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混凝土制備過程的水分測(cè)量系統(tǒng)

2005-07-17 00:00

 [摘要] 在高價(jià)值混凝土的制備中,混凝土攪拌站不再僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)來調(diào)節(jié)水灰比。為了保持所配制混凝土具有相同的質(zhì)量,每次配料混合的加水量都必須重新確定。在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中,只有測(cè)量出石子,尤其是砂子的水分,才能準(zhǔn)確確定加水量。本文介紹了在料倉出口或混凝土攪拌機(jī)內(nèi)使用的幾種不同水分測(cè)量裝置。

    連續(xù)測(cè)量攪拌機(jī)內(nèi)在攪拌過程中新拌混凝土水分和儲(chǔ)倉中骨料內(nèi)含的水分,目前只有間接的測(cè)量裝置可用。這些裝置可以測(cè)量如下的內(nèi)容,如:攪拌機(jī)電機(jī)的功率消耗,攪拌機(jī)內(nèi)新拌混凝土的電導(dǎo)率,混合物料的電介常數(shù),或者使用微波探測(cè)器測(cè)量微波發(fā)送和接受過程中微波能量被吸收的程度。

    在上述這些測(cè)量方法中得到的測(cè)量值可以換算出水分含量,混凝土試樣干燥法可作為水分的校驗(yàn)方法,對(duì)測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證或補(bǔ)償。在生產(chǎn)過程中測(cè)量結(jié)果的驗(yàn)證和生產(chǎn)條件相關(guān),如:石子的物料品質(zhì)是否能保持穩(wěn)定,而要保持砂子的質(zhì)量穩(wěn)定則很困難。當(dāng)砂子來源發(fā)生改變時(shí),例如:砂子供應(yīng)商更換,新的砂坑或者其他原因造成的水分變化,所有的測(cè)量裝置原則上都應(yīng)該使用驗(yàn)證方法來檢查測(cè)量的準(zhǔn)確性。在保持物料同樣品質(zhì)以及砂子來源于同樣砂坑的條件下,這種測(cè)量驗(yàn)證每周一次就足夠了。

    相反,為準(zhǔn)確遵守混凝土配合比,在水泥、骨料和外加劑的計(jì)量時(shí)要使用校驗(yàn)過的稱量秤和流量計(jì),在間接的水分測(cè)量情況下結(jié)果不僅和材料的水分有關(guān),而且還受材料的特性,如:松散容重、溫度、可溶性鹽、氣氛、PH 值以及顆粒形狀、級(jí)配曲線。這些干擾因素同樣必須予以測(cè)量和補(bǔ)償,以保證校正后的測(cè)量裝置其測(cè)量值能可靠地?fù)Q算出實(shí)際的水分含量。

    由測(cè)量出的骨料含水量可以得出攪拌時(shí)的應(yīng)加水量,以滿足混凝土保持定好的水灰比的要求?;炷僚浜媳仍O(shè)定的水灰比出現(xiàn)偏差將嚴(yán)重影響新拌混凝土和硬化混凝土的質(zhì)量。如果在計(jì)量和攪拌過程中不能保證誤差值,尤其是自密實(shí)混凝土將出現(xiàn)明顯的質(zhì)量劣化。在制備混凝土的自動(dòng)化生產(chǎn)過程中,用水量計(jì)量的準(zhǔn)確性對(duì)于提供穩(wěn)定的、高質(zhì)量的混凝土總是非常重要的。

    所以,為了達(dá)到較好的實(shí)際使用效果,在選擇測(cè)量裝置時(shí)設(shè)備制造商的技術(shù)建議是重要的。只有這樣方可使水分測(cè)量更好地適應(yīng)每個(gè)混凝土攪拌站不同的影響因素。對(duì)于測(cè)量裝置給出的測(cè)量精度說明,必須注意其是否為設(shè)備制造商在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定的數(shù)值,實(shí)驗(yàn)室的干擾因素較少、較輕,該精度在實(shí)際生產(chǎn)條件下通常是達(dá)不到的。混凝土制造商對(duì)水分測(cè)量技術(shù)的要求是,在實(shí)際生產(chǎn)中所測(cè)水分含量的偏差最大不得超過0.5%的測(cè)量精度。

    測(cè)量水分的探頭可以安裝在(強(qiáng)制式) 攪拌機(jī)的底板,帶(自落式) 攪拌機(jī)的側(cè)槽,水平式攪拌機(jī)的側(cè)幫,攪拌機(jī)前的料倉以及配料輸送帶上(圖1 、圖2) 。在進(jìn)攪拌機(jī)前測(cè)量物料的水分可以節(jié)省攪拌過程的干混時(shí)間,這種方式攪拌機(jī)的操作時(shí)間小于在干混物料時(shí)于攪拌機(jī)內(nèi)測(cè)量水分的方式。縮短混凝土制備的操作時(shí)間可提高攪拌機(jī)產(chǎn)量、降低能耗和設(shè)備損耗。

Arnold

    Arnold 公司——水分測(cè)量裝置采用的是電容高頻的工作原理。充分利用水的介電常數(shù)80與所測(cè)的其他材料不同的差別,大部分材料的介電常數(shù)界于3-10之間,如砂子為4.5。按水固比例的不同會(huì)得到(3~80之間) 中間的介電常數(shù),該數(shù)越大水分含量越多。

    電容高頻方法是用電傳感器感應(yīng)或得到水分子通過傳感器測(cè)量范圍時(shí)導(dǎo)致的電場(chǎng)變化值,用于測(cè)量的電容器電場(chǎng)從測(cè)量探頭到深入物料層150mm。

    采用電容法得到的水分測(cè)量結(jié)果受溫度、堆積密度、PH 值和顆粒形狀的影響,這些干擾因素必須在測(cè)量系統(tǒng)中得到校正補(bǔ)償。此外,由于粒狀材料密度的多變以及材料和探頭的空氣間隙會(huì)產(chǎn)生附加電場(chǎng)變化,故傳感探頭安裝在正確的位置非常重要,如此才能保證測(cè)量結(jié)果的可靠和準(zhǔn)確(圖3) 。Arnold公司自己開發(fā)的水分探測(cè)器使用堅(jiān)固的不銹合金鋼制成,測(cè)量用的電子部件全部澆注在探頭結(jié)構(gòu)中,即使在振蕩輸送機(jī)上也能保證探測(cè)器機(jī)械和電性的穩(wěn)定。每個(gè)探頭都裝入了“0-”和“%-”微調(diào)補(bǔ)償電容,可打開其上的防水旋蓋調(diào)節(jié)。

Bikotronic

    Bikot ronic公司的新型便攜式測(cè)量?jī)xTT-90可以快速測(cè)定粗細(xì)顆粒材料的水分含量,測(cè)量時(shí)微波探測(cè)器插入材料中并自動(dòng)完成10次測(cè)量,與探頭一體的微處理器進(jìn)行換算并在顯示屏中顯示測(cè)量值。

    計(jì)量水的計(jì)算機(jī)BT-6000也是按照微波法原理工作的。探測(cè)頭的溫度穩(wěn)定性可達(dá)60℃,帶有10mm厚的陶瓷測(cè)量面并用耐磨的堅(jiān)固鋼套保護(hù)。該測(cè)量?jī)x最多可供四臺(tái)攪拌機(jī)同時(shí)使用。使用調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)連接可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)。通過先進(jìn)的遠(yuǎn)程維護(hù)軟件TB-WIN在線發(fā)現(xiàn)和排除故障自動(dòng)控制混凝土攪拌設(shè)備。帶有監(jiān)視功能的混凝土輸送軟件可以對(duì)混凝土攪拌過程實(shí)行自動(dòng)和人工控制,調(diào)整該軟件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以滿足用戶的一些特殊要求。

Hydronix

    Hydronix公司的微波測(cè)水儀使用液壓轉(zhuǎn)盤式探測(cè)器,通過可簡(jiǎn)便更換的探頭犁過混合物料可以很快得到有代表性的測(cè)量結(jié)果。探測(cè)器的電子部件和可簡(jiǎn)便更換的易磨損探頭是分離的,其安裝時(shí)也無須在攪拌機(jī)底板或側(cè)幫開孔。

    由于物料均勻地流在旋轉(zhuǎn)探頭的表面上,得到有用測(cè)量結(jié)果所需的測(cè)量信號(hào)幾乎不能被分辨。相反,安裝在攪拌機(jī)底板的探頭所經(jīng)過的物流是紊流,此時(shí)的脈沖信號(hào)可以清晰地分辨出,但感應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。轉(zhuǎn)盤式探測(cè)器可以測(cè)量攪拌機(jī)中混合物中間層的水分,而安裝在攪拌機(jī)底板的探測(cè)器只能測(cè)量與底板接觸的料層水分,而且由于緊貼底板的物料混合效果可能會(huì)因攪拌鏟的磨損或位置調(diào)整不對(duì)而劣化,并造成得到的測(cè)量結(jié)果對(duì)于攪拌機(jī)內(nèi)的所有物料而言不具代表性。在該探測(cè)器的末端安置了可快速感應(yīng)的熱敏元件以實(shí)現(xiàn)溫度校正。

    轉(zhuǎn)盤式探測(cè)頭即可安裝在自落式攪拌機(jī)內(nèi),也可安裝在傳統(tǒng)的空心軸攪拌機(jī)上。另外,該探頭配

    上電池和無線調(diào)制解調(diào)器也可用于無空心軸的攪拌機(jī)上(圖4)。Hydronix公司新的產(chǎn)品使用溫度可高至不超過100℃,對(duì)于那些在冬季用蒸汽加熱料倉的混凝土攪拌站來說具有重要意義。

Liebherr

    Liebherr 公司開發(fā)的水分測(cè)量?jī)x稱為L(zhǎng)itro-FMSⅡ,采用電容測(cè)量方法并帶有內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)曲線。水分探測(cè)儀直接安裝在料倉出口的擋板上(圖5),也可安裝在配料或輸送帶的滑座上,通過微機(jī)計(jì)算平均值并數(shù)字顯示測(cè)量值。物料全部都流經(jīng)探測(cè)頭使每秒鐘都可以得到很多的測(cè)量數(shù),探測(cè)器還可以自動(dòng)清零復(fù)位,如能保證每次配料時(shí)的料流層厚度一致,則可達(dá)到很高的測(cè)量精度。

    一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以連接16個(gè)探測(cè)器,水分測(cè)量?jī)x可以和其他的配料控制設(shè)施組合成系統(tǒng)裝置。探測(cè)頭更換不需重新調(diào)節(jié)校正,因?yàn)闇囟群蚉H 值的影響已經(jīng)由集成在探測(cè)器中的平衡補(bǔ)償機(jī)構(gòu)予以解決。這種探測(cè)器使用耐磨陶瓷制造,它還可以當(dāng)作熱敏元件使用。

    Litro-FMSⅡ可以獨(dú)立工作無需配置指示和操作儀表,故其用于監(jiān)控操作的需要時(shí)比較理想。數(shù)據(jù)的傳輸和計(jì)算模塊都安置在電控開關(guān)柜中,系統(tǒng)的接口有多種形式可以選擇。水分測(cè)量?jī)x可以集成到Liebherr公司的配料控制系統(tǒng)Litro-BCS或微機(jī)處理系統(tǒng)Litro-BCS中。

Ludwig

    新型數(shù)字微波測(cè)水探測(cè)器FL-Digi可以經(jīng)過行車系統(tǒng)集成到混凝土工廠的總控制系統(tǒng)。在此,公司30 多年來在水分測(cè)量?jī)x和配水控制系統(tǒng)的研發(fā)和制造上,為用戶提供了有價(jià)值的不斷改進(jìn),顯著促進(jìn)了混凝土生產(chǎn)設(shè)施操作和控制的簡(jiǎn)便化。FL- Digi測(cè)量模式的主要特征是可以對(duì)全部的單個(gè)參數(shù)進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算;可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)探測(cè)器帶兩個(gè)溫度傳感器的連接;還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。與測(cè)量范圍和材料相關(guān)的測(cè)量誤差精度在0.3%左右。

    Ludwig公司開發(fā)的微波比值測(cè)量方法是測(cè)量吸收和發(fā)射的能量并得到這兩者的比值,該比值可以表示出相應(yīng)的水分含量。因?yàn)樵摫戎档姆肿雍头帜赋霈F(xiàn)同樣程度的改變,所以這種比值測(cè)量方法抗干擾穩(wěn)定性會(huì)很高。例如溫度變化或建筑構(gòu)件齡期引起的能量變化,在探頭上就得到了校正。

    近一年來,Ludwig公司推向市場(chǎng)帶有取樣器的新型水分測(cè)量?jī)xFL-Mikro-Lab,經(jīng)實(shí)際使用在快速準(zhǔn)確測(cè)量顆粒料和新拌混凝土的水分方面取得成功。平均測(cè)量時(shí)間僅僅約1 分鐘,測(cè)量取樣量110~115kg。已有混凝土廠商用該儀器來對(duì)材料供應(yīng)商進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)材料質(zhì)量控制以及對(duì)自產(chǎn)混凝土產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。(圖6)

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2024-11-27 11:09:25