技术特征：
1.一种加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验装置，包括实验箱（1），氨气监测与吸收系统和供风系统，其特征在于：所述实验箱（1）内包括物料搅拌机构、升降机构和加热结构；所述氨气监测与吸收系统包括：氨气检测仪，所述氨气检测仪固定在实验箱（1）上，用于检测实验箱（1）内氨气浓度，所述氨气检测仪为多个；气压表（3），所述气压表（3）固定在实验箱（1）上；氨气吸收瓶（4），所述氨气吸收瓶（4）通过气路管道与保温箱（1）上方的排气孔（25）相连，所述气路管道上设有气阀（37）和止流器（38）；所述供风系统由散流器（5），流量控制器（6），通气管（39）以及供风机（7）组成，所述散流器（5）固定在实验箱底部，通过通气管（39）连接实验箱（1）外部的流量控制器（6）及供风机（7）。2.根据权利要求1所述的一种加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验装置，其特征在于，所述物料搅拌机构由机械搅拌单元、超声分散单元（8）机械振动单元（9）和传动单元组成；所述传动单元包括主轴（14）、公转盘（13）和齿轮传动装置（40），所述主轴（14）上设有集电环（19）；所述齿轮传动装置（40）包括主传动齿轮和行星传动齿轮；所述机械搅拌单元由两个行星搅拌轴（10）、（11）和与搅拌轴（10）连接的搅拌叶浆（12）组成，所述行星搅拌轴（10）、行星搅拌轴（11）呈对称安装在公转盘（13）上，通过主轴（14）带动主传动齿轮和公转盘（13）进行公转，主传动齿轮通过中间齿轮与行星齿轮啮合，行星齿轮带动搅拌叶桨（12）进行自转和绕主轴（14）公转；所述超声分散单元（8）由超声搅拌棒（15）、超声换能器（16）组成，所述超声换能器（16）固定在公转盘（13）上，所述超声搅拌棒（15）与物料直接接触，所述超声搅拌棒（15）在主轴（14）的作用下随公转盘（13）进行公转，并通过主轴（14）上集电环（19）实现供电和公转不绕线；所述机械振动单元（9）由机械振捣棒（17）和电机（18）组成，所述电机（18）固定在公转盘（13）上，所述机械振捣棒（17）与物料直接接触，所述机械振捣棒（17）在主轴（14）的作用下随公转盘（13）进行公转，并通过主轴（14）上集电环（19）实现供电和公转不绕线。3.根据权利要求1所述的一种加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验装置，其特征在于，所述加热单元包括加热套（20）和温度传感器，所述加热套（20）套在搅拌锅外侧，所述加热套（20）的材质为硅胶、陶瓷或金属，所述加热套（20）通过主轴（14）上集电环（19）进行供电，所述温度传感器用于检测搅拌锅内物料的温度。4.根据权利要求1所述的一种加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验装置，其特征在于，所述实验箱（1）为可拆卸密封箱体，实验箱（1）顶部固定安装有氨气检测仪（2）、减速电机（21）、气压表（3），所述减速电机（21）与实验箱（1）之间设有磁力耦合器（22）和隔离套（23），所述磁力耦合器（22）和隔离套（23）用于电机轴（24）与实验箱（1）的密封连接。5.根据权利要求1所述的一种加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验装置，其特征在于，所述升降结构包括实验箱（1）一侧的立柱（27），所述立柱（27）一侧设有升降座（29），所
述升降座（29）通过滑轨与立柱连接，所述升降座（29）上固定有一个支臂，所述支臂末端通过螺纹槽（40）固定搅拌锅（30）；所述立柱（27）内部包括螺纹盘（33）、丝杆（31）和螺纹杆（32），所述丝杆（31）的外侧设有丝套架（34），所述丝套架（34）一端与升降座（29）固定，所述丝杆（31）底部设有螺纹盘（33）和螺纹杆（32），所述螺纹盘（33）与螺纹杆（32）相啮合，所述螺纹杆（32）与立柱（27）侧面的手柄（28）相固定，通过转动所述手柄（28）控制搅拌锅（30）升降。6.根据权利要求1所述的一种加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验装置，其特征在于，所述氨气检测仪（2）固定在实验箱（1）上表面，所述氨气检测仪（35）固定在试验箱（1）的下侧面，所述氨气检测仪（35）位于散流器（5）上方，所述氨气检测仪（2）、氨气检测仪（35）对实验箱（1）内氨气浓度变化进行实时监测和记录，得到随时间变化的氨气浓度数值。7.根据权利要求1所述的一种加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验装置，其特征在于，所述氨气吸收瓶（4）内盛有质量分数为2.0%的硼酸吸收液，吸收液装入量为吸收瓶容量1/3以上，将吸收瓶内的气路管道底部完全浸没。8.采用上述权利要求1-7任一所述的加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验装置的加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验方法，其特征在于，包括如下步骤；s1、配制质量分数为2.0%硼酸溶液，量取200ml装入容量为250ml氨气吸收瓶内。准备所述实验箱，安装好氨气检测仪、气压表、散流器等配件，并将实验箱与减速电机、齿轮传动装置、公转盘、风机、氨气吸收瓶等有序连接；s2、将搅拌锅固定，按照混凝土配方，装入搅拌锅容积2/3以上的混凝土，超声搅拌棒、机械振捣棒插入混凝土物料深度为其总长的1/3以上，之后升起搅拌锅，使之与公转盘完成贴合，然后迅速将实验箱密封；s3、将实验箱所有连接管路气阀关闭，开启机械搅拌装置，设定搅拌公转速为30r/min双行星搅拌1min，使混凝土各原材料混合均匀。s4、初始搅拌结束后，改变机械搅拌转速，同时开启超声分散、机械振动和加热等装置，设定相应参数后，进入第二阶段搅拌；s5、设置电磁阀在规定时间内自动打开和关闭各路气阀，通过开启风机向实验箱内吹气，使实验箱内氨气向吸收瓶内迁移并被硼酸溶液吸收固定；搅拌期间每隔5min开启一次供风机，此时需打开所有管路气阀，通过观察吸收瓶内气泡情况调整风量大小，避免因风量过大造成吸收瓶内吸收液被吹出。s6、待第二阶段搅拌结束后，降下搅拌锅，使物料脱离搅拌叶桨，进入混凝土养护阶段，继续按照s5方法控制供风机。同时，间隔24h更换新的氨气吸收瓶和吸收液，通过交替使用多个吸收瓶，实现对混凝土释放氨气的连续收集。s7、导出氨气检测仪记录的数据，结合箱内空气体积，即可确定出实验箱内氨气质量，计算公式如下：m1=17
×
（a
×
v1）/vm 。其中，m1为实验箱内氨气质量，单位为ug；a为氨气检测仪显示的数值，单位为ppm；v1为实验箱内空气体积，单位为l；vm为气体摩尔体积，25
°
c、101kpa条件下为24.5，通过理想气体方程式pv=nrt可计算其他条件下的气体摩尔体积；17为氨气的摩尔质量，单位为g/mol。s8、采用化学滴定方法对氨气吸收瓶内收集到的氨氮物质含量（m2）进行测定，最终，m1+m2即为混凝土搅拌及养护过程中释放氨气总量。
s9、读取在没有风机吹气条件下，实验箱顶部和底部两处氨气检测仪的显示数值相近时的结果，作为该时刻实验箱内氨气浓度值。9.根据权利要求8所述的加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验方法，其特征在于，所述步骤s4中的机械搅拌、超声分散、机械振动和加热参数设置，具体视混凝土成分而定，与水胶比（用水量与胶凝材料比值）、脱硝粉煤灰掺量（粉煤灰占总胶凝材料比值）有关。（1）当水胶比为0.40~0.50时，脱硝粉煤灰掺量在15%以内，对应的加速条件为机械搅拌公转速为30~60r/min、超声频率为15~30khz，超声功率为400~600w、机械振动频率为30~40hz、加热温度为40~60
°
c，第二阶段搅拌持续10~20min；脱硝粉煤灰掺量在15~30%对应的加速条件为，机械搅拌公转速为30~60r/min、超声频率为15~30khz，超声功率为400~800w、机械振动频率为30~60hz、加热温度为40~60
°
c，第二阶段搅拌持续10~20min；（2）当水胶比为0.30~0.40时，脱硝粉煤灰掺量在15%以内，对应的加速条件为机械搅拌公转速为60~100r/min、超声频率为15~30khz，超声功率为600~1000w、机械振动频率为80~100hz、加热温度为30~50
°
c，第二阶段搅拌持续10~20min；脱硝粉煤灰掺量在15~30%对应的加速条件为，机械搅拌公转速为60~100r/min、超声频率为15~30khz，超声功率为600~1600w、机械振动频率为80~120hz、加热温度为30~50
°
c，第二阶段搅拌持续10~20min。10.根据权利要求8所述的一种加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验方法，其特征在于，步骤s7所述的化学滴定具体方法如下：s71、准备试剂和仪器，包括甲基红-亚甲基蓝混合指示剂、0.01~1.0 mol/l标准盐酸滴定溶液、量筒、酸式滴定管、烧杯及锥形瓶等。甲基红-亚甲基蓝混合指示剂：采用浓度为2g/l的甲基红-乙醇溶液和浓度为1 g/l的亚甲基蓝-乙醇溶液等体积混合而成，配制的混合指示剂有效期不超过7天；0.01~1.0 mol/l盐酸：采购1.0 mol/l标准盐酸滴定液，然后采用蒸馏水稀释为不同浓度，稀盐酸在使用前需进行标定；s72、对各吸收瓶内吸收液进行滴定。向吸收瓶内加入2~3滴混合指示剂，观察溶液颜色变化，采用标准盐酸滴定溶液对吸收液进行滴定，滴定过程轻轻晃动盛有吸收液的试剂瓶，记录溶液由黄绿色变为浅红色时的盐酸用量。s73、吸收液中氨氮物质含量，按照下式进行计算：mnh3=δvhcl
×
chcl
×
0.017
×
106其中，mnh3表示吸收液测定出的氨氮物质含量，单位为
µ
g；δvhcl表示滴定至终点时的盐酸消耗量，单位为ml；chcl表示滴定盐酸的浓度，单位为mol/l。
技术总结
本发明涉及混凝土中氨气释放检测技术领域，具体涉及一种加速测定混凝土中氨氮物质残留的试验装置及方法，包括实验箱，氨气监测与吸收系统和供风系统。通过合理装置构造设计，解决氨气检测仪在供风条件下不能准确测定出试验箱内氨气浓度问题，同时实现对混凝土自投料、搅拌至凝结硬化全过程的氨气释放量监测，提高检测方法的准确性和适应性，缩短测定周期，提高检测效率。提高检测效率。提高检测效率。
技术研发人员：刘家文 曹海清 高育欣 吴雄 陈晓润
受保护的技术使用者：中建桥梁有限公司
技术研发日：2022.08.05
技术公布日：2022/11/25