CN111702959A - 一种高性能混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：（1）原料获取：取得污泥、建筑废料、煤灰、水泥投入至搅拌设备中；（2）搅拌：向搅拌设备内投入水并启动搅拌设备，搅拌过程中向搅拌轴内通气，以使得搅拌轴上产生向外喷出的气流并冲击搅拌设备内的物料；（3）性能加强：向步骤（2）中搅拌得到的物料中加入加强纤维并继续搅拌以得到成品。本发明中采用污泥、建筑废料、煤灰作为原料，有效减小了对砂石、沙子等不可再生资源的浪费；搅拌的过程中搅拌轴可向外喷气，有效防止物料出现结块的情况，物料之间的混合更为均匀，从而制得的和混凝土性能更为好。

Description

一种高性能混凝土的制备方法
技术领域
本发明属于混凝土制造技术领域，尤其是涉及一种高性能混凝土的制备方法。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土在制造时需要采用沙子、碎石与水泥混合搅拌后才能得到。但是由于沙子、碎石这些都属于自然生态中无法再生的资源，从而混凝土在建筑中使用的越来越多，这些不可再生资源将逐渐减少，造成生态环境被不可逆的破坏。且混凝土在制备时通常都是通过搅拌机进行搅拌的，但现有的搅拌设备的搅拌效果较差，搅拌过程中物料经常出现结块的情况，影响混凝土后期的使用效果。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种搅拌效果好，混凝土不易结块的高性能混凝土的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料获取：取得污泥、建筑废料、煤灰、水泥投入至搅拌设备中；
（2）搅拌：向搅拌设备内投入水并启动搅拌设备，搅拌过程中向搅拌轴内通气，以使得搅拌轴上产生向外喷出的气流并冲击搅拌设备内的物料；
（3）性能加强：向步骤（2）中搅拌得到的物料中加入加强纤维并继续搅拌以得到成品。
本发明中采用污泥、建筑废料、煤灰作为原料，有效减小了对砂石、沙子等不可再生资源的浪费，且还有效解决了对于污泥、建筑废料、煤灰的处理，节省了处理所需投入的人力物力，且避免了对环境的污染；搅拌的过程中搅拌轴可向外喷气，从而将物料进行打散，有效防止物料出现结块的情况，物料之间的混合更为均匀，从而制得的和混凝土性能更为好。
进一步的，所述污泥为污水处理的初沉池中的沉淀物，通过刮泥设备刮出得到；有效解决了初沉池的污泥无处处理的问题，防止污泥直接投入自然环境对自然生态造成影响。
进一步的，所述污泥在投入至搅拌设备内之前，还需要进行除臭处理：按2:1的比例向污泥中投入氧化钙，混合均匀后静置20-30min；静置完成后，将污泥用耙子在室外铺晾开来，直至污泥自然风干；之后再将风干后的污泥投入破碎机中并过80目筛，得到污泥原料；通过添加氧化钙以及晾晒风干，有效除去污泥中的异味，防止制得的混凝土中存在异味；风干后再对污泥进行破碎，防止污泥原料整块的投入至搅拌设备内，避免出现物料结块的情况。
进一步的，所述建筑废料为砖块，该砖块通过破碎机破碎后经过120目筛得到建筑废料原料；通过将建筑废料作为原料，有效减少砂石原料的使用，提高资源利用率；且由于建筑废料发挥了用处，从而有效减小建筑垃圾对土地的占用和对土壤；且砖块的强度较低，容易被破碎到适当的大小，与水泥充分混合，保证搅拌后的物料均匀混合。
进一步的，所述加强纤维由以下重量份的材料组成：玻璃纤维8-10份，聚丙烯纤维3-5份，聚氯乙烯树脂3-5份；经过多种纤维聚合而成，相较单种纤维而言，具备多种纤维的特性以及高强度的韧性，有效提高制得后的混凝土的抗拉，抗弯，抗剪强度。
进一步的，所述搅拌设备包括机架、设于机架上的壳体、可转动的设于该壳体上的搅拌轴、设于该搅拌轴上的螺旋状搅拌桨及用于驱动所述壳体转动的驱动部件。
进一步的，所述搅拌轴上设有曝气部件和用于向该曝气部件输送气体的送气部件；通过曝气部件的上设置，搅拌轴能够在搅拌的过程中向外喷气，从而可将搅拌过程中出现结块的物料进行打散，使得物料的混合更为均匀，不会出现结块的情况，保证最后制得的混凝土质量高，物料混合均匀度高。
进一步的，所述曝气部件包括设于所述搅拌轴上的第一曝气通道、设于搅拌桨内的第二曝气通道及间隔搅拌桨外表面上的多个曝气孔；气体通过曝气通道进入至搅拌轴和搅拌桨内，再通过曝气孔向外喷出，由于孔的孔径一般设置的较小，从而气体在向外喷出时的喷射力一般较大，更易将结块的物料打散，实现良好的搅拌效果。
进一步的，所述进气部件包括设于所述搅拌轴上与所述第一曝气通道相连通的连接腔、与该连接腔相配合的连接座、固设于连接座内的进气管件及与该进气管件相连的气体发生器；所述连接座与所述连接腔为可转动配合；连接座与连接腔为可转动配合，从而壳体和搅拌轴的转动并不会影响到连接座，保证进气管件不会出现跟随搅拌轴转动而出现缠绕的情况，不易出现故障；且通过将进气部件分设为连接座和进气管件，保证磨损仅发生在连接座和搅拌轴之间，当连接座磨损时，可单独对连接座进行更换，无需更换整个进气部件，设备整体的使用寿命长，维修成本低。
进一步的，所述插接部上设有与所述进气管件相配合的密封结构，该密封部件包括设于所述插接部上的笼部和设于笼部内的多个橡胶件；笼部是由插接部局部向外胀开形成的，当收到外部挤压力时，笼部依旧能够恢复至外径与插接部相同的状态，从而当插接部插入至连接腔内时，笼部能够恢复至未胀开的状态，从而压紧橡胶件使得进气管件与插接部之间实现良好的密封，即使长期使用也不会出现泄漏；且笼部也存在向外的回复力，从而笼部的外表面与连接腔内壁之间始终为压紧配合，密封效果好。
进一步的，所述笼部的成型方法如下：a:开缝：在所述插接部的部分表面上间隔均匀的开设多个缝隙；b:冲压成型：通过压机对连接座进行冲压，使得插接部上开设缝隙的位置向外胀开，形成所述的笼部；笼部上具有多个条形件，相邻条形件之间形成开口槽，所述橡胶件由所述开口槽塞入至所述笼部内；采用上述成型方式进行成型，操作简单，成型效率高；通过开缝和冲压操作，保证笼部在插接部上直接成型得出，操作简便，且保证了后期插接部与连接腔相连时，两者之间的良好密封。
进一步的，所述进气管件为橡胶管，所述橡胶管内设有一撑件；橡胶管使得进气管件与橡胶件之间的贴合更为紧密，保证不会出现缝隙而产生泄漏；设置了撑件，可有效对进气管件进行支撑，保证进气管件在插接部内不会出现形变的情况，进一步保证进气管件与插接部之间的良好密封。
进一步的，所述搅拌桨外表面上包覆有弹性层，所述弹性层上对应于所述曝气孔的位置上设有单向出气口；弹性层具有一定的回复力，从而当气体向外喷出时，单向出气口将被打开，向外出气，但是当停止喷气时，单向出气口将在弹性层的回复力的作用下自动闭合，保证混凝土不会通过出气口进入至搅拌桨内。
综上所述，本发明具有以下优点：使用淤泥，煤渣，建筑废料等材料来制备水泥混凝土，减小对不可再生资源的浪费，防止资源出现不可逆的短缺情况；搅拌轴能够在搅拌的过程中向外喷气，从而可将搅拌过程中出现结块的物料进行打散，使得物料的混合更为均匀，不会出现结块的情况，保证最后制得的混凝土质量高，物料混合均匀度高。
附图说明
图1为本发明中搅拌设备的结构示意图。
图2为本发明中搅拌设备的局部剖视图。
图3为图2中A处的放大图。
图4为图2中B处第一种实施例的示意图。
图5为图4方式中连接座的结构示意图。
图6为图2中B处第二种实施例的示意图。
图7为图6方式中连接座的结构示意图。
图8为本发明中壳体与驱动部件的配合示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
一种高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：（1）原料获取：取得污泥、建筑废料、煤灰、水泥，并以1:1.5：1.2:2.5投入至搅拌设备中；具体的，所述污泥为污水处理的初沉池中的沉淀物，通过刮泥设备刮出得到，所述刮泥设备为现有技术可以实现，故不再赘述；其次所述污泥在投入至搅拌设备内之前，对污泥进行除臭处理，具体操作如下：按2:1的比例向污泥中投入氧化钙，通过耙子搅拌混合均匀后，静置20min；待静置完成后，在室外找一片水泥地面，之后将污泥用耙子在该水泥地面上铺晾开来，之后进行自然晾晒和风干，直至污泥自然风干变硬；之后再将风干后的污泥投入破碎机中进行破碎，破碎完成后过80目筛后，得到颗粒状的污泥原料；所述建筑废料为砖块，砖块的加工步骤如下:将在工地上得到的废弃砖块通过破碎机破碎后，经过120目筛过滤后得到颗粒状的建筑废料原料；
如图1-8所示，所述搅拌设备包括机架1、设于机架上的壳体2、可转动的设于该壳体上的搅拌轴3、设于该搅拌轴上的螺旋状搅拌桨4及用于驱动所述壳体转动的驱动部件5；所述驱动部件5包括固设于机架上的电机51、与该电机输出轴相连的转轮52、与该转轮转动连接的皮带轮53、与该皮带轮同轴设置的齿轮54及固设于壳体外表面上的齿圈55；所述皮带轮与所述转轮之间通过皮带传动连接，所述齿轮与所述齿圈相啮合，从而齿轮转动时即可带动壳体转动；进一步的，所述机架1上设有与所述壳体2相配合的助动部件6，该助动部件6为对称设于所述机架上的两组滚轮61，两组滚轮分别包括两个滚轮，从而4个滚轮将对壳体进行支撑，且壳体在发生转动时，滚轮也能够发生转动，从而有效减小壳体在转动过程中受到的摩擦力，使得壳体的转动更为顺畅。
所述搅拌轴3上设有曝气部件7和用于向该曝气部件输送气体的送气部件8；具体的，所述曝气部件7包括第一曝气通道71、第二曝气通道72及多个曝气孔73，所述第一曝气通道71设于所述搅拌轴上，所述第二曝气通道72设于搅拌桨内，与所述第一曝气通道71相连通；具体的，所述搅拌轴和搅拌桨分别为中空设置，以形成所述的第一曝气通道71、第二曝气通道72；所述的多个曝气孔73间隔均匀的设置在搅拌桨外表面上，且曝气孔73与所述第二曝气通道72相连通；作为优选，所述搅拌桨4外表面上包覆有弹性层41，该弹性层由橡胶制成，且弹性层通过粘接固定在所述搅拌桨4外表面上；进一步的，所述搅拌桨4外表面上间隔均匀的分布有多个条形的凹槽，从而在粘接时，凹槽内能够容纳较多的胶水，从而使得弹性层和所述搅拌桨4的连接更为牢固；为了防止物料通过曝气口进入至搅拌桨内，我们在所述弹性层41上对应于所述曝气孔的位置上设置了单向出气口411，具体的，该单向出气口411为设置在弹性层41的“一”字型缝隙，通过刀具在弹性层41上切割得到。
所述进气部件8包括设于所述搅拌轴上与所述第一曝气通道相连通的柱形连接腔81、连接座82、进气管件83及气体发生器；所述连接座82与所述连接腔为插接配合，且连接座82可相对所述连接腔81发生转动；所述进气管件83固设于连接座内，作为优选的，所述进气管件83为橡胶制成的橡胶管，且所述橡胶管内设有一撑件831，该撑件831为金属或塑料制成的中空管体，该撑件831的直径与进气管件83的内径相等，从而可对进气管件83起到支撑防止其变形的作用；所述气体发生器为鼓风机，该气体发生器与该进气管件相连；气体发生器产生的气体通过进气管件被输送至第一通道内，通过第二通道传送至曝气孔出并向外喷出，从而对正在搅拌的物料进行冲击。
为了防止出现漏气的情况，我们在所述送气部件8与所述搅拌轴3之间设置了防漏密封结构；具体的，该防漏密封结构包括密封层91、柱形的插接部92及密封件93，所述密封层91由橡胶制成，粘接在所述连接腔的内壁上，所述插接部92由所述连接座端部直接向外延伸形成，插接部92可与该连接腔插接配合，且相对连接腔发生转动；所述密封件93设于插接部上，于本实施例中，所述密封件93为间隔均匀的设于所述插接部外表面上的多圈凸筋931；当然，于其他实施例中，所述密封件93也可采用其他结构，如图所示，该密封件93包括环形凹槽932、柔性层933及套件934，所述环形凹槽932设于所述插接部外表面上，所述柔性层933为橡胶层，该柔性层933粘接在所述环形凹槽932的底壁上；所述套件934为环形的金属件，该套件934可转动的置于所述环形凹槽932内，且优选的，套件934的厚度应当略大于环形凹槽932的高度，等于连接腔的内径，从而当插接部插入至连接腔内时，套件与连接腔之间能够实现过盈配合，密封效果良好。
进一步的，所述插接部92上设有与所述进气管件相配合的密封结构，有效防止两者的连接处出现漏气的情况；具体的，该密封部件包括设于所述插接部上的笼部921和设于笼部内的多个橡胶件922；所述笼部921为插接部的其中一段直接向外胀开形成的，故而当插接部插入至连接腔内时；笼部能够恢复至胀开之前的状态，从而完全压紧在所述橡胶件上；具体的，所述笼部921的成型方法如下：a:开缝：在所述插接部92的中下部位置的外表面上间隔均匀的开设多个缝隙；b:冲压成型：通过压机对连接座进行冲压，使得插接部92上开设缝隙的位置向外胀开，形成所述的灯笼状结构的笼部；成型之后的笼部上具有多个条形件923，相邻条形件之间形成开口槽924，所述橡胶件922由所述开口槽924塞入至所述笼部内。
（2）搅拌：按水与水泥比为1:0.8的比例，向搅拌设备内投入水，之后启动搅拌设备，对搅拌设备内的物料和水进行搅拌混合；搅拌过程中向搅拌轴内通气，以使得搅拌轴上产生向外喷出的气流，从而在搅拌过程中冲击搅拌设备内的物料，达到良好的搅拌混合效果，搅拌30min后，进行下一步操作；（3）性能加强：向步骤（2）中搅拌得到的物料中加入加强纤维并继续搅拌1-2h，以得到成品；具体的，所述加强纤维由以下重量份的材料组成：玻璃纤维8份，聚丙烯纤维3份，聚氯乙烯树脂3份；制备方法如下：将上述物料玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯树脂投入至锅炉中，待锅炉加热至140℃后，反应10min，最后制得加强纤维。
实施例2
一种高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：（1）原料获取：取得污泥、建筑废料、煤灰、水泥，并以1:1.3：1.1:2.3投入至搅拌设备中，该搅拌设备的结构与实施例1中相同，故不再赘述；具体的，所述污泥为污水处理的初沉池中的沉淀物，通过刮泥设备刮出得到，所述刮泥设备为现有技术可以实现，故不再赘述；其次所述污泥在投入至搅拌设备内之前，对污泥进行除臭处理，具体操作如下：按2:1的比例向污泥中投入氧化钙，通过耙子搅拌混合均匀后，静置25min；待静置完成后，在室外找一片水泥地面，之后将污泥用耙子在该水泥地面上铺晾开来，之后进行自然晾晒和风干，直至污泥自然风干变硬；之后再将风干后的污泥投入破碎机中进行破碎，破碎完成后过80目筛后，得到颗粒状的污泥原料；所述建筑废料为砖块，砖块的加工步骤如下:将在工地上得到的废弃砖块通过破碎机破碎后，经过120目筛过滤后得到颗粒状的建筑废料原料；
（2）搅拌：按水与水泥比为1.1:0.8的比例，向搅拌设备内投入水，之后启动搅拌设备，对搅拌设备内的物料和水进行搅拌混合；搅拌过程中向搅拌轴内通气，以使得搅拌轴上产生向外喷出的气流，从而在搅拌过程中冲击搅拌设备内的物料，达到良好的搅拌混合效果，搅拌30min后，进行下一步操作；（3）性能加强：向步骤（2）中搅拌得到的物料中加入加强纤维并继续搅拌1-2h，以得到成品；具体的，所述加强纤维由以下重量份的材料组成：玻璃纤维8份，聚丙烯纤维5份，聚氯乙烯树脂3份；制备方法如下：将上述物料玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯树脂投入至锅炉中，待锅炉加热至140℃后，反应10min，最后制得加强纤维。
实施例3
一种高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：（1）原料获取：取得污泥、建筑废料、煤灰、水泥，并以1:1.5：1.2:2.5投入至搅拌设备中，该搅拌设备的结构与实施例1中相同，故不再赘述；具体的，所述污泥为污水处理的初沉池中的沉淀物，通过刮泥设备刮出得到，所述刮泥设备为现有技术可以实现，故不再赘述；其次所述污泥在投入至搅拌设备内之前，对污泥进行除臭处理，具体操作如下：按2:1的比例向污泥中投入氧化钙，通过耙子搅拌混合均匀后，静置30min；待静置完成后，在室外找一片水泥地面，之后将污泥用耙子在该水泥地面上铺晾开来，之后进行自然晾晒和风干，直至污泥自然风干变硬；之后再将风干后的污泥投入破碎机中进行破碎，破碎完成后过80目筛后，得到颗粒状的污泥原料；所述建筑废料为砖块，砖块的加工步骤如下:将在工地上得到的废弃砖块通过破碎机破碎后，经过120目筛过滤后得到颗粒状的建筑废料原料；
（2）搅拌：按水与水泥比为1:0.9的比例，向搅拌设备内投入水，之后启动搅拌设备，对搅拌设备内的物料和水进行搅拌混合；搅拌过程中向搅拌轴内通气，以使得搅拌轴上产生向外喷出的气流，从而在搅拌过程中冲击搅拌设备内的物料，达到良好的搅拌混合效果，搅拌30min后，进行下一步操作；（3）性能加强：向步骤（2）中搅拌得到的物料中加入加强纤维并继续搅拌1-2h，以得到成品；具体的，所述加强纤维由以下重量份的材料组成：玻璃纤维10份，聚丙烯纤维5份，聚氯乙烯树脂5份；制备方法如下：将上述物料玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯树脂投入至锅炉中，待锅炉加热至140℃后，反应10min，最后制得加强纤维。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
原料获取：取得污泥、建筑废料、煤灰、水泥投入至搅拌设备中；所述污泥为污水处理的初沉池中的沉淀物，通过刮泥设备刮出得到；所述污泥在投入至搅拌设备内之前，还需要进行除臭处理：按2:1的比例向污泥中投入氧化钙，混合均匀后静置20-30min；静置完成后，将污泥用耙子在室外铺晾开来，直至污泥自然风干；之后再将风干后的污泥投入破碎机中并过80目筛，得到污泥原料；所述建筑废料为砖块，该砖块通过破碎机破碎后经过120目筛得到建筑废料原料；
搅拌：向搅拌设备内投入水并启动搅拌设备，搅拌过程中向搅拌轴内通气，以使得搅拌轴上产生向外喷出的气流并冲击搅拌设备内的物料；
性能加强：向步骤（2）中搅拌得到的物料中加入加强纤维并继续搅拌以得到成品；所述加强纤维由以下重量份的材料组成：玻璃纤维8-10份，聚丙烯纤维3-5份，聚氯乙烯树脂3-5份；
所述搅拌设备包括机架（1）、设于机架上的壳体（2）、可转动的设于该壳体上的搅拌轴（3）、设于该搅拌轴上的螺旋状搅拌桨（4）及用于驱动所述壳体转动的驱动部件（5）；
所述驱动部件（5）包括固设于机架上的电机（51）、与该电机输出轴相连的转轮（52）、与该转轮转动连接的皮带轮（53）、与该皮带轮同轴设置的齿轮（54）及固设于壳体外表面上的齿圈（55）；所述皮带轮与所述转轮之间通过皮带传动连接，所述齿轮与所述齿圈相啮合；
所述搅拌轴（3）上设有曝气部件（7）和用于向该曝气部件输送气体的送气部件（8）；所述曝气部件（7）包括设于所述搅拌轴上的第一曝气通道（71）、设于搅拌桨内的第二曝气通道（72）及间隔搅拌桨外表面上的多个曝气孔（73）；
所述搅拌桨（4）外表面上包覆有弹性层（41），该弹性层由橡胶制成，且弹性层通过粘接固定在所述搅拌桨（4）外表面上；
所述弹性层（41）上对应于所述曝气孔的位置上设置了单向出气口（411），该单向出气口（411）为设置在弹性层（41）的“一”字型缝隙，通过刀具在弹性层（41）上切割得到；
所述进气部件（8）包括设于所述搅拌轴上与所述第一曝气通道相连通的连接腔（81）、与该连接腔相配合的连接座（82）、固设于连接座内的进气管件（83）及与该进气管件相连的气体发生器；所述连接座（82）与所述连接腔（81）为可转动配合；
所述插接部（92）上设有与所述进气管件相配合的密封结构，该密封部件包括设于所述插接部上的笼部（921）和设于笼部内的多个橡胶件（922）；
所述笼部（921）的成型方法如下：a:开缝：在所述插接部（92）的部分表面上间隔均匀的开设多个缝隙；b:冲压成型：通过压机对连接座进行冲压，使得插接部（92）上开设缝隙的位置向外胀开，形成所述的笼部；笼部上具有多个条形件（923），相邻条形件之间形成开口槽（924），所述橡胶件（922）由所述开口槽（924）塞入至所述笼部内。
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