CN105547905B - 一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置及测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置，包括底座，底座内安设有电机，电机与旋转轴相连，驱动旋转轴旋转；所述旋转轴垂直于底座，旋转轴的顶端配置有转盘，转盘上悬挂有离心管；离心管的管壁由滤水材料制成。所述装置还包括电子秤，电子秤固定在底座的上方，电子秤上悬挂有外筒，外筒的筒壁从底部中心向上延伸，形成通道；旋转轴的上端穿过通道；所述离心管位于外筒内部。本发明还提供了一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定方法。本发明采用机械式方法测定废浆料的含固量，测试结果准确，与传统的烘干法相比，测试结果相差不大，方法步骤少，操作误差小，可同时用于多个样本的测试；方便快速，耗费的时间少，节约了人力物力成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料测试设备技术领域，具体涉及一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置及测定方法。
背景技术
随着现代工业化生产技术的不断进步，社会对环境保护的要求日益提高，人们可持续发展的意识也不断加强。据不完全统计，中国目前每年生产的混凝土超过30亿方，而生产1方混凝土要消耗洁净水0.17吨，平均产生废浆料0.03吨，即中国混凝土搅拌站每年要产生约1亿吨废浆料。由于废浆料为生产过程中的水化粉末及未水化矿物等细小颗粒经冲洗，沉积于沉淀池形成的絮状结构，含有水泥、粉煤灰、矿粉、外加剂等强碱性物质，pH值高达11-12，不溶物含量约为2000-3500mg/L，如不定期清理，随意倾倒或堆放容易形成二次污染，而且占用场地。因此废浆料的利用不仅可以取得一定的经济效益，也可以取得显著的环境效益、社会效益。
混凝土搅拌站废浆料多为含硅质高碱性无机物，露天堆放及填埋为主要的处理方式，但极易对水环境及周边土壤环境造成破坏；也有少量的混凝土搅拌站将废浆料重新应用到了生产混凝土中，但这个生产过程的废浆料的含固量必须相对稳定，才能不影响混凝土的性能。中国专利201210322066.3提供了一种采用高浓度混凝土废浆水配制的C30混凝土的方法，该方法利用浓度为10-15％的高浓度浆料制作C30混凝土，减少了高浓度废浆料对环境的污染，还增加了高浓度混凝土废浆水的利用效率。然而，废浆料的含固量对生产的质量控制有着直接影响，在不同生产时间抽取废浆料时，其含固量是波动的，这便要求在较短时间内测出废浆料的含固量。
而目前，废浆料的含固量(或含水率)一般多是采用传统的质量法，即烘干法，以烘干后的质量比值来计算出废浆料的含固量；《GB/T8077-2012混凝土外加剂匀质性试验方法》提及的含固量测试，需将已恒重的称量瓶内放入被测液体试样于一定的温度下烘至恒重，反复烘干及冷却过程需时太长；《GB/T50123-1999土工试验方法》进行的含水率检测，需要进行6小时以上的烘干过程，检测时间过长；而《CJ/T221-2005城市污水处理厂污泥检验方法》对含水率检测也是需要反复烘干冷却及称重，周期较长，其中提及的污泥浓度的测定需要进行抽吸过滤后，并进行反复烘干，检测过程繁复且检测时间长；烘干法虽然操作简单，但烘干设备笨重、测定时间长；实际是无法满足将废浆料应用于生产的要求。因此，有必要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种结构简单、便捷快速的混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置及测定方法。
本发明采用的技术方案是：一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置，包括底座，底座内安设有电机，电机与旋转轴相连，驱动旋转轴旋转；所述旋转轴垂直于底座，旋转轴的顶端配置有转盘，转盘上悬挂有离心管；离心管的管壁由滤水材料制成。
按上述方案，所述装置还包括电子秤，电子秤固定在底座的上方，电子秤上悬挂有外筒，外筒的筒壁从底部中心向上延伸，形成通道；所述旋转轴的上端穿过通道；所述离心管位于外筒内部。
按上述方案，在转盘的中心开设有与旋转轴过盈配合的中心孔。
按上述方案，沿转盘周向开设有多个悬挂孔，离心筒通过挂钩与转盘相连。
按上述方案，所述离心管不少于两个。
本发明还提供了一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定方法，包括以下步骤：
步骤一、提供权利要求1～6所述的装置；
步骤二、选取待测的废浆料试样，测定该试样的含固量修正值α0；
步骤三、取质量为M的废浆料试样装入质量为m1的离心管中，离心至剩余试样与离心管的总质量为恒重M2，利用公式
计算被测试样的初始含固量w1；
步骤四、利用公式
wt＝w1×α0
计算被测试样的实际含固量wt。
按上述方案，在步骤二中，所述试样的含固量修正值α0的测定过程为：取待测的废浆料试样装入质量为m1的离心管中，离心旋转至剩余试样与离心管的总质量为恒重m2；再将剩余试样与离心管一同烘干至恒重m3，利用公式
计算该试样的含固量修正值α0。
本发明还提供了一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定方法，包括以下步骤：
步骤一、提供权利要求2～6所述的装置；
步骤二、选取待测的废浆料试样，测定该试样的含固量修正值α0；
步骤三、将电子称示数归零，取质量为M的待测废浆料装入离心管中，离心至电子称示数为恒值M3，利用公式
计算被测试样的初始含固量w1；
步骤四、利用公式
wt＝w1×α0
计算被测试样的实际含固量wt。
按上述方案，在步骤二中，所述试样的含固量修正值α0的测定过程为：取待测的废浆料试样装入质量为m1的离心管中，离心旋转至剩余试样与离心管的总质量为恒重m2；再将剩余试样与离心管一同烘干至恒重m3，利用公式
计算该试样的含固量修正值α0。
按上述方案，在步骤二中，所述试样的含固量修正值α0的测定过程为：取质量为M的待测废浆料试样装入质量为m1的离心管中，离心旋转至电子称的示数不再变化，为恒值m4；再将离心管内的剩余试样与离心管一同烘干至恒重m3，利用公式
计算该试样的含固量修正值α0。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明采用机械式方法，对废浆料进行离心脱水，通过控制离心速率和离心时间，可使废浆料中的水分被逐步挤出，废浆料由于其结构内水流通道越来越窄后，脱水率将达到极限值，此极限值不随离心速率和离心时长而改变，废浆料中含固量的测试结果准确，与传统的烘干法相比，测试结果相差不大，可满足废浆水再次利用的要求；2、离心式脱水法时间短，效率高，可控性好，人为干涉较少，进一步减小了测试误差；3、本发明提供的方法步骤少，操作误差小，可同时用于多个样本的测试；方便快速，耗费的时间少，节约了人力物力成本。
附图说明
图1是本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实施例中离心管的结构示意图。
图3为本实施例中转盘的结构示意图。
图4是本实施例离心状态示意图。
其中：1、底座；2、旋转轴；3、转盘；3.1、中心孔；3.2、悬挂孔；4、离心管；5、外筒；5.1、通道；6、电子称；7、挂钩。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1所示的一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置，包括底座1，底座1内安设有电机(附图未示出)，电机与旋转轴2相连，驱动旋转轴2旋转；旋转轴2垂直于底座1，旋转轴2的顶端配置有转盘3，转盘3上悬挂有离心管4；离心管4的管壁由滤水材料制成；旋转轴2通过转盘3带动离心管4绕旋转轴2转动，对离心管4内的废料浆起到离心作用。
本发明中，在底座1的上方还固定有电子秤6，电子秤6上悬挂有外筒5，用于测量外筒5的质量；外筒5的筒壁从底部中心向上延伸，形成通道5.1；旋转轴2的上端穿过通道5.1；所述离心管4位于外筒5的内部，外筒5用于盛装从离心管4排出的废浆水。
本发明中，在转盘3的中心开设与旋转轴2过盈配合的中心孔3.1，沿转盘3周向开设有多个悬挂孔3.2，如图3所示；离心筒4通过挂钩7与转盘3相连，如图2所示。
本发明中，离心管4不少于两个，各离心管4均匀间隔设置在转盘3上；离心管4的管壁由滤网或尼龙织物、尼龙微孔滤膜、聚丙烯微孔滤膜中的一种制成；电子称6为数显式电子称。
本发明提供了两种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定方法。方法一：包括以下步骤：
步骤一、提供如上所述的装置；
步骤二、选取待测的废浆料试样，测定该试样的含固量修正值α0：取待测废浆料装入质量为m1的离心管4中，离心旋转至剩余废浆料与离心管4的质量不再变化，测得此时剩余废浆料与离心管4的总质量为恒重m2；再将剩余废浆料与离心管4烘干至恒重m3，利用公式
计算废浆料含固量修正值α0；
步骤三、取质量为M的待检废浆料装入质量为m1的离心管4中，离心至剩余废浆料与离心管4的总质量不再变化，测得此时剩余废浆料与离心管4的总质量为恒重M2，利用公式
计算被测废浆料的初始含固量为w1；
步骤四、利用公式
wt＝w1×α0
计算废浆料的实际含固量wt。
方法二：包括以下步骤：
步骤一、提供如上所述的装置；
步骤二、选取待测的废浆料试样，测定该试样的含固量修正值α0：取质量为M的待测废浆料装入质量为m1的离心管4中，离心旋转至电子称6的示数不变，为m4；
步骤三、将剩余废浆料与离心管4一同烘干至恒重m3，利用公式
计算离心后废浆料的含固量修正值α0；
步骤四、电子称6示数归零，取质量为M的待检废浆料装入离心管4中，离心至电子称6示数为恒定值M3，利用公式
计算废浆料的初始含固量w1；
步骤五、利用公式
wt＝w1×α0
计算废浆料的实际含固量wt。
在方法二中，待测废浆料试样的含固量修正值α0还可通过方法一所述的方式获得。
当提取同一沉淀池的废浆料，采用相同装置离心后废浆料含固量修正值α0是近似相同的，但每隔一段时间(如1个月)，需对装置的含固量修正值α0进行复核与修正；若提取不同沉淀池的废浆料(化学组分相差较大)，需重新进行装置离心修正值的修正；当所述装置的参数(如旋转轴2的转速、离心时间、离心管4材料种类、所述装置尺寸等)发生变化时，也需重新进行装置含固量修正值α0的修正。
实施例1～12均采用同一装置对同一沉淀池内的废浆料进行固含量的测定，其中，实施例1～6采用方法一进行测定，实施例7～12采用方法二进行测定。
实施例1～6
分别对取自同一沉淀池中的六份废浆料试样放入六个已经编号的离心管4中进行含固量的测定。在测定过程中，旋转轴2的转速为90r/min(转速越快，离心力越大，所需旋转时间越短)；六份试样分别在离心时间为0.5min、1min、1.5min、2min、2.5min、3min、3.5min、4min、4.5min、5min及离心至总质量不再发生变化即恒重时，对剩余试样与离心管4的总质量m2称重，具体数据详见表1。
表1
在一定的离心时间范围内，离心时间越长，m2值越小，采用聚丙烯滤水膜时，离心2.5min后剩余试样与离心管4的总质量m2值几乎不再发生变化。
实施例1～6中各离心管4的质量m1、各剩余废浆料与离心管4烘干至恒重m3、离心2.5min时含固量修正值α0和恒重时的含固量修正值α0见表2。
表2
| 实施例 | m1(g) | m3(g) | 离心2.5min的α0(％) | 恒重时的α0(％) |
| 1 | 80.1 | 102.4 | 43.9 | 44.2 |
| 2 | 81.2 | 105.1 | 45.8 | 47.0 |
| 3 | 80.7 | 100.3 | 41.9 | 43.2 |
| 4 | 80.8 | 93.2 | 41.3 | 43.8 |
| 5 | 81.2 | 89.4 | 42.5 | 45.3 |
| 6 | 81.5 | 109.6 | 45.8 | 47.5 |
废浆料的含固量修正值α0随离心时间的增长而逐渐稳定，且当采用聚丙烯滤水膜的离心管4时，离心2.5min后试样的含固量修正值α0非常小，几乎不再变化，即可近似为固定值，且各实施例得到的含固量修正值α0相差不超过3％，所以实施例1～6的含固量修正值α0的实际取值可以离心2.5min时的含固量修正值α0为参考，可取值为43％。
对实施例1～6中的试样同时离心旋转测定各试样的含固量wt，并取同一沉淀池内的废浆料试样，采用传统的烘干法测定试样的含固量wt，各数据见表3。表3中的烘干法是指在100～105℃环境下，烘干24小时冷却后采用质量法进行的对比试验(此实验与本发明的方案无相关联系，只用于验证本方法的准确性)。
表3
采用方法一测定的废浆料含固量与采用烘干法测定的数值相比偏大，这是由于离心过程中水分附着在离心管4上造成的，特别是低含固量测试样品测试误差较大，但误差都不超过1.5％；并且方法一的操作和数据处理时间短，全部测试及操作时间不超过5分钟，在保证测试准确性的同时，相比烘干法节约了大量时间。
实施例7～12：实施例7～12利用电子称6实时称量离心脱水的质量，对含固量修正值α0的测量没有影响，故实施例7～12中可按实施例1～6得到的含固量修正值43％进行计算，无需再次测定含固量修正值α0(若离心筒4采用其他滤水材料需要重新确定含固量修正值α0)。将实施例7～12中的待测试样等分为3或5份进行单次离心旋转检测(每份采用一个离心管4)，具体实验数据见表4。表4中的烘干法是指在100～105℃环境下，烘干24小时冷却后采用重量法进行的对比实验(此实验与本发明的方案无相关联系，只用于验证本方法的准确性)。
表4
采用方法二测定的试样含固量wt与采用烘干法测定的数据相比误差不超过1％。同样，方法二的操作和数据处理时间短，全部测试及操作时间不超过5分钟，在保证测试准确性的同时，相比烘干法节约了大量时间。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置，其特征在于，包括底座，底座内安设有电机，电机与旋转轴相连，驱动旋转轴旋转；所述旋转轴垂直于底座，旋转轴的顶端配置有转盘，转盘上悬挂有离心管；离心管的管壁由滤水材料制成；所述装置还包括电子秤，电子秤固定在底座的上方，电子秤上悬挂有外筒，外筒的筒壁从底部中心向上延伸，形成通道；所述旋转轴的上端穿过通道；所述离心管位于外筒内部。
2.如权利要求1所述的一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置，其特征在于，在转盘的中心开设有与旋转轴过盈配合的中心孔。
3.如权利要求1所述的一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置，其特征在于，沿转盘周向开设有多个悬挂孔，离心筒通过挂钩与转盘相连。
4.如权利要求1所述的一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置，其特征在于，所述离心管不少于两个。
5.一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、提供权利要求1所述的装置；
步骤二、选取待测的废浆料试样，测定该试样的含固量修正值α0；所述试样的含固量修正值α0的测定过程为：取待测的废浆料试样装入质量为m1的离心管中，离心旋转至剩余试样与离心管的总质量为恒重m2；再将剩余试样与离心管一同烘干至恒重m3，利用公式
计算该试样的含固量修正值α0；
步骤三、取质量为M的废浆料试样装入质量为m1的离心管中，离心至剩余试样与离心管的总质量为恒重M2，利用公式
计算被测试样的初始含固量w1，
步骤四、利用公式
wt＝w1×α0
计算被测试样的实际含固量wt。
6.一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、提供权利要求1所述的装置；
步骤二、选取待测的废浆料试样，测定该试样的含固量修正值α0；所述试样的含固量修正值α0的测定过程为：取待测的废浆料试样装入质量为m1的离心管中，离心旋转至剩余试样与离心管的总质量为恒重m2；再将剩余试样与离心管一同烘干至恒重m3，利用公式
计算该试样的含固量修正值α0；
步骤三、将电子称示数归零，取质量为M的待测废浆料装入离心管中，离心至电子称示数为恒值M3，利用公式
计算被测试样的初始含固量w1；
步骤四、利用公式
wt＝w1×α0
计算被测试样的实际含固量wt。
7.如权利要求6所述的一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定方法，其特征在于，在步骤二中，所述试样的含固量修正值α0的测定过程还可为：取质量为M的待测废浆料试样装入质量为m1的离心管中，离心旋转至电子称的示数不再变化，为恒值m4；再将离心管内的剩余试样与离心管一同烘干至恒重m3，利用公式
计算该试样的含固量修正值α0。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |