白试样的,3#的仅在较低掺量时小于空白试样的。这表明增加减水剂分子中羧基单元的量可以增大水泥颗粒的Zeta电位绝对值。

3.2 Zeta电位的经时变化

水泥颗粒对减水剂的吸附是一动态过程,吸附在表面的减水剂分子不断地被吸收,同时又不断地从液相中吸附减水剂分子。与此同时,水泥熟料的不断溶解,一些早期的水化产物不断生成,颗粒表面的性质是运动的。因此,水泥颗粒的表面电位也同样处于不断变化的状态。

吸附各减水剂的水泥颗粒Zeta电位见图5~图7,折固掺量均为0.20%,试验温度为15℃。

从图5可知,空白试样和掺2#和3#试样的Zeta电位随时间的延长略有增加。从图6中可知,掺3#和4#试样的Zeta电位随时间的延长而逐渐增大,5#试样则下降。这表明,掺高分子量聚羧酸系减水剂试样的Zeta电位随时间的延长逐渐增加,而掺低分子量减水剂试样则逐渐减小。从图7中可知3#和7#的Zeta电位绝对值随时间的延长而略有增加,而6#则减小。这表明含较多羧基单元的减水剂虽初始阶段的Zeta电位较高,但随着时间的延长,Zeta电位逐渐下降。

4 讨论

聚羧酸系减水剂是一种阴离子表面活性剂,分子中带有大量羧基等阴离子官能团,当其在水泥颗粒表面上进行吸附时,可以改变颗粒的表面电位。水泥在水化初期由于表面阳离子,特别是钙离子的溶出,使得水泥颗粒带有负电荷。通过电泳试验,测得水泥水化初期(3min)颗粒表面电位为-8.52m V,这与O.Blask等人采用动电声振法(Electro kinetic sonic amplitude method,ESA法)直接测得的结果是相近的。聚羧酸系减水剂的吸附在水泥颗粒表面引入了阴离子官能团,这可增大颗粒的表面电位。因此,随着吸附量的增加,水泥颗粒表面吸附的羧基等阴离子数量逐渐增加,相应地,表面电位也随之增大。

一般认为,聚羧酸系减水剂的吸附方式为主链吸附在颗粒表面,侧链伸展在液相中。这种伸展增厚了颗粒膜层厚度,使得颗粒在电场作用下的滑移层厚度增大,从而采用电泳试验所得到Zeta电位绝对值减小,如图8。这也是在较低掺量下测得的Zeta电位绝对值较空白试样小的原因。掺量的增加使得吸附的减水剂分子数量也逐渐增加,随之吸附的阴离子官能团数量也同样增加,从而表面电位也相应增大并超过空白试样,但这种吸附可以达到饱和,同样表面电位在达到一定掺量后可以达到稳定值。当采用具有同一侧链聚合度的减水剂时,膜层厚度的增加值可能是固定的,因此,Zeta电位值的增加可以达到饱和。

可见,聚羧酸系减水剂的吸附对水泥Zeta电位的影响依赖于两个方面,其一,吸附在颗粒表面上的减水剂分子中的阴离子使其绝对值增大;其二,吸附膜层厚度的增加使电位绝对值减小。所测得的Zeta电位值为二者综合作用的结果。

羧基单元数量的增加,即增加了减水剂的吸附能力,吸附到水泥颗粒表面上的减水剂分子较多,进而引入的阴离子数量也较多。另外,羧基比例的增加意味着分子中侧链密度的降低,当减水剂分子吸附到颗粒表面时,侧链之间的斥力降低,侧链自由度增加,侧链在垂直颗粒表面方向伸展的可能性降低,取而代之,其更易于在平行颗粒表面方向伸展。因此,颗粒表面的膜层厚度可能相较于侧链密度较大的为小,此时,滑移层更加靠近颗粒表面。所以,基于这两点,此时水泥颗粒的表面电位较大。

5 结论

(1)随侧链聚合度的增加,Zeta电位趋向恒定,在低掺量时,随侧链聚合度的增加,Zeta电位绝对值逐渐增大;大分子量减水剂有利于增加水泥颗粒的Zeta电位绝对值;增加减水剂分子中羧基单元的量可以增大水泥颗粒的Zeta电位绝对值。

(2)随时间的延长,水泥颗粒的Zeta电位绝对值逐渐增大;掺侧链不同减水剂的也同样增加;掺高分子量聚羧酸系减水剂试样的Zeta电位绝对值随时间的延长逐渐增加,而掺低分子量减水剂试样的则逐渐减小;含较多羧基单元的减水剂虽初始阶段的Zeta电位绝对值较高,但随时间的延长,Zeta电位绝对值逐渐下降。

摘要：以甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MAA-MPEG)和甲基丙烯酸(MAA)为主要原料,通过自由基共聚合反应制备了聚羧酸系减水剂,研究了减水剂的侧链聚合度、MAA/MAA-PEG比、分子量以及时间对水泥颗粒Zeta电位绝对值的影响。结果表明,随着侧链聚合度的增加,Zeta电位绝对值逐渐增大至趋向恒定;大分子量减水剂有利于增加水泥颗粒的Zeta电位绝对值;掺高分子量聚羧酸系减水剂试样的Zeta电位随时间的延长逐渐增加,而掺低分子量减水剂试样的则逐渐减小;增加减水剂分子中羧基单元的量可以增大水泥颗粒的初始Zeta电位绝对值,但随着时间的延长,Zeta电位绝对值逐渐下降。

关键词：聚羧酸系减水剂,混凝土外加剂,水泥,Zeta电位,分子结构

参考文献

[1]李崇智,冯乃谦,李永德,等.高性能减水剂的研究现状与展望[J].混凝土与水泥制品,2001(2):3-6.

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[5]左彦峰,郭延辉,郭京育,等.浅谈《聚羧酸系高性能减水剂》标准与混凝土的质量控制[J].工程质量,2009,27(5):19-22.

三极管的基本性质及检测 篇4

一、三极管内部结构及特点

(一) 三极管的内部结构。

三极管的内部结构可以简要地概括为“两结三区三极”。“两结”是发射结和集电结, “三区”是发射区、基区、集电区, “三极”是从三区分别引出的三个电极, 即发射极、基极和集电极。三极管由两个PN结组成, 这两个PN是一个整体而不是相互独立的个体, 两个独立的二极管不能构成一个可工作的三极管。

(二) 三极管的主要特点。

由于基区非常薄, 因此, 发射结和集电结距离非常近;基区掺杂量极少, 所以内部的载流子 (空穴) 数量也极少;发射区掺杂量很大, 所以内部载流子 (电子) 数量非常多;集电结的面积要比发射结大得多。正是由于这几个特点, 三极管才具备了控制电流的功能, 成为最重要的电子器件。

二、三极管的分类

(一) 以制作材料分。

根据制作的半导体材料不同, 可以分为硅三极管和锗三极管。

(二) 以结构极性分。

在制造中, 如果基片是P型半导体, 则两侧制作形成N型区, 它的极性是NPN;当然基片也可以是N型半导体, 那么两侧制作形成P型区, 它的极性就是PNP。PNP型三极管和NPN型三极管在工作原理上是相同的, 但内部主体载流子极性不同, 在工作中对所使用的直流电源的正负极性要求也是不同的, 电路符号也不一样。

(三) 以工作频率分。

可以分为低频三极管、高频三极管和超高频三极管。一般说来, 高频三极管也可以工作于低频段, 但低频三极管绝对不可以工作于高频段。

(四) 以输出功率分。

可以分为小功率三极管、中功率三极管和大功率三极管。小功率三极管体积很小, 输出功率只有几十到几百毫瓦。大功率三极管的输出功率可以达到几十瓦以上。大功率三极管在输出功率的同时, 自身功率损耗也很大, 所以它一般有金属壳或散热板, 以便于工作时给它配上散热器。

三、三极管的判定

(一) 用数字式万用表判定。

1. 基极的判定。

将数字表的一支表笔接在晶体三极管的假定基极上, 另一只表笔分别接触另外两个电极, 如果两次测量在液晶屏上显示的数字均为0.1V~0.7V, 则说明晶体三极管的两个PN结处于正向导通, 此时假定的基极即为晶体三极管的基极, 另外两电极分别为集电极和发射极;如果只有一次显示0.1~0.7V, 或一次都没有显示, 则应从重新假定基极再次测量, 直到测出基极为止。

2. 三极管类型、材料的判定。

基极确定后, 红笔接基极的为NPN型三极管, 黑笔接基极的为PNP型三极管, PN结正向导通时的结压降在0.1~0.3V的为锗材料三极管, 结压降在0.5~0.7V的为硅材料三极管。

3. 集电极和发射极的判定。

有两种方法进行判定:一种是用二极管挡进行测量, 由于晶体三极管的发射区掺杂浓度高于集电区, 所以在给发射结和集电结施加正向电压时PN压降不一样大, 其中发射结的结压降略高于集电结的结压降, 由此判定发射极和集电极。另一种方法是使用h FE挡来进行判断。在确定了三极管的基极和管型后, 将三极管的基极按照基极的位置和管型插入到卢值测量孔中, 其他两个引脚插入到余下的三个测量孔中的任意两个, 观察显示屏上数据的大小, 找出三极管的集电极和发射极, 交换位置后再测量一下, 观察显示屏数值的大小, 反复测量四次, 对比观察。以所测的数值最大的一次为准, 就是三极管的电流放大系数卢, 相对应插孔的电极即是三极管的集电极和发射极。

4. 质量的判定。

(1) 正常。在正向测量两个PN结时具有正常的正向导通压降0.1~0.7V, 反向测量时两个PN结截止, 显示屏上显示溢出符号“1”。集电极和发射极之间测量时, 显示溢出符号“1”。

(2) 击穿。常见故障为集电结或发射结以及集电极和发射极之间击穿, 在测量时蜂鸣挡会发出蜂鸣声, 同时显示屏上显示的数据接近于零。

(3) 开路。常见的故障为发射结或集电结开路, 在正向测量时显示屏上会显示为“1”的溢出符号。

(4) 漏电。常见的故障为发射结或集电结之间在正向测量时有正常的结压降, 而在反向测量时也有一定的压降值显示。一般为零点几伏到一点几伏之间, 反向压降值越小, 说明漏电越严重。

(二) 用指针式万用表判定。

将万用表调至电阻挡的R×1k挡, 先用红表笔放在三极管的一只脚上, 用黑表笔去碰三极管的另两只脚, 如果两次全通, 则红表笔所放的脚就是三极管的基极 (B) 。如果一次没找到, 则红表笔换到三极管的另一个脚, 再测两次;如还没找到, 则红表笔再换一下, 再测两次。如果还没找到, 则改用黑表笔放在三极管的一个脚上, 用红表笔去测两次看是否全通, 若一次没成功再换。这样最多测量12次, 总可以找到基极。三极管只有两种类型, 即PNP型和NPN型。判别时只要知道基极是P型材料还N型材料即可。当用万用表R×1k挡时, 黑表笔代表电源正极, 如果黑表笔接基极时导通, 则说明三极管的基极为P型材料, 三极管即为NPN型。如果红表笔接基极导通, 则说明三极管基极为N型材料, 三极管即为PNP型。

四、三极管引脚的判断

(一) 三颠倒, 找基极。

三极管是含有两个PN结的半导体器件, 根据两个PN结连接方式不同, 可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管, 测试三极管要使用万用电表的欧姆挡, 并选择R×100或R×1k挡位。红表笔所连接的是表内电池的负极, 黑表笔则连接着表内电池的正极。

假定并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型, 也分不清各管脚是什么电极。测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时, 任取两个电极 (如这两个电极为1、2) , 用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻, 观察表针的偏转角度;接着, 再取1、3两个电极2、3两个电极, 分别颠倒测量它们的正、反向电阻, 观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中, 必然有两次测量结果相近:即颠倒测量中表针一次偏转大, 一次偏转小;剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小, 这一次未测的那只管脚就是要寻找的基极。

(二) PN结, 定管型。

找出三极管的基极后, 可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型。将万用表的黑表笔接触基极, 红表笔接触另外两个电极中的任一电极, 若表头指针偏转角度很大, 则说明被测三极管为NPN型管;若表头指针偏转角度很小, 则被测管即为PNP型。

(三) 顺箭头, 偏转大。

找出了基极b后, 用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。第一, 对于NPN型三极管, 用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec, 虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小, 但仔细观察, 总会有一次偏转角度稍大, 此时电流的流向一定是:黑表笔→c极→b极→e极→红表笔, 电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致, 即“顺箭头”, 所以此时黑表笔所接的一定是集电极c, 红表笔所接的一定是发射极e。第二, 对于PNP型的三极管, 道理也类似于NPN型, 其电流流向一定是:黑表笔→e极→b极→c极→红表笔, 其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致, 所以此时黑表笔所接的一定是发射极e, 红表笔所接的一定是集电极c。

(四) 测不出, 动嘴巴。