紅外線在線檢測(cè)細(xì)骨料含水率技術(shù)在混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用

彭育，高艷斌，石敦祥

(重慶建工建材物流有限公司，重慶 401122）

0 前言

混凝土細(xì)骨料在生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中，受取材地點(diǎn)、生產(chǎn)工藝、天氣環(huán)境的影響，含水率變化波動(dòng)較大。混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，常規(guī)檢測(cè)含水的方式是料倉(cāng)取樣烘干法檢測(cè)。這樣的檢測(cè)方式取樣、烘干時(shí)間長(zhǎng)，且含水率精度受取樣不均的影響較大，所得的結(jié)果滯后，難以實(shí)際指導(dǎo)混凝土的生產(chǎn)。所以為提高混凝土生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性，筆者所在公司研發(fā)了紅外線檢測(cè)細(xì)骨料含水檢測(cè)儀器，輔助烘干法檢測(cè)修正，以實(shí)現(xiàn)混凝土生產(chǎn)過(guò)程中細(xì)骨料含水率的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)控制，保證混凝土生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量穩(wěn)定性。

1 紅外線含水檢測(cè)儀

設(shè)備采用IM2000在線紅外水份測(cè)量?jī)x。

1.1 設(shè)備特點(diǎn)

在線紅外水份測(cè)量?jī)x有連續(xù)、在線測(cè)量，可直接參與自動(dòng)控制；與物料的流量無(wú)關(guān)，響應(yīng)速度快；非接觸式測(cè)量，不受物料磨損；標(biāo)定、維護(hù)方便；采用大鏡頭(4寸)，降低粉塵影響；采用三頻測(cè)量，精準(zhǔn)度更高等優(yōu)勢(shì)。

1.2 工作原理

紅外線含水檢測(cè)儀關(guān)鍵原理在于通過(guò)水份吸收紅外波的原理進(jìn)行水份含量測(cè)量（圖1、圖2）。

1.3 工作示意圖（圖3）

圖1 水在近紅外區(qū)的吸收光譜圖

圖2 設(shè)備測(cè)量原理圖

圖3 檢測(cè)工作示意圖

1.4 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)（表1）

表1 IM2000在線紅外水份測(cè)量?jī)x主要參數(shù)表

2 含水率動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)

2.1 標(biāo)定檢測(cè)物質(zhì)

紅外水份測(cè)量?jī)x對(duì)水份的測(cè)量是間接的物理方法，需要與標(biāo)準(zhǔn)的分析方法做比對(duì)，分別取被測(cè)樣品偏高和偏低的兩點(diǎn)制作出標(biāo)定線，因此料樣的化驗(yàn)分析精度直接影響水份計(jì)的測(cè)量精度；使用之前，必須使用紅外線測(cè)定儀對(duì)所檢測(cè)的物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，以提高檢測(cè)的精度。測(cè)量結(jié)果為被測(cè)物料的表面含水率，因此相同質(zhì)量的被測(cè)物料，其表面積（顆粒大小）影響測(cè)量結(jié)果。當(dāng)被測(cè)物料的顆粒大小發(fā)生變化時(shí)，需重新標(biāo)定；紅外水份測(cè)量?jī)x標(biāo)定前，需開(kāi)機(jī)預(yù)熱10min，待儀器運(yùn)行穩(wěn)定后，再對(duì)探頭和儀表進(jìn)行標(biāo)定，數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定可靠。

2.2 即時(shí)校準(zhǔn)

即時(shí)校準(zhǔn)包含低含水率校準(zhǔn)和高含水率校準(zhǔn)兩個(gè)點(diǎn)校準(zhǔn)，一般地，兩個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)取正常所測(cè)范圍的最低含水率和最高含水率附近兩點(diǎn)做校準(zhǔn)。

紅外水份測(cè)試儀照射高/低含水率物料時(shí)，輸入此時(shí)含水率值，按確定鍵確定保存參數(shù)并退出。

圖4 校準(zhǔn)參數(shù)示意圖

2.3 采樣過(guò)程對(duì)比實(shí)驗(yàn)

當(dāng)生產(chǎn)穩(wěn)定而且需要校準(zhǔn)的測(cè)量物料接近正常水平時(shí)，操作人員開(kāi)始采樣。

采樣階段：操作人員從生產(chǎn)線上抓取樣品，抓樣位置必須在測(cè)量點(diǎn)的后面，而且和測(cè)量點(diǎn)在一條線上，確保所取樣品和測(cè)量物料一致。樣品要存放在密封容器內(nèi)，對(duì)于在生產(chǎn)線上移動(dòng)的細(xì)小產(chǎn)品，每10s抓取一次，放入可以密封的聚乙烯塑料袋里；重復(fù)上述采樣過(guò)程至少3次，采樣次數(shù)越多，儀器調(diào)試得越準(zhǔn)確；試驗(yàn)室化驗(yàn)樣品水份時(shí)，最少對(duì)每個(gè)收集的樣品做雙樣測(cè)量；對(duì)于被校準(zhǔn)的各個(gè)測(cè)量，要計(jì)算出所有樣品的試驗(yàn)室的化驗(yàn)平均值（圖5—圖8）。

圖5 紅外線含水檢測(cè)系統(tǒng)（設(shè)備）示意圖

圖6 紅外線含水檢測(cè)系統(tǒng)（設(shè)備）示意圖

圖7 混凝土生產(chǎn)工控系統(tǒng)

表2 含水率對(duì)比檢測(cè)結(jié)果表

圖8 混凝土生產(chǎn)工控系統(tǒng)

檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比表如表2。

3 混凝土生產(chǎn)應(yīng)用及結(jié)論

將紅外線在線檢測(cè)含水系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成于混凝土生產(chǎn)設(shè)備工控界面之中，可及時(shí)有效指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)程含水率控制調(diào)整，提高混凝土生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性。紅外線檢測(cè)機(jī)制砂的含水率準(zhǔn)確性可以控制在1%以內(nèi)，日常可輔以烘干法檢測(cè)含水率對(duì)比修正，準(zhǔn)確度將進(jìn)一步提高，能夠?qū)ιa(chǎn)用水量控制起到有效指導(dǎo)作用。

[1]紅外水分測(cè)試儀說(shuō)明書(shū)V201501-02[Z].