CN110539401A - 一种用于制备铁路路基用泡沫轻质土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于制备铁路路基用泡沫轻质土的方法，包括以下步骤：提供用于制备泡沫轻质土的设备，所述设备包括搅拌装置、泡沫发生装置和泡沫轻质土发生器；开启所述设备，并检查其运行状态至运行正常；制备泡沫，启动所述泡沫发生装置，并设置原料配合比参数以进行泡沫的制备；制备水泥浆，启动所述搅拌装置，并设置原料配合比参数以进行水泥浆的制备；制备泡沫轻质土，启动所述泡沫轻质土发生器，并设置泡沫和水泥浆的配合比参数，通过所述泡沫轻质土发生器混合所述泡沫发生装置制备的泡沫和所述搅拌装置制备的水泥浆制备泡沫轻质土，直至所述泡沫轻质土制备完成；清洗所述设备后，关闭所述设备。
Description
技术领域
本发明属于铁路工程技术领域，具体地涉及一种用于制备铁路路基用泡沫轻质土的方法。
背景技术
随着我国高速铁路的快速发展，其运营速度也不断提高。高速铁路的高运行速度对线路的平顺性和稳定性要求也不断提高。随着我国高铁网逐渐细化，不同区域、相邻城市和城际区域的客专联络线需求越来越多。新建的高铁线路需接入既有高铁线路中以满足联络线的需求，现有技术中常用的接入方式是对接入车站路基进行帮宽处理。
对既有高速铁路车站进行帮宽填筑施工时，不仅要控制帮填部分的工后沉降，同时要严格控制既有路基沉降，以保证既有高铁的运营速度和运营安全。然而，由于既有线路复杂的管网线、场地狭窄等众多因素都对帮宽填筑施工提出了更高的技术要求和施工要求。
常规的地基处理和路基填筑法在解决铁路路基帮宽工程应用中存在许多问题。例如，路基填筑荷载大，在既有路基内产生新的附加应力，容易造成既有路基的沉降。同时常规地基处理方法使用的施工设备尺寸较大，对既有线安全运营构成威胁，并且，施工扰动也会进一步造成既有路基沉降。由此，常规的帮填方法无法保证既有线路的正常运营及运营安全。
目前，在铁路路基帮宽工程中，一般通过浇筑泡沫轻质土能够快速有效地解决铁路路基沉降控制难题。然而，泡沫轻质土在铁路工程领域的应用仍然处于初步阶段。现有的泡沫轻质土生产设备的生产效率低下，产能低，无法保证泡沫轻质土的生产质量，且缺少智能化控制及监控模块，其智能化、集成化程度低，无法满足铁路路基大方量连续施工要求，无法适应铁路工程领域的需求。
发明内容
针对如上所述的技术问题，本发明旨在提供一种用于制备铁路路基用泡沫轻质土的方法，该方法能够自动控制计量原材料的配合比，能够实时显示并自动调整湿密度，从而对施工过程中的湿密度参数实时进行监测反馈，能够增强对泡沫轻质土的质量控制，提高了泡沫轻质土的生产质量和生产效率。此外，该方法能够能在保证质量稳定的情况下连续生产，且其智能化程度高，稳定性好，操作简单。
为此，根据本发明提供了一种用于制备铁路路基用泡沫轻质土的方法，包括以下步骤：
提供用于制备铁路路基用泡沫轻质土的设备，所述设备包括搅拌装置、泡沫发生装置和泡沫轻质土发生器；
开启所述设备，并检查其运行状态至运行正常；
启动所述泡沫发生装置，并设置原料配合比参数以进行泡沫的制备；
启动所述搅拌装置，并设置原料配合比参数以进行水泥浆的制备；
启动所述泡沫轻质土发生器，并设置泡沫和水泥浆的配合比参数，通过所述泡沫轻质土发生器混合所述泡沫发生装置制备的泡沫和所述搅拌装置制备的水泥浆制备泡沫轻质土，直至所述泡沫轻质土制备完成。
在一个优选的实施例中，所述泡沫发生装置包括泡沫发生腔体、分别与所述泡沫发生腔体连通的用于添加泡沫剂的加料系统和用于提供压缩气体的空压系统，其中，所述泡沫发生腔体通过水管与水箱连通，所述泡沫发生装置构造成能够使所述加料系统中的泡沫剂、水箱中的水和所述空压系统提供的压缩气体进入所述泡沫发生腔体，并进行混合以制备泡沫。
在一个优选的实施例中，在制备泡沫过程中，所述泡沫发生装置依次通过所述空压系统提供压缩气体、通过所述水箱提供水、通过所述加料系统添加泡沫剂来制备泡沫。
在一个优选的实施例中，在所述空压系统提供的压缩气体的气压达到预定气压后添加水，所述预定气压处于0.3-0.5MPa的范围内。
在一个优选的实施例中，在制备泡沫过程中，所述泡沫发生装置制备密度值处于45-55kg/m3的范围内的泡沫。
在一个优选的实施例中，在制备水泥浆过程中，所述搅拌装置制备湿密度处于1665-1715kg/m3的范围内的水泥浆。
在一个优选的实施例中，所述搅拌装置包括第一搅拌器和通过气动阀连接在所述第一搅拌器的下方的第二搅拌器，制备水泥浆的过程中，通过所述第一搅拌器制备的水泥浆暂存在所述第二搅拌器中。
在一个优选的实施例中，所述搅拌装置采用螺旋上料机向所述第一搅拌器内输送水泥原料，并通过称重传感器自动计量控制所述水泥原料的重量。
在一个优选的实施例中，在制备水泥浆过程中，所述搅拌装置制备湿密度处于1665-1715kg/m3的范围内的水泥浆。
在一个优选的实施例中，在制备泡沫轻质土过程中，所述泡沫轻质土发生器根据不同配合比制备不同湿密度的泡沫轻质土。
在一个优选的实施例中，所述泡沫轻质土发生器制备的泡沫轻质土的流值为处于160-190mm的范围内。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了根据本发明的用于制备铁路路基用泡沫轻质土的方法中的用于制备泡沫轻质土的设备的结构。
图2是根据本发明的用于制备铁路路基用泡沫轻质土的方法的流程图。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
在本申请中，需要说明的是，本申请中使用的方向性用语或限定词“上”、“下”、等均是针对所参照的附图1而言。它们并不用于限定所涉及零部件的绝对位置，而是可以根据具体情况而变化。
图1显示了根据本发明的用于制备铁路路基用泡沫轻质土的方法中的用于制备泡沫轻质土的设备100的结构。下面结合附图1对设备100进行介绍。
如图1所示，设备100包括搅拌装置110，搅拌装置110用于制备水泥浆。搅拌装置110包括第一搅拌器120和第二搅拌器130，第二搅拌器130安装在第一搅拌器120的下方，且第一搅拌器120的出口端与第二搅拌器130入口端连接。第一搅拌器120用于制备水泥浆，第二搅拌器130用于暂存第一搅拌器120制备出的水泥浆。
根据本发明，在第一搅拌器120的入口端连接有用于泵送水泥的螺旋上料机121和与用于存放水的水箱(或水池)140连通的第一水管。第一水管141设有拌和水水泵142，拌和水水泵142用于将水箱140中的水作为拌和水泵入到第一搅拌器120中。第一搅拌器120用于混合搅拌来自螺旋上料机121泵送的水泥和来自水箱140的拌和水以形成水泥浆。在一个实施例中，在第一搅拌器120的侧壁上设有第一称重传感器123。设备100还包括设置在搅拌装置110的一侧的用于存放水泥的水泥罐144。水泥罐144中的水泥通过螺旋上料机121泵送到第一搅拌器120中二进行上料。第一称重传感器123能够自动计量控制水泥上料的重量和拌和水上料的重量。由此，通过螺旋上料机121和拌和水水泵142使得上料方便快捷，上料效率高，并通过第一称重传感器123能够自动计量原材料的配合比，提高原材料的上料控制精度，从而提高第一搅拌器120制备的水泥浆的质量。
在一个实施例中，在第一搅拌器120的出口端设有气动阀122。第一搅拌器120制备出的水泥浆通过气动阀122能够自动控制输送到第二搅拌器130中储存待用。在第一搅拌器120和第二搅拌器130上分别安装有第一搅拌电机124和第二搅拌电机134，用于给第一搅拌器120和第二搅拌器130提供搅拌动力。其中，第一搅拌电机124在上料过程中保持开启状态，以防止水泥凝结。第二搅拌电机134在工作工程中保持开启搅拌状态，以防止水泥浆凝结。由此，保证水泥浆的质量，从而保证用于设备100制备出的泡沫轻质土的质量。
根据本发明，在第一搅拌器120的入口端还设有防尘系统125。防尘系统125用于防止设备100在上料过程中产生粉尘，从而避免对环境造成污染。此外，在第一搅拌器120的入口端还设有纤维加料系统126。在生产高强泡沫轻质土时，纤维加料系统126能够自动向第一搅拌器120中添加纤维。
根据本发明，设备100还包括用于制备泡沫的泡沫发生装置150。如图1所示，泡沫发生装置150包括泡沫发生腔体151、和分别与泡沫发生腔体151连通的泡沫剂储料系统160和空压系统170。泡沫剂储料系统160用于存放发泡剂并向泡沫发生腔体151投放，空压系统170用于提供压缩气体并提供输送动力。同时，泡沫发生腔体151通过第二水管与水箱140连通，第二水管设有稀释水柱塞泵153和稀释水流量计154。稀释水柱塞泵153用于将水箱140中的水作为稀释水泵送到泡沫发生腔体151中。稀释水流量计154用于按照设计的配合比自动控制稀释水柱塞泵153的泵送流量。由此，泡沫发生装置150能够精确控制稀释水的泵送量，提高了控制精度，保证了泡沫发生装置150制备泡沫的质量。
在本实施例中，泡沫剂储料系统160通过第一管道与泡沫发生腔体151连通，且第一管道通过第二水管与泡沫发生腔体151形成连通，第一管道161设有蠕动泵162和泡沫剂流量计163。蠕动泵162用于将泡沫剂储料系统160中的泡沫剂泵送到泡沫发生腔体151中，泡沫剂流量计163用于按照设计的配合比自动控制蠕动泵162的泵送量。由此，能够精确控制泡沫剂的输送量，进一步提高了控制精度，从而有效保证了泡沫发生装置150制备泡沫的质量。
如图1所示，空压系统170通过第二管道与泡沫发生腔体151连通，第二管设有空气流量计172和空气调节阀173。空气流量计172和空气调节阀173共同作用并按照设计配合比自动控制压缩空气的流量大小。由此，能够精确控制压缩空气的输送量，进一步保证泡沫发生装置150制备泡沫的质量。
根据本发明，水箱140中的稀释水和泡沫剂储料系统160中的泡沫剂同时泵入泡沫发生腔体151，并与空压系统170提供的压缩空气形成一定的泡沫流，同时以压缩空气的输送动力作为动力，从而在泡沫发生腔体151内充分混合制备出泡沫。
如图1所示，设备100还包括泡沫轻质土发生器180，泡沫轻质土发生器180用于混合搅拌装置110制备的水泥浆和泡沫发生装置150制备的泡沫，并进行搅拌使其充分混合以制备泡沫轻质土。泡沫轻质土发生器180的入口端设置成高于出口端。泡沫轻质土发生器180的入口端分别与搅拌装置110中的第二搅拌器130的出口、泡沫发生装置150中的泡沫发生腔体151的出口连通，泡沫轻质土发生器180的出口端设有出料口181，出料口181用于连接软管以将制备出的泡沫轻质土输送到施工现场进行浇筑施工。
在本实施例中，第二搅拌器130的出口端通过管道泵132与泡沫轻质土发生器180连通，用于将水泥浆泵送到泡沫轻质土发生器180中。并且，在搅拌装置110中的第二搅拌器130的出口端设有净浆泵流量计131。在一个实施例中，在第二搅拌器130的侧壁上设有第二称重传感器133。第二称重传感器133用于自动计量控制第二搅拌器130中的水泥浆的计量。净浆泵流量计131用于按照设计配合比自动控制管道泵132的泵入流量，从而有效控制水泥浆的泵入量。由此，能够精确控制水泥浆和泡沫的配合比，显著提高了泡沫轻质土发生器180制备泡沫轻质土的质量。
根据本发明，设备100还包括控制系统190。在一个实施例中，控制系统190为采用智能控制系统，其智能化程度高。设备100在工作过程中，控制系统190用于自动控制搅拌装置110和泡沫发生装置150的运行，同时能够实时显示相关参数，如泡沫轻质土的湿密度，并实时自动调整。控制系统190设有控制界面，控制界面能够实时显示设备100的工作状态，且通过控制界面设置相关参数控制设备100的生产运行。控制系统190提高了设备100的智能化程度，增强了设备100的稳定性，且操作界面简单明了，易于操作。
需要说明的是，附图1中的箭头指示的方向为物料的流动方向。
下面对根据本发明的用于制备泡铁路路基用沫轻质土的设备100的方法进行介绍。
图2显示了根据本发明的用于制备铁路路基用泡沫轻质土的步骤。在使用设备100制备泡沫轻质土以进行浇筑施工程中，首先，提供用于制备铁路路基用泡沫轻质土的设备100，并对设备100进行组装，从而将设备100布置安装到施工现场。
设备100布置安装好后，对设备100进行检查以确保设备能够正常运行。在检查过程中，首先，启动电源开关，接通总电源，检查设备100的电压和电路是否正常并进行调节，直至设备电力系统运行正常。然后，依次检查搅拌装置110、泡沫发生装置150、泡沫剂储料系统160和泡沫轻质土发生器180的连接管道和相关阀门，以保证设备100的密封性能，避免设备100在生产过程中泄漏而影响设备的正常运行。
待设备100检查完毕，并调整到能够正常运行后。进行管道连接，安装连接泡沫轻质土发生器180的用于将泡沫轻质土浆料泵送到作业面的输料管。在一个实施例中，输料管为软管。考虑到连接泡沫轻质土发生器180的出料口的输料管的承压较大，在一个实施例中，采用耐压钢编管连接泡沫轻质土发生器180的出料口。并且，为了便于安装操作，架设输料管时采用从上至下逐根连接的方式进行安装连接。此外，为了使输料管连接稳固，每根输料管设有二至三个固定点。由此，保证输料管在输送过程中的稳定，从而保证施工的安全性及便捷性。
之后，启动泡沫发生装置150制备泡沫。在制备泡沫的过程中，首先，进入控制系统190的控制界面启动泡沫发生装置150，并根据实际配合比通过控制界面设置相关的泡沫原料的配合比参数。之后，启动空压系统170向泡沫发生装置150的泡沫发生腔体151中提供压缩空气。当空压系统170提供的压缩气体的气压达到0.3-0.5MPa的范围内时，启动稀释水柱塞泵153以向泡沫发生腔体151中提供稀释水，并打开泡沫剂储料系统160的蠕动泵162以向泡沫发生腔体151中泵送泡沫剂。由此，在泡沫发生腔体151混合压缩气体、稀释水和泡沫剂进行泡沫制备。
在制备泡沫过程中，泡沫发生装置150根据不同配合比制备不同密度泡沫。制备普通泡沫轻质土时，每方普通泡沫轻质土所需的泡沫的原料配合比为发泡剂用量为0.7kg，稀释水用量为34.3kg。制备高强泡沫轻质土时，每方高强泡沫轻质土所需的泡沫的原料配合比为发泡剂用量为0.6kg，稀释水用量为29.4kg。
在本实施例中，实时取样测量制备的泡沫的密度值，并通过控制界面实时调整控制参数，直至泡沫的密度值达到45-55kg/m3的范围并且与屏幕显示一致。在一个实施例中，采用量杯接取泡沫，并采用电子秤对泡沫的密度进行实际测定，多次测试结果取其平均值进行测量。
泡沫发生装置150制备的泡沫密度达到要求后，启动搅拌装置110制备水泥浆。在制备水泥浆的过程中，首先，进入控制系统190的控制界面启动搅拌装置110，并根据实际配合比通过控制界面设置相关的水泥浆原料的配合比参数。之后，启动第一搅拌器120和第二搅拌器130，并启动螺旋上料机121和拌和水水泵142，以向第一搅拌器120泵送水泥和拌和水。水泥和拌和水在第一搅拌器120内混合搅拌制备水泥浆，制备好的水泥浆进入第二搅拌器130暂存。
在一个实施例中，制备普通泡沫轻质土时，每方普通泡沫轻质土所需的水泥浆的原料配合比为水泥用量为365kg，拌和水用量为200kg。制备高强泡沫轻质土时，每方高强泡沫轻质土所需的水泥用量为497kg，拌和水用量为273kg。
在本实施例中，上料完成后，停止上料，搅拌混合水泥和稀释水直至水泥浆制备完成。之后，实时取样测量制备好的水泥浆的密度值，并通过控制界面实时调整控制参数，直至水泥浆的湿密度值达到1665-1715kg/m3的范围内而满足生产要求。
搅拌装置110制备的水泥浆的湿密度值达到要求后，启动泡沫轻质土发生器180制备泡沫轻质土。在制备泡沫轻质土的过程中，首先，进入控制系统190的控制界面启动泡沫轻质土发生器180，并根据实际配合比通过控制界面设置泡沫和水泥浆的配合比参数。之后，通过控制系统190自动启动第二搅拌器130的出口端通过管道泵132，从而使搅拌装置110制备的水泥浆和泡沫发生装置150制备的泡沫进入泡沫轻质土发生器180中并充分混合制备泡沫轻质土。
在本实施例中，制备好的泡沫轻质土从出料口输出，实时取样测量泡沫轻质土的湿密度并通过控制界面实时调整水泥浆和泡沫的配合比参数，直至制备的泡沫轻质土的湿密度达到生产要求。在一个实施例中，采用量杯收集泡沫轻质土，并采用电子秤对泡沫轻质土的湿密度进行实际测定，取多次测试结果取其平均值进行测量能够符合设计要求，且采用流值测定仪器检测制备好的泡沫轻质土的流值，直至泡沫轻质土的扩散直径处于在160-190mm范围内时，泡沫轻质土的流值达到要求。产生的泡沫轻质土从泡沫轻质土发生器180的出料口输出，并通过输料管输送到工作面以进行浇筑施工。
根据本发明，泡沫轻质土发生器180根据泡沫和水泥浆的不同配合比能够制备出具有不同湿密度的普通泡沫轻质土和高强泡沫轻质土。其中，普通泡沫轻质土的湿密度为处于575-625kg/m3的范围内，高强泡沫轻质土的湿密度为处于775-825kg/m3的范围内。
当泡沫轻质土发生器180制备的铁路路基用泡沫轻质土能够满足泡沫轻质土质量技术要求，并达到正常生产要求后，使用设备100连续生产泡沫轻质土，进行连续浇筑施工。
泡沫轻质土生产完毕后，切换设备的控制为手动控制，进而放水清洗设备100。最后，关闭设备100。
根据本发明的用于制备泡沫轻质土的方法能够自动控制计量原材料的配合比，且自动计量系统稳定，能够实时显示并自动调整湿密度，从而对施工过程中的湿密度参数实时进行监测反馈，并能够增强对泡沫轻质土的质量控制，提高了泡沫轻质土的生产质量和生产效率。并且，该方法能够能在保证质量稳定的情况下连续生产，且其智能化程度高，稳定性好。此外，该方法中使用的设备100的操控系统操作简单，按键控制灵敏，大大提高了泡沫轻质土的生产效率。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于制备铁路路基用泡沫轻质土的方法，包括以下步骤：
提供用于制备铁路路基用泡沫轻质土的设备(100)，所述设备包括搅拌装置(110)、泡沫发生装置(150)和泡沫轻质土发生器(180)；
开启所述设备，并检查其运行状态至运行正常；
启动所述泡沫发生装置，并设置原料配合比参数以进行泡沫的制备；
启动所述搅拌装置，并设置原料配合比参数以进行水泥浆的制备；
启动所述泡沫轻质土发生器，并设置泡沫和水泥浆的配合比参数，通过所述泡沫轻质土发生器混合所述泡沫发生装置制备的泡沫和所述搅拌装置制备的水泥浆制备泡沫轻质土，直至所述泡沫轻质土制备完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泡沫发生装置包括泡沫发生腔体(151)、分别与所述泡沫发生腔体连通的用于添加泡沫剂的加料系统(160)和用于提供压缩气体的空压系统(170)，
其中，所述泡沫发生腔体通过水管与水箱连通，所述泡沫发生装置构造成能够使所述加料系统中的泡沫剂、水箱中的水和所述空压系统提供的压缩气体进入所述泡沫发生腔体，并进行混合以制备泡沫。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在制备泡沫过程中，所述泡沫发生装置依次通过所述空压系统提供压缩气体、通过所述水箱提供水、通过所述加料系统添加泡沫剂来制备泡沫。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述空压系统提供的压缩气体的气压达到预定气压后添加水，所述预定气压处于0.3-0.5MPa的范围内。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在制备泡沫过程中，所述泡沫发生装置制备密度值处于45-55kg/m3的范围内的泡沫。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搅拌装置包括第一搅拌器(120)和通过气动阀连接在所述第一搅拌器的下方的第二搅拌器(130)，制备水泥浆的过程中，通过所述第一搅拌器制备的水泥浆暂存在所述第二搅拌器中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述搅拌装置采用螺旋上料机向所述第一搅拌器内输送水泥原料，并通过称重传感器自动计量控制所述水泥原料的重量。
8.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，在制备水泥浆过程中，所述搅拌装置制备湿密度处于1665-1715kg/m3的范围内的水泥浆。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在制备泡沫轻质土过程中，所述泡沫轻质土发生器根据不同配合比制备不同湿密度的泡沫轻质土。
10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述泡沫轻质土发生器制备的泡沫轻质土的流值为处于160-190mm的范围内。
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