CN110653942A - 一种用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于早强型半柔性路面的早强型水泥基砂浆的运输装置，涉及水泥基砂浆的运输技术领域，包括灌浆车车体，安装在所述灌浆车车体上的旋转罐体，还包括：设置在所述车体上的控制装置、温度调节装置，与所述温度调节装置通过电连接的温度监测装置，安装在所述旋转罐体外表面的隔温层；所述温度监测装置包括设置在所述旋转罐体上的第一温度传感器，设置在所述旋转罐体内部的第二温度传感器。

Description

一种用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置

技术领域

本发明涉及水泥基砂浆的运输技术领域，尤其涉及一种用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置。

背景技术

半柔性路面是一种新型刚柔相济的路面，其可以充分发挥柔性路面和刚性路面材料的特点。半柔性路面在基体沥青铺筑完毕后进入另一项重要施工工艺——早强型水泥基砂浆拌合、运输、摊铺、养生及清扫等。因早强型半柔性路面中早强型水泥基砂浆加入了早强减水剂，其凝结时间短，在铺筑完成后3小时后其抗压强度大于2.0MPa；而且早强减水剂对温度变化较为明感，经研究早强减水剂在温度上升过快时，其减水剂效果会逐渐失效使早强型水泥基砂浆进入早强阶段，导致早强型半柔性路面灌注早强型水泥基砂浆过程无法实施。

传统的运输设备仅能满足量(每车水泥罐车运输能力在10～15立方米)的运输需求，无法保障早强型水泥基砂浆拌合到运输至现场再到摊铺完毕所需施工和易性，该运输过程时间一般为2～3小时。在温度因素的干扰下，早强型水泥基砂浆会出现过快初凝，出现粘稠状，无法进行半柔性路面灌浆的施工过程，导致施工失败。

目前国内常用的运输罐车在运输时，罐体裸露在太阳下，内部的早强型水泥基砂浆温度随时间不断的持续上升。通过实际测量，当气温在20℃，罐体表面温度维持在45～55℃，罐体内部的温度保持在35℃；当气温在30℃，罐体表面温度维持在60～70℃，罐体内部的温度保持在40℃。在这样的温度下，早强型水泥基砂浆容易产生水化反应，导致初凝，早强型水泥基砂浆流动度丧失出现黏稠，无法进行灌浆施工。而且温度过高时灌体内水分蒸发也会导致早强型水泥基砂浆提前初凝，无法保证施工质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，来解决目前早强型水泥基砂浆在运输过程中容易受到温度影响而出现过快初凝，过早进入早强阶段导致无法施工或施工失败的问题。

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，包括灌浆车车体，安装在灌浆车车体上的旋转罐体，其特征在于，还包括：设置在车体上的控制装置、温度调节装置，与温度调节装置通过电连接的温度监测装置，安装在旋转罐体外表面的隔温层；温度监测装置包括设置在旋转罐体上的第一温度传感器，设置在旋转罐体内部的第二温度传感器，设置在温度调节装置内的第三温度传感器。在使用时，温度监控装置通过第一温度传感器、第二温度传感器监测旋转罐体表层、旋转罐体内部的实时温度，其中温度传感器的精度可以为0.1℃，同时测量旋转罐体表层、旋转罐体内部的温度可以更好的控制旋转罐体内的水泥基砂浆的温度。温度监控装置将温度信号输送给控制装置，控制装置再通过控制温度调节装置来调节旋转罐体中的温度，而安装在旋转罐体外表面的隔温层可以较大程度防止旋转罐体中的温度受到外界的影响，使温度调节装置对旋转罐体内水泥基浆料的温度控制更加容易，其中控制装置可以为PLC(可编程逻辑控制器)。本发明运输的水泥基砂浆主要是用于灌注到半柔性路面的基体沥青缝隙中，因此水泥基砂浆的粒度较小，并含有早强减水剂在温度变化较高施工环境中凝结时间短，而且这种类型的水泥基砂浆的拌合流动度、静置流动度、2小时后的流动度也与水泥混凝土区别较大，无法使用现有的运输机械进行运输。其中早强型半柔性路面的水泥基砂浆包括：早强外掺剂、特殊填料、拌合用的粘结材料、拌合用水。其中早强外掺剂主要成分为：铝酸盐水泥(CA-50)，并掺加适量硅灰、粉煤灰、干粉减水剂、矿粉、干粉膨胀剂等形成的成品早强外掺剂；特殊填料为粒径小于1.18mm的细沙，用量为拌合水泥质量的35％～45％作为骨料；拌合用的粘结材料为普通硅酸盐水泥；拌合用水可以为干净清洁的水体。早强型半柔性路面的水泥基砂浆的水胶比一般为0.28～0.36，与之相配的早强外掺剂掺量为8％～12％。其中水泥基砂浆水胶比指(早强外掺剂用量+水泥用量)/拌合水用量，按设定好的水胶比用水进行拌合形成早强型半柔性路面早强水泥基砂浆；具体拌合方法可以通过假定水泥质量为单位1，逐一可以计算出拌合用水、早强外掺剂、细砂的用量，然后再进行拌和。

更进一步的技术方案是，温度调节装置包括恒温水箱，与恒温水箱连接的循环管道，恒温水箱内部安装有第三温度传感器，循环管道包裹在旋转罐体外侧。使用恒温水箱并装入一定温度的水来作为温度调节的介质，并将水泵入到循环管道中，循环管道包裹在旋转罐体的外侧与旋转罐体进行热交换来维持旋转罐体内的温度恒定。其中在恒温水箱内部安装有第三温度传感器可以监测恒温水箱中作为介质的水的实时温度，该温度传感器信号作为温度调节的输入值，为控制装置的温度控制提供数据，在具体实施时，恒温水箱中水的温度与旋转罐体内部温度具有一个温度差，如需要旋转罐体内部温度为15℃时要设置恒温水箱的温度为13℃。其中旋转罐体可以通过安装在车体上的滚轮及安装在旋转罐体上的摩擦轮进行旋转。

更进一步的技术方案是，旋转罐体的进料口设置有活动盖板。旋转罐体进料口加装具有保温能力的盖板，与进料口紧密贴合，可以防止水泥基砂浆在旋转罐体中搅拌的过程中水分蒸发散失影响水泥基砂浆质量，而且还能够进一步的隔绝水泥基砂浆与外部环境的热交换，降低旋转罐体内部温度的波动。

更进一步的技术方案是，循环管道螺旋铺设在旋转罐体外表面，循环管道与旋转罐体紧密接触并通过两个旋转接头与恒温水箱连接；旋转接头设置在旋转罐体的旋转轴上。循环管道与恒温水箱出水口连接，通过旋转接头将循环管道以螺旋的方式缠绕罐体若干周，之后将循环管道通过另一个旋转接头连接并接入恒温水箱的进水口。其中旋转接头连接在旋转罐体的旋转轴与罐体交接处，这样在罐体旋转时，罐体外表面铺设的循环管道不会相互缠绕，循环管道与旋转罐体直接接触，管间距不超过2cm，这样循环管道中的热介质能够可以更好的与旋转罐体进行热交换。旋转接头是密闭、中空的，并可以360°旋转，输入端的热介质可以通过旋转接头进入到旋转或往复运动的旋转罐体中，输出端的热介质再通过旋转接头进入恒温水箱。目前市面上的旋转接头的类型有：液压旋转接头，高压旋转接头，多通路旋转接头，高速旋转接头，高温旋转接头，单通道旋转接头，专用旋转接头LED专用旋转接头，挖掘机专用旋转接头，机床专用旋转接头等，本发明中使用的为可以耐高温的液压旋转接头。

更进一步的技术方案是，旋转罐体外侧还设置有保温罩将整个旋转罐体包裹，循环管道铺设在保温罩上。在旋转罐体外侧设置将整个旋转罐体包裹的保温罩，再将循环管道铺设在保温罩上，这样不需要通过旋转接头来进行连接。在保温罩中的旋转罐体与外界的热交换减少，温度更加稳定。其中保温罩与旋转罐体的间距不超过1cm，保温罩与旋转罐体之间还可以安装柔性传温材料，如海绵，旋转罐体在旋转中始终能与柔性传温材料接触并进行热交换。

更进一步的技术方案是，隔温层设置在循环管道外侧，隔温层包括设置在循环管道上方及间隙中的保温棉，铺设在保温棉外层的热隔离层，以及在热隔离层外涂覆的反光涂层。其中循环管道在布设完毕之后，在循环管道上方和循环管道间隙内铺设厚度一致的保温棉，起到隔绝外界温度的作用，同时保持恒温水循环系统与罐内温度达到恒定。然后在保温层外侧覆盖热隔离层，隔离层可以采用聚乙烯材质，具有良好的防水防腐蚀效果，热隔离层表面涂覆的反光涂层具有一定反光能力，有效反射阳光。热隔离层应覆盖整个旋转罐体，防止雨水等外部水浸湿保温棉，同时避免阳光照射影响罐体温度，从而导致水泥基砂浆温度失控。

更进一步的技术方案是，温度调节装置的恒温水箱连接有加热装置及制冷装置以及水泵。通过加热装置能够对恒温水箱中的水介质进行加热升温，在循环管道中的水温也会升高，最终使旋转罐体的温度上升。而制冷装置能够快速降低恒温水箱中的水介质的温度，从而可以快速响应旋转罐体内部温度变化。一般的恒温装置中没有制冷装置，而恒温装置一般会包覆保温层，因此降温会消耗十分漫长的时间，无法快速响应旋转罐体中温度的变化。通过水泵将水介质泵入循环管道使水介质在循环管道中进行流动。

更进一步的技术方案是，温度调节装置将旋转罐体内的温度控制在20～25℃。早强型半柔性路面使用的水泥基砂浆中加入了早强减水剂，受到外界温度的影响较大，经过大量实验发现，在20～25℃的温度下可以保证水泥基砂浆到达施工现场后的和易性，不至于提早初凝。其中和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作(搅拌、运输、浇注、捣实等)并能获得质量均匀、成型密实的性能，其含义包含流动性、粘聚性及保水性。也称混凝土的工作性。

更进一步的技术方案是，旋转罐体内壁上设置有螺旋搅拌叶片，螺旋搅拌叶片与旋转罐体内壁交接处设置有贯穿螺旋搅拌叶片的防粘连孔。与一般的水泥和混凝土不同，早强型半柔性路面的水泥基砂浆中的各成分物料颗粒较细，若使用普通的水泥灌浆车进行运输，在运输过程中有可能会在搅拌叶片与罐体内壁交界处产生沉积。而在通过在螺旋搅拌叶片与旋转罐体内壁交接处设置贯穿螺旋搅拌叶片的防粘连孔可以在防止早强型半柔性路面的水泥基砂浆沉积。具体的是当早强型半柔性路面的水泥基砂浆在螺旋搅拌叶片与旋转罐体内壁交接处产生堆积时会受到旋转罐体旋转而产生的挤压力，在挤压力的作用下从防粘连孔中穿过，从而防止早强型半柔性路面的水泥基砂浆沉积的产生。

本发明的原理阐述：在使用时，将水泥基砂浆灌注进旋转罐体中，设置在旋转罐体内部的第二温度传感器将旋转罐体中水泥基砂浆的温度信息收集后传送至控制装置，控制装置将该温度与设定的温度范围(20～25℃)进行对比，然后控制装置控制温度调节装置的加热装置或制冷装置对恒温水箱中的水介质升温或降温，通过第三温度传感器收集恒温水箱中水介质的温度信息，最终将恒温水箱的水介质温度维持在一个范围，使旋转罐体中水泥基砂浆的温度能够维持在实现在20～25℃之间的动态平衡。在运输过程中，铺设在旋转罐体外侧的保温层保证旋转罐体不会受到外界光照、温度的过多影响，而旋转罐体的进料口处设置的活动盖板可以有效的防止水泥基砂浆中水分的蒸发而产生的温度计湿度改变。第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器收集温度信息并传输至控制装置，控制装置根据这些温度信息对温度调节装置进行控制，保证旋转罐体中国温度不会有较大波动。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

(1)解决了目前对于早强型半柔性路面用水泥基砂浆没有有效的控温运输装置而无法实施或施工失败；

(2)在控制温度的同时旋转罐体能够进行旋转来对其中的水泥基砂浆进行搅拌，解决了目前一些恒温的水泥运输设备不具备同时进行搅拌功能的问题；

(3)通过隔温层能够有效的防止阳光、雨水等外部环境对旋转罐体中的水泥砂浆温度的影响。

附图说明

图1是根据本发明实施例1的结构示意图；

图2是根据本发明实施例1的侧视图；

图3是根据本发明实施例1的剖视图；

图4是根据图3中A部分的放大图；

图5是根据本发明实施例2的结构示意图；

图6是根据本发明实施例2的剖视图；

图7是是根据图6中B部分的放大图；

图8是是根据图6中C部分的放大图。

附图标记：1：灌浆车车体；2：旋转罐体；3：控制装置；4：温度调节装置；5：温度监测装置；6：隔温层；7：旋转接头；8：保温罩；21：活动盖板；22：搅拌叶片；23：防粘黏孔；41：恒温水箱；42：循环管道；43：水泵；51：第一温度传感器；52：第二温度传感器；53：第三温度传感器；61：保温棉；62：热隔离层；63：反光涂层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1

如图所示，一种用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，包括灌浆车车体1，安装在灌浆车车体1上的旋转罐体2，旋转罐体2的进料口设置有活动盖板21。在车体上安装有控制装置3和温度调节装置4，温度调节装置4包括恒温水箱41，与恒温水箱41连接的循环管道42，循环管道42包裹在旋转罐体2外侧，温度调节装置4的恒温水箱41连接有加热装置及制冷装置以及水泵43。温度调节装置4连接有温度监测装置5，温度监测装置5包括设置在旋转罐体2上的第一温度传感器51，设置在旋转罐体2内部的第二温度传感器52，安装在恒温水箱41内部的第三温度传感器53。其中恒温水箱41安装在灌浆车驾驶室后方，水箱容积500L，工作电源AC 220V，50Hz，整机功耗≤3000W。恒温水箱41内部保证封闭，并内置控温层，安装在恒温水箱41内部的第三温度传感器53精度0.1℃，实时采集循环水温度并反馈至控制装置3，控制装置3自动控制恒温水箱41的加热装置及制冷装置，恒温水箱41顶部预置可插入棒式温度计的小口，可通过读取温度计数据校准第三温度传感器53。恒温水箱41的加热及制冷装置可在控制装置3的控制下对循环水温进行调节，温度调节装置4会使恒温水箱41中的水介质自动达到恒温状态。室外控温范围为20～25℃，控温精度为±2℃。恒温水箱41除水介质进出口外，还应设置加水口及排水口以及水位线，以便定期更换恒温水箱41中的水介质。

循环管道42螺旋铺设在旋转罐体2外表面，循环管道42与旋转罐体2紧密接触并通过两个旋转接头7与恒温水箱41连接；旋转接头7设置在旋转罐体2的旋转轴上，具体的如图所示，其中第一个旋转接头7安装在旋转罐体2本体与其旋转轴的交接点，而第二个旋转接头7安装在旋转罐体2的活动盖板21与其旋转轴的交接点，第一个旋转接头7作为循环管道42的进水口，而第二个旋转接头7作为循环管道42的进水口。在使用时经过恒温水箱41调节温度的水介质通过水泵43和第一个旋转接头7在旋转罐体2外表面安装有隔温层6，隔温层6包括设置在循环管道42上方及间隙中的保温棉61，铺设在保温棉61外层的热隔离层62，以及在热隔离层62外涂覆的反光涂层63。

在使用时，砂浆注入旋转罐体2之后，盖紧进料口盖板，启动车辆，启动温度调节装置4，设定目标温度，利用温度调节装置4的水循环对旋转罐体2进行恒温，完成上述操作后即可进行运输，温度调节装置4中的介质水与罐体内温度一段时间内即可达到平衡。运输过程中应保持旋转罐体2匀速转动，以避免胶浆在途中沉淀分层离析导致强度衰减等不利因素。

实施例2

如图所示，对实施例1的进一步改进是在旋转罐体2外侧设置保温罩8将整个旋转罐体2包裹，循环管道42铺设在保温罩8上。其中保温罩8与旋转罐体2的间距不超过1cm，保温罩8内安装有海绵，海绵能够与旋转罐体2接触，旋转罐体2在旋转中始终能与海绵进行热交换。如图8所示，旋转罐体2内壁上设置有螺旋搅拌叶片22，螺旋搅拌叶片22与旋转罐体2内壁交接处设置有贯穿螺旋搅拌叶片22的防粘连孔23。其中防粘连孔23为长6cm宽3侧面的长方形孔，均匀设置在螺旋搅拌叶片22与旋转罐体2内壁交界线上。

为验证本发明的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆运输装置能够在实际使用时起到控制旋转罐体内的温度控制在20～25℃，进而达到早强型半柔性路面的水泥基砂浆正常使用的效果。进行了多次试验，通过实施例1中提供的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆运输装置与现有的灌浆车进行对比。其中对比例1为现有的灌浆车的旋转罐体表面及内部安装温度传感器获得其中水泥砂浆温度数据。在不同外部温度时旋转罐体内部温度如表1所示：

表1旋转罐体表面及内部温度随环境温度变化

由表1可知，对于现有的灌浆车，当环境温度较低，在10～15℃时旋转罐体内部温度也较低，温度过低会对早强型半柔性路面的水泥基砂浆性能减弱，早期强度达不到设计要求、分层离析等；具体如：水泥基砂浆流动度变得很小，浆液表面张力接近自然水体，不利施工(小于最佳的范围15～18s，表面粘聚力太小，在灌注过程中无法与开级配的基体沥青混和料空隙进行有效粘结，到处流淌造成浪费)；同时，因其温度较低，正常施工温度条件下早强外掺剂正常用量超过该温度条件下所需用量，减水过渡，在运输过程中引起浆液分层离析导致其早强性能减弱或不能实现3小时的早期强度。当环境温度在20℃，旋转罐体表面温度维持在35～55℃，旋转罐体内部的温度保持在35℃；当环境温度在30℃，旋转罐体表面温度维持在60～70℃，旋转罐体内部的温度保持在45℃左右。在这样的温度下，水泥基砂浆容易产生水化反应，导致初凝，水泥基砂浆流动度丧失出现黏稠，无法进行灌浆施工。而实施例1中提供的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆运输装置的旋转罐体在控制装置及温度调节装置的调控下旋转罐体内部温度能够保持在20～24℃左右，受到的外界温度影响较小，旋转罐体表面温度的波动范围也不会过大。

为验证本发明的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆运输装置在实际使用时旋转罐体内的温度稳定效果。环境温度为25～30℃条件下，在实施例1中提供的早强型半柔性路面的水泥基砂浆运输装置的旋转罐体中注入水泥基砂浆，每十分钟记录一次旋转罐体中的温度。作为对比例2的是在现有的灌浆车的旋转罐体中安装温度传感器，在旋转罐体中注入水泥砂浆后进行温度记录。结果如表2所示。

表2旋转罐体中温度随时间变化

时间

0分钟

10分钟

20分钟

30分钟

40分钟

50分钟

60分钟

对比例1

26℃

29℃

32℃

35℃

41℃

43℃

45℃

实施例1

26℃

25℃

23℃

22℃

23℃

21℃

22℃

其中以完成水泥砂浆注入时为0分钟。

由表2可知，对于现有的灌浆车，刚注入水泥砂浆时旋转罐体内部的温度为26℃，随着时间变化对比例1的旋转罐体中温度逐渐升高，在40分钟以后温度达到40℃以上，这样的高温会对早强型半柔性路面的水泥基砂造成无法恢复的影响；而实施例1中提供的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆运输装置的旋转罐体中的温度能够快速降低到25℃以下并且能够长时间稳定在22℃左右。这说明了实施例1提供的早强型半柔性路面的水泥基砂浆运输装置能够有效地保持其旋转罐体内部温度的稳定。

在试验过程中未发现早强型半柔性路面的水泥基砂浆出现沉淀堆积的现象。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，包括灌浆车车体(1)，安装在所述灌浆车车体(1)上的旋转罐体(2)，其特征在于，还包括：设置在所述车体上的控制装置(3)、温度调节装置(4)，与所述温度调节装置(4)通过电连接的温度监测装置(5)，安装在所述旋转罐体(2)外表面的隔温层(6)；

所述温度监测装置(5)包括设置在所述旋转罐体(2)内表面的第一温度传感器(51)，设置在所述旋转罐体(2)中部的第二温度传感器(52)。

2.根据权利要求1所述的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，其特征在于，所述温度调节装置(4)包括恒温水箱(41)，与所述恒温水箱(41)连接的循环管道(42)，所述恒温水箱(41)内部安装有第三温度传感器(53)，所述循环管道(42)包裹在所述旋转罐体(2)外侧。

3.根据权利要求2所述的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，其特征在于，所述旋转罐体(2)的进料口设置有活动盖板(21)。

4.根据权利要求3所述的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，其特征在于，所述循环管道(42)螺旋铺设在所述旋转罐体(2)外表面，所述循环管道(42)与所述旋转罐体(2)紧密接触并通过两个旋转接头(7)与所述恒温水箱(41)连接；所述旋转接头(7)设置在所述旋转罐体(2)的旋转轴上。

5.根据权利要求2所述的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，其特征在于，所述旋转罐体(2)外侧还设置有保温罩(8)将所述整个旋转罐体(2)包裹，所述循环管道(42)铺设在所述保温罩(8)上。

6.根据权利要求2所述的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，其特征在于，所述隔温层(6)设置在所述循环管道(42)外侧，所述隔温层(6)包括设置在所述循环管道(42)上方及间隙中的保温棉(61)，铺设在所述保温棉(61)外层的热隔离层(62)，以及在所述热隔离层(62)外涂覆的反光涂层(63)。

7.根据权利要求2所述的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，其特征在于所述温度调节装置(4)的恒温水箱(41)连接有加热装置及制冷装置以及水泵(43)。

8.根据权利要求1所述的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，其特征在于，所述温度调节装置(4)将所述旋转罐体(2)内的温度控制在20～25℃。

9.根据权利要求1所述的用于早强型半柔性路面的水泥基砂浆的运输装置，其特征在于，所述旋转罐体(2)内壁上设置有螺旋搅拌叶片(22)，所述螺旋搅拌叶片(22)与所述旋转罐体(2)内壁交接处设置有贯穿所述螺旋搅拌叶片(22)的防粘连孔(23)。

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