CN114734533A - 一种加强固碳的混凝土搅拌装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土搅拌装置技术领域，特别涉及一种加强固碳的混凝土搅拌装置及方法。该装置包括主搅拌釜、预搅拌釜，预搅拌釜包括筒体、料门机构、扬料机构，筒体的上下两侧开设有粉料进口和连通口，预搅拌釜通过连通口与主搅拌釜连接，筒体还开设有二氧化碳入口、水雾入口；所述料门机构包括料门驱动、圆弧料门板，圆弧料门板的两端部间形成有缺口部，料门驱动带动圆弧料门板旋转，使缺口部循环通过粉料进口和连通口；所述扬料机构包括扬料驱动、扬料叶片。设置预搅拌釜使添加的水泥粉在高湿度高压高二氧化碳的环境中经过了预处理，预处理生成了大量碳酸钙晶核，使得在主搅拌釜内可快速生成碳酸钙晶体，提高反应速度，强化了混凝土强度。

Description

一种加强固碳的混凝土搅拌装置及方法
技术领域
本发明涉及混凝土搅拌装置技术领域，特别涉及一种加强固碳的混凝土搅拌装置及方法。
背景技术
水泥基材碳化因降低材料PH值，进而破坏钢筋表面钝化膜，长久以来被认为是耐久性问题，但碳化在改良水泥基材性能方面也具备较多的积极作用，例如降低孔隙率、改善孔隙结构、增强力学性能、提升渗透性等。于混凝土搅拌阶段加强碳化是解决上述问题研究的方向之一。例如申请公布号为CN 113650160A的中国专利公开了搅拌中添加二氧化碳的混凝土建材制备方法及装置，其采用的方式为原材料混合于密闭容器中搅拌，并在搅拌过程中通入二氧化碳以加强碳化效果。上述设备中，虽然容器内混凝土被不断搅拌，但二氧化碳与混凝土的接触面积有限，二氧化碳渗入困难，碳化效率不高。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明提供一种通过设置预搅拌釜进行水泥粉与二氧化碳吸收反应的加强固碳的混凝土搅拌装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种加强固碳的混凝土搅拌装置，其特征在于：包括主搅拌釜、预搅拌釜，所述预搅拌釜包括筒体、料门机构、扬料机构，所述筒体具有圆弧形内筒壁且筒体横置设置，筒体的上下两侧分别开设有贯穿入圆弧形内筒壁的粉料进口和连通口，预搅拌釜通过连通口与主搅拌釜连接，筒体还开设有二氧化碳入口、水雾入口；所述料门机构包括料门驱动、圆弧料门板，所述圆弧料门板设于筒体内，且圆弧料门板的外壁与圆弧形内筒壁相切，圆弧料门板的两端部间形成有缺口部，料门驱动带动圆弧料门板旋转，使缺口部循环通过粉料进口和连通口；所述扬料机构包括扬料驱动、扬料叶片，所述扬料叶片设于筒体内，扬料驱动带动杨料叶片于筒体内旋转。
进一步的，所述料门驱动和扬料驱动分别设于筒体左右两端，所述料门机构还包括第一旋转轴、连接臂，第一旋转轴由筒体一端穿入，连接臂连接第一旋转轴与圆弧料门板，所述扬料机构还包括第二旋转轴，第二旋转轴由筒体另一端穿入，所述扬料叶片设于第二旋转轴上，第一旋转轴与第二旋转轴同轴设置，且第一旋转轴与第二旋转轴的端部间通过旋转结构连接。
进一步的，所述第一旋转轴一端设有套筒，所述第二旋转轴一端设有插入杆，第二旋转轴通过插入杆插入第一旋转轴的套筒内，且插入杆与套筒间设有轴承。
进一步的，所述筒体包括圆筒部、设于圆筒部两端的锥筒部，所述锥筒部的扩口一端朝向圆筒部，所述圆筒部的内壁为所述圆弧形内筒壁，使筒体下部的两侧形成朝向连通口向下倾斜的倾斜面。
进一步的，所述二氧化碳入口、水雾入口设于筒体上部并分别设于两锥筒部处，使二氧化碳入口、水雾入口朝向粉料进口的下侧位置喷射。
进一步的，所述筒体还分布设有若干朝向筒体内的冲洗喷头。
进一步的，所述主搅拌釜内设有搅拌轴，主搅拌釜上开设有骨料进口、观察窗，所述观察窗由玻璃封闭，所述观察窗外设有摄像装置，所述观察窗内侧设有活动挡板，所述活动挡板于遮蔽观察窗与开启观察窗的位置活动。
进一步的，所述摄像装置包括朝向观察窗内方向的摄像头、补光灯。
一种加强固碳的混凝土搅拌方法，其特征在于：基于上述任意一项所述的一种加强固碳的混凝土搅拌装置，包括,
预搅拌釜内过程：
S1.料门驱动带动圆弧料门板旋转，当圆弧料门板旋转至缺口部与粉料进口重叠时，粉料进口被开启，水泥粉经由粉料进口进入到筒体内；
S2.随着圆弧料门板的旋转，缺口部与粉料进口错开，粉料进口被关闭，此时筒体内处于一相对封闭的空间，二氧化碳入口往筒体内持续注入二氧化碳，水雾入口往筒体内持续注入水雾，筒体内处于高二氧化碳溶度及高压与高湿度状态，扬料驱动带动扬料叶片旋转将对筒内的水泥粉扬起，湿润的水泥粉与二氧化碳大面积接触，充分吸收二氧化碳并产生大量碳酸钙晶核；
S3.再随着圆弧料门板的旋转，缺口部与连通口重叠，筒体内的水泥从连通口落出进入到主搅拌釜内;
S4.圆弧料门板持续旋转，循环重复S1-S3步骤，直至往主搅拌釜内添加足够的水泥后停止；
主搅拌釜内过程：
主搅拌釜装填有砂石骨料与水，与落入的水泥一同搅拌，碳酸钙晶核快速形成碳酸钙晶体形成预制混凝土。
进一步的，预搅拌釜内过程还包括：S5.圆弧料门板旋转至封闭粉料进口，开启连通口的状态，开启冲洗喷头对筒体内通入高压水冲洗，将粘附于筒体内水泥清洗下并经由连通口送入主搅拌釜内。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种加强固碳的混凝土搅拌装置及方法具有如下优点：
设置预搅拌釜使添加的水泥粉在高湿度高压高二氧化碳的环境中经过了预处理，预处理生成了大量碳酸钙晶核，使得在主搅拌釜内可快速生成碳酸钙晶体，提高反应速度，强化了混凝土强度。与搅拌釜内的扬料机构扬起并打散湿润水泥粉，使其与二氧化碳的接触面积增大，提高了预反应的效率，并且预搅拌釜采用分次添加的方式往主搅拌釜内添加水泥粉，进一步提高反应速率。
料门机构采用圆弧料门板的设计，只需圆弧料门板朝一个方向旋转即可控制粉料进口、连通口的交替开闭，调整料门驱动的速度即可调整开闭时间、封闭反应时间，结构简单，动作效率高。
第一旋转轴与第二旋转轴同轴布置并且可各自独立转动，使料门机构、扬料机构的转动互不影响，该种结构减少了若干用于转轴支撑的组件，使得筒体内的布局更为简洁，减少了积料减少清洗死角，有利于提高后续通过冲洗喷头对筒体内高压冲洗效果，降低了维护难度。
主搅拌釜设置的活动挡板可在加料过程中遮蔽观察窗以保证观察窗清洁度，稳定搅拌过程中，开启观察窗并通过摄像装置实时监控比对，可实现自动化控制，保证混凝土品质。
附图说明
图1为本发明一种加强固碳的混凝土搅拌装置结构示意图。
图2为本发明预搅拌釜结构示意图。
图3为本发明圆弧料门板结构示意图。
图4为本发明预搅拌釜开启粉料进口状态示意图。
图5为本发明预搅拌釜封闭状态示意图。
图6为本发明预搅拌釜开启连通口状态示意图。
图中标识对应如下：1.主搅拌釜、11.搅拌轴、12.骨料进口、13.观察窗、14.摄像装置、141.摄像头、142.补光灯、15.活动挡板、2.预搅拌釜、21.筒体、211.圆筒部、212.锥筒部、22.料门机构、221.料门驱动、222.圆弧料门板、2221.缺口部、223.第一旋转轴、2231.套筒、224.连接臂、23.扬料机构、231.扬料驱动、232.扬料叶片、233.第二旋转轴、2331.插入杆、2332.轴承、24.粉料进口、25.连通口、26.二氧化碳入口、27.水雾入口、28.冲洗喷头。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1至图6所示，一种加强固碳的混凝土搅拌装置，包括主搅拌釜1、预搅拌釜2。
主搅拌釜1内设有搅拌轴11，主搅拌釜1上开设有骨料进口12、观察窗13，所述观察窗13由玻璃封闭，所述观察窗13外设有摄像装置14，所述观察窗13内侧设有活动挡板15，所述活动挡板15于遮蔽观察窗13与开启观察窗13的位置活动。所述摄像装置14包括朝向观察窗13内方向的摄像头141、补光灯142。
预搅拌釜2包括筒体21、料门机构22、扬料机构23，所述筒体21具有圆弧形内筒壁且筒体21横置设置，筒体21的上下两侧分别开设有贯穿入圆弧形内筒壁的粉料进口24和连通口25，预搅拌釜2通过连通口25与主搅拌釜1连接，筒体21还开设有二氧化碳入口26、水雾入口27、分布设置的若干朝向筒体21内的冲洗喷头28；所述料门机构22包括料门驱动221、圆弧料门板222，所述圆弧料门板222设于筒体21内，且圆弧料门板222的外壁与圆弧形内筒壁相切，圆弧料门板222的两端部间形成有缺口部2221，料门驱动221带动圆弧料门板222旋转，使缺口部2221循环通过粉料进口24和连通口25；所述扬料机构23包括扬料驱动231、扬料叶片232，所述扬料叶片232设于筒体21内，扬料驱动231带动杨料叶片232于筒体21内旋转。料门驱动221和扬料驱动231为电机。
料门驱动221和扬料驱动231分别设于筒体21左右两端，所述料门机构22还包括第一旋转轴223、连接臂224，第一旋转轴223由筒体21一端穿入，连接臂224连接第一旋转轴223与圆弧料门板222，所述扬料机构23还包括第二旋转轴233，第二旋转轴233由筒体21另一端穿入，所述扬料叶片232设于第二旋转轴233上，第一旋转轴223与第二旋转轴233同轴设置，且第一旋转轴223与第二旋转轴233的端部间通过旋转结构连接，具体为第一旋转轴223一端设有套筒2231，所述第二旋转轴233一端设有插入杆2331，第二旋转轴233通过插入杆2331插入第一旋转轴223的套筒2231内，且插入杆2331与套筒2231间设有轴承2332。
第一旋转轴223与第二旋转轴233同轴布置并且可各自独立转动，该种结构减少了若干用于转轴支撑的组件，使得筒体21内的布局更为简洁，减少了积料减少清洗死角，有利于提高后续高压冲洗效果。料门机构22、扬料机构23的转动互不影响，料门驱动221根据实际需求进行较慢速度的旋转，圆弧料门板222朝一个方向旋转即可控制粉料进口24、连通口25的交替开闭，调整料门驱动221的速度即可调整开闭时间、封闭反应时间，结构简单，动作效率高。扬料驱动231高速旋转，筒体21内的湿润水泥粉扬起分散，与二氧化碳快速充分反应。水泥粉分批次进行预反应，进一步提高了反应的效率，可吸收更多的二氧化碳，进而提高最终混凝土的强度。
筒体21包括圆筒部211、设于圆筒部211两端的锥筒部212，所述锥筒部212的扩口一端朝向圆筒部211，所述圆筒部211的内壁为所述圆弧形内筒壁，使筒体21下部的两侧形成朝向连通口25向下倾斜的倾斜面。所述二氧化碳入口26、水雾入口27设于筒体21上部并分别设于两锥筒部212处，使二氧化碳入口、水雾入口朝向粉料进口的下侧位置喷射。
一种加强固碳的混凝土搅拌方法，包括
预搅拌釜内过程：
S1.料门驱动221朝一方向匀速旋转以带动圆弧料门板222旋转，当圆弧料门板222旋转至缺口部2221与粉料进口24重叠时，粉料进口24被开启，水泥粉经由粉料进口24进入到筒体21内；
S2.随着圆弧料门板222的旋转，缺口部2221与粉料进口24错开，粉料进口24被关闭，此时圆弧料门板222同时封闭了粉料进口24与连通口25，此时筒体21内处于一相对封闭的空间，二氧化碳入口26往筒体21内持续注入二氧化碳，水雾入口27往筒体内持续注入水雾，筒体21内处于高二氧化碳溶度及高压与高湿度状态，扬料驱动231高速运动并带动扬料叶片232旋转将对筒内的水泥粉扬起打散，湿润的水泥粉与二氧化碳大面积接触，充分吸收二氧化碳并产生大量碳酸钙晶核；
S3.再随着圆弧料门板222的旋转，缺口部2221与连通口25重叠，筒体21内的水泥从连通口25落出进入到主搅拌釜1内;
S4.圆弧料门板222持续旋转，循环重复S1-S3步骤，直至往主搅拌釜1内添加足够的水泥后停止；
S5.圆弧料门板222旋转至封闭粉料进口24，开启连通口25的状态，开启冲洗喷头28对筒体21内通入高压水冲洗，将粘附于筒体21内水泥清洗下并经由连通口送入主搅拌釜1内。由于筒体21两侧锥筒部212结构形成的倾斜面，因此在落料和冲洗过程中的水泥及水会自然朝向连通口25方向流动，保证了落料效率和清洗洁净度。
主搅拌釜内过程：
主搅拌釜1通过骨料进口12预装填有砂石骨料与水后封闭，搅拌轴11在主搅拌釜1内对混合料搅拌，预搅拌釜2内持续落入的水泥一同搅拌，由于水泥经历过预处理，具有大量的碳酸钙晶核，因此可快速形成大量碳酸钙晶体，形成预制混凝土。与此同时，预搅拌釜2上的二氧化碳入口26持续注入二氧化碳并进入到主搅拌釜1内继续进行碳化反应，搅拌一段时间后主搅拌釜1内的混凝土已成为凝胶状，此时主搅拌釜1内无过多粉尘，由于前期有活动挡板15的遮蔽，观察窗13处于清洁状态，开启活动挡板15，摄像装置14工作，补光灯142照亮主搅拌釜1内，摄像头141拍摄图像，处理器将图像与与数据库预存图像进行比对，利用预先训练好的深度学习模型，对该状态下的塌落度、搅拌状态、水灰比进行研判，并执行加水、或持续搅拌、或卸料。
上述仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种加强固碳的混凝土搅拌装置，其特征在于：包括主搅拌釜、预搅拌釜，所述预搅拌釜包括筒体、料门机构、扬料机构，所述筒体具有圆弧形内筒壁且筒体横置设置，筒体的上下两侧分别开设有贯穿入圆弧形内筒壁的粉料进口和连通口，预搅拌釜通过连通口与主搅拌釜连接，筒体还开设有二氧化碳入口、水雾入口；所述料门机构包括料门驱动、圆弧料门板，所述圆弧料门板设于筒体内，且圆弧料门板的外壁与圆弧形内筒壁相切，圆弧料门板的两端部间形成有缺口部，料门驱动带动圆弧料门板旋转，使缺口部循环通过粉料进口和连通口；所述扬料机构包括扬料驱动、扬料叶片，所述扬料叶片设于筒体内，扬料驱动带动杨料叶片于筒体内旋转。
2.根据权利要求1所述一种加强固碳的混凝土搅拌装置，其特征在于：所述料门驱动和扬料驱动分别设于筒体左右两端，所述料门机构还包括第一旋转轴、连接臂，第一旋转轴由筒体一端穿入，连接臂连接第一旋转轴与圆弧料门板，所述扬料机构还包括第二旋转轴，第二旋转轴由筒体另一端穿入，所述扬料叶片设于第二旋转轴上，第一旋转轴与第二旋转轴同轴设置，且第一旋转轴与第二旋转轴的端部间通过旋转结构连接。
3.根据权利要求2所述一种加强固碳的混凝土搅拌装置，其特征在于：所述第一旋转轴一端设有套筒，所述第二旋转轴一端设有插入杆，第二旋转轴通过插入杆插入第一旋转轴的套筒内，且插入杆与套筒间设有轴承。
4.根据权利要求1所述一种加强固碳的混凝土搅拌装置，其特征在于：所述筒体包括圆筒部、设于圆筒部两端的锥筒部，所述锥筒部的扩口一端朝向圆筒部，所述圆筒部的内壁为所述圆弧形内筒壁，使筒体下部的两侧形成朝向连通口向下倾斜的倾斜面。
5.根据权利要求4所述一种加强固碳的混凝土搅拌装置，其特征在于：所述二氧化碳入口、水雾入口设于筒体上部并分别设于两锥筒部处，使二氧化碳入口、水雾入口朝向粉料进口的下侧位置喷射。
6.根据权利要求1所述一种加强固碳的混凝土搅拌装置，其特征在于：所述筒体还分布设有若干朝向筒体内的冲洗喷头。
7.根据权利要求1所述一种加强固碳的混凝土搅拌装置，其特征在于：所述主搅拌釜内设有搅拌轴，主搅拌釜上开设有骨料进口、观察窗，所述观察窗由玻璃封闭，所述观察窗外设有摄像装置，所述观察窗内侧设有活动挡板，所述活动挡板于遮蔽观察窗与开启观察窗的位置活动。
8.根据权利要求7所述一种加强固碳的混凝土搅拌装置，其特征在于：所述摄像装置包括朝向观察窗内方向的摄像头、补光灯。
9.一种加强固碳的混凝土搅拌方法，其特征在于：基于权利要求1-8任意一项所述的一种加强固碳的混凝土搅拌装置，包括,
预搅拌釜内过程：
S1.料门驱动带动圆弧料门板旋转，当圆弧料门板旋转至缺口部与粉料进口重叠时，粉料进口被开启，水泥粉经由粉料进口进入到筒体内；
S2.随着圆弧料门板的旋转，缺口部与粉料进口错开，粉料进口被关闭，此时筒体内处于一相对封闭的空间，二氧化碳入口往筒体内持续注入二氧化碳，水雾入口往筒体内持续注入水雾，筒体内处于高二氧化碳溶度及高压及与高湿度状态，扬料驱动带动扬料叶片旋转将对筒内的水泥粉扬起，湿润的水泥粉与二氧化碳大面积接触，充分吸收二氧化碳并产生大量碳酸钙晶核；
S3.再随着圆弧料门板的旋转，缺口部与连通口重叠，筒体内的水泥从连通口落出进入到主搅拌釜内;
S4.圆弧料门板持续旋转，循环重复S1-S3步骤，直至往主搅拌釜内添加足够的水泥后停止；
主搅拌釜内过程：
主搅拌釜装填有砂石骨料与水，与落入的水泥一同搅拌，碳酸钙晶核快速形成碳酸钙晶体形成预制混凝土。
10.根据权利要求9所述一种加强固碳的混凝土搅拌方法，其特征在于：预搅拌釜内过程还包括：S5.圆弧料门板旋转至封闭粉料进口，开启连通口的状态，开启冲洗喷头对筒体内通入高压水冲洗，将粘附于筒体内水泥清洗下并经由连通口送入主搅拌釜内。
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