CN106362631B - 纤维加筋土搅拌装置及搅拌方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维加筋土搅拌装置及搅拌方法，该装置包括进料单元、分料单元、搅拌单元、出料单元和电脑控制单元。装置通过配套软件设置相关参数，实现搅拌及出料过程的自动化控制，其搅拌方法是通过风压使短切纤维丝处于悬浮状态，然后在空中与不断下落的土料接触，以纤维混合土料的形式进入分仓中进行搅拌，最后经过各分仓搅拌后再集体进入大仓搅拌，从而避免纤维丝因静电作用而产生聚集成簇现象，增强纤维与土料搅拌的均匀性。

Description

纤维加筋土搅拌装置及搅拌方法

技术领域

本发明涉及土体加固改良领域，具体涉及一种纤维加筋土搅拌装置及搅拌方法。

背景技术

纤维加筋技术是近年来岩土工程领域发展的一种新型土体改良技术，其具体是指将分散后的纤维丝均匀地掺入到土体中，以达到提高土体工程性质的目的。相对于传统的土体加固改良方法，纤维加筋技术的优势在于，纤维在土体中的离散程度较高，可使得加筋土体的力学性质接近于各向同性，既能取得化学添加剂(如水泥、石灰等)的改良效果，又能弥补传统土工合成材料(如土工布、土工格栅等)加筋土易产生薄弱面的不足。目前，纤维加筋土技术中常研究与使用的纤维主要可以分为自然纤维和人工合成纤维两大类，其中自然纤维的使用大多是根据工程当地的生态环境，就地取材，种类繁多，而人工合成纤维中目前研究使用较多的有聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维。

对于以上纤维加筋土技术中常研究与使用的纤维，自然纤维虽获取方便，但其在抗环境侵蚀性和耐久性方面存在不足，并且纤维的参数(长度、直径和强度等)离散性较大，难以均一化控制，所以人工合成纤维将是未来这一领域的重点研究与应用对象。但是根据已有研究成果，人工合成纤维虽有许多自然纤维不可比拟的优点，其也存在易产生静电作用的缺点。并且当纤维含量越大时，纤维在土体中的静电作用将越明显，产生的聚集成簇现象也更多，这会导致纤维在土体中难以拌合均匀，甚至产生薄弱区域，与使得土体力学性质接近于各向同性的初衷相悖。同时，这一缺点不仅会使得纤维加筋的补强效果大打折扣，而且不利于纤维加筋土本构关系及设计理论的发展。所以针对此类纤维加筋土，目前还缺乏一种结构简单，操作方便的特种搅拌装置，以解决合成纤维由于静电作用在土体中难以拌合均匀的问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种针对纤维加筋土的特种搅拌装置和搅拌方法，可用于科研试验和工程施工中纤维加筋土的配制，将易产生静电作用的纤维与土体拌合均匀。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的纤维加筋土搅拌装置，包括依次设置的进料单元、分料单元、搅拌单元和出料单元，所述搅拌单元包括大搅拌仓和一组小搅拌仓，所述小搅拌仓并联布置，所述的大搅拌仓与小搅拌仓串联。

具体地，所述进料单元包括碎土仓、纤维仓、鼓风口和纤维通道。

具体地，所述碎土仓具有开度可控制的底板，不同的开度对应不同的进料速度。由一定数量的薄板组成，采用类似阀门或相机光圈的结构，可通过软件控制开合，当需要对进料速度进行调节时，只需要对底板的开孔大小，即底板上类阀门机构的开度进行调节。

具体地，所述分料单元包括分土仓、分土转盘、分土转轴和纤维环管。

其中，所述分土转盘是由一组可上下自由撑开与收拢的弧形薄板组成的伞状转盘，各薄板的一端共同连接在分土转轴上，其与竖直方向的夹角可根据土料下落所需的平抛速度计算确定。当出现分料单元土体堵塞等故障情况时，可以将分土转盘与竖直方向夹角调为0度，即将分土转盘收拢，使土料全部下落。所述纤维环管在正对小搅拌仓中心的位置开设有长条形纤维出口。

具体地，所述大搅拌仓与小搅拌仓内均安装有螺旋搅拌叶片。大搅拌仓底板由一定数量的弧形薄板组成，与大搅拌仓的边缘铰接，辅以弹簧，可根据大搅拌仓内的土料重量自动开合，同时也可以根据需要手动开合。

具体地，所述出料单元包括大搅拌仓底板、传输履带和出土仓。

具体地，还包括控制搅拌和出料过程自动完成的电脑控制单元，所述电脑控制单元包括电脑控制主机、传感器和执行机构。其中执行机构用于控制碎土仓进料速度、鼓风口风速、分土转盘竖直角度、分土转盘转速、小搅拌仓搅拌速度、大搅拌仓搅拌速度、出土速度及履带传输速度。

具体地，所述小搅拌仓与大搅拌仓均为圆台形，所述小搅拌仓的数量是4个，所述小搅拌仓的上口是内切于大搅拌仓上口。

具体地，所述传感器包括安装在碎土仓底板处的第一传感器，用于测量底板开度，控制进料速度。安装在分土转盘处的第二传感器，用于测量分土转盘竖直角度，反馈调节土料下落位置。安装在大搅拌仓底板处的第三传感器，用于称量仓内搅拌土料实时质量，反馈控制底板的开启。以及安装在出土仓底板处的第四传感器，用于称量出土仓内纤维土料实时质量，反馈调节出料速度。

相应地，本发明还提供一种上述纤维加筋土搅拌装置的搅拌方法，包括以下步骤：

(1)装料。将风干土料倒入碎土仓中，同时将目标掺量的短切纤维丝装进纤维入口。

(2)调整。启动搅拌装置和电脑主机，设置各项参数，然后通过操作软件调节分土转盘与竖直方向的夹角、分土转盘的转速和纤维鼓风口的风速，使通过分土转盘的土料，在向四周均匀抛洒下落过程中，与纤维环管出口处吹出来的悬浮状态的纤维丝正好相遇会合，然后一起下落到各小搅拌仓中。

(3)分仓搅拌。进入各小搅拌仓中的纤维混合土料，通过螺旋叶片以软件设置速度搅拌均匀后，下落进入到大搅拌仓中。

(4)集中搅拌。通过大搅拌仓中的螺旋叶片按照软件设置速度，将从各分仓搅拌后进入的多份纤维混合土料拌合均匀。

(5)出土。当大搅拌仓中搅拌的纤维混合土料累计到软件设置重量后，大搅拌仓底板按照软件设置的自动或手动模式开启，拌合均匀的纤维加筋土料下落到传输履带上，最后履带按照软件设置速度将搅拌成品输送到出土仓中。

有益效果：纤维加筋土的人工拌合经验表明多份少量，逐份搅拌再集中搅拌的理念可以提高拌合效果。本发明的纤维加筋土搅拌装置及搅拌方法，通过配套软件控制实现搅拌的自动化，可以排除人工因素的干扰。搅拌过程中，通过风压使短切纤维丝处于悬浮状态，在空中与不断下落的土料接触，以纤维混合土料的形式进仓搅拌。这样可以避免直接接触纤维进行添加搅拌，也就避免了搅拌初期因纤维丝间静电作用而产生的聚集成簇现象。并且搅拌装置采用先分仓搅拌后集中搅拌的方式，可以进一步避免由于纤维掺量不断增加而产生的静电作用，加强纤维与土料的搅拌效果。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的纤维加筋土搅拌装置及搅拌方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的装置示意图；

图2为图1中搅拌装置分土仓的俯视图；

图3为图1中搅拌装置的搅拌方法流程图；

图中：1碎土仓，2分土仓，3分土转盘，4分土转轴，5纤维环管，6纤维仓，7鼓风口，8纤维通道，9支架，10小搅拌仓，11大搅拌仓，12大搅拌仓底板，13传输履带，14出土仓，15电脑控制主机，16纤维环管出口。

具体实施方式

实施例：

本实施例的纤维加筋土搅拌装置如图1所示，包括：碎土仓1，分土仓2，分土转盘3，分土转轴4，纤维环管5，纤维仓6，鼓风口7，纤维通道8，支架9，小搅拌仓10，大搅拌仓11，大搅拌仓底板12，传输履带13，出土仓14和电脑控制主机15。碎土仓1与分土仓2之间被底板隔开。

其中，分土仓2的俯视图如图2所示，纤维通道8与纤维环管5相连通，在纤维环管5正对小搅拌仓中心处，各有一个长条形纤维环管出口16，小搅拌仓10的顶部具有分土转盘3，下方具有大搅拌仓底板12。使用本实施例的纤维加筋土搅拌装置，对20千克风干土(风干含水率为2.03％)与目标掺量0.25％(质量百分数)的短切玄武岩纤维搅拌时，包括以下步骤：

(1)将20千克风干土料倒入碎土仓，将49克短切玄武岩纤维添入纤维仓；

(2)启动搅拌装置和电脑控制主机，打开配套软件，设置相关参数，调节分土转盘与竖直方向的夹角、分土转盘的转速和纤维鼓风口的风速，使通过分土转盘的土料，在向四周均匀抛洒下落过程中，与纤维环管出口处吹出来的悬浮状态的纤维丝正好相遇会合，然后一起下落到各小搅拌仓中；

(3)根据各分仓的搅拌速度和大搅拌仓的纤维混合土料质量，启动传输履带，设置传输速度，在配套软件上选择自动或手动模式开启大搅拌仓底板进行出料。

如上，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (2)

1.一种纤维加筋土搅拌装置，包括依次设置的进料单元、分料单元、搅拌单元和出料单元，其特征在于：所述搅拌单元包括大搅拌仓和一组小搅拌仓，所述小搅拌仓并联布置，所述的大搅拌仓与小搅拌仓串联；

所述进料单元包括碎土仓、纤维仓、鼓风口和纤维通道，所述碎土仓具有开度可调的底板，不同的开度对应不同的进料速度；

所述分料单元包括分土仓、分土转盘、分土转轴和纤维环管，所述分土转盘是由一组可上下自由撑开与收拢的弧形薄板组成的伞状转盘，各薄板的一端共同连接在分土转轴上；所述纤维环管在正对小搅拌仓中心的位置开设有长条形纤维出口；

所述搅拌仓与小搅拌仓内均安装有螺旋搅拌叶片，所述小搅拌仓与大搅拌仓均为圆台形，所述小搅拌仓的数量是4个，所述小搅拌仓的上口是内切于大搅拌仓上口；

所述出料单元包括大搅拌仓底板、传输履带和出土仓；

还包括控制搅拌和出料过程自动完成的电脑控制单元，所述电脑控制单元包括电脑控制主机、传感器和执行机构，所述执行机构用于控制碎土仓进料速度、鼓风口风速、分土转盘竖直角度、分土转盘转速、小搅拌仓搅拌速度、大搅拌仓搅拌速度、出土速度和履带传输速度。

2.根据权利要求1所述的纤维加筋土搅拌装置的搅拌方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，装料，将风干土料倒入碎土仓中，同时将目标掺量的短切纤维丝装进纤维入口；

步骤2，调整，启动搅拌装置和电脑主机，设置各项参数，然后通过操作软件调节分土转盘与竖直方向的夹角、分土转盘的转速和纤维鼓风口的风速，使通过分土转盘的土料，在向四周均匀抛洒下落过程中，与纤维环管出口处吹出来的悬浮状态的纤维丝正好相遇会合，然后一起下落到各小搅拌仓中；

步骤3，分仓搅拌，进入各小搅拌仓中的纤维混合土料，通过螺旋叶片以软件设置速度搅拌均匀后，下落进入到大搅拌仓中；

步骤4，集中搅拌，通过大搅拌仓中的螺旋叶片按照软件设置速度，将从各分仓搅拌后进入的多份纤维混合土料拌合均匀；

步骤5，出土，当大搅拌仓中搅拌的纤维混合土料累计到软件设置重量后，大搅拌仓底板按照软件设置的自动或手动模式开启，拌合均匀的纤维加筋土料下落到传输履带上，最后履带按照软件设置速度将搅拌成品输送到出土仓中。