يُستخدم جهاز اختبار حرارة الإماهة للأسمنت (طريقة المحلول) لقياس كمية الحرارة المنبعثة بدقة أثناء عملية إماهة الأسمنت، مما يتيح التحكم في جودة الخلطات الأسمنتية والتنبؤ بزمن الشك وقوة المواد في التطبيقات الإنشائية والاختبارات المخبرية.

جهاز اختبار حرارة إماهة الأسمنت (طريقة حرارة المحلول)

الموديل: SN2025-ACC004

أولاً: الوصف

صُمم جهاز اختبار حرارة إماهة الأسمنت هذا (المعتمد على طريقة حرارة الانحلال) وصُنع وفقاً للمتطلبات ذات الصلة الخاصة بـ "طريقة حرارة الانحلال" (الطريقة البديلة) الواردة في المعيار الوطني GB/T 12959 بعنوان "تحديد حرارة إماهة الأسمنت"، كما أنه يتوافق تماماً مع المواصفات الفنية للنسخة الجديدة من المعيار GB/T 12959-2024. وفي الوقت ذاته، يستوفي هذا الجهاز متطلبات المعيار الدولي ISO 29582-1:2009، مما يجعله صالحاً للاستخدام في أغراض التصدير ومختلف المشاريع الدولية. ويُعد الجهاز ملائماً لتحديد حرارة الإماهة لأنواع الأسمنت المختلفة، مثل أسمنت بورتلاند متوسط الحرارة، وأسمنت بورتلاند الخبث منخفض الحرارة، وأسمنت بورتلاند العادي، وأسمنت بورتلاند الخبث، وأسمنت بورتلاند البوزولاني، وأسمنت بورتلاند الرماد المتطاير، وغيرها، وذلك عند أي عمر من أعمار الإماهة. كما يمكن استخدام هذا الجهاز أيضاً مع أنواع الأسمنت الأخرى في الحالات التي يُنص فيها على استخدام طريقة حرارة الانحلال لتحديد حرارة الإماهة.

II. المعايير الفنية لجهاز اختبار حرارة إماهة الأسمنت SN2025-ACC004

درجة حرارة الحمام المائي: 20 درجة مئوية ± 0.1 درجة مئوية

سعة قارورة التفريغ: حوالي 650 مل

معدل التبريد (بعد ملئها بماء تزيد درجة حرارته بمقدار 5 درجات مئوية عن درجة حرارة الغرفة وتركها لتركد لمدة 30 دقيقة): ≤ 0.001 درجة مئوية/دقيقة

سرعة قضيب التحريك الحمضي: 400 ~ 500 دورة في الدقيقة (rpm)

مصدر الطاقة: 2500 واط / تيار متردد 220 فولت / 50 هرتز

ميزان حرارة بيكمان التفاضلي

نطاق الفرق: 5 ~ 6 درجات مئوية

قيمة التدريج: 0.01 درجة مئوية

أبعاد الجهاز (الطول × العرض × الارتفاع - مم)

الوحدة الرئيسية: 800 × 500 × 760

وحدة التحكم الحراري: 730 × 420 × 500

الوزن الصافي: 130 كجم

III. الوصف الهيكلي لجهاز اختبار حرارة إماهة الأسمنت SN2025-ACC004

يتكون هذا المنتج بشكل أساسي من الأجزاء التالية:

1) حمام مائي ثابت الحرارة:

الحمام المائي ثابت الحرارة عبارة عن وعاء يبلغ عمقه حوالي 30 سم، وبسعة تناهز 60 لتراً. ويحتوي الوعاء على قاعدة لتثبيت أسطوانة الاختبار الداخلية، وأنبوب للفيضان للتحكم في مستوى الماء، بالإضافة إلى أنبوب للتصريف مزود بصمام تصريف عند فتحة الأنبوب.

يقع حمام الماء ذو درجة الحرارة الثابتة داخل الهيكل الخارجي، ويتصل بوحدة خارجية لتثبيت درجة الحرارة عبر مضخة مياه وشبكة من الأنابيب. وبعد ضبط درجة حرارة التشغيل مسبقاً، وحين تتجاوز درجة حرارة الماء داخل الحمام حاجز الـ 20 درجة مئوية، تعمل عملية تبادل المياه بين داخل الحمام وخارجه على الحفاظ على ثبات درجة الحرارة. كما تقوم وحدة تثبيت درجة الحرارة الخارجية بتزويد سترة تبريد المحرك بالمياه. وفي حال انخفضت درجة حرارة الماء إلى ما دون 20 درجة مئوية، ينشط عنصر التسخين لرفع درجة حرارة الماء مجدداً. ويتميز قاع الحمام بوجود طبقة عزل عالية الأداء، بينما زُود جزؤه العلوي بغطاء واقٍ.

2) أسطوانة الاختبار الداخلية:

يتكون أسطوانة الاختبار الداخلية من جسم الأسطوانة، وغطاء، وغلاف عازل من الرغوة، وقارورة مفرغة، وميزان حرارة تفاضلي من طراز "بيكمان" (Beckman)، وقمع للتغذية. يمكن لأسطوانة الاختبار الداخلية أن تتحرك صعوداً وهبوطاً بمحاذاة مجرىً موجود على قاعدة الأسطوانة؛ وعندما تصل إلى أدنى موضع لها، فإن تدويرها بزاوية معينة يؤدي إلى تثبيتها في ذلك الموضع. توجد ثلاث كتل لتحديد المواقع على السطح العلوي لقاعدة الأسطوانة لغرض الضبط الدقيق لموضع أسطوانة الاختبار الداخلية (وهو ضبط يتم معايرته مسبقاً في المصنع، وعادةً ما لا يتطلب أي تعديل لاحق). صُنعت كل من جسم الأسطوانة والغطاء والقاعدة من الفولاذ المقاوم للصدأ (ستانلس ستيل). وتحتوي الأسطوانة بداخلها على جلبة عازلة وقارورة مفرغة؛ حيث زُوّدت القارورة المفرغة ببطانة مقاومة للأحماض مخصصة لاحتواء المحلول الحمضي المستخدم في التجربة، وهذه البطانة قابلة لإعادة الاستخدام بعد تنظيفها. ويتم إحكام غلق القارورة المفرغة والبطانة وعزلهما باستخدام سدادة من الفلين مُثبَّتة أسفل غطاء الأسطوانة. تحتوي هذه السدادة على ثلاثة ثقوب مخصصة، على التوالي، لإدخال ميزان حرارة "بيكمان"، وقضيب تحريك المحلول الحمضي، وقمع التغذية. كما تُستخدم حلقة إحكام (O-ring) بين جسم الأسطوانة والغطاء؛ إذ يعمل إحكام ربط الصامولة الجناحية الموجودة على الغطاء على منع تسرب المياه من خزان المياه الخارجي إلى داخل الأسطوانة.

3) وحدة الطاقة:

يتكون كل رأس تحريك في وحدة الطاقة من محرك، وغلاف للمحرك، وعارضة مستعرضة، وبكرتين (كبيرة وصغيرة)، وأنابيب تبريد، وقضيب تحريك لخزان المياه، وقضيب تحريك للحمض، وعمود رئيسي، وظرف تثبيت، وحزام تزامن.

يتم تثبيت جلبة المحرك على لوحة الغطاء الخاصة بقسم خزان المياه. ويُركَّب المحرك داخل التجويف الداخلي لجلبة المحرك، حيث توجد بكرة صغيرة في جزئه العلوي. كما يتم تركيب العارضة المستعرضة حول الحلقة الخارجية لجلبة المحرك، بحيث يمكنها الدوران حول محور المحرك لضبط موضع قضيب التحريك. وبعد إتمام عملية الضبط، يؤدي تدوير مقبض القفل الموجود على العارضة إلى تثبيتها في مكانها بإحكام. ويحتوي الطرف الآخر من العارضة على محمل (رولمان بلي) وجلبة للمحور الرئيسي، يقعان داخل ثقب المحور الرئيسي للعارضة. وتوجد داخل جلبة المحور الرئيسي مغزل يتحرك في الاتجاه العمودي؛ حيث يتيح ضبط مسامير التثبيت الموجودة على المغزل إمكانية تحريكه عمودياً، مما يسمح بالتالي بضبط ارتفاع قضيب التحريك داخل دورق التفريغ (القارورة المفرغة). ويتم تركيب ظرف تثبيت (Chuck) عند الطرف السفلي للمغزل، ليعمل على إحكام قبضة تثبيت قضيب التحريك (المخصص للأحماض) عبر الثقب الموجود في غطاء الدورق. وفي الطرف العلوي لجلبة المحور الرئيسي، يتم تركيب بكرة كبيرة تعمل بواسطة حزام متزامن. وأخيراً، تحيط بالمحرك أنابيب تبريد مخصصة لغرض تبريده.

4) قسم التحكم

يتكون قسم التحكم من وحدة تحكم، ومستشعر لدرجة الحرارة، وعنصر تسخين. يتم تثبيت عنصر التسخين داخل حمام مائي ثابت درجة الحرارة، بينما يُدخل مستشعر درجة الحرارة في ثقب مخصص بغطاء الحمام المائي. وتعرض وحدة التحكم درجة الحرارة التي جرى ضبطها مسبقاً في المصنع عند قيمة 20 درجة مئوية (بمعدل تفاوت ±0.1 درجة مئوية)، مما يجعلها لا تتطلب عادةً أي تعديل إضافي من جانب المستخدم. كما تشتمل وحدة التحكم على مفاتيح للتحكم في دوران قضبان التقليب الخاصة بالحمام المائي (اليسرى واليمنى) وقضيب تقليب الحمض، حيث يمكن تشغيلها أو إيقاف تشغيلها حسب الحاجة.

رابعاً: تركيب واستخدام جهاز اختبار حرارة إماهة الأسمنت SN2025-ACC004

يجب وضع الجهاز داخل غرفة ذات درجة حرارة ثابتة تبلغ 20±1 درجة مئوية، على منضدة عمل مستوية، مع وضع وسادة مطاطية بسُمك 4-5 ملم أسفل الجهاز.

قم بتوصيل أنابيب الدخول والخروج الموجودة في الجزء الخلفي من الجهاز بوحدة التحكم الخارجية في درجة الحرارة، وذلك باستخدام أنبوب مرن من المطاط أو البلاستيك. كما يجب توصيل أنبوب الفائض وأنبوب التصريف بشبكة الصرف الصحي، ثم أغلق صمام التصريف. تأكد من خلو جميع الأنابيب من أي عوائق، ثم أضف الماء إلى الخزان حتى يبدأ الماء في التدفق عبر أنبوب الفائض.

في بداية الاختبار، ارفع أسطوانة الاختبار الداخلية من الخزان إلى وضعية تعلو سطح الماء، ثم قم بتثبيتها. افتح غطاء الأسطوانة الداخلية، وضع بداخلها قارورة التفريغ، والبطانة المقاومة للأحماض، وقضيب تقليب الحمض؛ ثم أغلق غطاء أسطوانة الاختبار، وأحكم ربط الصامولة الجناحية، وأغلق الغطاء بإحكام تام، وبعد ذلك قم بغمر الأسطوانة الداخلية في الماء ببطء.

أدخل مستشعر درجة الحرارة في المقبس الموجود على غطاء الخزان، ثم قم بتوصيله بوحدة التحكم. وصّل جميع القوابس الأخرى بالمقابس المقابلة لها على وحدة التحكم. قم بتوصيل مصدر الطاقة، وتحقق من سلامة التوصيل الأرضي. شغّل مفتاح الطاقة الخاص بوحدة التحكم.

اضبط درجة حرارة التشغيل في وحدة الترموستات على 20±0.1 درجة مئوية، ثم قم بتشغيل الوحدة. شغّل مضخة المياه. عندما تتجاوز درجة حرارة المياه داخل الخزان 20.1 درجة مئوية، ستقوم مضخة مياه التبريد بضخ المياه الباردة لإجراء تبادل حراري مع المياه الموجودة في الخزان. ستتوقف العملية عندما تنخفض درجة الحرارة إلى مستوى أدنى بقليل من 20 درجة مئوية؛ حيث سيعمل النظام تلقائياً على الحفاظ على ثبات درجة حرارة المياه.

أرخِ مقبض القفل الموجود على العارضة المستعرضة. قم بتدوير العارضة المستعرضة إلى وضعٍ يصبح فيه المحور الرئيسي وقضيب تحريك الحمض على المحور ذاته. أرخِ الظرف، وارفع قضيب التحريك نحو الأعلى، ثم أدخله داخل الظرف. اضبط ارتفاع قضيب تحريك الحمض، وأحكِم ربط الظرف. اضبط زاوية العارضة المستعرضة بدقة لضمان تمركز قضيب تحريك الحمض بشكل متطابق مع ثقب غطاء الأسطوانة. أحكِم قفل المقبض الموجود على العارضة المستعرضة. وأخيراً، ركّب مقياس الحرارة التفاضلي من طراز "بيكمان" وقمع التعبئة.

يجب إجراء الاختبار وفقاً للإجراءات ذات الصلة المحددة في المعيار الوطني GB/T12959-2008، والمعنون بـ "تحديد حرارة إماهة الأسمنت (طريقة حرارة الذوبان)".

بعد الانتهاء من الاختبار، قم أولاً بإيقاف تشغيل كل مكون من المكونات على حدة، ثم أطفئ مفتاح الطاقة الرئيسي. افصل سلك الطاقة، ثم أخرج مقياس الحرارة التفاضلي من طراز "بيكمان" (Beckman)، وقمع التعبئة، وقضيب تقليب الحمض، والبطانة المقاومة للأحماض، وغيرها من الملحقات؛ ونظفها جيداً، ثم قم بتخزينها بشكل سليم لاستخدامها مستقبلاً. وبعد إغلاق أسطوانة الاختبار الداخلية، ضعها أسفل قاعدة الأسطوانة، ثم أغلق الغطاء المتحرك لخزان المياه. وأخيراً، أوقف تشغيل منظم الحرارة (Thermostat).

خامساً: احتياطات جهاز اختبار حرارة إماهة الأسمنت SN2025-ACC004

يُحظر تشغيل جهاز الاختبار مع بقاء مصدر الطاقة قيد التشغيل في حال كانت خزان المياه فارغاً، وذلك تجنباً لوقوع الحوادث.

قبل إضافة الماء إلى خزان المياه، يجب التأكد من إحكام غلق أسطوانة الاختبار الداخلية ومن وضعها في قاع قاعدة الأسطوانة؛ وذلك للحيلولة دون حدوث فيضان في حال عجز أنبوب الفائض عن تصريف المياه بعد الانتهاء من ملء الخزان.

يجب التعامل مع قضيب تقليب الحمض بحذر شديد عند تركيبه في ظرف المغزل أو إخراجه منه، وذلك لتجنب سقوطه داخل قارورة التفريغ وما قد يترتب على ذلك من تلف لها.

ينبغي تغطية الجزء من مقياس حرارة "بيكمان" (Beckman) المغمور في محلول الحمض، وكذلك سطح السدادة الفلينية، بطبقة متجانسة من مادة مقاومة للأحماض، مثل شمع البارافين. وقبل الشروع في إجراء الاختبار، لا بد من فحص هذه الطبقة المقاومة للأحماض بعناية للتأكد من سلامتها وخلوها من أي تلف.