一种水泥稳定类基层材料预拌装置及方法

1.本发明属于道路基层施工技术领域，具体涉及一种水泥稳定类基层材料预拌装置及方法。


背景技术：

2.道路基层施工过程中，水泥稳定类材料的拌和对施工质量起着至关重要的作用。目前常规的拌和方式是将称量后的水泥、粉煤灰、外加剂和骨料等组分一起投入拌和仓，拌和约15秒后出料，该拌和方式下水泥分散可能不够均匀，存在水泥颗粒的团聚现象，致使混合料中水泥水化界面过渡区性能差别明显，进而导致水泥稳定类材料强度不均匀，此外也可能加剧水泥稳定类材料的干缩，从而产生开裂。同时，水泥分散的不均匀也可能会降低水泥稳定类混合料整体的均匀性，因此提高水泥稳定类材料中水泥分散的均匀性是必要的。现有提高水泥稳定类基层材料均匀性的工艺主要有二次拌和与振动搅拌，虽然增加了搅拌时间改善了混合料的均匀性，但其可能未从根本上解决水泥颗粒的团聚情况。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种水泥稳定类基层材料预拌装置及方法，在水泥稳定类基层材料的拌和过程中增加水泥浆搅拌机和水泥砂浆搅拌机，通过分步骤多次拌和改善了水泥颗粒的团聚现象，同时提高了水泥稳定类基层材料的均匀性。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种水泥稳定类基层材料预拌装置，包括：水泥浆搅拌机和水泥砂浆搅拌机，所述水泥浆搅拌机和所述水泥砂浆搅拌机连接，所述水泥浆搅拌机用于为所述水泥砂浆搅拌机输送搅拌好的水泥浆；所述水泥浆搅拌机包括水泥浆搅拌仓、搅拌桨和用于提供超声波振动的超声波发生装置，所述超声波发生装置设置在所述水泥浆搅拌仓的底部，所述搅拌桨包括驱动轴和搅拌桨叶，所述驱动轴的底端垂直设置在所述水泥浆搅拌仓的底面中心位置，所述驱动轴的顶端穿设过所述水泥浆搅拌仓的顶面，所述搅拌桨叶设置在所述驱动轴的底部，所述搅拌桨叶的上部设置有用于分散物料的滤网，所述水泥浆搅拌仓的底面上设置有水泥净浆出口，所述水泥浆搅拌仓的顶面上设置有注水口。
5.进一步地，所述水泥砂浆搅拌机包括水泥砂浆搅拌仓、水泥浆淋洒装置和搅拌轴，所述水泥浆淋洒装置设置在所述水泥砂浆搅拌仓的顶部，所述水泥砂浆搅拌仓的底部设置有水泥砂浆出料口，所述搅拌轴包括旋转轴和搅拌棒，所述旋转轴的上部设置在所述水泥浆淋洒装置的中心位置，所述搅拌棒设置在所述旋转轴的下部且所述旋转轴能够带动所述搅拌棒绕所述水泥砂浆搅拌仓的中心旋转，沿所述搅拌棒的轴线方向上设置有多个搅拌叶片且多个所述搅拌叶片均能够绕所述搅拌棒的轴线旋转。
6.进一步地，所述水泥浆淋洒装置为环形圆柱形腔体，所述环形圆柱形腔体的上部通过水泥浆输送管道与所述水泥净浆出口连接，所述环形圆柱形腔体的底部设置有多个水
泥浆注入口。
7.进一步地，所述搅拌棒为振动搅拌棒，所述搅拌棒的数量为多个，多个所述搅拌棒均竖直设置在所述水泥砂浆搅拌仓内且多个所述搅拌棒的顶端均与所述旋转轴的下部连接，相邻两个所述搅拌棒上的多个所述搅拌叶片呈上下交错分布。
8.进一步地，所述旋转轴的下部包括四个支轴，四个所述支轴以所述旋转轴为中心呈十字交叉设置，每个所述支轴上设置有至少一个所述搅拌棒。
9.进一步地，多个所述搅拌叶片均包括两个交叉设置的长方形叶片，两个所述长方形叶片的叶面均与多个所述搅拌叶片的旋转方向垂直。
10.进一步地，所述水泥浆搅拌仓的顶面上设置有水泥投料口和其它物料投料口，所述水泥砂浆搅拌仓的上部设置有细骨料投料口。
11.进一步地，所述注水口的数量为多个，多个所述注水口沿所述水泥浆搅拌仓内顶面的边缘均匀分布。
12.一种使用水泥稳定类基层材料预拌装置的水泥稳定类基层材料预拌方法，包括以下步骤：
13.步骤一、将预拌所需的粗骨料、细骨料、水、水泥以及其它物料分别送入各自的计量斗中进行称量；
14.步骤二、制备水泥浆：在所述水泥浆搅拌机内加入所述步骤一中称量后的所述水泥、水及其他物料，开启超声波发生装置进行搅拌形成水泥浆；
15.步骤三、制备水泥砂浆：将所述步骤二中得到的水泥浆送入所述水泥砂浆搅拌机内，并和所述步骤一中计量后的细骨料一并搅拌，形成水泥砂浆；
16.步骤四、将所述步骤三中得到的水泥砂浆送入水泥稳定类基层材料搅拌机中同所述粗骨料进行水泥稳定类基层材料的搅拌和制备。
17.进一步地，所述步骤二、所述步骤三和所述步骤四同步进行搅拌作业。
18.本发明与现有技术相比具有以下优点：
19.1、本发明通过增加水泥的拌和次数，降低水泥颗粒的团聚现象，使水泥浆、水泥砂浆和水泥稳定类基层材料能够同步形成，保证作业的连续性和高效性的同时显著提高了水泥稳定类基层材料在拌合站拌和过程中拌和的均匀性。
20.2、本发明在搅拌的同时能够发挥振动作用，通过在机械振动和超声波振动的作用下，促使水泥颗粒充分分散，提高了水泥拌和质量，显著改善了水泥稳定类基层材料的路用性能。
21.3、本发明提供的水泥浆搅拌机和水泥砂浆搅拌机结构简单，操作方便，通过加压喷淋的方式将得到的水泥浆和水泥砂浆与骨料混合，增加了接触面积，使混合料拌和的更均匀。
22.4、本发明采用长方形的拌和叶片和搅拌叶片，能够在水泥搅拌过程中发挥较强的搅拌、剪切作用,充分使水泥与骨料混合搅拌均匀，同时叶面上也不易有物料残留。
23.下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。
附图说明
24.图1为本发明中水泥浆搅拌机的结构示意图。
25.图2为本发明中水泥浆搅拌机另一视角的结构示意图。
26.图3为本发明中水泥砂浆搅拌机的结构示意图。
27.图4为本发明中水泥稳定类基层材料预拌方法所使用的水泥稳定类基层材料预拌装置的连接示意图。
28.附图标记说明:
29.1—水泥浆搅拌机；2—水泥砂浆搅拌机；3—双卧轴强制振动搅
30.拌机；
31.4—水泥浆输送管道；10—水泥浆搅拌仓；11—驱动轴；
32.12—搅拌桨叶；13—滤网；14—水泥净浆出口；
33.15—水泥投料口；16—超声波发生装置；17—注水口；
34.18—其它物料投料口；20—水泥砂浆搅拌仓；21—水泥浆淋洒装置；
35.22—旋转轴；23—支轴；24—搅拌棒；
36.25—搅拌叶片；26—细骨料投料口；27—水泥砂浆出料口；
37.28—水泥浆注入口；5—称重和加压装置。
具体实施方式
38.下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
40.如图1-4所示，本发明提供一种水泥稳定类基层材料预拌装置，用于水泥稳定类基层材料的预拌，所述水泥稳定类基层材料包括水泥稳定碎石、水泥乳化沥青稳定碎石等，包括：水泥浆搅拌机1和水泥砂浆搅拌机2，所述水泥浆搅拌机1和所述水泥砂浆搅拌机2连接，所述水泥浆搅拌机1用于将水泥、粉煤灰、水泥浆添加剂和水拌和并制成水泥浆，并向所述水泥砂浆搅拌机2输送搅拌好的水泥浆；
41.所述水泥浆搅拌机1用于所述水泥浆搅拌机1包括水泥浆搅拌仓10、搅拌桨和用于提供超声波振动的超声波发生装置16，所述超声波发生装置16设置在所述水泥浆搅拌仓10的底部，所述超声波发生装置包括超声波发生器和超声波换能器，通过超声波发生器控制超声波换能器产生超声波机械振动，对水泥浆中水泥团聚颗粒进行粉碎。所述搅拌桨包括驱动轴11和搅拌桨叶12，所述驱动轴11的底端垂直设置在所述水泥浆搅拌仓10的底面中心位置，所述驱动轴11的顶端穿设过所述水泥浆搅拌仓10的顶面，所述驱动轴11内设置有驱动电机，所述驱动电机能够驱动搅拌桨叶12旋转，所述搅拌桨叶12设置在所述驱动轴11的底部，所述搅拌桨叶12为斜叶式搅拌叶片，在搅拌过程中，能够推动水泥浆翻涌，水泥浆搅拌达到预拌时间后，搅拌桨叶12仍能够继续旋转推动水泥浆流出，在超声波振动和搅拌桨叶12的搅拌作用下，能够提高水泥拌和的均匀性。所述搅拌桨叶12的上部设置有用于分散物料的滤网13，所述滤网13固定设置在驱动轴11上，能够随驱动轴11旋转，在水泥和其它物料投入时，在超声波振动的作用下，水泥和其它物料能够分散不结块并顺利透筛，在水泥浆
搅拌时，所述滤网浸没于水泥浆中仍能够起到分散物料的作用。所述水泥浆搅拌仓10的底面上设置有水泥净浆出口14，在进行水泥浆搅拌时，所述水泥净浆出口14为关闭状态，所述水泥浆搅拌仓10的顶面上设置有注水口17。
42.所述水泥砂浆搅拌机2用于将细骨料和所述水泥浆拌和并制成水泥砂浆，所述水泥砂浆搅拌机2包括水泥砂浆搅拌仓20、水泥浆淋洒装置21和搅拌轴。所述水泥浆淋洒装置21设置在所述水泥砂浆搅拌仓20的顶部，所述水泥砂浆搅拌仓20的底部设置有水泥砂浆出料口27，在进行水泥砂浆搅拌时，所述水泥砂浆出料口27为关闭状态，所述搅拌轴包括旋转轴22和搅拌棒24，所述旋转轴22的上部设置在所述水泥浆淋洒装置21的中心位置，所述搅拌棒24设置在所述旋转轴22的下部且所述旋转轴22能够带动所述搅拌棒24绕所述水泥砂浆搅拌仓20的中心旋转，沿所述搅拌棒24的轴线方向上设置有多个搅拌叶片25且多个所述搅拌叶片25均能够绕所述搅拌棒24的轴线旋转，在本实施例中，所述搅拌棒24上的搅拌叶片22的数量为三个，三个搅拌叶片22等距离均匀分布。所述旋转轴22内设置有驱动电机，所述驱动电机能够驱动旋转轴22和搅拌叶片25旋转。
43.所述水泥浆淋洒装置21为环形圆柱形腔体，所述环形圆柱形腔体的上部通过水泥浆输送管道4与所述水泥净浆出口14连接，所述水泥浆输送管道4上设置有用于水泥浆称重和加压装置5，所述称重和加压装置包括称重装置和加压装置，所述加压装置可以为增压泵，所述称重装置可以为重力传感器，所述环形圆柱形腔体的底部设置有多个水泥浆注入口28，水泥浆搅拌机1制备好的水泥浆通过水泥净浆出口14进入水泥浆输送管道4，经过称重和加压后进入水泥浆淋洒装置21,通过多个水泥浆注入口28喷淋进入水泥砂浆搅拌仓20，增大了水泥浆与细骨料的接触面积，提高了搅拌效率。
44.所述搅拌棒24为振动搅拌棒，振动搅拌棒是在搅拌的过程中加入振动的作用，使水泥颗粒在振动的作用下得以快速均匀弥散，同时振动能够净化细骨料表面，提高水泥和细骨料的粘结度，使搅拌形成的水泥砂浆的抗压性能提高。所述搅拌棒24的数量为多个，多个所述搅拌棒24均竖直设置在所述水泥砂浆搅拌仓20内且多个所述搅拌棒24的顶端均与所述旋转轴22的下部连接，相邻两个所述搅拌棒24上的多个所述搅拌叶片25呈上下交错分布。在旋转轴22转动的过程中，带动其下部的多个搅拌棒24在水泥砂浆搅拌仓20内做圆周旋转，同时搅拌棒24上的搅拌叶片25围绕搅拌棒24的轴线在水平方向上旋转，形成小循环的液涡，搅拌更为均匀，使水泥浆与细骨料能够充分混合形成水泥砂浆。
45.所述旋转轴22的下部包括四个支轴23，四个所述支轴23以所述旋转轴22为中心呈十字交叉设置，每个所述支轴23上设置有至少一个所述搅拌棒24，搅拌棒24通过支轴23设置在水泥砂浆搅拌仓20内，分布更均匀，搅拌面积更大，在本实施例中，每个所述支轴23上设置有两个搅拌棒24。
46.在水泥砂浆的制备过程中，需要投入细骨料，为保证水泥颗粒与细骨料混合的均匀性，多个所述搅拌叶片25均包括两个交叉设置的长方形叶片，长方形叶片的长度为20cm，两个所述长方形叶片的叶面均与多个所述搅拌叶片25的旋转方向垂直，使搅拌叶片25在搅拌过程中产生较强的搅拌、剪切和切割的作用,使水泥颗粒与细骨料充分混合搅拌均匀，同时叶片的叶面上也不易有物料残留。
47.所述水泥浆搅拌仓10的顶面上设置有水泥投料口15和其它物料投料口18，所述水泥投料口15用于水泥的投放，所述其它物料投料口18用于投放粉煤灰和水泥浆制备所需的
添加剂，所述水泥砂浆搅拌仓20的上部设置有细骨料投料口26，细骨料投料口26设置在水泥砂浆搅拌仓20上部的边缘，避免影响水泥浆的喷淋。
48.为增大水与水泥、粉煤灰的接触面积，所述注水口17的数量为多个，多个所述注水口17沿所述水泥浆搅拌仓10内顶面的边缘均匀分布，将水加压后使用喷淋的方式注入水泥浆搅拌仓10内，使搅拌形成的水泥浆更为均匀。
49.一种使用水泥稳定类基层材料预拌装置的水泥稳定类基层材料预拌方法，包括以下步骤：
50.步骤一、将预拌所需的粗骨料、细骨料、水、水泥以及其他物料分别送入各自的计量斗中进行称量，所述其它物料包括粉煤灰、添加剂、乳化沥青等；
51.步骤二、制备水泥浆：在所述水泥浆搅拌机1内加入所述步骤一中计量后的所述水泥、水和其它物料，开启超声波发生装置16进行搅拌形成水泥浆；
52.其中，本步骤中的所述水指的是整个水泥稳定类基层材料制备用水中的部分水，通过本发明的预拌方法制备水泥稳定类基层材料的过程中，需要将水泥稳定类基层材料用水分为两部分，一部分为预拌所需的水，另一部分为正式搅拌所需的水，考虑到水泥稳定类基层材料的水若一次性投入水泥浆制备过程，水灰比约为1，水泥浆体较稀，在水泥浆输送过程中可能会发生分离，因此选择在制备水泥浆过程中加入水灰比为0.6-0.7的水量；如需添加乳化沥青，加水量应控制在水泥质量/(水+乳化沥青)为0.6-0.7。
53.步骤三、制备水泥砂浆：将所述步骤二中得到的水泥浆经过称重和加压后，以加压喷淋的方式送入所述水泥砂浆搅拌机2内，并和所述步骤一中计量后的细骨料一并搅拌，形成水泥砂浆；
54.步骤四、将所述步骤三中得到的水泥砂浆通过喷淋的方式送入水泥稳定类基层材料搅拌机中同所述粗骨料进行水泥稳定类基层材料的搅拌和制备。水泥稳定类基层材料搅拌机指的是双卧轴强制振动搅拌机3。本步骤中，在双卧轴强制振动搅拌机3中加入水泥砂浆之前需要将水泥稳定类基层材料制备所需的粗骨料和上述正式搅拌所需的水依次投入双卧轴强制振动搅拌机3中，所述粗骨料通过皮带传送至双卧轴强制振动搅拌机3中。
55.具体的，所述步骤二、所述步骤三和所述步骤四同步进行搅拌作业，搅拌时间均为20秒，所述水泥浆搅拌机1、水泥砂浆搅拌机2和双卧轴强制振动搅拌机3均能够由外部控制台控制驱动，使水泥浆、水泥砂浆和水泥稳定类基层材料能够同步形成，保证作业的连续性和高效性，同时能够保证成品水泥稳定类基层材料的质量。
56.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种水泥稳定类基层材料预拌装置，其特征在于，包括：水泥浆搅拌机(1)和水泥砂浆搅拌机(2)，所述水泥浆搅拌机(1)和所述水泥砂浆搅拌机(2)连接，所述水泥浆搅拌机(1)用于为所述水泥砂浆搅拌机(2)输送搅拌好的水泥浆；所述水泥浆搅拌机(1)包括水泥浆搅拌仓(10)、搅拌桨和用于提供超声波振动的超声波发生装置(16)，所述超声波发生装置(16)设置在所述水泥浆搅拌仓(10)的底部，所述搅拌桨包括驱动轴(11)和搅拌桨叶(12)，所述驱动轴(11)的底端垂直设置在所述水泥浆搅拌仓(10)的底面中心位置，所述驱动轴(11)的顶端穿设过所述水泥浆搅拌仓(10)的顶面，所述搅拌桨叶(12)设置在所述驱动轴(11)的底部，所述搅拌桨叶(12)的上部设置有用于分散物料的滤网(13)，所述水泥浆搅拌仓(10)的底面上设置有水泥净浆出口(14)，所述水泥浆搅拌仓(10)的顶面上设置有注水口(17)。2.按照权利要求1所述的一种水泥稳定类基层材料预拌装置，其特征在于，所述水泥砂浆搅拌机(2)包括水泥砂浆搅拌仓(20)、水泥浆淋洒装置(21)和搅拌轴，所述水泥浆淋洒装置(21)设置在所述水泥砂浆搅拌仓(20)的顶部，所述水泥砂浆搅拌仓(20)的底部设置有水泥砂浆出料口(27)，所述搅拌轴包括旋转轴(22)和搅拌棒(24)，所述旋转轴(22)的上部设置在所述水泥浆淋洒装置(21)的中心位置，所述搅拌棒(24)设置在所述旋转轴(22)的下部且所述旋转轴(22)能够带动所述搅拌棒(24)绕所述水泥砂浆搅拌仓(20)的中心旋转，沿所述搅拌棒(24)的轴线方向上设置有多个搅拌叶片(25)且多个所述搅拌叶片(25)均能够绕所述搅拌棒(24)的轴线旋转。3.按照权利要求2所述的一种水泥稳定类基层材料预拌装置，其特征在于，所述水泥浆淋洒装置(21)为环形圆柱形腔体，所述环形圆柱形腔体的上部通过水泥浆输送管道(4)与所述水泥净浆出口(14)连接，所述环形圆柱形腔体的底部设置有多个水泥浆注入口(28)。4.按照权利要求2或3所述的一种水泥稳定类基层材料预拌装置，其特征在于，所述搅拌棒(24)为振动搅拌棒，所述搅拌棒(24)的数量为多个，多个所述搅拌棒(24)均竖直设置在所述水泥砂浆搅拌仓(20)内且多个所述搅拌棒(24)的顶端均与所述旋转轴(22)的下部连接，相邻两个所述搅拌棒(24)上的多个所述搅拌叶片(25)呈上下交错分布。5.按照权利要求4所述的一种水泥稳定类基层材料预拌装置，其特征在于，所述旋转轴(22)的下部包括四个支轴(23)，四个所述支轴(23)以所述旋转轴(22)为中心呈十字交叉设置，每个所述支轴(23)上设置有至少一个所述搅拌棒(24)。6.按照权利要求4所述的一种水泥稳定类基层材料预拌装置，其特征在于，多个所述搅拌叶片(25)均包括两个交叉设置的长方形叶片，两个所述长方形叶片的叶面均与多个所述搅拌叶片(25)的旋转方向垂直。7.按照权利要求2所述的一种水泥稳定类基层材料预拌装置，其特征在于，所述水泥浆搅拌仓(10)的顶面上设置有水泥投料口(15)和其它物料投料口(18)，所述水泥砂浆搅拌仓(20)的上部设置有细骨料投料口(26)。8.按照权利要求1所述的一种水泥稳定类基层材料预拌装置，其特征在于，所述注水口(17)的数量为多个，多个所述注水口(17)沿所述水泥浆搅拌仓(10)内顶面的边缘均匀分布。9.一种使用如权利要求1所述的水泥稳定类基层材料预拌装置的水泥稳定类基层材料预拌方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将预拌所需的粗骨料、细骨料、水、水泥以及其它物料分别送入各自的计量斗中进行称量；步骤二、制备水泥浆：在所述水泥浆搅拌机(1)内加入所述步骤一中称量后的所述水泥、水及其他物料，开启超声波发生装置(16)进行搅拌形成水泥浆；步骤三、制备水泥砂浆：将所述步骤二中得到的水泥浆送入所述水泥砂浆搅拌机(2)内，并和所述步骤一中计量后的细骨料一并搅拌，形成水泥砂浆；步骤四、将所述步骤三中得到的水泥砂浆送入水泥稳定类基层材料搅拌机中同所述粗骨料进行水泥稳定类基层材料的搅拌和制备。10.按照权利要求9所述的一种水泥稳定类基层材料预拌方法，其特征在于，所述步骤二、所述步骤三和所述步骤四同步进行搅拌作业。

技术总结
本发明公开了一种水泥稳定类基层材料预拌装置，包括水泥浆搅拌机和水泥砂浆搅拌机；水泥浆搅拌机包括水泥浆搅拌仓、搅拌桨和超声波发生装置，超声波发生装置设置在水泥浆搅拌仓的底部，搅拌桨包括驱动轴和搅拌桨叶，搅拌桨叶设置在驱动轴的底部，搅拌桨叶的上部设置有用于分散物料的滤网，水泥浆搅拌仓的底面上设置有水泥净浆出口，水泥浆搅拌仓的顶面上设置有注水口。本发明还公开了一种使用水泥稳定类基层材料预拌装置的水泥稳定类基层材料预拌方法。本发明在水泥稳定类基层材料的拌和过程中增加水泥浆搅拌机和水泥砂浆搅拌机，通过分步骤多次拌和改善了水泥颗粒的团聚现象，同时提高了水泥稳定类基层材料的均匀性。时提高了水泥稳定类基层材料的均匀性。时提高了水泥稳定类基层材料的均匀性。


技术研发人员：胡力群 余清华 侯文杰 袁文豪 许震 曾德霜 王梦昭
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/8/1