CN108246472A - 心墙或斜墙反滤料制备装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种心墙或斜墙反滤料制备装置及方法，涉及建筑施工设备技术领域，用于高效、高质量地制备符合设计及规范要求的反滤料。本发明的测试介质心墙或斜墙反滤料制备装置，包括筛分机构、水洗机构和出料机构，通过筛分机构使不同粒径的原料进入水洗机构或出料机构中进行不同的处理，由于粒径较大的原料中，含土量较少，因此使含土量较高的原料进入水洗机构中进行水洗处理，而含土量较少的原料则经过出料机构的处理后进行输出，从而保证了制备的反滤料中最大粒径小于或等于5mm，且粒径小于0.075mm的原料在5％以下，从而满足反滤料制备的规范要求。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工设备技术领域，特别地涉及一种心墙或斜墙反滤料制备装置及方法。
背景技术
粘土心墙或斜墙坝体常规的分区如下：坝体断面以粘土心墙或斜墙防渗体为中心，心墙或斜墙防渗体上、下游两侧由内向外分别为：粘土心墙或斜墙防渗体、上下游反滤料、坝壳料等区组成，有的设计在反滤料和坝壳料之间还有过渡料。
大坝的防渗要主要依靠粘土心墙或斜墙，但是比粘土心墙或斜墙更重要的是反滤料，因为少量的渗水不影响安全，但是渗水如果带走了粘土颗粒，就是致命的安全隐患了。一般工程的粘土料和坝壳料都是天然级配，不需要人工掺配，但是对反滤料具有诸多要求，例如原料中粒径小于0.075mm的原料含量不超过总原料的5％、原料的不均匀系数小于8以及针片状颗粒少和具有协调相邻两侧材料变形的能力等规定，按照上述的规定，天然能符合以上要求的原料极少，所以制备符合设计及规范要求的反滤料是工程施工的重点。
发明内容
本发明提供一种心墙或斜墙反滤料制备装置及方法，用于高效、高质量地制备符合设计及规范要求的反滤料。
本发明提供一种心墙或斜墙反滤料制备装置，包括：
筛分机构，其上分别设置有进料口和多个不同的出料口；
水洗机构，所述筛分机构的其中一个出料口与所述水洗机构的入口相连；以及
出料机构，所述筛分机构的其中一个出料口与所述出料机构相连；
其中，所述出料机构输出的合格用料的粒径不大于5mm，且粒径小于 0.075mm的原料最多占输出总原料的5％。
在一个实施方式中，所述出料机构输出的合格用料包括合格筛分料和合格破碎料，所述合格筛分料的粒径不大于4mm，且所述合格筛分料中，粒径小于 0.075mm的原料含量低于2％；所述合格破碎料的粒径不大于5mm。
在一个实施方式中，所述出料机构包括振动筛以及与所述振动筛相连的对辊粉碎机，所述对辊粉碎机的出料端输出的原料的粒径不大于4mm，所述振动筛的合格用料出口输出的原料的粒径不大于5mm。
在一个实施方式中，所述振动筛的入口与所述筛分机构的其中一个出料口相连；所述振动筛的合格用料出口与所述对辊粉碎机的输出端相连，所述振动筛的中间料出口与所述对辊粉碎机的输入端相连。
在一个实施方式中，所述水洗机构上设置有第一出料口和第二出料口，所述第一出料口中输出原料的粒径为4-20mm；所述第二出料口中输出原料的粒径不大于4mm；所述第一出料口与所述对辊粉碎机的输入端相连，所述第二出料口与所述对辊粉碎机的出料端相连。
在一个实施方式中，所述水洗机构包括二级滚筒筛以及与所述二级滚筒筛的出料端相连的洗砂机，所述二级滚筒筛的进料口与所述筛分机构的其中一个出料口相连；所述第一出料口设置在二级滚筒筛上，所述第二出料口设置在所述洗砂机上。
在一个实施方式中，所述洗砂机包括对所述二级滚筒筛进行喷淋的喷淋装置以及沉淀池，所述第二出料口设置在所述沉淀池的底部，所述沉淀池的顶部设置有污水溢出口。
在一个实施方式中，所述筛分机构上设置有第一出料端和第二出料端；
所述第一出料端的中输出原料的粒径不大于20mm；所述第二出料端中输出的原料的粒径在20-60mm之间；
所述第一出料端与所述二级滚筒筛的进料口相连，所述第二出料端与所述振动筛相连。
在一个实施方式中，所述筛分机构包括粗料筛、与所述粗料筛的出口相连的一级滚筒筛以及与所述一级滚筒筛相连的制砂机；所述第一出料端设置在所述一级滚筒筛上；所述第二出料端设置在所述制砂机上。
本发明还提供了一种心墙或斜墙反滤料制备方法，包括以下步骤：
步骤S10：将原料进行筛分处理，获得粒径小于或等于60mm的可用料和粒径大于60mm的不可用料；
步骤S20：将所述可用料进行一级筛分处理，获得粒径小于或等于20mm的第一中间原料和粒径为20-60mm之间的第二中间原料；
步骤S30：将所述第一中间原料进行二级筛分处理和水洗处理，获得粒径小于或等于4mm的合格用料和粒径为4-20mm之间的第三中间原料；
将所述第二中间原料进行破碎处理，获得粒径小于或等于15mm的第四中间用料；
步骤S40：将所述第四中间用料进行筛分处理，获得粒径小于或等于5mm的合格用料和粒径为5-15mm的第五中间用料；
将所述第五中间用料进行破碎处理，获得粒径小于或等于4mm的合格用料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过筛分机构使不同粒径的原料进入水洗机构或出料机构中进行不同的处理，由于粒径较大的原料中，含土量较少，因此使含土量较高的原料进入水洗机构中进行水洗处理，而含土量较少的原料则经过出料机构的处理后进行输出，从而保证了制备的反滤料中最大粒径小于或等于5mm，且粒径小于0.075mm的原料在5％以下，从而满足反滤料制备的规范要求。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1为本发明的中心墙或斜墙反滤料制备装置的立体结构示意图；
图2为本发明的反滤料上下包线图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
附图标记：
1-筛分机构； 2-水洗机构； 3-出料机构；
11-第一出料端； 12-第二出料端； 13-粗料筛；
14-一级滚筒筛； 15-制砂机； 21-第一出料口；
22-第二出料口； 23-洗砂机； 24-二级滚筒筛；
31-振动筛； 32-对辊粉碎机； 231-喷淋装置；
232-沉淀池； 233-污水溢出口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种测试介质心墙或斜墙反滤料制备装置，其包括筛分机构1、水洗机构2和出料机构3。其中，制备的反滤料必须满足以下要求：一是使被保护土不发生渗透变形；二是渗透性大于被保护土，能通畅地排出渗透水流；三是不致被细粒土淤塞失效。
按照反滤料制备要求，反滤料的粒径以及相应的含量必须在上下包线之间，如图2所示。通过对原料的颗粒进行分析后发现，原状土全级配砂砾料中，粒径小于0.075mm的原料的含量在5％～6％，这显然不满足施工的要求(即小于5％)；另外，对于最大粒径Dmax小于或等于20mm原料而言，其中包括的粒径小于 0.075mm的原料颗粒含量为8％～10％，其中包括的粒径在5-20mm之间的原料颗粒的含量在50％以上，但是，其中包括的粒径小于5mm的原料颗粒严重偏少。基于上述现状，由于施工现场由于工程量大、所缺料太细，无法采用常规筛分获得符合要求的用料；而采用普通破碎制砂则会造成粗料多、细料少的问题，虽然磨粉机能够增加细料量，但是增加细料量的同时会磨出大量矿粉，则造成粒径小于0.075mm的原料颗粒含量超标。
因此，基于上述现状，本发明通过分级控制原料的粒径，对不同粒径的原料采取不同处理处理措施，从而达到控制粒径小于0.075mm的原料含量的目的。具体来说，筛分机构1的上端设置有进料口，通过筛分机构1可将原料(例如，天然砂砾料)按照不同的粒径进行区分，并对不同的粒径采取不同的措施，如图1 中箭头所示即为原料的输送方向。筛分机构1上还设置有多个不同的出料口，例如设置两个或者两个以上的出料口；这些出料口分别输出不同粒径的原料，并将不同粒径的原料输送至不同的机构中。
筛分机构1的其中一个出料口与水洗机构2的入口相连，筛分机构1的另外的一个出料口与出料机构3相连；其中，出料机构3输出的合格用料的粒径不大于5mm，且粒径小于0.075mm的原料最多占输出总原料的5％。
进一步地，出料机构3输出的合格用料包括合格筛分料和合格破碎料，合格筛分料的粒径不大于4mm，且合格筛分料中，粒径小于0.075mm的原料含量低于2％；合格破碎料的粒径不大于5mm。
其中合格筛分料是经过水洗机构2进行水洗筛分处理，以去除其含土量，从而降低粒径小于0.075mm的原料含量；
而合格破碎料则包括由下文所述的振动筛31筛分出的粒径小于或等于5mm 的原料以及由下文所述的对辊粉碎机32破碎后输出的粒径小于或等于4mm的原料。
也就是说，上述的合格用料实际上是由三种用料拌和均匀而成，其既能够满足施工现场对于效率和控制成本的要求，又能满足制备的反滤料符合规范的要求。
对上述的合格用料进行拌和均匀后共同输出的方式，可采用平铺立采式或机械搅拌式进行输出。优选地，将合格筛分料和合格破碎料通过共用输送带的方式输送至成品区，能够减少了原料的拌和过程。
下面对本发明的出料机构3进行具体的说明。出料机构3包括振动筛31以及与振动筛31相连的对辊粉碎机32，对辊粉碎机32的出料端输出的原料的粒径不大于4mm，振动筛31的合格用料出口输出的原料的粒径不大于5mm。
进一步地，对辊粉碎机32中进行粉碎的原料包括两部分，其中一部分是经过水洗后粒径为4-20mm的原料颗粒；另一部分是振动筛31筛分出的粒径为 5-15mm的原料颗粒，均必须经过对辊粉碎机32的破碎处理。
具体地，振动筛31的入口与筛分机构1的其中一个出料口相连；振动筛31 的合格用料出口与对辊粉碎机32的输出端相连，振动筛31的中间料出口与对辊粉碎机32的输入端相连。
由于经过振动筛31的筛分处理，可获得粒径小于或等于5mm的原料颗粒以及粒径为5-15mm的原料颗粒，对于粒径小于或等于5mm的原料颗粒而言，可以直接进行输出；对于粒径为5-15mm的原料颗粒而言，无法直接进行输出，因此需要从中间料出口输入到辊粉碎机32中继续进行破碎处理。
另外，为了提高制砂速度，可设置两台并联的对辊粉碎机32。其中，对辊粉碎机32能够增加破碎料中细料的含量同时不增加矿粉的含量，以满足反滤料的制备要求。
在一个实施例中，对辊粉碎机32为液压制砂机，其入料粒径为10-60mm范围内可调；优选地，对辊粉碎机32的入料粒径为15mm。
下面对本发明的水洗机构2进行具体的说明。水洗机构2上设置有第一出料口21和第二出料口22，第一出料口21中输出原料的粒径为4-20mm；第二出料口22中输出原料的粒径不大于4mm。
其中，第一出料口21与对辊粉碎机32的输入端相连，第二出料口22与对辊粉碎机32的出料端相连。
具体地，水洗机构2包括二级滚筒筛24以及与二级滚筒筛24的出料端相连的洗砂机23，二级滚筒筛24的进料口与筛分机构1的其中一个出料口相连；第一出料口21设置在二级滚筒筛24上，第二出料口22设置在洗砂机23上。
也就是说，通过筛分机构1输送至二级滚筒筛24的原料全部都进行水洗，水洗之后，对于那些粒径小于或等于4mm的原料颗粒，其为合格用料，由洗砂机23沉淀后直接由第二出料口22输送至对辊粉碎机32的出料端；对于那些粒径为4-20mm的原料颗粒，则由第一出料口21输送至对辊粉碎机32进行继续破碎处理。
进一步地，洗砂机23包括对二级滚筒筛24进行喷淋的喷淋装置231以及沉淀池232，第二出料口22设置在沉淀池232的底部，沉淀池232的顶部设置有污水溢出口233，污水溢出口233与污水池管道连接。
为了方便现场施工，可通过对河道抽水并向喷淋装置231供水的方式进行水洗处理，能够最大程度地利用现场的资源。其中，喷淋装置231中设置有多个面向二级滚筒筛24的喷头，在二级滚筒筛24进行筛分时，不停地向二级滚筒筛24 中喷水，并对原料进行水洗，经过二级滚筒筛24筛分，直径小于或等于4mm的原料颗粒掉入沉淀池232，并从沉淀池232的底部沉淀后输出；直径大于为4-20mm 的原料颗粒则输送至对辊粉碎机32进行继续破碎处理。
通过洗砂机23对原料进行处理后，能够降低原料中的含土量，即降低了原料中粒径小于0.075mm的原料颗粒的含量；而通过二级滚筒筛24能够将原料进行再次破碎利用，可以减少一道工序。
下面对本发明的筛分机构1进行具体的说明。筛分机构1上设置有第一出料端11和第二出料端12，第一出料端11的中输出原料的粒径不大于20mm；第二出料端12中输出的原料的粒径在20-60mm之间。
其中，第一出料端11与二级滚筒筛24的进料口相连，第二出料端12与振动筛31相连。
具体来说，筛分机构1包括粗料筛13、与粗料筛13的出口相连的一级滚筒筛14以及与一级滚筒筛14相连的制砂机15；第一出料端11设置在一级滚筒筛 14上；第二出料端12设置在制砂机15上。
进一步地，一级滚筒筛14为单筛网滚筒筛，筛网采用直径为20mm的圆钢焊接制成，其抗击打能量高、耐磨性性好；此外，筛网的网眼为20mm，经过一级滚筒筛14可筛分出粒径小于或20mm的原料颗粒，并将这些原料颗粒送入二级滚筒筛24中进行二级筛分和水洗处理。
也就是说，进入水洗机构2进行水洗处理的原料为粒径小于或等于20mm的原料，这是因为粒径大于20mm的原料其中的含土量不高，因此无需进行水洗处理，而是进入制砂机15进行再次破碎处理。
其中，为了提高制砂速度，可设置两台并联的制砂机15进行破碎处理，并采用一个总配电盘进行集中分配。
需要说明的是，一级滚筒筛14的筛孔直径以及二级滚筒筛24的筛孔直径均可进行调节，从而对不同粒径的原料进行微调。
由于粒径大于60mm的原料无法进入破碎机进行破碎处理，因此经过粗料筛 13将原料区分为粒径为60mm以上的不可用料和粒径为20-60mm的可用料，并对可用料进行进一步的处理。
其中，粒径为60mm以上的不可用料约占总原料的15％-20％；经过一级滚筒筛14筛分出粒径小于或20mm的原料颗粒，约占总原料的30％。
需要说明的是，本发明中所述的百分比含量均为质量分数。
另外，本发明中，原料在筛分机构1、水洗机构2以及出料机构3的内部进行输送或者在三者之间进行输送，均可采用例如输送带、输送管或滑道等输送机构进行输送。
此外，本发明还提供一种心墙或斜墙反滤料制备方法，包括以下步骤：
步骤S10：将原料进行筛分处理，获得粒径小于或等于60mm的可用料和粒径大于60mm的不可用料。
在此步骤中，可采用粗料筛13进行粗筛分。
步骤S20：将可用料进行一级筛分处理，获得粒径小于或等于20mm的第一中间原料和粒径为20-60mm之间的第二中间原料。
在此步骤中，可采用一级滚筒筛14进行一级筛分处理。
步骤S30：将第一中间原料进行二级筛分处理和水洗处理，获得粒径小于或等于4mm的合格用料和粒径为4-20mm之间的第三中间原料；将第二中间原料进行破碎处理，获得粒径小于或等于15mm的第四中间用料。
在此过程中，可采用二级滚筒筛24和洗砂机23进行水洗处理，采用制砂机 15进行破碎处理。
步骤S40：将第四中间用料进行筛分处理，获得粒径小于或等于5mm的合格用料和粒径为5-15mm的第五中间用料；将第五中间用料进行破碎处理，获得粒径小于或等于4mm的合格用料。
下面以某水库粘土心墙坝为例，对本发明进行具体的说明。
反滤料的原料包括砂砾料场天然筛分及人工破碎掺配而得的原料，其中，原料颗粒的最大粒径Dmax≤20mm，原料中粒径小于0.075mm的原料颗粒的含量不大于5％，原料的相对密度Dr≥0.85。
根据图2所示的上下包线，所制备的反滤料的粒径以及含量应该在上下包线之间。由于原料颗粒的最大粒径小于或等于20mm，因此原料可直接进入水洗机构2进行筛分和水洗处理。
经过二级滚筒筛24和洗砂机23处理的原料，被分为粒径小于或等于4mm 的合格用料和直径为4-20mm的中间用料；将中间用料通过输送带输分别输送至对辊粉碎机32的输入端进行再次破碎处理，对辊粉碎机32输出的合格用料则与二级滚筒筛24中输出的合格用料通过公用的输送带进行拌和均匀，并输送至成品区。
通过采用上述的装置和方法，每天制备的反滤料为700-900m3，月生产能力为2-2.5万m3。
将最终输出的成品进行检验，制备的反滤料中最大粒径小于5mm，粒径小于0.075mm的颗粒含量为2％以下。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种心墙或斜墙反滤料制备装置，其特征在于，包括：
筛分机构(1)，其上分别设置有进料口和多个不同的出料口；
水洗机构(2)，所述筛分机构(1)的其中一个出料口与所述水洗机构(2)的入口相连；以及
出料机构(3)，所述筛分机构(1)的其中一个出料口与所述出料机构(3)相连；
其中，所述出料机构(3)输出的合格用料的粒径不大于5mm，且粒径小于0.075mm的原料最多占输出总原料的5％。
2.根据权利要求1所述的心墙或斜墙反滤料制备装置，其特征在于，所述出料机构(3)输出的合格用料包括合格筛分料和合格破碎料，所述合格筛分料的粒径不大于4mm，且所述合格筛分料中，粒径小于0.075mm的原料含量低于2％；所述合格破碎料的粒径不大于5mm。
3.根据权利要求1或2所述的心墙或斜墙反滤料制备装置，其特征在于，所述出料机构(3)包括振动筛(31)以及与所述振动筛(31)相连的对辊粉碎机(32)，所述对辊粉碎机(32)的出料端输出的原料的粒径不大于4mm，所述振动筛(31)的合格用料出口输出的原料的粒径不大于5mm。
4.根据权利要求3所述的心墙或斜墙反滤料制备装置，其特征在于，所述振动筛(31)的入口与所述筛分机构(1)的其中一个出料口相连；
所述振动筛(31)的合格用料出口与所述对辊粉碎机(32)的输出端相连，所述振动筛(31)的中间料出口与所述对辊粉碎机(32)的输入端相连。
5.根据权利要求4所述的心墙或斜墙反滤料制备装置，其特征在于，所述水洗机构(2)上设置有第一出料口(21)和第二出料口(22)，所述第一出料口(21)中输出原料的粒径为4-20mm；所述第二出料口(22)中输出原料的粒径不大于4mm；
所述第一出料口(21)与所述对辊粉碎机(32)的输入端相连，所述第二出料口(22)与所述对辊粉碎机(32)的出料端相连。
6.根据权利要求5所述的心墙或斜墙反滤料制备装置，其特征在于，所述水洗机构(2)包括二级滚筒筛(24)以及与所述二级滚筒筛(24)的出料端相连的洗砂机(23)，所述二级滚筒筛(24)的进料口与所述筛分机构(1)的其中一个出料口相连；所述第一出料口(21)设置在二级滚筒筛(24)上，所述第二出料口(22)设置在所述洗砂机(23)上。
7.根据权利要求6所述的心墙或斜墙反滤料制备装置，其特征在于，所述洗砂机(23)包括对所述二级滚筒筛(24)进行喷淋的喷淋装置(231)以及沉淀池(232)，所述第二出料口(22)设置在所述沉淀池(232)的底部，所述沉淀池(232)的顶部设置有污水溢出口(233)。
8.根据权利要求6所述的心墙或斜墙反滤料制备装置，其特征在于，所述筛分机构(1)上设置有第一出料端(11)和第二出料端(12)；
所述第一出料端(11)的中输出原料的粒径不大于20mm；所述第二出料端(12)中输出的原料的粒径在20-60mm之间；
所述第一出料端(11)与所述二级滚筒筛(24)的进料口相连，所述第二出料端(12)与所述振动筛(31)相连。
9.根据权利要求8所述的心墙或斜墙反滤料制备装置，其特征在于，所述筛分机构(1)包括粗料筛(13)、与所述粗料筛(13)的出口相连的一级滚筒筛(14)以及与所述一级滚筒筛(14)相连的制砂机(15)；
所述第一出料端(11)设置在所述一级滚筒筛(14)上；所述第二出料端(12)设置在所述制砂机(15)上。
10.一种心墙或斜墙反滤料制备方法，包括采用所述权利要求1-9中任一项所述的心墙或斜墙反滤料制备装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10：将原料进行筛分处理，获得粒径小于或等于60mm的可用料和粒径大于60mm的不可用料；
步骤S20：将所述可用料进行一级筛分处理，获得粒径小于或等于20mm的第一中间原料和粒径为20-60mm之间的第二中间原料；
步骤S30：将所述第一中间原料进行二级筛分处理和水洗处理，获得粒径小于或等于4mm的合格用料和粒径为4-20mm之间的第三中间原料；
将所述第二中间原料进行破碎处理，获得粒径小于或等于15mm的第四中间用料；
步骤S40：将所述第四中间用料进行筛分处理，获得粒径小于或等于5mm的合格用料和粒径为5-15mm的第五中间用料；
将所述第五中间用料进行破碎处理，获得粒径小于或等于4mm的合格用料。
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