CN113320019A - 一种镁基水泥混凝土拌和设备及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种镁基水泥混凝土拌和设备，所述设备包括：底座、上盘、料斗；所述上盘平行设置于底盘上，所述上盘通过稳钉与底盘转动连接，所述稳钉为至少一个；所述上盘与底盘接触面均设有齿槽；所述上盘设有进料口，所述进料口为垂直通孔；所述料斗设于上盘上，所述料斗的底部与进料口相通，所述料斗至少为一个，相对于现有技术，本发明设备进一步降低镁基水泥混凝土制品拌和的最小水胶比；同时，原料中的固体颗粒，特别是含有较多结晶水的原料得到充分研磨、拌和、水化，改善镁基水泥混凝土制品低水胶比下新拌浆体的流动度，及硬化后制品的微观结构。

Description

一种镁基水泥混凝土拌和设备及其应用
技术领域
本发明涉及混凝土拌和设备，尤其是一种镁基水泥混凝土拌和设备及其应用。
背景技术
镁基水泥是一种低碳水泥，包括氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、磷酸镁水泥等，镁基水泥普遍具有水胶比小的特点，特别是氯氧镁水泥和硫氧镁水泥，由于原料中的六水氯化镁和七水硫酸镁中结晶水含量高达53％和51％，故加入少量的水即可实现水化反应。通常硅酸盐水泥在较低水胶比时，利用减水剂增加新拌浆体流动性，但减水剂易导致硅酸盐水泥制品耐久性降低，影响硅酸盐水泥制品质量和使用寿命问题；对于镁基水泥，目前还没有解决较低水胶比或不加水情况下增加拌和流动性的技术手段。
而建筑领域中建筑废弃物的处理，特别是机制砂和机制石子，目前主要采用粉碎机破碎，存在噪音大、粉尘污染大、破碎后的砂石内部存在微裂纹等缺陷；此外，炼钢厂的水渣砂一般需要研磨成矿粉后才能进行利用，直接对水渣砂的高效资源化利用缺乏有效的技术方案；石英标准砂只能作为骨料参与3D打印增材制造，由于不能参与水化反应，石英标准砂与水泥浆体之间的粘结界面成为硬化浆体微观缺陷。
同时，我国每年产生大量建筑垃圾，超过70％为工程渣土，工程渣土为硅酸盐混凝土中有害杂质，不能直接添加到硅酸盐混凝土中，因此工程渣土难以直接利用。
发明内容
本发明提供一种镁基水泥混凝土拌和设备及其应用，以至少解决现有技术中较低水胶比下镁基水泥混凝土拌和流动性技术空白；机制砂石生产噪音大、粉尘污染大；石英标准砂与镁基水泥界面粘结不牢固；水渣砂、工程渣土难以资源化利用的问题。
本发明提供一种镁基水泥混凝土拌和设备，所述设备包括：底座、上盘、料斗；所述上盘平行设置于底盘上，所述上盘通过稳钉与底盘转动连接，所述稳钉为至少一个；所述上盘与底盘接触面均设有齿槽；所述上盘设有进料口，所述进料口为垂直通孔；所述料斗设于上盘上，所述料斗的底部与进料口相通，所述料斗至少为一个。
进一步地，所述料斗内设搅拌器；
所述搅拌器包括支撑杆、螺旋片，所述支撑杆固定在料斗底部，所述螺旋片盘旋固定在支撑杆上。
更进一步地，所述螺旋片上设有搅拌叶，所述搅拌叶至少设有一个；
所述搅拌叶为多个时，靠近料斗中上部的搅拌叶末端向上倾斜，靠近料斗下部的搅拌叶末端向下倾斜；
所述搅拌叶为向外凸的折片状。
进一步地，所述稳钉为四个，所述料斗为四个。
进一步地，所述料斗设有筛分器、粗料仓，所述粗料仓下部设置有粗料仓阀门。
更进一步地，所述筛分器为筛网，所述筛网设有粗料仓口，所述粗料仓口与粗料仓上部相对，所述筛网倾斜设置在料斗内侧，所述筛网的粗料仓口为最低点。
进一步地，所述底盘设有环形料槽；所述料斗设有料浆回流装置，所述料浆回流装置为回流导管，所述回流导管一端设在料斗中上部，另一端位于环形料槽上。
进一步地，所述齿槽为分区设置，所述每个分区上的齿槽为辐射型设置，所述上盘和底盘齿槽相同。
一种镁基水泥混凝土拌和设备的应用，所述应用包括如下步骤：
S101，将镁基水泥混凝土原料混合、搅拌均匀；
S102，将S101的粉末加入到镁基水泥混凝土拌和设备；筛分，粒径小于2.36mm的颗粒研磨拌和；粒径大于2.36mm的颗粒进入粗料仓；
S103，将S102浆体、水、粒径大于2.36mm的颗粒拌和均匀；即得浆料成品。
进一步地，所述镁基水泥混凝土原料包括以下重量份：镁砂100份，磷酸盐0-140份，镁盐0-130份，外加剂0-15份，磷石膏0-70份，镁基标准砂0-150份，水渣砂0-50份，石子0-90份，工程渣土0-40份，干冰0-25份，水0-50份；
所述镁砂包括轻烧氧化镁和重烧氧化镁；
所述镁基标准砂由不同颗粒的轻烧氧化镁和重烧氧化镁组成，所述镁基标准砂细度模数为3.5；所述水渣砂细度模数为3.8；所述工程渣土含砂量为23.16％，所含砂的细度模数为1.2；
所述磷酸盐包括磷酸二氢钾、磷酸二氢铵中的一种或两种，均为工业级原料；
所述镁盐包括七水硫酸镁、六水氯化镁中的一种或两种，所述镁盐均为工业级原料；
所述外加剂为无水柠檬酸、一水柠檬酸、二水柠檬酸、无水碳酸钠、无水柠檬酸钠、二水柠檬酸钠、硼砂、硼酸、草酸和草酸钠中的一种或几种组合，所述外加剂为化学分析纯；
所述干冰为米粒状，长度为5mm-15mm。
相对于现有技术，本发明设备进一步降低镁基水泥混凝土制品拌和的最小水胶比；同时，原料中的固体颗粒，特别是含有较多结晶水的原料得到充分研磨、拌和、水化，改善镁基水泥混凝土制品低水胶比下新拌浆体的流动度和硬化后制品的微观结构。
附图说明
图1为镁基水泥混凝土拌和设备俯视图；
图2为镁基水泥混凝土拌和设备示意图；
图3为镁基水泥混凝土拌和设备上盘示意图；
图4为镁基水泥混凝土拌和设备底盘示意图。
1，料斗；2，上盘；3，底盘；4，台架；5，电机；6，升降装置；7，控制装置；8，稳钉；10，粗料仓；11，搅拌器；12，导流槽阀门；13，筛网；14，支撑杆；15，螺旋片；16，搅拌叶；17，料浆回流装置；18，支架；19，回流导管；20，料浆勺；21，转动装置；22，齿槽；23，导流槽；24，进料口；25，料斗阀门；26，粗料仓阀门；27，环形料槽。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例1
本实施例镁基水泥混凝土拌和设备，如图1-4所示，所述设备包括：底座、上盘、料斗；所述上盘平行设置于底盘上，所述上盘通过稳钉与底盘转动连接，所述稳钉为至少一个；所述上盘与底盘接触面均设有齿槽；所述上盘设有进料口，所述进料口为垂直通孔；所述料斗设于上盘上，所述料斗的底部与进料口相通，所述料斗至少为一个。
优选的拌和设备设有四个稳钉，料斗设置四个。
优选的，本实施例还设有台架、电机、升降装置和控制装置，所述上盘与电机通过稳钉连接，所述稳钉穿过底盘中央，所述升降装置通过稳钉对上盘进行升降，调节上盘和底盘间距离，所述控制装置与电机、料斗和升降装置连接。
本实施例采用石磨原理，将石磨运用在建筑领域，用来对水胶比小的水泥进行研磨、拌和，同时解决机制砂和机制石子采用粉碎机破碎噪音大、粉尘污染大、破碎后的砂石内部存在微裂纹等缺陷问题。
优选的，所述料斗内设搅拌器，
其中，所述搅拌器包括支撑杆、螺旋片，所述支撑杆固定在料斗底部，所述螺旋片盘旋固定在支撑杆上；所述搅拌器支撑杆下端通过传动轴与稳钉连接。
本实施例原料研磨前在料斗中进行充分的搅拌，使原料混合充分。
优选的，所述螺旋片上设有搅拌叶，所述搅拌叶至少设有一个；
其中，所述搅拌叶为多个时，靠近料斗中上部的搅拌叶末端向上倾斜，靠近料斗下部的搅拌叶末端向下倾斜。
优选的，所述搅拌叶设有六个；
其中，所述搅拌叶为向外凸的折片状。
本实施例，可满足有特殊搅拌需求的原料配方，如带有干冰的镁基水泥配方，充分搅拌使原料更好的水化放热。
优选的，所述料斗设有筛分器、粗料仓，所述粗料仓下部设置有粗料仓阀门。
其中，所述料斗内上部设有筛分器和粗料仓，下部设有搅拌器和料斗阀门，所述料斗固定在上盘上，通过上盘中稳钉的转动实现筛分和搅拌；本实施例设置的筛分器，可以对原料进行筛分，细料直接进入料斗，粗料进入粗料仓，控制装置可以控制粗料仓阀门开启，以控制粗料进入的时间。
优选的，所述筛分器为筛网，所述筛网设有粗料仓口，所述粗料仓口与粗料仓上部相对，所述筛网倾斜设置在料斗内侧，所述筛网的粗料仓口为最低点。
其中，所述筛网向下的倾角为30°，筛网的孔径为2mm，所述筛网中部与搅拌器支撑杆上端连接。
本实施例搅拌器工作时，支撑杆带动筛网抖动，起到筛分作用；筛网倾斜设置，使筛分的粗料顺利通过粗料仓口进入粗料仓。
优选的，所述底盘设有环形料槽；所述料斗还设有料浆回流装置，所述料浆回流装置为回流导管，所述回流导管一端设在料斗中上部，另一端位于环形料槽上。
其中，所述料浆回流装置还包括支架、料浆勺和转动装置，所述回流导管位于环形料槽上的一端设有料浆勺，所述支架固定回流导管；所述转动装置与稳钉传动连接；所述底盘设有导流槽，所述导流槽设有导流槽阀门。
本实施例中，料斗中多余料浆沿料浆回流装置进入环形料槽；料浆回流装置随着上盘、料斗转动，料浆勺推动环形导流槽中研磨好的浆料，料浆沿着导流槽流出，即可进行浇筑或3D打印。
优选的，所述齿槽为分区设置，所述分区中的齿槽辐射型设置，上盘和底盘齿槽相同。
优选的，所述稳钉的转动速率为120r/min。
实施例2、3镁基水泥混凝土拌和设备的应用，包括如下步骤：
S101，将镁基水泥混凝土原料投入到料斗中，原料经筛分器筛分，粒径小于2.36mm的粉末颗粒在料斗内搅拌均匀，进入进料口；粗料进入粗料仓；
S102，S101拌和的粉末在上盘和底盘间研磨拌和；
S103，将S102浆体再次投入到镁基水泥混凝土拌和设备，加入水、粒径大于2.36mm的颗粒搅拌均匀；即得浆料，可进行浇筑或3D打印。
对照例1、对照例2使用传统混凝土搅拌机拌和设备、常规方法拌和。
实施例2、对照例1镁基水泥混凝土配方,包括以下重量份原料：轻烧氧化镁100份，七水硫酸镁130份，无水柠檬酸5份，磷石膏50份，镁基标准砂100份，水渣砂20份，石子80份，工程渣土30份，干冰15份，水10份；
实施例3、对照例2镁基水泥混凝土配方，包括以下重量份原料：镁砂100份，磷酸盐50份，镁盐100份，一水柠檬酸8份，磷石膏70份，镁基标准砂150份，水渣砂50份，石子50份，工程渣土40份，干冰20份，水20份；
其中，实施例2-3、对照例1-2中所述镁砂包括轻烧氧化镁和重烧氧化镁；
所述镁基标准砂由不同颗粒的轻烧氧化镁和重烧氧化镁组成。
所述镁基标准砂细度模数为3.5；所述水渣砂细度模数为3.8；所述工程渣土含砂量为23.16％，所含砂的细度模数为1.2；所述七水硫酸镁含量为98％，细度为48μm；所述外加剂为化学分析纯；所述干冰为米粒状，长度为10mm。
性能检测对照:
实施例2-3、对照例1-2拌和的镁基水泥混凝土性能测试对照如表1所示。
表1.实施例2-3、对照例1-2拌和的镁基水泥混凝土性能测试结果
Figure BDA0003084098930000051
通过实施例2-3、对照例1-2测试结果对比，本发明设备对镁基水泥混凝土原料进行搅拌、研磨，使原料中的固体颗粒，特别是含有较多结晶水的原料得到充分研磨、拌和和水化，本发明实施例比对照例的流动度提高，改善镁基水泥混凝土制品低水胶比下新拌浆体的流动度和硬化后制品的微观结构；进一步降低镁基水泥混凝土制品拌和的最小水胶比；提高混凝土制品的质量和使用寿命。
本发明使干冰与其它原料充分混合，在一定温湿度、浓度、压力的二氧化碳气体环境中，有助于镁基水泥混凝土制品继续碳化，增强镁基水泥的力学性能和耐水性，同时增加镁基水泥混凝土制品的固碳量。
本发明拌和方法使水渣砂、工程渣土可直接利用到混凝土制品中，使镁基标准砂替代石英标准砂，并参与混凝土水化反应，为建筑领域及全社会的碳排放减少做出了贡献，具有十分明显的技术优势和经济生态效益。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镁基水泥混凝土拌和设备，其特征在于，所述设备包括：底座、上盘、料斗；所述上盘平行设置于底盘上，所述上盘通过稳钉与底盘转动连接，所述稳钉为至少一个；所述上盘与底盘接触面均设有齿槽；所述上盘设有进料口，所述进料口为垂直通孔；所述料斗设于上盘上，所述料斗的底部与进料口相通，所述料斗至少为一个。
2.根据权利要求1所述的一种镁基水泥混凝土拌和设备，其特征在于，所述料斗内设搅拌器；
所述搅拌器包括支撑杆、螺旋片，所述支撑杆固定在料斗底部，所述螺旋片盘旋固定在支撑杆上。
3.根据权利要求2所述的一种镁基水泥混凝土拌和设备，其特征在于，所述螺旋片上设有搅拌叶，所述搅拌叶至少设有一个；
所述搅拌叶为多个时，靠近料斗中上部的搅拌叶末端向上倾斜，靠近料斗下部的搅拌叶末端向下倾斜；
所述搅拌叶为向外凸的折片状。
4.根据权利要求1所述的一种镁基水泥混凝土拌和设备，其特征在于，所述稳钉为四个；所述料斗为四个。
5.根据权利要求1所述的一种镁基水泥混凝土拌和设备，其特征在于，所述料斗设有筛分器、粗料仓，所述粗料仓下部设置有粗料仓阀门。
6.根据权利要求5所述的一种镁基水泥混凝土拌和设备，其特征在于，所述筛分器为筛网，所述筛网设有粗料仓口，所述粗料仓口与粗料仓上部相对，所述筛网倾斜设置在料斗内侧，所述筛网的粗料仓口为最低点。
7.根据权利要求1所述的一种镁基水泥混凝土拌和设备，其特征在于，所述底盘设有环形料槽；所述料斗设有料浆回流装置，所述料浆回流装置为回流导管，所述回流导管一端设在料斗中上部，另一端位于环形料槽上。
8.根据权利要求1所述的一种镁基水泥混凝土拌和设备，其特征在于，所述齿槽为分区设置，所述每个分区上的齿槽为辐射型设置，所述上盘和底盘齿槽相同。
9.一种权利要求1-8任意一项所述镁基水泥混凝土拌和设备的应用，其特征在于，所述应用包括如下步骤：
S101，将镁基水泥混凝土原料混合，搅拌均匀；
S102，将S101的粉末加入到镁基水泥混凝土拌和设备；筛分，粒径小于2.36mm的颗粒研磨拌和；粒径大于2.36mm的颗粒进入粗料仓；
S103，将S102浆体、水、粒径大于2.36mm的颗粒、拌和均匀；即得浆料成品。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述镁基水泥混凝土原料包括以下重量份：镁砂100份，磷酸盐0-140份，镁盐0-130份，外加剂0-15份，磷石膏0-70份，镁基标准砂0-150份，水渣砂0-50份，石子0-90份，工程渣土0-40份，干冰0-25份，水0-50份；
所述镁砂包括轻烧氧化镁和重烧氧化镁；
所述镁基标准砂由不同颗粒的轻烧氧化镁和重烧氧化镁组成，所述镁基标准砂细度模数为3.5；所述水渣砂细度模数为3.8；所述工程渣土含砂量为23.16％，所含砂的细度模数为1.2；
所述磷酸盐包括磷酸二氢钾、磷酸二氢铵中的一种或两种，均为工业级原料；
所述镁盐包括七水硫酸镁、六水氯化镁中的一种或两种，所述镁盐均为工业级原料；
所述外加剂为无水柠檬酸、一水柠檬酸、二水柠檬酸、无水碳酸钠、无水柠檬酸钠、二水柠檬酸钠、硼砂、硼酸、草酸和草酸钠中的一种或几种组合，所述外加剂为化学分析纯；
所述干冰为米粒状，长度为5mm-15mm。
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