一种测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及到建筑材料试验装置技术领域，具体涉及到一种测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置。


背景技术：

2.钢渣是炼钢过程中产生的主要废渣，在我国的排放量巨大(每年接近1亿吨)，但利用率很低，大多处于废弃和堆积状态，造成了环境污染、土地占用和资源浪费的问题。近些年将钢渣作为混凝土掺合料或骨料用于建筑材料中使其得到一定程度的利用。然而，由于钢渣在安定性方面存在问题，使含钢渣的建筑材料性能尤其体积稳定性增加了不良隐患，这在工程应用中已得到了体现，大量文献中报道的用钢渣骨料做的路面和建筑结构使用几年后均不同程度发生膨胀开裂现象。对于引起钢渣安定性不良的因素，国内外研究者一致认为钢渣中游离氧化钙(f-cao)、游离氧化镁(f-mgo)及ro相(由feo、mgo、mno和cao等二价金属氧化物组成的连续固溶体)，尤其f-cao和f-mgo在后期水化反应生成ca(oh)2和mg(oh)2会产生体积膨胀(体积分别增加98％和148％)是引起钢渣胶凝材料体积安定性不良的主要原因。如果控制不当，容易引起混凝土安定性不良的情况。如果将稳定性不良的钢渣混凝土用于实际工程项目建设当中，极有可能引起混凝土胀裂等质量问题。
3.目前市面上针对混凝土中金属有害物质检测装置较为稀缺，已有的装置不能很好的检测出混凝土钢渣中氧化物的存在，同时无法准确的测量出钢渣中有害物质的含量。因此，急需开发一种装置既能同时检测钢渣混凝土中f-cao和f-mgo的含量。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，包括设置在支架上的存储箱，所述存储箱内通过若干隔板分隔出多个试剂存储室，以及位于中部的破碎室，所述破碎室内设有破碎研磨组件，所述破碎室的下方设有集料筒，所述破碎室与所述集料筒之间设有筛板，所述集料筒内设有抽风组件，所述集料筒的下方设有出料口并连接有钢渣颗粒导管；所述钢渣颗粒导管连接至下方的反应容器中，多个所述试剂存储室分别通过溶液导管连接至所述反应容器；所述反应容器内还连接有电导组件，所述电导组件用于检测溶液中的氧化物含量。
7.本检测装置操作简单，易于使用，试验人员只需要将钢渣混凝土的钢渣加入到所述破碎室中，通过所述破碎研磨组件、抽风组件的设置，能够自动提取钢渣中细小的钢渣颗粒或者渣粉，并结合各种试剂的加入在所述反应容器中利用电导法测定钢渣中氧化物的含量，其分析速度快，结果准确，同时省去了以往方法中所不可缺少的长时间煮沸、滴定等步骤，为实现游离氧化物的仪器分析和自动分析创造了条件。
8.所述存储箱通过多个所述隔板能够分隔出多个空间，两侧的空间可以用来存储试剂，中部上下贯穿的空间可以用来破碎研磨，这样的设置能够让固体粉料和液体试剂都能够从上方向下方的反应容器中添加。所述筛板的设置一方面能够将破碎的钢渣支撑在破碎室中，以便其破碎研磨，另一方面可以在所述抽风组件的作用下，分离出小颗粒粉料。
9.进一步的，所述电导组件包括上位机，以及与所述上位机连接的导线和电芯，所述电芯位于所述导线的末端，所述电芯置于所述反应容器内；所述上位机包括电导仪，以及与所述电导仪连接的控制面板和显示器。
10.利用电芯和所述电导仪的设置，可以准确的测定溶液中的电导率，将读取的电导率传递给上位机(微型计算机)计算氧化物的含量，比如f-cao和f-mgo的含量。在上位机中可以预设有关于电导率与f-cao和f-mgo浓度的关系式，可以将电导仪读取的数据直接换算出f-cao和f-mgo含量的功能。通过所述显示器的设置，能够直观显示电导率与游离氧化钙、游离氧化镁的含量关系曲线，同时可以直接计算出对应的游离氧化钙、游离氧化镁的含量，方便试验员直接读取。
11.进一步的，所述存储箱上设有带把手的箱盖，所述箱盖上安装所述破碎研磨组件；所述破碎研磨组件包括安装在所述箱盖上的驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有传动杆，所述传动杆伸入所述破碎室内并在外周设有叶片。
12.带把手的箱盖便于其启闭，也能够利用其安装驱动电机，所述驱动电机驱动所述传动杆旋转，带动所述叶片搅拌破碎钢渣。
13.进一步的，所述筛板的筛孔尺寸不大于0.08mm，使得所述集料筒能够收集粒径小于0.08mm的粉状钢渣颗粒。
14.进一步的，所述抽风组件包括抽风机，所述抽风机安装在固定台架上，所述固定台架连接在所述集料筒的内周上。
15.进一步的，所述试剂存储室为两个，分别存储有乙二醇溶液和碘-乙醇溶液，两个所述试剂存储室上方设有可添加试剂的螺母盖，以便定期添加试剂，下方设有出口连接所述溶液导管。采用乙二醇作为f-cao提取剂，采用碘-乙醇作为f-mgo提取剂，有利于采用电导法测定钢渣中f-cao和f-mgo含量。
16.进一步的，所述溶液导管为玻璃管，所述钢渣颗粒导管为pvc透明钢丝软管，所述溶液导管和所述钢渣颗粒导管上分别设有阀门和流量计，也可以是计量阀，使其能够定量添加钢渣颗粒和试剂。
17.进一步的，所述破碎室内还设有加热板或者加热棒，能够加热破碎室，将钢渣中的水分蒸出，起到干燥作用，避免结块和钢渣颗粒含水量过高。所述加热板可以沿破碎室的内壁布置，若是加热棒则可以插设在破碎室中。
18.进一步的，所述反应容器内还设有磁力搅拌子，能够搅拌反应容器中的混合液体，加速氧化物的测定。所述反应容器可以是自带磁力搅拌功能的反应容器，也可以是将其放置在磁力搅拌器上进行磁力搅拌的。
19.进一步的，所述反应容器置于恒温水浴箱中，利用水浴加热能够调控其内溶液的温度，有利于氧化物的测定。
20.进一步的，本检测装置还包括plc控制器，所述plc控制器与所述驱动电机、所述抽风机、所述电导仪、阀和计量元器件等电连接，结合适当的控制程序和预设数据，能够让本
装置进行自动化检测。所述驱动电机、所述抽风机、所述电导仪、阀和计量元器件等都可以选购市售的成熟产品。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本检测装置操作简单，易于使用，试验人员只需要将钢渣加入到所述破碎室中，通过所述破碎研磨组件、抽风组件的设置，能够自动提取钢渣中细小的钢渣颗粒或者渣粉，并结合各种试剂的加入在所述反应容器中利用电导法测定钢渣中氧化物的含量，其分析速度快，结果准确，同时省去了以往方法中所不可缺少的长时间煮沸、滴定等步骤；2、采用乙二醇作为f-cao提取剂，采用碘-乙醇作为f-mgo提取剂，有利于采用电导法测定钢渣混凝土中钢渣的f-cao和f-mgo含量；3、加热板或者加热棒的设置可以将钢渣样品进行烘干处理，避免钢渣破碎研磨时，因含有较高水分而形成结团的现象，所述抽风机还可以用于试验样品烘干过程中水蒸气的排出，有利于加快烘干速度；4、所述上位机的设置为实现游离氧化钙的仪器分析和自动分析创造了条件，能够精确地控制反应温度，直接显示出游离氧化钙的含量，操作更为简便快速，避免人为读取数据的误差，测定精度更高。
附图说明
22.图1为本实用新型一种测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置的整体结构示意图；
23.图中：1、存储箱；2、隔板；3、试剂存储室；4、破碎室；5、箱盖；6、驱动电机；7、传动杆；8、叶片；9、集料筒；10、筛板；11、抽风机；12、固定台架；13、钢渣颗粒导管；14、溶液导管；15、反应容器；16、上位机；17、导线；18、电芯；19、磁力搅拌子。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.如图1所示，一种测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，包括设置在支架上的存储箱1，所述存储箱1内通过若干隔板2分隔出多个试剂存储室3，以及位于中部的破碎室4，所述破碎室4内设有破碎研磨组件，所述破碎室4的下方设有集料筒9，所述破碎室4与所述集料筒9之间设有筛板10，所述集料筒9内设有抽风组件，所述集料筒9的下方设有出料口并连接有钢渣颗粒导管13；所述钢渣颗粒导管13连接至下方的反应容器15中，多个所述试剂存储室3分别通过溶液导管14连接至所述反应容器15；所述反应容器15内还连接有电导组件，所述电导组件用于检测溶液中的氧化物含量。
27.本检测装置操作简单，易于使用，试验人员只需要将钢渣混凝土中钢渣加入到所述破碎室4中，通过所述破碎研磨组件、抽风组件的设置，能够自动提取钢渣中细小的钢渣
颗粒或者渣粉，并结合各种试剂的加入在所述反应容器中利用电导法测定钢渣中氧化物的含量，其分析速度快，结果准确，同时省去了以往方法中所不可缺少的长时间煮沸、滴定等步骤，为实现游离氧化物的仪器分析和自动分析创造了条件。
28.所述存储箱1通过多个所述隔板2能够分隔出多个空间，两侧的空间可以用来存储试剂，中部上下贯穿的空间可以用来破碎研磨，这样的设置能够让固体粉料和液体试剂都能够从上方向下方的反应容器中添加。所述筛板10的设置一方面能够将钢渣支撑在破碎室中，以便其破碎研磨，另一方面可以在所述抽风组件的作用下，分离出小颗粒粉料。
29.进一步的，所述电导组件包括上位机16(微型计算机)，以及与所述上位机16连接的导线17和电芯18，所述电芯18位于所述导线17的末端，所述电芯18置于所述反应容器15内；所述上位机16包括电导仪，以及与所述电导仪连接的控制面板和显示器。
30.利用电芯18和所述电导仪的设置，可以准确的测定溶液中的电导率，将读取的电导率传递给微型计算机计算氧化物的含量，比如f-cao和f-mgo的含量。在上位机中可以预设有关于电导率与f-cao和f-mgo浓度的关系式，可以将电导仪读取的数据直接换算出f-cao和f-mgo含量的功能。通过所述显示器的设置，能够直观显示电导率与游离氧化钙、游离氧化镁的含量关系曲线，同时可以直接计算出对应的游离氧化钙、游离氧化镁的含量，方便试验员直接读取。所述电导仪可以选择市售的dds-11a型电导率仪。
31.进一步的，所述存储箱1上设有带把手的箱盖5，所述箱盖5上安装所述破碎研磨组件；所述破碎研磨组件包括安装在所述箱盖5上的驱动电机6，所述驱动电机6的输出端连接有传动杆7，所述传动杆7伸入所述破碎室4内并在外周设有叶片8。
32.带把手的箱盖5通过卡扣或者螺栓与存储箱连接，便于其启闭，也能够利用其安装驱动电机6，所述驱动电机6驱动所述传动杆7旋转，带动所述叶片8搅拌破碎钢渣。
33.进一步的，所述筛板10的筛孔尺寸不大于0.08mm，使得所述集料筒能够收集粒径小于0.08mm的粉状钢渣颗粒。
34.进一步的，所述抽风组件包括抽风机11，所述抽风机11安装在固定台架12上，所述固定台架12连接在所述集料筒的内周上。
35.所述集料筒为上直径为160mm，下直径为100mm，高度为60mm碗形不锈钢桶，下方以便收集破碎研磨后的钢渣粉。
36.进一步的，所述试剂存储室3为两个，分别存储有乙二醇溶液和碘-乙醇溶液，两个所述试剂存储室3上方设有可添加试剂的螺母盖，以便定期添加试剂，下方设有出口连接所述溶液导管。采用乙二醇作为f-cao提取剂，采用碘-乙醇作为f-mgo提取剂，有利于采用电导法测定钢渣中f-cao和f-mgo含量。
37.所述试剂存储室3分别在破碎研磨设备(破碎室)的左右两侧，形状为直角梯形，上顶面长度为20mm，下底面长度为40mm，高度为60mm，左侧装乙二醇溶液，右侧装碘-乙醇溶液。
38.进一步的，碘-乙醇存储室内所存储的碘-乙醇溶液的浓度为2.5％的溶液，乙二醇存储室内的乙二醇溶液浓度为33.3％的溶液。
39.进一步的，所述溶液导管14为玻璃管，所述钢渣颗粒导管13为pvc透明钢丝软管，所述溶液导管14和所述钢渣颗粒导管13上分别设有阀门和流量计，使其能够定量添加钢渣颗粒和试剂。
40.进一步的，所述破碎室4内还设有加热板，能够加热破碎室，将钢渣中的水分蒸出，起到干燥作用，避免结块和钢渣颗粒含水量过高。所述加热板可以沿破碎室的内壁布置。
41.进一步的，所述反应容器15内还设有磁力搅拌子，能够搅拌反应容器中的混合液体，保证溶液均匀，加速氧化物的准确测定。
42.所述反应容器15为锥形，下设置有一个长方形的垫块，用于保持锥形反应容器的稳定；锥形反应容器顶端，采用带孔的橡胶筛密封，两个溶液导管14和钢渣颗粒导管13分别通过预留的孔洞连入，这样可以保证反应容器处于密封状态，防止其他杂质的影响。
43.进一步的，所述反应容器置于恒温水浴箱中，利用水浴加热能够调控其内溶液的温度，温度范围为0-150℃之间，温度误差
±
1℃，有利于氧化物的测定。
44.实施例一：
45.本实施例通过上述检测装置检测钢渣混凝土中氧化镁的含量。
46.将可启闭的带把手的箱盖5打开，将钢渣混凝土中钢渣放入0.08mm筛板10上，关闭箱盖5，并通过卡扣卡紧，打开加热器板加热10min，干燥后启动所述驱动电机6对钢渣进行破碎研磨15min，同时将恒温水域箱加热到90℃的温度；研磨完成后利用所述抽风机将小于0.08mm以下的钢渣粉吸入到锥形的集料筒9内，然后流量计称取固定的钢渣粉，通过pvc钢丝软管导入所述反应容器15内，接着乙二醇通过流量计将30ml的溶液通过玻璃导管导入反应容器15内，碘-乙醇通过流量计将5ml的量通过导管导入锥形反应容器15内，同时开启磁力搅拌子19进行搅拌，当反应时间为30min时，读取微型计算机上的游离氧化镁的含量。
47.所述微型计算机设定的计时时间是从钢渣粉与乙二醇加入锥形反应容器内开始计时，整个反应时间控制在7min内，此时通过微型计算机读取游离氧化钙的含量为所测准确的值。
48.实施例二：
49.本实施例通过上述检测装置检测钢渣混凝土中氧化钙的含量。
50.将可启闭的带把手的箱盖5打开，将钢渣混凝土中钢渣放入0.08mm筛板10上，关闭箱盖5，并通过卡扣卡紧，打开加热器板加热10min，开启小型抽风机进行水蒸气的排出，干燥后可以关闭加热板和抽风机，紧接着启动所述驱动电机6对钢渣进行破碎研磨15min，同时将恒温水域箱加热到90℃的温度；研磨完成后利用所述抽风机将小于0.08mm以下的钢渣粉吸入到锥形的集料筒9内，然后流量计称取固定的钢渣粉，通过pvc钢丝软管导入所述反应容器15内，接着乙二醇通过流量计将20ml的溶液通过玻璃导管导入反应容器15内，同时开启磁力搅拌子19进行搅拌，当反应时间为7min时，读取微型计算机上的游离氧化钙的含量。
51.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，其特征在于，包括设置在支架上的存储箱，所述存储箱内通过若干隔板分隔出多个试剂存储室，以及位于中部的破碎室，所述破碎室内设有破碎研磨组件，所述破碎室的下方设有集料筒，所述破碎室与所述集料筒之间设有筛板，所述集料筒内设有抽风组件，所述集料筒的下方设有出料口并连接有钢渣颗粒导管；所述钢渣颗粒导管连接至下方的反应容器中，多个所述试剂存储室分别通过溶液导管连接至所述反应容器；所述反应容器内还连接有电导组件，所述电导组件用于检测溶液中的氧化物含量。2.根据权利要求1所述的测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，其特征在于，所述电导组件包括上位机，以及与所述上位机连接的导线和电芯，所述电芯位于所述导线的末端，所述电芯置于所述反应容器内；所述上位机包括电导仪，以及与所述电导仪连接的控制面板和显示器。3.根据权利要求1所述的测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，其特征在于，所述存储箱上设有带把手的箱盖，所述箱盖上安装所述破碎研磨组件；所述破碎研磨组件包括安装在所述箱盖上的驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有传动杆，所述传动杆伸入所述破碎室内并在外周设有叶片。4.根据权利要求1所述的测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，其特征在于，所述筛板的筛孔尺寸不大于0.08mm。5.根据权利要求1所述的测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，其特征在于，所述抽风组件包括抽风机，所述抽风机安装在固定台架上，所述固定台架连接在所述集料筒的内周上。6.根据权利要求1所述的测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，其特征在于，所述试剂存储室为两个，分别存储有乙二醇溶液和碘-乙醇溶液。7.根据权利要求1所述的测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，其特征在于，所述溶液导管为玻璃管，所述钢渣颗粒导管为pvc透明钢丝软管，所述溶液导管和所述钢渣颗粒导管上分别设有阀门和流量计。8.根据权利要求1所述的测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，其特征在于，所述破碎室内还设有加热板或者加热棒。9.根据权利要求1所述的测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，其特征在于，所述反应容器内还设有磁力搅拌子。10.根据权利要求1所述的测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，其特征在于，所述反应容器置于恒温水浴箱中。

技术总结
本实用新型公开一种测定钢渣混凝土中游离氧化物的检测装置，包括存储箱、试剂存储室、破碎室、破碎研磨组件、集料筒、筛板、抽风组件等，所述集料筒的下方设有出料口并连接有钢渣颗粒导管；所述钢渣颗粒导管连接至下方的反应容器中，多个所述试剂存储室分别通过溶液导管连接至所述反应容器；所述反应容器内还连接有电导组件，所述电导组件用于检测溶液中的氧化物。本检测装置操作简单，易于使用，能够自动提取钢渣混凝土中细小的钢渣颗粒或者渣粉，并结合各种试剂的加入在所述反应容器中利用电导法测定钢渣中氧化物的含量，其分析速度快，结果准确。果准确。果准确。


技术研发人员：丁超 顾瑞 费壮 万瑞 刘凯 朱亚杰 文鑫
受保护的技术使用者：江苏中建商品混凝土有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/9/13