CN105334289B - 一种检测融雪剂融雪化冰能力的试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测融雪剂融雪化冰能力的试验装置及方法。该试验装置由冰球成型装置和融冰装置组成，冰球成型装置由两个半球状壳体、密封垫圈、紧固螺丝组成，其中一个半球状壳体带有注水孔。该试验方法首先利用冰球成型装置制备冰球，然后将达到试验温度的融雪剂、冰球放入融冰装置中，最后计算冰球从加入融雪剂液体中直至浮出液面所需的时间，利用该时间作为评价融雪剂融雪除冰能力的指标。该时间越短，表明融雪剂的融雪除冰能力越强。该试验装置与试验方法实用性强，能够快速、准确测定出不同种类融雪剂的表征其融冰能力的指标，以对不同种类的融雪剂进行优选，并根据其融冰能力、使用环境等条件确定合理的融雪剂用量。

Description

一种检测融雪剂融雪化冰能力的试验装置及方法

技术领域

本发明属于城市道路、机场道路和公路等融雪除冰技术领域，具体涉及到一种新型、高效的检测融雪剂融雪化冰能力的试验装置，同时涉及其检测方法。

背景技术

我国大部分地区的公路、城市道路和机场道路等在冬季都会受到冰雪影响。道路的积雪结冰不仅导致交通中断，还容易引发交通事故，带来严重的经济和生命财产损失。目前，全世界范围内采用最多的融雪除冰方式就是撒布融雪剂，据不完全统计，全球每年大约使用3000万吨融雪剂，而融雪剂用量还呈现逐渐增加的趋势。融雪剂的大量使用提高了融雪除冰效率的同时，也给工程构造物与周边环境造成严重破坏，该问题越来越多的引起了世界各国的重视。因此，迫切需要在保证融雪除冰效果的同时，降低使用量，即提高融雪剂融雪化冰能力。另一方面，现阶段国内使用的融雪剂种类较多，差异较大，也急需能够准确评价融雪剂融雪化冰能力的试验装置与试验方法。准确的测定或评价融雪剂的融雪化冰能力既可以在众多产品中优选出融雪效果突出的融雪剂，又可以根据实际的降雪量确定合理的融雪剂用量，避免过多撒布融雪剂对工程构造物与周边环境造成过度影响。

现行融雪剂融雪化冰能力的测试方法见《道路除冰融雪剂》（GB/T 23851-2009),具体试验步骤为：（1）配置标准浓度的氯化钠溶液与待测定的融雪剂溶液；（2）在150ml容积的相同直径和高度的两个瓷坩埚中分别加入100ml水，置于－10℃±1℃的恒温箱中至结冰，并称重；（3）将－10℃±1℃的氯化钠溶液和融雪剂溶液分别倒入瓷坩埚中，在恒温箱中放置0.5h；（4）倒出瓷坩埚中的液体，称量瓷坩埚和剩余冰块的质量；（5）整理计算得到融雪剂相对于标准浓度氯化钠溶液的融雪化冰能力，数值以%表示。分析上述试验方法存在以下缺陷：（1）在瓷坩埚中冻制的冰形状不统一、不规则，倒入25ml融雪剂之后，与冰块不能完全接触，而且不同冰块形状下，接触面积也不同，会直接影响该试验的精度，在实际操作中，相同融雪剂平行试验结果差值较大。（2）倒出瓷坩埚中的液体以及称重的操作，一般只能拿出恒温箱，在室温环境下进行，而且倾倒液体的时间没有具体规定，在实际操作中，倾倒时间不同，对试验结果影响较大；（3）对不同融雪剂融雪化冰能力的测定，都需要跟标准浓度的氯化钠溶液进行比对，在一定程度上也增大了试验误差，而且利用该指标表征不同融雪剂的融雪化冰能力，区分度也存在不足。

发明内容

针对上述试验方法存在的问题，本发明提供一种能够检测融雪剂融雪化冰能力的试验装置，同时提供了其具体的试验方法，通过该装置和方法能够快速、准确测定出不同种类融雪剂的表征其融冰能力的指标。

为实现上述目的，本发明提供的试验装置包括冰球成型装置和融冰装置；

所述的冰球成型装置包括紧固的两个半球状壳体，所述壳体的内径为40mm，壁厚5mm，两个半球状壳体中间设有密封垫圈，其中一个半球状壳体中心留有一个直径为5mm的注水孔；

所述融冰装置包括一个透明圆筒，该圆筒设有底面，圆筒高度200mm，内径200mm，圆筒中部通过四根竖直的螺丝固定有平行于圆筒底面的圆形平板；平板直径100mm，距离圆筒底面100mm，平板上设有两个直径为30mm的圆孔；圆孔下固定有上下中空的壳体，所述壳体高度30mm，上端直径30mm，下端直径80mm，壳体厚度3-5mm，所述壳体表面均布有直径3-5mm、间隔2-3mm的通孔；

所述密封垫圈为橡胶圈；

所述半球状壳体用螺丝紧固；

所述半球状壳体的材质为硬质塑料或不锈钢；

所述透明圆筒和圆形平板的材质为硬质塑料或玻璃。

融雪剂融雪化冰能力试验方法，按照以下步骤进行：

（1）冰球制备

①将两个半球状壳体内侧均匀涂抹润滑油，把橡胶垫圈置于两个壳体中间，再用螺丝将其紧固；

②在注水孔注水，直到水溢出；

③置于－10℃±1℃的恒温箱中，注水孔向上，至结冰；

④卸下螺丝，取出冰球，放在恒温箱中，备用；

（2）测定

①将配制好的融雪剂溶液，倒入圆筒中，液面高度为150mm，置于－10℃±1℃的恒温箱中12h，备用；

②取两个制备成冰球，放置于圆筒中，记录此时的时间T，迅速将带有壳体的圆形平板安装固定于圆筒中，并确保冰球位于壳体底部，上述操作均在恒温箱中进行；

③冰球在融雪剂作用下逐渐变小，待两个冰球在浮力作用下，分别穿过平板、浮出液面时，记录时间T ₁与T ₂。

（3）结果整理

融雪剂的融雪化冰能力以ω计，数值以min为单位，按以下公式计算：

式中：

T-冰球放置于圆筒中的时间；

T ₁-第一个冰球浮出液面的时间；

T ₂-第二个冰球浮出液面的时间。

该实验装置实用性强，使用该试验装置能够快速、准确测定出不同种类融雪剂的表征其融冰能力的指标，以对不同种类的融雪剂进行优选，并根据其融冰能力、使用环境等条件确定合理的融雪剂用量。

附图说明

图1为冰球成型装置的剖面图；

图2为冰球成型装置的俯视图；

图3为融冰装置的剖面图；

图4为融冰装置的俯视图；

图5为冰球成型装置的立体结构示意图；

图6为融冰装置的立体结构示意图。

其中，1、为半球状壳体；2、半球状壳体；3、密封垫圈；4、螺丝；5、注水孔；6、圆筒；7、圆形平板；8、圆孔；9、圆孔；10螺丝；11壳体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、2所示的试验用冰球成型装置，包括半球状壳体1和2，半球状壳体1、2中间有橡胶密封垫圈3，半球状壳体1通过两个螺丝4和半球状壳体2连接，还包括注水孔5，注水孔5在半球状壳体1的中部。

如图3、4所示的盛放融雪剂的融冰装置，包括透明圆筒6，圆筒6的中部固定有平行于圆筒6底面的圆形平板7，圆形平板7上包括两个直径为30mm的圆孔8、9，圆形平板7通过四根竖直的螺丝10固定于圆筒6底面，本装置还包括两个壳体11、12，分别固定在圆孔8、9的下方；壳体上设有通孔。

具体立体图如图5和图6所示。

实施例1

以氯化钠溶液为例， 使用本试验装置的具体方法如下：

（1）冰球制备

①将两个半球状壳体内侧均匀涂抹润滑油，把橡胶垫置于两个壳体中间，再用螺丝将其紧固；

②在注水孔注水，直到水溢出；

③将注满水的成型装置置于－10℃±1℃的恒温箱中，注水孔向上，至结冰；

④卸下螺丝，将成型装置打开，取出冰球，放在恒温箱中，备用。

（2）测定

①配制20%、25%浓度的氯化钠溶液，倒入圆筒中，液面高度约为150mm，置于－10℃±1℃的恒温箱中12h，备用；

②取出两个冰球，放置于圆筒中，记录此时的时间T，迅速将带有壳体的圆形平板安装固定于圆筒上，并确保冰球位于壳体底部，上述操作均在恒温箱中进行；

③冰球在融雪剂作用下变小，待两个冰球在浮力作用下，分别穿过平板、浮出液面时，记录时间T ₁与T ₂。

（3）结果整理

融雪剂的融雪化冰能力以ω计，数值以min为单位，按以下公式计算：

式中：

T-冰球放置于圆筒中的时间；

T ₁-第一个冰球浮出液面的时间；

T ₂-第二个冰球浮出液面的时间。

实施例2

以氯化镁溶液为例，具体融雪化冰能力的试验方法如下：

（1）冰球制备

①将两个半球状壳体内侧均匀涂抹润滑油，把橡胶垫置于两个壳体中间，再用螺丝将其紧固；

②在注水孔注水，直到水溢出；

③将注满水的成型装置置于－10℃±1℃的恒温箱中，注水孔向上，至结冰；

④卸下螺丝，将成型装置打开，取出冰球，放在恒温箱中，备用。

（2）测定

①配制15%、20%、25%浓度的氯化镁溶液，倒入圆筒中，液面高度为150mm，置于－10℃±1℃的恒温箱中12h，备用；

②取出两个冰球，放置于圆筒中，记录此时的时间T，迅速将带有壳体的圆形平板安装固定于圆筒上，并确保冰球位于壳体底部，上述操作均在恒温箱中进行；

③冰球在融雪剂作用下变小，待两个冰球在浮力作用下，分别穿过平板、浮出液面时，记录时间T ₁与T ₂。

（3）结果整理

融雪剂的融雪化冰能力以ω计，数值以min为单位，按以下公式计算：

式中：

T-冰球放置于圆筒中的时间；

T ₁-第一个冰球浮出液面的时间；

T ₂-第二个冰球浮出液面的时间。

实施例3

本实施例给出一种融雪化冰能力的试验方法，以醋酸钾溶液为例。

（1）冰球制备

①将两个半球状壳体内侧均匀涂抹润滑油，把橡胶垫置于两个壳体中间，再用螺丝将其紧固；

②在注水孔注水，直到水溢出；

③将注满水的成型装置置于－10℃±1℃的恒温箱中，注水孔向上，至结冰；

④卸下螺丝，将成型装置打开，取出冰球，放在恒温箱中，备用。

（2）测定

①配制25%、30%、35%浓度的醋酸钾溶液，倒入圆筒中，液面高度为150mm，置于－10℃±1℃的恒温箱中12h，备用；

②取出两个冰球，放置于圆筒中，记录此时的时间T，迅速将带有壳体的圆形平板安装固定于圆筒上，并确保冰球位于壳体底部，上述操作均在恒温箱中进行；

③冰球在融雪剂作用下变小，待两个冰球在浮力作用下，分别穿过平板、浮出液面时，记录时间T ₁与T ₂。

（3）结果整理

融雪剂的融雪化冰能力以ω计，数值以min为单位，按以下公式计算：

式中：

T-冰球放置于圆筒中的时间；

T ₁-第一个冰球浮出液面的时间；

T ₂-第二个冰球浮出液面的时间。

实施例4

本实施例给出一种融雪化冰能力的试验方法，以多元醇为主要成分的某除冰液为例。

（1）冰球制备

①将两个半球状壳体内侧均匀涂抹润滑油，把橡胶垫置于两个壳体中间，再用螺丝将其紧固；

②在注水孔注水，直到水溢出；

③将注满水的成型装置置于－10℃±1℃的恒温箱中，注水孔向上，至结冰；

④卸下螺丝，将成型装置打开，取出冰球，放在恒温箱中，备用。

（2）测定

①将除冰液原液倒入圆筒中，液面高度为150mm，置于－10℃±1℃的恒温箱中12h，备用；

②取出两个冰球，放置于圆筒中，记录此时的时间T，迅速将带有壳体的圆形平板安装固定于圆筒上，并确保冰球位于壳体底部，上述操作均在恒温箱中进行；

③冰球在融雪剂作用下变小，待两个冰球在浮力作用下，分别穿过平板、浮出液面时，记录时间T ₁与T ₂。

（3）结果整理

融雪剂的融雪化冰能力以ω计，数值以min为单位，按以下公式计算：

式中：

T-冰球放置于圆筒中的时间；

T ₁-第一个冰球浮出液面的时间；

T ₂-第二个冰球浮出液面的时间。

各类融雪剂的融雪化冰能力试验结果见表1。

表1 融雪剂融雪化冰能力试验结果

由表1可见，各融雪剂的融雪化冰能力随浓度而提高，以多元醇为主要成份的除冰液的融雪化冰能力要强于氯盐类及醋酸钾类除冰液，证明该试验装置与试验方法实用性强，能够快速、准确测定出不同种类融雪剂的表征其融冰能力的指标。

Claims (6)

1.一种检测融雪剂融雪化冰能力的试验装置，其特征在于，

包括冰球成型装置和融冰装置 ；

所述的冰球成型装置包括紧固的两个半球状壳体，所述壳体的内径为 40mm，壁厚5mm，

两个半球状壳体中间设有密封垫圈，其中一个半球状壳体中心留有一个直径为 5mm的注水

孔；

所述融冰装置包括一个透明圆筒，该圆筒设有底面，圆筒高度 200mm，内径 200mm，圆

筒中部通过四根竖直的螺丝固定有平行于圆筒底面的圆形平板 ；平板直径 100mm，距离圆

筒底面 100mm，平板上设有两个直径为 30mm 的圆孔 ；圆孔下固定有上下中空的壳体，所述壳体高度 30mm，上端直径 30mm，下端直径 80mm，壳体厚度 3-5mm，所述壳体表面均布有直径3-5mm、间隔 2-3mm 的通孔。

2.根据权利要求 1 所述的试验装置，其特征在于，所述密封垫圈为橡胶圈。

3.根据权利要求 1 所述的试验装置，其特征在于，所述半球状壳体用螺丝紧固。

4.根据权利要求 1 所述的试验装置，其特征在于，所述半球状壳体的材质为硬质塑料

或不锈钢。

5.根据权利要求 1 所述的试验装置，其特征在于，所述透明圆筒和圆形平板的材质为

硬质塑料或玻璃。

6.权利要求 1-5 任一项所述的试验装置在检测融雪剂融雪化冰能力中的应用，其特征在于，按照以下步骤进行 ：

（1）冰球制备

将两个半球状壳体内侧均匀涂抹润滑油，把橡胶垫圈置于两个壳体中间，再用螺丝将

其紧固 ；

在注水孔注水，直到水溢出 ；

置于－ 10℃ ±1℃的恒温箱中，注水孔向上，至结冰 ；

卸下螺丝，取出冰球，放在恒温箱中，备用 ；

（2）测定

将配制好的融雪剂溶液，倒入圆筒中，液面高度为 150mm，置于－ 10℃ ±1℃的恒温箱

中 12h，备用 ；

取两个制备成冰球，放置于圆筒中，记录此时的时间T，迅速将带有壳体的圆形平板安装固定于圆筒中，并确保冰球位于壳体底部，上述操作均在恒温箱中进行 ；

冰球在融雪剂作用下逐渐变小，待两个冰球在浮力作用下，分别穿过平板、浮出液面

时，记录时间T1与T2；

（3）计算融雪剂的融雪化冰能力ω，数值以min为单位，按以下公式计算：

。