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振动搅拌技术发展概述

2020-11-11 02:38 作者:1号庄 点击:

 

  技术应用 262 2017 年 4 月 24 振动搅拌技术发展概述 杨周晓政 长安大学道路与铁道工程,陕西 西安 710064 摘要:本文介绍了振动搅拌技术的研究发展过程。该技术通过振动过程减少水泥用量,改善水泥稳定碎石的微观均匀性与结构,能提高水泥稳定碎石基层的强度与耐久性,大幅度减少了后期的裂缝;同时,振动搅拌技术使用方便,便于施工,节约水泥,对材料没有负作用,符合低碳经济的要求,是提高路面基层耐久抗裂性能与寿命的一种新方法和新技术。 关键词:振动搅拌技术;搅拌机 中图分类号:TU642 文献标识码:A 文章编号:1671-5519(2017)4-0262-01 1 绪论 水泥稳定材料是一种...

  技术应用 262 2017 年 4 月 24 振动搅拌技术发展概述 杨周晓政 长安大学道路与铁道工程,陕西 西安 710064 摘要:本文介绍了振动搅拌技术的研究发展过程。该技术通过振动过程减少水泥用量,改善水泥稳定碎石的微观均匀性与结构,能提高水泥稳定碎石基层的强度与耐久性,大幅度减少了后期的裂缝;同时,振动搅拌技术使用方便,便于施工,节约水泥,对材料没有负作用,符合低碳经济的要求,是提高路面基层耐久抗裂性能与寿命的一种新方法和新技术。 关键词:振动搅拌技术;搅拌机 中图分类号:TU642 文献标识码:A 文章编号:1671-5519(2017)4-0262-01 1 绪论 水泥稳定材料是一种具有分散性的复合混合物,水泥颗粒分散于集料中,经水化反应以及火山灰反应生成的水化物分布在土粒孔隙中,发挥粘结作用,使混合料形成强度。在实际工程中,除水泥剂量、集料性质、级配等因素外,其材料的均匀性、粘结性能对混合料的性能有很大影响。因此,制备水稳基层材料的搅拌工序具有重要意义。 搅拌混凝土的主要目的是使物料产生剪切、对流及扩散的循环流动,各组分的均匀分布。按搅拌方式可把搅拌机分为自落式与强制式,按搅拌轴的位置可分为竖轴搅拌与横轴搅拌,在此基础上加入振动源形成振动搅拌,在拌和的同时对拌和物施加振动作用,破坏水泥微粒团,使水泥分布更均匀,并加快了混合料的扩散速度,促进水化反应进行,有效提高混凝土强度。同时振动作用使拌和物的内摩擦力减小,使搅拌机效率提高,减少了机器磨耗。经试验证明,与普通强制式搅拌方式相比,以振动搅拌制成的混凝土其强度提高,强度离差系数下降,且在相同配合比条件下,能以较短的搅拌时间取得更大的强度。 2 国外 研究 状况 从拌和原理上来分,振动搅拌机主要有两类:一类是纯振动型的,另一类是振动与强制搅拌结合型的。 1930 年, 前苏联研究者首先在普通搅拌机壳上使用了附着激振器的方法来拌和水泥砂浆和预拌水泥浆体; 1937年用配有振动搅拌叶片的自落式搅拌机来生产水泥混凝土。上世纪 40、50 年代,美、德、日等国家也陆续开展对振动搅拌系列研究工作。根据布朗运动的搅拌原理, 美国卡布劳公司与日本千代田株式会社,制造了一种没配置搅拌叶片的摆式搅拌机,同时被命名为奥姆尼搅拌机。该搅拌机完全可以用来拌和轻质混凝土与玻璃纤维混凝土。它能选择符合混凝土的骨料粒径大小和配合比的最适宜的搅拌速度,因为拌筒自身并不转动,拌筒内也没有搅拌叶片存在,安全性能较高,磨损小。然而并不适于用此搅拌坍落度大的混凝土。 20 世纪 70 年代后期,前苏联又完成了螺旋式振动搅拌机的研发。实验研究证明,以此搅拌机拌和混凝土、弥散钢筋混凝土等混合物时,尽管搅拌时间并没有延长,但也可以得到良好的搅拌效果。生产出的混凝土与砂浆,它们的强度能高出普通强制式产出 20%,同时离差系数也降低 50%。 20 世纪 80 年代,前苏联研究工作者研究振动参数对振动搅拌的作用,证明当振动强度 D=A2/g15(A:振幅,:角速度,g:重力加速度),同时振动能量分布 J=FA/V>0.02(F:频率,V:振动源面积)时,混凝土粘性跌落到结构破坏的极限值以下,混凝土各相间的联接彻底遭到损坏,此时测得的搅拌叶片所受的平均切线运动阻力低于普通搅拌工作时所受阻力 10%这一发现为高效地、节能地搅拌混合料提供了可能。 3 国内 研究 状况 20 世纪 90 年代,我国研究人员开始了振动搅拌技术的研究,研发出数种振动搅拌设备:连续式振动搅拌机、旋转振动搅拌机、立轴振动搅拌机、双卧轴振动搅拌机. 1)7d 抗压强度。连续式振动搅拌机 在横向拌和仓外附着设置振动器,两组偏心块同步反向旋转产生定向激振力,在激振力作用下,搅拌槽作定向直线振动,从而使搅拌槽内的混合料沿其底而向前运动,频繁地相互碰撞、交叉混合,还不断经搅拌叶片分割、撒落,并依靠叶片实现自落拌和。经过一定运输距离,混合料逐步地拌和均匀。 该装置能够拌出符合标准的稳定土和水泥混凝土;但拌和水泥混凝土时,由于混凝土组份间的粘滞力大,仅依靠激振力作用流动速度慢,形不成强烈的对流运动,致使生产率低。 2)旋转振动搅拌机 在柱状拌和仓外附着设置两个振动发生器,两组偏心块设置有夹角,产生的离心力合力将使物料绕振动搅拌槽的轴线旋转,而对物料的力矩将使其产生翻滚运动。因此,在合力和合力矩的共同作用下,物料作循环的螺旋运动,在运动中又经搅拌叶片不断地分割和撒落。 这种搅拌形式与连续式振动搅拌机相近,只是结构形式不同。试验证明,它对稳定土搅拌效果好,但水泥混凝土在振动作用下的沉积现象严重。 3)立轴振动搅拌机 该搅拌设备大体是由搅拌部件、振动部分、搅拌筒、激振器和卸料部分构成。该搅拌机内置振源,搅拌驱动机构驱动搅拌叶片转动时把混凝土挤向激振器,使搅拌和振动共同作用于混合料。 不断推向激振器的物料形成了循环,强制搅拌与振动作用结合,使物料的对流运动和扩散运动都在有利的条件下完成,保证了搅拌质量,同时提高了搅拌过程的速度。 从结构上讲,立轴式振动搅拌机振动与搅拌是分开进行的。搅拌时,搅拌叶片不会发生振动,只是利用导向作用对物料进行强制搅拌,振动是凭着专用激振器来实现的。置于拌筒中心的的振动源,其有效作用面积小,振动能量想要考虑衰减的影响,使能量传播到整个拌筒,实现较好的搅拌质量,就只能采用较大的振动强度,这对机器稳定性是不利的。 4)双卧轴振动搅拌机 在立轴振动搅拌机的研究基础上提出了改进设计,利用搅拌轴、搅拌臂及搅拌叶片作为振动源的。强制搅拌机构和振动机构为同一体,搅拌轴边旋转搅拌边振动,有效振动面积大,振动能量的传播距离近,较低振动强度就可以使拌筒内的物料受到足够的振动作用,因此对激振器支承轴承的损坏小,机器寿命易保证。 4 技术效益 我国水泥产量连续多年居世界第一,混凝土搅拌成套装备年产量也居世界首位。然而目前我国混凝土搅拌装备技术水平较低,普遍使用的传统混凝土搅拌设备存在着能源和原材料消耗高,搅拌不均匀等问题。实验证明振动搅拌技术可提高混合料均匀性,减少搅拌时间,提高水泥混凝土早期强度。振动搅拌技术投入生产实践,可以适量减少水泥稳定碎石基层的水泥剂量,减少基层裂缝产生,减轻沥青路面早期损坏程度,改善道路的通行能力,延长道路使用年限,间接减少了道路的建设成本及养护费用,并能提高早期强度,加快施工进度,提高工程质量,具有极大经济效益。 参考文献 [1]李杰.振动搅拌技术在混凝土生产中的应用研究[D]. 西安建筑科技大学, 2004.

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