CN112720857A - 一种水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置及方法，装置包括流动度检测装置、拌和加水量成套控制装置。所述流动度度检测装置用于间接测量水泥稳定碎石的含水量，在拌和站和施工现场各配备一个；所述拌和加水量成套控制装置包括数据处理器和电动流量计，所述数据处理器的输入端在拌和站和施工现场各设置一个，并与所述流动度检测装置连接，所述数据处理器的数据输出端与拌和站的电动流量计连接。该方法利用同种混合料的流动度与含水量唯一对应关系，借助数据处理器分析对比施工现场测得的流动度与拌合站输入的流动度，最后从输出端发出信号控制电动流量计来自动调整拌和加水量。

Description

一种水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置及方法

技术领域

本发明属于道路建筑材料搅拌技术领域，具体涉及一种水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置及方法。

背景技术

水泥稳定碎石多采用专用拌和站进行连续式集中拌和，该工艺能较好保证水泥稳定碎石混合料级配的稳定性，以保证基层整体质量。尽管如此，水泥稳定碎石混合料的一些技术指标参数还是会在拌和、运输等过程中出现变异，不能保持恒定，如水泥稳定碎石混合料中水泥含量、矿料级配、含水量等参数在整个生产过程中处于一定的变化过程，无法做到与设计值完全一致。

考虑到拌和成品料的水分会在拌和、运输等过程中蒸发、损耗，现有的施工往往是拌和站负责人依据运输的远近和天气情况，凭经验控制拌和加水量，使其比室内标准击实试验获得的最佳含水率多约0.5％～1.0％，以保证混合料在压实施工前达到或尽可能接近最佳含水量。

这种凭经验的控制方法有很多不足，主要在于：

(1)最开始的拌和加水量控制主要靠拌合站负责人凭经验判断，主观性强，不够准确；

(2)成品料运输到现场后，由于含水量难以测量，因此施工负责人也仅能凭经验判断其含水量是否接近最佳含水量，随后再向拌和站负责人反馈，这样极有可能会造成信息传递差，使得拌和时加水量的调整也不准确。以上诸多原因使得最终的施工含水量与最佳含水量往往差距较大，基层性能也不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置及方法，所述的方法采用电动流量计自动控制加水量，提高了准确性；

本发明的另一目的是提供一种水泥稳定碎石含水量间接测量方法，提出流动度测量指标，用来反映含水量大小，避免了含水量控制主观性强、不宜量化的问题。此外，本发明的加水量调整可由施工现场测量结果直接控制，避免了信息反馈过程中的误差，有效保证了施工拌和的质量。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置，包括：

流动度检测装置，用于测量水泥稳定碎石试样的流动度；

数据处理器，其数据输入端用于接收所述流动度检测装置测量到的水泥稳定碎石试样的流动度，其数据输出端与拌和站加水电动流量计的信号输入端连接；

所述流动度检测装置包括两套，在拌和站和施工现场各设置一套。

所述流动度检测装置包括：

流动度筒，呈上小下大的喇叭状结构，且直径较大的一端开口设置，直径较小的一端封口设置，其内用于装填所述水泥稳定碎石试样；

底板，呈水平放置，其上用于放置所述流动度筒，底板上设有对所述流动度筒进行定位用的定位标记；

两个竖直架，以所述流动度筒为中心对称设置在底板的两侧，两个竖直架的顶端之间设有横架；

所述横架上位于流动度筒的正上方设有竖向起吊机构，所述竖向起吊机构用于当流动度筒内灌实水泥稳定碎石试样后将所述流动度筒沿竖直方向向上拔起；

激光发射器，设置在所述流动度筒一侧的竖直架上，其用于向流动度筒方向发射激光；

激光接收器，设置在所述流动度筒另一侧的竖直架上，其用于接收所述激光发射器的激光信号；

所述激光发射器和激光接收器用于检测当流动度筒拔起后所述水泥稳定碎石试样自由流动后最高点的高度；

所述激光接收器将检测到的所述高度信号发送给所述数据处理器。

所述定位标记为设置在底板上，且与所述流动度筒直径较大端尺寸一样的圆形标线。

所述竖向起吊机构包括：

定滑轮，设置在所述横架上，且位于所述流动度筒的正上方；

拉绳，一端绕过所述定滑轮后与所述流动度筒上小直径端连接；

所述流动度筒的小直径端上设有与所述拉绳相连接的连接环。

本发明进一步公开了一种水泥稳定碎石试样连续式拌和施工方法，采用所述的水泥连续式拌和施工含水量控制装置，包括如下步骤：

S1、水泥稳定碎石试样流动度检测：

S11、将流动度筒和需要用到的搅拌棒湿润；

S12、将待测试的水泥稳定碎石试样用搅拌棒搅拌均匀；

S13、将搅拌均匀的水泥稳定碎石试样分三层填充进流动度筒中，每层装填的高度约占流动度筒高度的三分之一，每层用搅拌棒由边缘至中心插捣多次，各次插捣应在界面上均匀分布，使得每层界面粗细集料较为均匀分布且平整；

S14、装填结束后，用镘刀刮去多余的拌和物，并抹平流动度筒的筒口以及清除洒落在底板上的水泥稳定碎石试样，并利用封口片将流动度筒的开口端封口，防止倒置过程水泥稳定碎石试样撒落；

S15、将装满水泥稳定碎石试样的流动度筒放置在底板上，大直径端与底板上的定位标记重合，并抽掉封口片；

S16、提升流动度筒，并尽量保持匀速拉动；

S17、流动度筒拔起后，启动激光发射器和激光检测器，激光发射器发出的激光只有通过水泥稳定碎石试样的最高点，才可以在激光检测器上获得信号，这样不同的试样高度就对应不同的流动度；在提升流动度筒的过程中，当水泥稳定碎石试样的一侧发生崩陷，则应重新取样另测；

S18、将底板上的水泥稳定碎石试样清除干净；

S2、加水量计算：

S21、拌合站工作人员按照室内试验获得的最佳含水量ω₀分别拌合10kg的成品料开展上述流动度试验，并在装置中输入试验采用的各个含水量，水泥稳定碎石试样流动度数据会输入到装置中与相应的含水量唯一对应；

S22、施工现场工作人员对运到施工现场的水泥稳定碎石试样开展流动度试验，施工现场的含水量数据输入到装置后会通过所述数据处理器自动比对拌合站录入的含水量数据；

S23、数据处理器比对后，如果装置识别到施工现场与拌合站录入的最佳含水量误差绝对值超过阈值，则认为拌合加水量需要调整，否则认为含水量接近最佳含水量，无需调整拌和加水量；

当超过了阈值，需要调整拌和加水量；在此情形下，数据处理器将流动度调整量自动换算成含水量调整量，进而将调整量通过数据处理器上的数据输出端传递给拌和站的加水电动流量计调整拌和加水量。

所述数据处理器中对流动度数据采用归一化处理，无量纲化并放大差异，公式如下：

式中：x为流动度，cm；Min/Max为一组流动度数据的最小/大值，cm；x′为无量纲化值，范围[0,1]。

有益效果：

与现有技术相比，本发明具有以下益果：

1、该水泥连续式拌和施工含水量控制装置及方法考虑了拌和、运输过程中的水分损失，采用电动流量计自动控制加水，具有高精度、高自动化的优势；

2、该水泥连续式拌和施工含水量控制装置及方法提出流动度来间接反映含水量，使得拌和加水量调整得到了量化，为拌和加水量的调整与控制提供了“数值”依据，一改过去仅凭经验的局面。从短期来看提高了水泥稳定碎石基层的拌和施工质量，从长期来看也有利于减少不必要的水资源浪费，与节约资源的国家发展战略相一致。

3、该水泥连续式拌和施工含水量控制装置及方法允许施工现场测量结果直接远程自动调整拌和加水量，可以有效降低地施工现场与拌合站信息反馈的误差，提升了拌和施工工艺流程的质量和效率。

附图说明：

图1为本发明提供的流动度检测装置流动度筒提起后结构示意图；

图2为本发明提供的流动度检测装置流动度筒提起前结构示意图；

图3为本发明提供的拌和加水量成套控制装置示意图；

图4为本发明提供的技术方案流程图。

图中标号：1底板、2竖直架、3激光发射器、4激光检测器、5横架、6定滑轮、7水泥稳定碎石试样、8数据处理器的数据输入端、9数据处理器、10数据处理器的数据输出端、11电动流量计、12流动度筒、13拉绳。

具体实施方式

下面将结合本发明专利的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，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，都属于本发明专利保护的范围。

参照图1和图2，流动度检测装置包括底板1、放置在底板1顶部的流动度筒12和垂直固定在底板1两端的两个竖直架2，流动度筒12位于两个竖直架2之间，两个竖直架2的外部分别安装激光发射器3和激光检测器4，原理在于：对于同一种水泥稳定碎石试样，不同的含水量对应不同的流动度，而在体积相同的情况下，不同的流动度又对应不同的高度。这样，激光检测器上接收信号的长度有所不同，混合料高度越大，接收的激光信号长度越短，就可以自动获取不同数值的流动度。

两个所述竖直架2顶端通过横架5连接，流动度筒12顶部与固定在横架5上的滑轮6连接，设置滑轮和定位标记的目的在于，由于人工提升流动度筒会出现每次测量受力方向不一致，而通过设置滑轮和标线，可以保证每次试样受力方向一致竖直，有效减少人为误差。

一种水泥稳定碎石试样含水量测试方法，包括以下步骤：

S1、先将流动度筒12和需要用到的搅拌棒湿润；

S2、将待测试的水泥稳定碎石试样用搅拌棒搅拌均匀；

S3、将搅拌均匀的水泥稳定碎石试样分三层填充进流动度筒12中，每层装填的高度约占流动度筒12高度的三分之一，每层用搅拌棒由边缘至中心插捣多次，各次插捣应在界面上均匀分布，使得每层界面粗细集料较为均匀分布且平整；

S4、装填结束后，用镘刀刮去多余的拌和物，并抹平流动度筒12的筒口以及清除洒落在底板1上的水泥稳定碎石试样，并用铁片封口，防止倒置过程混合料撒落；

S5、将装满水泥稳定碎石试样的流动度筒放置在底板上，底面与定位标记重合，并抽掉封口铁片；

S6、提升流动度筒12，整个提升过程时间控制在10s左右，并尽量保持匀速拉动；

S7、流动度筒12拔起后，启动激光发射器3和激光检测器4，激光发射器3发出的激光只有通过水泥稳定碎石试样的最高点，才可以在激光检测器上获得信号，这样不同的试样高度就对应不同的流动度，在提升流动度筒12的过程中，当水泥稳定碎石试样的一侧发生崩陷，则应重新取样另测；

S8、将底板1上的水泥稳定碎石试样清除干净。

另参照图1，拌和加水量成套控制装置包括数据处理器的数据输入端8、数据处理器9、数据处理器的数据输出端10、电动流量计11，数据处理器的数据输入端8通过红外线接收装置与激光接收器连接，避免了人工输入的繁琐与低效；数据处理器的数据输出端10与拌和站加水电动流量计11连接，因此加水量调整可以实现自动控制。

本实施例提供的水泥稳定碎石试样具体级配如下表所示：

水泥剂量采用5％，最佳含水量为4.5％，室内试验测得7d无侧限抗压强度为4.5Mpa。

具体实施步骤如下：

S1、拌合站负责人按照室内试验获得的最佳含水量ω₀(±0.2％、±0.4％、+0.6％等)分别拌合10kg的成品料开展上述流动度试验，并在装置中输入试验采用的各个含水量，而流动度数据会由输入端8输入到数据处理器9中与相应的含水量唯一对应，如下表：

S2、某施工日为晴天，施工现场负责人对运到施工现场的水泥稳定碎石试样开展流动度试验，测量结果为14.9cm，归一化值为0.1，施工现场的数据输入到数据处理器后会通过数据处理器自动比对拌合站录入的数据；

S3、数据处理器9比对后，如果装置识别到施工现场与拌合站录入的最佳含水量误差绝对值超过阈值(一级、高级公路基层为0.1，二级公路及其以下为0.2)，则认为拌合加水量需要调整，否则认为含水量接近最佳含水量，无需调整拌和加水量。本实施例中误差绝对值为0.3，超过了阈值，需要调整拌和加水量；

S4、在此情形下，数据处理器会将流动度调整量自动换算成含水量调整量，进而将调整量通过输出端传递给电动流量计调整拌和加水量。本实施例中需要提高拌和加水量0.2％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置，其特征在于，包括：

流动度检测装置，用于测量水泥稳定碎石试样的流动度；

数据处理器，其数据输入端用于接收所述流动度检测装置测量到的水泥稳定碎石试样的流动度，其数据输出端与拌和站加水电动流量计的信号输入端连接；

所述流动度检测装置包括两套，在拌和站和施工现场各设置一套。

2.根据权利要求1所述的水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置，其特征在于，所述流动度检测装置包括：

流动度筒，呈上小下大的喇叭状结构，且直径较大的一端开口设置，直径较小的一端封口设置，其内用于装填所述水泥稳定碎石试样；

底板，呈水平放置，其上用于放置所述流动度筒，底板上设有对所述流动度筒进行定位用的定位标记；

两个竖直架，以所述流动度筒为中心对称设置在底板的两侧，两个竖直架的顶端之间设有横架；

所述横架上位于流动度筒的正上方设有竖向起吊机构，所述竖向起吊机构用于当流动度筒内灌实水泥稳定碎石试样后将所述流动度筒沿竖直方向向上拔起；

激光发射器，设置在所述流动度筒一侧的竖直架上，其用于向流动度筒方向发射激光；

激光接收器，设置在所述流动度筒另一侧的竖直架上，其用于接收所述激光发射器的激光信号；

所述激光发射器和激光接收器用于检测当流动度筒拔起后所述水泥稳定碎石试样自由流动后最高点的高度；

所述激光接收器将检测到的所述高度信号发送给所述数据处理器。

3.根据权利要求2所述的水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置，其特征在于，所述定位标记为设置在底板上，且与所述流动度筒直径较大端尺寸一样的圆形标线。

4.根据权利要求2所述的水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置，其特征在于，所述竖向起吊机构包括：

定滑轮，设置在所述横架上，且位于所述流动度筒的正上方；

拉绳，一端绕过所述定滑轮后与所述流动度筒上小直径端连接；

所述所述流动度筒的小直径端上设有与所述拉绳相连接的连接环。

5.一种水泥稳定碎石连续式拌和施工方法，采用如权利要求2～4中任一所述的水泥稳定碎石连续式拌和施工含水量控制装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1、水泥稳定碎石试样流动度检测：

S11、将流动度筒和需要用到的搅拌棒湿润；

S12、将待测试的水泥稳定碎石试样用搅拌棒搅拌均匀；

S13、将搅拌均匀的水泥稳定碎石试样分三层填充进流动度筒中，每层装填的高度约占流动度筒高度的三分之一，每层用搅拌棒由边缘至中心插捣多次，各次插捣应在界面上均匀分布，使得每层界面粗细集料较为均匀分布且平整；

S14、装填结束后，用镘刀刮去多余的拌和物，并抹平流动度筒的筒口以及清除洒落在底板上的水泥稳定碎石试样，并利用封口片将流动度筒的开口端封口，防止倒置过程水泥稳定碎石试样撒落；

S15、将装满水泥稳定碎石试样的流动度筒放置在底板上，大直径端与底板上的定位标记重合，并抽掉封口片；

S16、提升流动度筒，并尽量保持匀速拉动；

S17、流动度筒拔起后，启动激光发射器和激光检测器，激光发射器发出的激光只有通过水泥稳定碎石试样的最高点，才可以在激光检测器上获得信号，这样不同的试样高度就对应不同的流动度；在提升流动度筒的过程中，当水泥稳定碎石试样的一侧发生崩陷，则应重新取样另测；

S18、将底板上的水泥稳定碎石试样清除干净；

S2、加水量计算：

S21、拌合站工作人员按照室内试验获得的最佳含水量ω₀分别拌合10kg的成品料开展上述流动度试验，并在装置中输入试验采用的各个含水量，水泥稳定碎石试样流动度数据会输入到装置中与相应的含水量唯一对应；

S22、施工现场工作人员对运到施工现场的水泥稳定碎石试样开展流动度试验，施工现场的含水量数据输入到装置后会通过所述数据处理器自动比对拌合站录入的含水量数据；

S23、数据处理器比对后，如果装置识别到施工现场与拌合站录入的最佳含水量误差绝对值超过阈值，则认为拌合加水量需要调整，否则认为含水量接近最佳含水量，无需调整拌和加水量；

当超过了阈值，需要调整拌和加水量；在此情形下，数据处理器将流动度调整量自动换算成含水量调整量，进而将调整量通过数据处理器上的数据输出端传递给拌合站的加水电动流量计调整拌和加水量。

6.根据权利要求5所述的水泥稳定碎石试样连续式拌和施工方法，其特征在于，所述数据处理器中对流动度数据采用归一化处理，无量纲化并放大差异，公式如下：

式中：x为流动度，cm；Min/Max为一组流动度数据的最小/大值，cm；x′为无量纲化值，范围[0,1]。

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