CN110185025A - 一种可移动封闭式固化土振动拌和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土木工程领域，具体公开了一种可移动封闭式固化土振动拌和设备，包括固定支座与拌和机构，拌和机构包括拌和舱，拌和舱内部平行布置有两个拌和部，拌和部包括振动拌和旋转轴，振动拌和旋转轴上均匀设有多个锥形拌和爪，拌和舱左右两端分别设有驱动部与振动部，振动拌和旋转轴左右两端伸出拌和舱并分别和驱动部与振动部的输出端连接。本发明通过驱动部驱动拌和部进行转动，同时配合振动部带动拌和部进行振动，从而实现对物料的搅拌与振动，相比于传统的单一搅拌方式，有效提高了物料拌和效果，解决了现有拌和设备用于固化土施工时因搅拌方式单一而导致胶结材料与固化剂不能均匀分散并降低了施工效率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域，具体是一种可移动封闭式固化土振动拌和设备。
背景技术
在土木工程领域，通过土壤固化技术(即在常温下将施工现场土与固化剂、胶结材料混合后，通过一系列物理化学反应改变土壤性质，并在压实功的作用下，使固化土易于压实和稳定，从而形成整体结构，达到常规所不能达到的压密度，显著提高土体强度、稳定性和抗渗性)进行固化土施工可节省大量的传统建筑材料，适用于各类土质条件。目前，固化土施工因其成本低廉、可就地取材、节省废物处理周期等优点，被广泛应用于交通道路工程、场地硬化工程、软弱地基固化工程、固体废弃物处理工程以及护坡、挡墙抗渗等工程。
在现场施工时，一般固化土现场施工大多采用人工撒布胶凝材料，然后采用钩机进行拌和，导致固化土质量不稳定，工作效率低。虽然部分采用拌和机进行拌和，但是上述的技术方案在实际使用时还存在以下不足：现在普遍使用的拌和机主要针对混凝土拌和、灰土拌和等，并不适用于固化土搅拌。而且，传统拌和机主要由拌和叶片和转动轴组成，拌和机的搅拌运动方式比较单一，主要是周向运动，导致胶结材料与固化剂不能均匀分散形成微小的团粒结构，进而降低了施工效率与施工质量，因此，设计一种可移动封闭式固化土振动拌和设备，成为目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可移动封闭式固化土振动拌和设备，以解决上述背景技术中提出的现有拌和设备用于固化土施工时因搅拌方式单一而导致胶结材料与固化剂不能均匀分散并降低了施工效率的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可移动封闭式固化土振动拌和设备，包括固定支座以及位于固定支座上的拌和机构，所述拌和机构包括设置在固定支座上端的拌和舱，拌和舱内部平行布置有两个拌和部；所述拌和部包括振动拌和旋转轴，振动拌和旋转轴上均匀设有多个锥形拌和爪；所述拌和舱左右两端分别设有用于驱动拌和部转动的驱动部与用于带动拌和部振动的振动部，所述振动拌和旋转轴左右两端伸出拌和舱并分别和驱动部与振动部的输出端连接；通过驱动部驱动拌和部进行转动，从而实现对物料的搅拌，同时配合振动部带动拌和部进行振动，从而实现对物料的振动，相比于传统的单一搅拌方式，有效提高了物料拌和效果，还通过采用锥形拌和爪可以有效提高搅拌效果，进而使胶结材料与固化剂均匀分散，有效提高了施工效率与施工质量。
作为本发明进一步的方案：所述拌和舱上端设有用于输送物料的自动定量供料机构，所述自动定量供料机构包括分别和拌和舱连通的胶结材料供料部、基土供料部与喷洒部。
作为本发明再进一步的方案：所述胶结材料供料部包括设置在拌和舱顶部的胶结材料供料口，胶结材料供料口上设有控制阀，胶结材料供料口上端与第二皮带秤连接；所述喷洒部包括用于与拌和舱连通的固化剂稀释液进口，固化剂稀释液进口上设有控制阀；所述固化剂稀释液进口的输出端与设置在拌和舱内的固化剂喷洒管连通，固化剂喷洒管上均匀开设有多个洒水孔，且相邻两个洒水孔之间间隔10cm；所述基土供料部包括设置在拌和舱顶部的基土进料口，基土进料口还与第一皮带秤连接，基土进料口上设有阀门。
作为本发明再进一步的方案：所述基土供料部还包括设置在第一皮带秤上的传感器，牵引车上设有智能化控制箱，所述智能化控制箱与传感器电性连接。
作为本发明再进一步的方案：所述拌和舱底部设有出料部。
作为本发明进一步的方案：所述固定支座下端设有牵引车，固定支座上均匀设有多个用于与牵引车连接的固定安装口；通过牵引车牵引设备进行移动，进而可以实现设备的可移动化，简单方便，有效提高了施工效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明设置了驱动部、拌和部与振动部，通过驱动部驱动拌和部进行转动，从而实现对物料的搅拌，同时配合振动部带动拌和部进行振动，从而实现对物料的振动，相比于传统的单一搅拌方式，有效提高了物料拌和效果，还通过采用锥形拌和爪可以有效提高搅拌效果，进而使胶结材料与固化剂均匀分散，有效提高了施工效率与施工质量，解决了现有拌和设备用于固化土施工时因搅拌方式单一而导致胶结材料与固化剂不能均匀分散并降低了施工效率的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本发明可移动封闭式固化土振动拌和设备的结构示意图。
图2为本发明可移动封闭式固化土振动拌和设备中拌和部的结构示意图。
图中：1-固定支座，2-牵引车，3-驱动部，4-振动部，5-智能化控制箱，6-出料部，7-拌和部，8-胶结材料供料口，9-基土进料口，10-传感器，11-第一皮带秤，12-固化剂稀释液进口，13-固化剂喷洒管，14-锥形拌和爪，15-振动拌和旋转轴，16-固定安装口，17-拌和舱，18-第二皮带秤。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
请参阅图1-2，本发明提供的一个实施例中，一种可移动封闭式固化土振动拌和设备，包括固定支座1以及位于固定支座1上的拌和机构，所述拌和机构包括设置在固定支座1上端的拌和舱17，所述拌和舱17内部平行布置有两个拌和部7，所述拌和舱17左右两端分别设有用于驱动拌和部7转动的驱动部3与用于带动拌和部7振动的振动部4。
进一步的，在本发明实施例中，所述拌和部7包括振动拌和旋转轴15，所述振动拌和旋转轴15上均匀设有多个锥形拌和爪14，所述振动拌和旋转轴15左右两端伸出拌和舱17并分别和驱动部3与振动部4的输出端连接，所述锥形拌和爪14的形状可以为锥形，也可以是其他立体形状，具体根据实际需求设定，这里并不作限定。
具体的，由于传统拌和机主要由拌和叶片和转动轴组成，搅拌叶片普遍为叶片状，在搅拌过程中往往只能利用其体积宽度搅拌混合料，导致部分土颗粒表面干燥且没有被胶结材料、固化剂包裹，通过采用锥形拌和爪14可以有效提高搅拌效果，减少部分土颗粒表面干燥且没有被胶结材料、固化剂包裹的情况发生。
进一步的，由于传统拌和机的搅拌运动方式主要有周向运动、轴向运动、径向运动，以上三种混合方式不能让“粘结料团粒”充分弥散形成微小的团粒结构，导致水泥等胶结材料的水化面积减少，混合料不能发挥其应有的性能，影响了混合料的强度与施工效率，通过驱动部3驱动拌和部7进行转动，从而实现对物料的搅拌，同时配合振动部4带动拌和部7进行振动，从而实现对物料的振动，相比于传统的单一搅拌方式，有效提高了物料拌和效果，进而使胶结材料与固化剂均匀分散，有效提高了施工效率与施工质量。
请参阅图1，在本发明提供的另一个实施例中，所述固定支座1下端设有牵引车2，通过牵引车2(专用牵引车辆)牵引设备进行移动，进而可以实现设备的可移动化，简单方便，有效提高了施工效率。
进一步的，在本发明实施例中，所述固定支座1上均匀设有多个用于与牵引车2连接的固定安装口16，通过固定安装口16可以将拌和机构安装固定在牵引车2上，通过固定支座1与牵引车2组成所述可移动封闭式固化土振动拌和设备的牵引***，进而可以实现设备的移动。
进一步的，在本发明实施例中，所述驱动部3包括驱动电机以及用于与驱动电机配合的两个拌和链轮，通过两个拌和链轮将驱动电机的输出端与振动拌和旋转轴15连接，进而可以通过驱动部3驱动拌和部7进行转动，从而实现对物料的搅拌。
进一步的，在本发明实施例中，所述振动部4包括振动电机以及用于与振动电机配合的两个平行振动轴，通过两个平行振动轴将振动电机的输出端与振动拌和旋转轴15连接，进而可以通过振动部4带动拌和部7进行振动，从而实现对物料的振动，有效提高了物料拌和效果。
可以理解的，所述驱动电机与振动电机均为现有技术中的产品，具体根据实际需求设定，这里并不作限定，所述拌和舱17的舱体采用ω型无衬板耐磨钢组焊接而成，所述拌和舱17顶部为梯形立体结构，且梯形面上设有检查口(图中未示出)，所述拌和舱17下部为长方体结构。
请参阅图1，在本发明提供的另一个实施例中，所述拌和舱17上端设有用于输送物料的自动定量供料机构，所述自动定量供料机构包括分别和拌和舱17连通的胶结材料供料部、基土供料部与喷洒部。
进一步的，在本发明实施例中，所述胶结材料供料部包括设置在拌和舱17顶部的胶结材料供料口8，所述胶结材料供料口8上设有控制阀，所述胶结材料供料口8上端与第二皮带秤18(即水泥车上的皮带秤)连接，通过第二皮带秤18将胶结材料输送至胶结材料供料口8并通过胶结材料供料口8进行进料至拌和舱17内进行拌和，通过胶结材料供料部实现机械进料，避免因采用人工撒布胶结材料而易出现扬尘，并且采用人工撒布胶结材料时，在露天拌和固化土过程中对大气造成二次污染，影响市容市貌，破坏环境质量，同时对施工人员以及居民的健康带来极大危害。
进一步的，在本发明实施例中，所述喷洒部包括用于与拌和舱17连通的固化剂稀释液进口12，所述固化剂稀释液进口12上设有控制阀，具体的，通过控制阀(电磁阀)控制开关，所述固化剂稀释液进口12的输出端与设置在拌和舱17内的固化剂喷洒管13连通，所述固化剂喷洒管13上均匀开设有多个洒水孔(图中未标示)，且相邻两个洒水孔之间间隔10cm。
具体的，通过固化剂稀释液进口12、控制阀与固化剂喷洒管13组成固化剂稀释液喷洒***，所述固化剂稀释液进口12用于与外部水车的流量控制管连接，通过固化剂稀释液进口12加入固化剂并通过水车供水来稀释，进而通过固化剂喷洒管13进行喷洒稀释后的固化剂。
进一步的，在本发明实施例中，所述基土供料部包括设置在拌和舱17顶部的基土进料口9，所述基土进料口9的输出端与胶结材料供料口8连通，所述基土进料口9还与第一皮带秤11(即铣刨机上的皮带秤)连接，所述基土进料口9上设有阀门，通过第一皮带秤11将基土输送至基土进料口9并通过基土进料口9进行进料至拌和舱17内进行拌和。
进一步的，在本发明实施例中，所述基土供料部还包括设置在第一皮带秤11上的传感器10(含水率测试传感器)，所述牵引车2上设有智能化控制箱5，所述智能化控制箱5与传感器10电性连接，所述智能化控制箱5还分别和驱动电机与振动电机电性连接，通过传感器10与智能化控制箱5构成设备的数据采集及信息反馈***，可以通过数据采集及信息反馈***控制胶结材料供料口8、固化剂稀释液进口12以及基土进料口9阀门的开启关闭。
可以理解的，所述智能化控制箱5内设有车载电脑(计算机)，物料的配合比直接对接车载电脑，通过自动称重来进行进料，集取土、拌和、摊铺为一体，可以实现全封闭连续性智能化施工，车载电脑通过接收来自传感器的数据进行分析，依据公式编写程序，修正后发送至水车与水泥车，水车与水泥车上装有数据接收设备，实时调整固化剂稀释液与胶结材料(水泥)的进量，整个过程使结果更加准确，操作性更强。
进一步的，在本发明实施例中，所述拌和舱17底部设有出料部6，通过出料部6将拌和舱17拌和好的物料进行出料，具体的，所述出料部6包括漏斗形的出料口(图中未标示)，所述出料口上设置有旋转出料门，所述旋转出料门包括出料门主体、开门限位与关门限位，所述开门限位与关门限位均设置在出料门主体上，所述出料门主体上固定安装有用于驱动开门限位与关门限位的气缸，可以理解的，上述开口(胶结材料供料口8与出料部6上的漏斗形的出料口)均密封设置，该设备中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
进一步的，在本发明实施例中，一种采用上述可移动封闭式固化土振动拌和设备的施工工艺，包括纵列式施工与并排式施工，在施工前称取一定量的风干土样，进行化学成份分析、筛分试验以及液塑限测定，并通过击实试验得出基土最大干密度与最佳含水率；然后依据施工强度、地基承载力、沉降要求，根据基土含矿物成分不同以及含水率选取合适的基土、固化剂、胶结材料的配比；最后检查可移动封闭式固化土振动拌和设备、水车、水泥车、铣刨机各连接部件，将得到的数据结果输入到车载电脑中，调整铣刨机的工作深度与工作速度，调整水泥车传送带的单位传送量以及水车固化剂稀释液的输入量。
所述纵列式施工是在施工作业面条件狭窄的情况下，施工车辆采用纵列式施工，设备排布依次是水车、水泥车、铣刨机、可移动封闭式固化土振动拌和设备、摊铺机与压路机；现场土淤泥质黏土最佳含水率为14％，最大干密度为1.859g/cm3，液限30.2，塑限21.9，塑性指数8.3；根据施工强度要求，现场施工的最优配合比为水泥:基土:固化剂设为5:95:0.02，比例均为质量比。
具体的，在施工过程中，启动设备，铣刨机将翻掘出的基土通过皮带秤输送到拌和舱17，同时根据预设的胶结材料用量与固化剂稀释液用量调整两者的单位输送量；各设备前进速度应保持一致，铣刨机皮带秤上的含水率传感器实时测试基土含水率，当含水率大于或小于13.4％时，计算机根据质量比重新计算固化剂稀释液的输入量，并及时传输到水车的流量控制***，进而改变固化剂稀释液的流量；经过拌和舱17拌和后将固化土混合料通过出料部6铺洒在场地中，用摊铺机将拌和好的固化土整平，利用压路机压实路面；最后依据现场条件养生7d，养生完成后测试固化区的7d无侧限抗压强度、取芯强度以及弯沉值等其他关键测试项目，具体结果见表1所示。
所述并排式施工是在施工作业面宽敞的情况下，施工车辆采用并排式施工，设备的排布顺序是：中间为可移动封闭式固化土振动拌和设备，前侧为铣刨机，左侧为水车，右侧为水泥车，后侧为摊铺机；现场土粉质粘土最佳含水率为12.6％，最大干密度为1.98kg/cm3，液限28.4，塑限20.0，塑性指数8.4；根据施工强度要求，现场施工的最优配合比为水泥:基土:固化剂设为6:94:0.02，比例均为质量比。
具体的，在施工过程中，启动设备，铣刨机将翻掘出的基土通过皮带秤输送到拌和舱17，同时根据预设的胶结材料用量与固化剂稀释液用量调整两者的单位输送量；各设备前进速度应保持一致，铣刨机皮带秤上的含水率传感器实时测试基土含水率，当含水率大于或小于12.6％时，计算机根据质量比重新计算固化剂稀释液的输入量，并及时传输到水车的流量控制***，进而改变固化剂稀释液的流量；经过拌和舱17拌和后将固化土混合料通过出料部6铺洒在场地中，用摊铺机将拌和好的固化土整平，利用压路机压实路面；最后依据现场条件养生7d，养生完成后测试固化区的7d无侧限抗压强度、取芯强度以及弯沉值等其他关键测试项目，具体结果见表1所示。
表1测试结果表
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过基于CJJ/T 286-2018土壤固化剂应用技术标准的规范，根据工程实践检验来提供一种能够满足施工要求，符合当前环保指标，充分挖掘和释放振动搅拌核心技术优势的全封闭连续性施工的智能化设备，建立与之相适应的原材料与配合比并直接对接车载电脑进行自动称重，集取土、搅拌、免运输、摊铺为一体，具有广阔的应用前景；经可移动封闭式固化土振动拌和设备拌和、浇注和硬化而成的人工合成复合材料，能满足连续性大面积施工要求，具备强度高、和易性好、匀质性强的技术特点。
2、本发明的振动搅拌不但比普通搅拌机搅拌频率高，同时搅拌装置每分钟又释放1500次以上振动弹力波，搅拌装置每次对混合料撞击能量达到静力搅拌机至少10倍以上，拌合料充分弥散，胶结材料水化更加充分，水化产物、固化剂与素土牢固粘结，强度耐久性及耐冲刷性等指标革命性提升。
3、通过智能优化施工配合比，科学设计基土、胶结材料、固化剂与水的用量。
4、根据工程实践检验该设备能够满足施工要求符合当前环保指标，可全封闭连续性施工，避免扬尘产生。
5、本发明可移动封闭式固化土振动拌和设备生产产量大，生产能力相当于300型以上的大中型拌合站每天的生产量。
需要说明的是，该文中出现的电器均可与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均可采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，在此不再详述。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可移动封闭式固化土振动拌和设备，包括固定支座(1)以及位于固定支座(1)上的拌和机构，其特征在于，所述拌和机构包括设置在固定支座(1)上端的拌和舱(17)，拌和舱(17)内部平行布置有两个拌和部(7)；
所述拌和部(7)包括振动拌和旋转轴(15)，振动拌和旋转轴(15)上均匀设有多个锥形拌和爪(14)；所述拌和舱(17)左右两端分别设有用于驱动拌和部(7)转动的驱动部(3)与用于带动拌和部(7)振动的振动部(4)，所述振动拌和旋转轴(15)左右两端伸出拌和舱(17)并分别和驱动部(3)与振动部(4)的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的可移动封闭式固化土振动拌和设备，其特征在于，所述拌和舱(17)上端设有用于输送物料的自动定量供料机构，所述自动定量供料机构包括分别和拌和舱(17)连通的胶结材料供料部、基土供料部与喷洒部。
3.根据权利要求2所述的可移动封闭式固化土振动拌和设备，其特征在于，所述胶结材料供料部包括设置在拌和舱(17)顶部的胶结材料供料口(8)，所述胶结材料供料口(8)上设有控制阀，胶结材料供料口(8)上端与第二皮带秤(18)连接；
所述喷洒部包括用于与拌和舱(17)连通的固化剂稀释液进口(12)，所述固化剂稀释液进口(12)上设有控制阀；
所述固化剂稀释液进口(12)的输出端与设置在拌和舱(17)内的固化剂喷洒管(13)连通，所述固化剂喷洒管(13)上均匀开设有多个洒水孔，且相邻两个洒水孔之间间隔10cm；
所述基土供料部包括设置在拌和舱(17)顶部的基土进料口(9)，所述基土进料口(9)与第一皮带秤(11)连接，基土进料口(9)上设有阀门。
4.根据权利要求3所述的可移动封闭式固化土振动拌和设备，其特征在于，所述基土供料部还包括设置在第一皮带秤(11)上的传感器(10)，牵引车(2)上设有智能化控制箱(5)，所述智能化控制箱(5)与传感器(10)电性连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的可移动封闭式固化土振动拌和设备，其特征在于，所述拌和舱(17)底部设有出料部(6)。
6.根据权利要求1-4任一所述的可移动封闭式固化土振动拌和设备，其特征在于，所述固定支座(1)下端设有牵引车(2)，固定支座(1)上均匀设有多个用于与牵引车(2)连接的固定安装口(16)。
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