TWI626442B - 檢測方法 - Google Patents

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Abstract

一種檢測方法，用於檢測待測物是否含有鋼渣。檢測方法包括下列步驟。提供待測物與比重液於容器中，其中比重液的密度大於2.65公克/立方公分且小於等於3.8公克/立方公分。將容器內的待測物與比重液混合。混合後靜置並觀察容器內是否有沈澱物，以判斷待測物是否含有鋼渣。

Description

檢測方法
本發明是有關於一種檢測方法，且特別是有關於一種用於檢測待測物是否含有鋼渣的檢測方法。
鋼渣是煉鋼作業中所產生之必然副產品，不同的煉鋼處理程序所產出的爐渣其性質也不同，產出自一貫作業之煉鋼廠者，包括氣冷高爐渣、水淬高爐渣、脫硫渣及轉爐渣四種；產出自碳鋼廠者則有電弧爐還原渣與電弧爐氧化渣。其中，氣冷高爐渣與水淬高爐渣等在第一道煉鋼過程後所產生的鐵渣，在經適當處理後可以被添加於混凝土中，以能增強混凝土之力學性能。因此，氣冷高爐渣與水淬高爐渣是可以被合法地添加於混凝土中，且不致於造成對混凝土之危害。然而，脫硫渣、轉爐渣、電弧爐還原渣或電弧爐氧化渣等在第一道之後(如：第二道)的煉鋼過程後所產生的鋼渣，再與水反應會有體積膨脹的問題，因此不適合當作級配粒料。在一些情況之下，若誤用混摻脫硫渣、轉爐渣、電弧爐還原渣或電弧爐氧化渣等在第一道之後的煉鋼過程後所產生的鋼渣，可能會導致混凝土在硬固之後的體積膨脹，甚至造成硬固之後的混凝土的表面產生開裂剝落現象(即，俗稱的「冒青春痘」)，因而使得建築物受損。
在習知的檢測方法中，可以藉由X-射線螢光光譜儀(X-ray fluorence Spectrometer，XRF)分析測得待測物的化學組成，並藉由分析後的結果來判斷待測物是否含有鋼渣及其比例。然而，上述的檢測方法須先於現地採樣後再送至實驗室檢測，故並不適於現地使用，且需耗費較長的檢測時間及檢測成本。
除此之外，由於鋼渣於水溶液中的酸鹼值(pH value)高於一般砂石粒料。因此，在習知的檢測方法中，也可以是使用酸鹼計(pH meter)來檢測待測物的酸鹼值，以判斷待測物是否含有鋼渣。舉例而言，若使用酸鹼計來檢測待測物的酸鹼值高於一般砂石粒料的酸鹼值，則可據以判斷粒料試樣內含鋼渣。
然而，在上述的檢測方法中，需額外購買酸鹼計，且酸鹼計需要定時的保養與校正。並且，在進行檢測時，由於檢測或施工環境的髒汙可能導致酸鹼計之損壞或縮短使用年限。除此之外，對於具鹼性之混凝土漿體與控制性低強度混凝土(Controlled Low Strength Material，CLSM)漿體，在習知的檢測方法中並無法藉由酸鹼計來精準檢測判定。因此，如何快速的判斷待測物是否含有鋼渣且降低檢測成本，實已成目前亟欲解決的課題。
本發明提供一種檢測方法，用於檢測待測物是否含有鋼渣。
本發明的檢測方法用於檢測待測物是否含有鋼渣。檢測方法包括下列步驟：提供待測物與比重液於容器中，其中比重液的密度大於2.65公克/立方公分且小於等於3.8公克/立方公分；將容器內的待測物與比重液混合；混合後靜置並觀察容器內是否有沈澱物，以判斷待測物是否含有鋼渣。
在本發明的一實施例中，上述的比重液為真重液或擬重液。
在本發明的一實施例中，上述的真重液為三溴甲烷、四溴乙烷、二溴化甲烷或碘化鈣汞。
在本發明的一實施例中，上述的擬重液包括水以及懸浮於水中的微細固體粒子。
在本發明的一實施例中，上述的微細固體粒子的材料包括矽鐵。
在本發明的一實施例中，上述的待測物包括粒料、混凝土漿體或已硬固的水泥製品。
在本發明的一實施例中，上述的鋼渣包括脫硫渣、轉爐渣、電弧爐還原渣或電弧爐氧化渣。
在本發明的一實施例中，上述的鋼渣包括脫硫渣，且上述檢測方法還包括在將容器內的待測物與比重液混合之後，以磁鐵靠近待測物，以判斷待測物是否含有脫硫渣。
在本發明的一實施例中，上述的將該待測物以及該比重液混合的步驟包括上下搖晃容器5分鐘。
在本發明的一實施例中，上述的靜置容器的步驟包括靜置容器至少1分鐘。
在本發明的一實施例中，上述的靜置容器的步驟包括靜置容器15分鐘。
在本發明的一實施例中，上述的提供待測物與比重液於容器的步驟還包括提供減水劑於容器。
在本發明的一實施例中，上述檢測方法的步驟還包括在提供待測物與比重液於容器之前，清洗待測物並篩選待測物的粒徑。
在本發明的一實施例中，上述的篩選待測物的粒徑的步驟使用的篩的標準篩號介於4號篩與100號篩之間。
基於上述，利用本發明的檢測方法可以快速的判斷待測物是否含有鋼渣且成本低。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1繪示本發明一實施例之檢測方法的步驟流程圖。請參考圖1。首先，在步驟S100中，提供待測物與比重液於容器中，其中比重液的密度大於2.65公克/立方公分且小於等於3.8公克/立方公分。在本實施例中，容器例如是燒杯、試管或採樣瓶等適於攜帶且易於觀察的容器，但本發明並不以此為限。
在本實施例中，待測物可以是粒料(aggregate)、混凝土漿體、已硬固的水泥製品或其他待測物。具體而言，粒料可以是砂、礫石、碎石、破碎的混凝土或是爐石等粒狀材料，以作為混凝土或砂漿之填充材使用。混凝土漿體可以是包括膠結性材料、粒料、摻料以及水的重混凝土漿體、普通混凝土漿體或輕混凝土漿體。已硬固的水泥製品可以是包括上述混凝土漿體，經固化過程後所形成的水泥製品，例如是被拆除的水泥結構。
一般而言，砂石(例如：粒料中的天然砂石)的密度約為2.65公克/立方公分，因此可以藉由密度大於2.65公克/立方公分的比重液將待測物中的砂石與鋼渣及/或鐵渣分離。除此之外，形成混凝土漿體或水泥製品的原料包括天然砂石、水淬高爐石粉(密度為2.9公克/立方公分)、底灰(密度為2.2公克/立方公分)、飛灰(密度為2.1公克/立方公分)、水泥(密度為3.15公克/立方公分)。在形成混凝土漿體或水泥製品的過程中，高爐石粉或水泥會與水產生作用，而使與水反應後的高爐石粉或水泥的密度小於2.65公克/立方公分。因此，可以藉由密度大於2.65公克/立方公分的比重液將待測物中的飛灰、底灰、與水反應後的水淬高爐石粉及/或與水反應後的水泥與鋼渣及/或鐵渣分離。
在本實施例中，比重液為真重液、擬重液或其他密度大於2.65公克/立方公分且小於等於3.8公克/立方公分的純物質溶液或混合物溶液。
在一些實施例中，比重液可以是具有可保持長時間的物理穩定性(physical stability)的真重液。具例而言，真重液例如為三溴甲烷(tribromomethane，CHBr 3，密度為2.89公克/立方公分)、四溴乙烷(tetrabromoethane，C 2H 2Br 4，密度為2.94公克/立方公分)、二溴甲烷(dibromomethane，CH 2Br 2，密度為2.96公克/立方公分)、碘化鈣汞(Calcium Mercury Iodide，CaHgI 4)或上述之混合液，但本發明並不以此為限。
在一些實施例中，比重液可以是由水與懸浮於水中的微細固體所組成擬重液。舉例而言，可以使用細磨矽鐵(密度為3.2公克/立方公分)或粉狀矽鐵(密度為3.8公克/立方公分)等適宜的矽鐵(ferrosilicon)材質作為微細固體粒子，並使用適當之裝置(如：震盪器)使前述的微細固體粒子於水中保持懸浮狀態，以作為擬重液，但本發明並不以此為限。
在一些實施例中，提供待測物與比重液於容器的步驟還包括提供減水劑(water-reducing agent)於容器中。減水劑例如是包括磺酸鹽類(Sulfonates)、羧酸鹽類(Carboxylates)或水溶性樹脂的介面活性劑，以在後續的步驟S120中，使待測物可以充分地分散於比重液中或使待測物與比重液充分地混合。在一些實施例中，減水劑的添加量為待測物重量的2%，但本發明不限於此。
接著，請繼續參考圖1，在完成步驟S100之後，進行步驟S110。在步驟S110中，將容器內的待測物與比重液混合。
在本實施例中，由於待測物例如是具有塊狀、粒狀或粉狀性質的材料，且比重液例如是液態或具有膠質粒子的液狀材料。因此，可以搖晃裝有待測物以及比重液的容器，以使待測物可以充分地分散於比重液中或使待測物與比重液充分地混合。
在一些實施例中，搖晃的方式可以藉由人工搖晃或機械搖晃，本發明並不以此為限。
在一些實施例中，由於待測物的密度與比重液的密度不同，而使得容器中的待測物與比重液在搖晃前，可能因為重力的影響而具有上下分層的現象。因此，可以藉由上下搖晃的方式使待測物可以充分地分散於比重液中或使待測物與比重液充分地混合。
在一些實施例中，搖晃裝有待測物以及比重液的容器的時間可以是5分鐘以上，以使待測物可以充分地分散於比重液中或使待測物與比重液充分地混合。
接著，請繼續參考圖1，在完成步驟S110之後，進行步驟S120。在步驟S120中，混合後靜置並觀察該容器內是否有沈澱物，以判斷待測物是否含有鋼渣。
在本實施例中，鋼渣包括脫硫渣、轉爐渣、電弧爐還原渣或電弧爐氧化渣等在第一道之後(如：第二道)的煉鋼過程後所產生的鋼渣。具體而言，由於上述的鋼渣密度大於2.65公克/立方公分，因此在完成步驟S110之後，可以藉由判斷裝有待測物以及比重液的容器中是否具有沉澱，判斷待測物是否含有鋼渣。換言之，在步驟S120中，若觀察混合後靜置的容器內有沈澱物，則可以判斷待測物含有鋼渣。相反的，在步驟S120中，若觀察混合後靜置的容器內沒有沈澱物，則可以判斷待測物不含有鋼渣。此外，由於氣冷高爐渣與水淬高爐渣等在第一道煉鋼過程後所產生的鐵渣的密度小於比重液的密度，因此並不會成為沈澱物，藉此可避免將鐵渣誤判為鋼渣。
在一些實施例中，由於脫硫渣的密度約2.54公克/立方公分，且脫硫渣具有較佳的磁吸能力，因此在將容器內的待測物與比重液混合之後，可以用磁鐵靠近待測物，以判斷待測物是否含有該脫硫渣。磁鐵可以於容器外靠近容器內的待測物，或是將磁鐵置於容器內以靠近容器內的待測物，本發明並不以此為限。
在一些實施例中，靜置已搖晃後且裝有待測物以及比重液的容器的時間為1分鐘以上。如此一來，在待測物含有鋼渣的情況下，可以使鋼渣沉澱的狀態較輕易地被判斷。
在一些實施例中，靜置已搖晃後且裝有待測物以及比重液的容器的時間為15分鐘以上。如此一來，在待測物含有鋼渣的情況下，可以使鋼渣沉澱的狀態可以較輕易地被判斷，並可清楚的判斷所添加的比例。
圖2繪示本發明另一實施例之檢測方法的步驟流程圖。請同時參考圖1與圖2，本實施例的檢測方法與上述實施例的檢測方法相似，差異在於：在提供待測物與比重液於容器(即，步驟200)之前，清洗待測物並篩選待測物的粒徑(即，步驟S200a)。具體而言，在提供待測物與比重液於容器之前，可以先清洗待測物並且篩選具有特定大小粒徑的待測物，以將篩選後具有特定大小粒徑的待測物作為後續步驟中的待測物。接著，在此之後的檢測方法的步驟S200、S210、S220分別大致與圖1的檢測方法的步驟S100、S110、S120相同或相似，故於此不加以贅述。
在一些實施例中，篩選待測物的粒徑的步驟例如為使用篩子來進行篩選，且可以依據美國材料試驗學會(American Society for Testing and Materials，ASTM)所定立的標準，使用標準篩號介於4號篩與100號篩之間的篩子來進行篩選。
圖3A至圖3C繪示本發明一實施例中混合後裝有待測物以及比重液的容器的示意圖。請同時參考圖3A至圖3C，圖3A至圖3C可以是上述任一實施例的檢測方法中，在混合裝有待測物以及比重液的容器後的示意圖。假設待測物中包含鋼渣，且圖3C的容器的靜置時間大於圖3B的容器的靜置時間，圖3B的容器的靜置時間大於圖3A的容器的靜置時間。
詳細而言，圖3A可以是混合裝有待測物310a以及比重液320a的容器10的示意圖。在圖3A中，由於待測物310a中非鋼渣的部分、比重液320a以及待測物310a中的鋼渣彼此之間的比重具有差異，因此可以藉由比重液320a將待測物310a中的鋼渣析出，而在容器10中呈現沉澱物330a。圖3A的狀態中，容器10內的比重液320a略呈混酌且所析出的沉澱物330a的量較少。
接著，將圖3A中的容器10繼續靜置一段時間後，即為圖3B的狀態。詳細而言，圖3B可以是混合後靜置裝有待測物310b以及比重液320b的容器10的示意圖。在圖3B中，由於待測物310b中非鋼渣的部分、比重液320b以及待測物310a中的鋼渣彼此之間的比重具有差異，因此可以藉由比重液320b將待測物310b中的鋼渣析出，而使容器10中呈現沉澱物330b。除此之外，由於容器10已靜置較長一段時間，因此容器10內的比重液320b略呈清澈且所析出的沉澱物330b的量較多，易於判斷。
接著，將圖3B中的容器10繼續靜置一段時間後，即為圖3C的狀態。詳細而言，圖3C可以是裝有混合後的待測物310c以及比重液320c的容器10靜置15分鐘以後的示意圖。在圖3C中，由於待測物310c中非鋼渣的部分、比重液320c以及待測物310a中的鋼渣彼此之間的比重具有差異，因此可以藉由比重液320c將待測物310c中的鋼渣析出，而使容器10中呈現沉澱物330c。除此之外，由於容器10已靜置15分鐘以上，因此沉澱物330c幾乎已完全析出且容器10內的比重液320c更清澈，可輕易判斷其添加比例。
圖4A繪示本發明一比較例中混合後靜置裝有待測物410a以及比重液420a的容器10的示意圖。詳細而言，在圖4A的一比較例中，所使用的比重液420a的密度小於2.89公克/立方公分。如此一來，縱使待測物410a中非鋼渣的部分、比重液420a以及待測物410a中的鋼渣彼此之間的比重具有差異，但是由於比重液420a的密度小於待測物410a中非鋼渣的部分以及待測物410a中的鋼渣的密度，因此縱使待測物410a含有鋼渣，但待測物410a中非鋼渣的部分以及待測物410a中的鋼渣皆會形成沉澱物410a，而無法判斷待測物410a是否含有鋼渣。
圖4B繪示本發明另一比較例中混合後靜置裝有待測物410b以及比重液420b的容器10的示意圖。詳細而言，在圖4B的另一比較例中，所使用的比重液420b的密度大於3.8公克/立方公分。如此一來，縱使待測物410b中非鋼渣的部分、比重液420b以及待測物中的鋼渣彼此之間的比重具有差異，但是由於比重液420b的密度大於待測物410b中非鋼渣的部分以及待測物410b中的鋼渣的密度，因此縱使待測物410b含有鋼渣，但待測物410b中非鋼渣的部分以及待測物中410b的鋼渣皆不會形成沉澱物，而無法判斷待測物是否含有鋼渣。
以下，藉由實驗例來詳細說明上述實施例所提出之檢測方法。然而，下述實驗例並非用以限制本發明。 實驗例
為了證明本發明所提出之檢測方法能夠客觀且精確地檢測待測物是否含有鋼渣，以下特別作此實驗例。
利用本發明所提出之檢測方法，分析以下表1中之實驗例1至實驗例6及比較例1至比較例2的待測物。實驗例1至實驗例6為使用密度大於2.65公克/立方公分且小於等於3.8公克/立方公分的比重液。比較例1為使用密度小2.65公克/立方公分的比重液，且比較例2為使用密度大於3.8公克/立方公分的比重液。實驗結果亦示於下方表1中。
表 1<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td><b>水洗步驟</b></td><td><b>待測物</b></td><td><b>比重液</b><b>***</b></td><td><b>靜置後</b></td></tr><tr><td><b>組成</b><b>1*</b></td><td><b>組成</b><b>2**</b></td><td><b>懸浮物</b></td><td><b>沉澱物</b></td><td> </td></tr><tr><td><b>實驗例</b><b>1</b></td><td> 無 </td><td> A </td><td> X </td><td> TBE </td><td> 有 </td><td> 有 </td></tr><tr><td><b>實驗例</b><b>2</b></td><td> 無 </td><td> A </td><td> Y </td><td> TBE </td><td> 有 </td><td> 有 </td></tr><tr><td><b>實驗例</b><b>3</b></td><td> 無 </td><td> A </td><td> Y </td><td> TBE </td><td> 有 </td><td> 有 </td></tr><tr><td><b>實驗例</b><b>4</b></td><td> 無 </td><td> B </td><td> X </td><td> TBE </td><td> 有 </td><td> 有 </td></tr><tr><td><b>實驗例</b><b>5</b></td><td> 有 </td><td> B </td><td> X </td><td> TBE </td><td> 有 </td><td> 有 </td></tr><tr><td><b>實驗例</b><b>6</b></td><td> 無 </td><td> C </td><td> X </td><td> TBE </td><td> 有 </td><td> 有 </td></tr><tr><td><b>比較例</b><b>1</b></td><td> 無 </td><td> </td><td> X </td><td> 水 </td><td> 無 </td><td> 有 </td></tr><tr><td><b>比較例</b><b>2</b></td><td> 無 </td><td> </td><td> X </td><td> 汞 </td><td> 有 </td><td> 無 </td></tr></TBODY></TABLE>*在組成1中，A為砂石粒料，B為混凝土漿體與CLSM漿體，C為已硬固之水泥質製品。 **在組成2中，X為轉爐渣，Y為電弧爐氧化渣。 ***在比重液中，TBE為1,1,2,2-四溴乙烷
從上方表1可得知，實驗例1至實驗例5為使用密度大於2.65公克/立方公分且小於等於3.8公克/立方公分的比重液，經由本發明之檢測方法可以判斷待測物是否含有鋼渣。相較之下，比較例1至比較例2為使用密度小於2.65公克/立方公分或大於3.8公克/立方公分的比重液。因此，透過本發明所提出之檢測方法，不但能夠客觀且精確地檢測待測物是否含有鋼渣，且可以快速的判斷並具有低成本。
綜上所述，利用本發明的檢測方法，可以快速的判斷待測物是否含有鋼渣，並且具有較低的操作或材料成本，且攜帶與操作皆簡便。並且，利用上述檢測方法，對於具鹼性之混凝土漿體與控制性低強度混凝土漿體能立即檢測，而不會造成工程工期延誤或增加營造成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
S100、S110、S120、S200a、S200、S210、S220‧‧‧檢測方法的步驟
10‧‧‧容器
310a、310b、310c、410a、410b‧‧‧待測物
320a、320b、320c、420a、420b‧‧‧比重液
330a、330b、330c‧‧‧沉澱物
圖1繪示本發明一實施例之檢測方法的步驟流程圖。 圖2繪示本發明另一實施例之檢測方法的步驟流程圖。 圖3A至圖3C繪示本發明一實施例中混合後裝有待測物以及比重液的容器的示意圖。 圖4A繪示本發明一比較例中混合後靜置裝有待測物以及比重液的容器的示意圖。 圖4B繪示本發明另一比較例中混合後靜置裝有待測物以及比重液的容器的示意圖。

Claims (10)

  1. 一種檢測方法，用於檢測一待測物是否含有鋼渣，該檢測方法包括：提供一待測物與一比重液於一容器中，其中該比重液為一真重液或一擬重液，該真重液為三溴甲烷、四溴乙烷、二溴甲烷、碘化鈣汞或上述之混合液，該擬重液包括水以及懸浮於水中的微細固體粒子，該待測物包括粒料、混凝土漿體或已硬固的水泥製品；將該容器內的該待測物與該比重液混合；以及混合後靜置並觀察該容器內是否有沈澱物，以判斷該待測物是否含有鋼渣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的檢測方法，其中微細固體粒子的材料包括矽鐵。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的檢測方法，其中該鋼渣包括脫硫渣、轉爐渣、電弧爐還原渣或電弧爐氧化渣。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的檢測方法，其中該鋼渣包括脫硫渣，且該檢測方法還包括在將該容器內的該待測物與該比重液混合之後，以一磁鐵靠近該待測物，以判斷該待測物是否含有該脫硫渣。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的檢測方法，其中將該待測物以及該比重液混合的步驟包括上下搖晃該容器5分鐘。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的檢測方法，其中靜置該容器的步驟包括靜置該容器至少1分鐘。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的檢測方法，其中靜置該容器的步驟包括靜置該容器15分鐘。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的檢測方法，其中提供該待測物與該比重液於該容器的步驟還包括提供減水劑於該容器。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的檢測方法，還包括在提供該待測物與該比重液於該容器之前，清洗該待測物並篩選該待測物的粒徑。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的檢測方法，其中篩選該待測物的粒徑的步驟使用的篩的標準篩號介於4號篩與100號篩之間。
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