混凝土搅拌站取样装置设计

文摘   2024-12-28 07:01   河南  
0引言
混凝土在建筑行业中是不可或缺的重要材料,它的生产性能和质量控制对于保障工程质量、提高施工效率至关重要。混凝土的性能和质量检验是工程施工过程中必不可少的一个环节。混凝土取样则是检验混凝土质量的第一步,取样不准确就会影响后续的测试结果,甚至引起工程质量问题。混凝土搅拌站作为混凝土生产的核心设备,承担着生产各项关键环节,包括原材料的检验、配比试验、搅拌设备的运行及维护,以及混凝土性能质量检测与控制等。为此合理设计搅拌站的混凝土取样装置,是保证混凝土生产质量的重要措施之一。
本文从混凝土搅拌站设备和生产流程的角度,分析现有混凝土搅拌站取样装置的不足,设计出了一种新型的混凝土取样装置,通过创新技术手段提高混凝土取样的准确性,并降低操作人员的劳动强度。

1混凝土性能和质量检测综述
为了测试新拌混凝土的性能,保证混凝土的质量,一般需要测试其匀质性、抗压强度等性能。无论是匀质性或者抗压强度的检测,都需要对混凝土进行取样,而混凝土取样是检验混凝土质量的重要环节。
1.1混凝土搅拌匀质性检测
混凝土搅拌的匀质性,是描述混凝土拌合物中各原材料组份在空间分布的均匀一致性的重要指标,对混凝土硬化后的强度、耐久度等性能有着重要影响,是衡量新拌混凝土生产质量的关键因素之一。检测混凝土的匀质性,需要对新拌的一罐次混凝土的不同部分进行取样,进行不同部分混凝土的对比试验。    
1.2抗压强度检测
而抗压强度也是衡量混凝土质量的一个重要指是工程结构设计的基础,通过强度检验,可以确保混凝土在承受荷载时不会发生过早破坏,从而保证建筑物的结构安全。混凝土强度检验可以采用多种方法进行,其中最常用的是标准添置法和压力方法。

标准添置法通过观察混凝土在添置过程中的坍落度,来判断其流动性和稠度,进而间接推断混凝土的强度。压力方法则是将混凝土试块放入压力机中,通过施加压力来测定其抗压强度。按照国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》(GBJ81)的规定,制成一定规格的试块,每罐次混凝土应该取样制作36个试块,并按要求进行养护,以检测不同龄期的抗压强度。当有特殊需要时,还需做混凝土试块的抗冻性、抗渗性等试验。
2混凝土的生产流程
混凝土生产操作的具体内容从备料到出料可以分为以下几个步骤,搅拌站出料如图1所示。    
2.1备料
首先需要对砂石、水泥、水和外加剂等多种原材料进行计量,并通过螺旋输送机或者皮带输送机输送至搅拌机内。在备料的过程中,通过计量装置严格控制混凝土每种原材料的质量和比例,即混凝土配合比,从而保证混凝土的性能和质量。
2.2搅拌
当各种原材料进入搅拌机内,搅拌机的搅拌装置开始转动,并配合一定的时间和转速进行搅拌。搅拌机通常配置单轴或双轴强制搅拌装置,以确保混凝土的均匀性和稳定性。
2.3出料
经过一定时间的搅拌,依据经验和观察判断混凝土搅拌均匀后,将混凝土从搅拌机的卸料口卸至混凝土运输车内。通常可以通过控制搅拌机的转速和卸料门开度,来调节混凝土卸料的流量和流动性,避免撒料或溢料。
3现有混凝土取样流程与不足之处
3.1现有混凝土取样流程    
根据混凝土的生产流程,在现有技术中,混凝土取样一般在混凝土运输车中取样。混凝土运输车容量通常为812m3,一般搅拌主机需周期式搅拌24罐次。
待所有新拌混凝土卸至混凝土运输车后,试验人员手推小车至混凝土运输车的尾部料槽处,将混凝土运输车的筒体反转进行卸料,混凝土即通过斜槽流入手推小车。然后试验人员将混凝土运至试验台,进行混凝土性能检测,或制备试块。一般制备的抗压试块尺寸为15cm×15cm×15cm,通常制备56块。
3.2现有混凝土取样方法的不足
3.2.1难以检测混凝土真实匀质性
混凝土匀质性性能试验,需取搅拌主机搅拌一罐次混凝土(一般为35m3)不同部位的物料,进行对比检测。通过对比其砂浆密度、粗骨料含量、塌落度和抗压强度的相对偏差,来衡量其是否达到匀质性要求。
现有的取样方式,在混凝土运输车取样,一车的混凝土为搅拌主机搅拌的多罐次混凝土,无法取样其中一罐次混凝土,也无法取样不同部位的混凝土,因此该取样方法无法准确地检测搅拌的某一罐次混凝土匀质性。此外,对混凝土运输车的混凝土取样也是局部取样,也无法检测反映车内混凝土是否全部搅拌均匀。
3.2.2容易造成混凝土浪费
混凝土运输车向手推小车内卸料时,通过运输车的筒体反转卸料,卸料流量不可控,无法精确控制卸料量的多少。操作人员在取样时,往往卸出的混凝土的量会远多于混凝土试验或制备混凝土试块所需混凝土量,从而造成混凝土浪费。除此之外,取样和制备试块时的劳动强度较大,工作效率低。    
4新型混凝土取样装置结构与原理
基于上述的不足,本文设计出了一种新的混凝土搅拌站的混凝土取样装置及控制方法。该装置可对新拌混凝土的自动取样,并可准确控制取样混凝土的质量,能对搅拌主机搅拌的同一罐次不同部位的新拌混凝土进行取样,进行对比检验,检测混凝土搅拌匀质性。同时可快捷地制作混凝土试块,用于混凝土抗压强度检测,有效提高混凝土取样的准确性和便捷性,降低了操作人员的难度强度。
4.1混凝土取样方法
新型混凝土取样装置结构如图2所示。搅拌主机1搅拌完成当罐次的混凝土后,将混凝土卸料至料斗2内。此时料斗的阀门4关闭,打开料斗侧壁上的取样口3即可取样。取样口设置在料斗的四周,可以对单罐次混凝土的不同部位进行取样。取样口下设置有取样筒,可盛装混凝土样本。
   
取样口如图3所示,包含有外层套筒、可旋转取样管和耐磨衬板。外层套筒焊接在料斗的外壁上,可旋转取样管能在套筒内旋转。取样管一端安装有耐磨衬板,与斗体内衬板匹配,防止混凝土对斗体和取样管的磨损。取样管另一端为圆管,可将新拌混凝土引流至盛料小车。
当生产无需取样时,可旋转取样管保持关闭状态。当搅拌主机卸料至料斗内,需要取样时,驱动机构驱动可旋转取样管旋转180°,取样管一端的入料口朝上,料斗内的混凝土则可进入取样管内部,从斗体流出至取样筒内。
此外,取样口还配置清洗机构,当未进行取样操作时,通过水冲洗取样口内残余混凝土,残余混凝土通过取样口流至取样筒,卸料至试验台进行处理。
4.2混凝土取样控制与运输
取样筒配置称重传感器和称量模块,与取样筒的阀门、取样口的驱动机构可通过控制模块进行联动控制。当需要取样时,控制模块控制可旋转取样管的驱动机构,驱动取样管旋转至打开状态,料斗内新拌混凝土流入取样管至取样筒。
当称量模块通过称重传感器,感知取样筒内混凝土的质量达到预设质量(试验所需质量)后,控制模块可控制驱动机构驱动取样管旋转,关闭取样口。控制模块可控制取样筒的阀门开闭,取样筒卸料时,称量模块感知取样筒内混凝土质量的下降,根据试验需要,控制取样筒混凝土卸出的质量。    
取样筒取样后,可通过阀门和溜管将混凝土运输至试验台进行试验。通过对比不同部位取样混凝土的砂浆密度、粗骨料含量、塌落度和抗压强度的相对偏差,来衡量其搅拌的匀质性。
4.3试验台试验
试验台可放置试块模具,控制模块控制取样筒的阀门,可将混凝土卸至模具内。通过取样筒的称重模块,可以准确控制取样筒卸出的混凝土质量,保证每个试块模具中混凝土的质量基本一致,避免混凝土的浪费。
放置试块模具的试验台具有振动功能,可以将试块模具内混凝土进行振捣、压实,随后进行养护硬化,即可根据试验要求,检测不同龄期试块的抗压强度是否满足设计要求。同时可对比不同部位的混凝土强度是否一致,保证混凝土的出厂质量。
5结束语
合理设计搅拌站的混凝土取样装置,是保证混凝土生产质量的重要措施之一。本文从混凝土搅拌站设备和生产流程的角度,分析现有混凝土搅拌站取样装置的不足,设计出了一种新型的混凝土取样装置,通过创新技术手段提高混凝土取样的准确性,并降低操作人员的劳动强度。    
本文设计的新型混凝土取样装置,在搅拌主机卸料斗四周设置多个取样口,可对搅拌主机搅拌的单盘混凝土的不同部位进行取样,进行性能对比试验,测试混凝土搅拌的匀质性。相对之前从混凝土运输车内取样,其取样的混凝土更加准确,为单盘混凝土的不同部位混凝土,符合试验要求。
取样筒配置控制模块、称重模块和卸料阀门,取样口配置开关驱动机构,可以根据试验需要,准确控制取样的混凝土质量,避免混凝土取样过多造成浪费和经济损失。取样的混凝土可直接卸料至试块模具,进行装模、振捣、养护工作,有效降低了试验人员的劳动强度。 

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