CN115366264B - 一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于混凝土技术领域，特别涉及一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置及方法，目的在于解决混凝土工作性现场精准调控需求。它包括与地面呈一定夹角设置的倒梯形颚式出料斗，出料斗包括活页式连接的上颚斗和下颚斗，下颚斗底面设置两个液压千斤顶，上颚斗能够在液压千斤顶的作用下竖向翻转，上颚斗包括通过电控自动拉杆连接的中心板和折叠板，折叠板能够在电控自动拉杆的作用下水平翻转；下颚斗两腰处分别设有左翼板和右翼板，左翼板和右翼板内侧沿长度方向等间距布设若干喷洒孔；左翼板和右翼板下端均设有注液孔，注液孔与输送管道连通，输送管道末端还设有无线流量传感器。

Description

一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置及方法

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，特别涉及一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置及方法。

背景技术

混凝土自搅拌站制备出厂后，由于交通运输、水泥水化、环境气温、现场调度等原因，会造成不同程度的工作性经时损失，导致混凝土拌合物工作性难以满足泵送施工需求。

针对上述问题，现有技术中通过二次添加外加剂溶液的补救措施，即当混凝土拌合物从出料斗卸料时，在出料斗上方布设喷头，往出料斗上的混凝土拌合物喷洒外加剂溶液，以期将混凝土拌合物的工作性能恢复至出厂状态。然而，上述方法存在以下两个主要问题：(1)外加剂溶液从喷头喷洒下来，一般只会落在出料斗混凝土拌合物表面层，无法进入混凝土内部发挥其分散作用，导致混凝土拌合物整体不均匀，表层混凝土拌合物发生离析、泌水，混凝土工作性能恢复效果不理想；(2)在混凝土搅拌车出料斗上方架设外加剂溶液喷洒装置，不仅会占用施工场地空间，而且也存在一定的安全隐患。

因此，急需研究一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置及方法，实现混凝土拌合物工作性能的智能、高效、均匀与安全补偿修复，为混凝土泵送施工的顺利进行提供技术保障。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当视为承认或以任何形式暗示该信息为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置及方法，开发“提拉-顶升-展平-回落-提拉”自动化拌合工艺，建立外加剂溶液补偿量及加注速度控制方程，在施工现场信息化智能安全补偿混凝土外加剂溶液，同时实现出料斗内混凝土拌合物的高效二次拌合操作，确保现场补偿后混凝土拌合物的均匀稳定，满足混凝土工作性现场精准调控需求。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置，包括：

与地面呈一定夹角设置的倒梯形颚式出料斗，所述出料斗包括活页式连接的上颚斗和下颚斗，所述下颚斗底面设置两个液压千斤顶，所述上颚斗能够在所述液压千斤顶的作用下竖向翻转，所述上颚斗包括通过电控自动拉杆连接的中心板和折叠板，所述折叠板能够在电控自动拉杆的作用下水平翻转；所述下颚斗两腰处分别设有左翼板和右翼板，所述左翼板和右翼板内侧沿长度方向等间距布设若干喷洒孔；所述左翼板和右翼板下端均设有注液孔，所述注液孔与输送管道连通，所述输送管道末端还设有无线流量传感器。

进一步地，所述左翼板和右翼板与下颚斗两腰分别呈90⁰、60⁰或45⁰。

进一步地，两个液压千斤顶底端分别布设于所述下颚斗中心线1/3、2/3位置处，用于实现上颚斗的顶升操作。

进一步地，所述上颚斗各方向尺寸取值为所述下颚斗对应方向尺寸的2/3、1/2或1/3，并在各方向与所述下颚斗均保持平行。

进一步地，还包括可视化移动用户控制终端，内设控制系统，可实时接收所述无线流量传感器发送的流量数据，也可对外加剂溶液加注量、外加剂加注压力及速度、千斤顶顶升压力与速度参数进行设置、同时也设有电控自动拉杆控制开关、千斤顶顶升开关、外加剂加注开关。

本发明还提供了一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控方法，包括如下步骤：

步骤S1、检测入泵前现场混凝土拌合物的工作性指标参数，如坍落度、扩展度、倒锥时间、或塑性粘度，记为S_现场，出厂混凝土拌合物工作性指标参数记为S_出厂，计算工作性指标参数损失率：S_损＝(S_出厂-S_现场)/S_出厂；

步骤S2、根据实验及大数据分析，建立外加剂补偿修正区间带，确定外加剂补偿修正系数K_修：当C30≤混凝土强度等级＜C50时，K_修取值0.85，当C50≤混凝土强度等级＜C80时，K_修取值0.9，当C80≤混凝土强度等级≤C120时，K_修取值1.05；

步骤S3、将单方混凝土外加剂掺量记为W，混凝土总方量记为N，建立混凝土拌合物所需的外加剂溶液补偿量控制方程，计算外加剂溶液补偿量：Q_补＝N×W×S_损×K_修；

步骤S4、将颚式出料斗与水平地面的夹角记为θ，其腰长记为L_腰，外加剂输送管道长度记为L_管，外加剂喷洒时间等于混凝土拌合物滑落出料斗时间，记为t_喷，混凝土与上下颚斗之间的摩擦系数记为μ，重力加速度记为g，建立外加剂加注速度控制方程，计算外加剂加注速度：

步骤S5、在可视化移动用户控制终端中设定外加剂溶液补偿量Q_补及外加剂加注速度V_外；

步骤S6、混凝土搅拌车开始卸料；

步骤S7、发送外加剂加注指令，动力机组以V_外速度将外加剂溶液从塑料桶中抽取，先后经过输送管道及注液孔，运送至左右翼板，经喷洒孔向出料斗内混凝土拌合物补偿外加剂溶液，实时记录流量传感器传输的流量数据Q_i；

步骤S8、间隔1.0s，启动电控自动拉杆，提拉上颚斗折叠板；

步骤S9、启动小型液压千斤顶，顶升上颚斗中心板，直至与下颚斗成60⁰内夹角；

步骤S10、间隔1.0s，启动电控自动拉杆，展平上颚斗折叠板；

步骤S11、启动液压千斤顶，回落上颚斗中心板，直至与下颚斗平行；

步骤S12、重复所述步骤S8～S11，实现颚式出料斗内混凝土拌合物的自搅拌操作；

步骤S13、当Q_i＝Q_补时，自动关闭外加剂加注指令，入泵混凝土拌合物已均匀掺加外加剂溶液，至此完成混凝土工作性现场调控工作。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

(1)通过颚式出料斗结构设计，结合“提拉-顶升-展平-回落-提拉”自动化拌合工艺，推动现场补偿外加剂溶液在混凝土拌合物内的均匀分散，实现出料斗内混凝土拌合物的自动化匀质搅拌过程，满足混凝土工作性现场智能调控需求；

(2)建立基于工作性指标参数损失率S_损及外加剂补偿修正系数K_修的外加剂溶液补偿量控制方程：Q_补＝N×W×S_损×K_修，结合无线流量传感器设计，实现施工现场外加剂溶液的信息化精准补偿控制；

(3)建立外加剂加注速度控制方程：使得外加剂溶液现场补偿操作与混凝土出料速度相匹配，满足外加剂溶液现场信息化高效补偿要求；

(4)本方法具有技术先进、科学可靠、针对性强等特点，所涉及的系统安全高效、操作简便、成本较低，市场应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明一实施例基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控方法示意图。

图中：

1-上颚斗，2-下颚斗，3-液压千斤顶，4-电控自动拉杆，5-中心板，6-折叠板，7-左翼板，8-右翼板，9-喷洒孔，10-注液孔，11-输送管道，12-无线流量传感器，13-动力机组。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置及方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

实施例一

下面结合图1和图2，详细说明本发明的基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置。

请参考图1和图2，一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置，包括：

与地面呈一定夹角设置的倒梯形颚式出料斗，出料斗包括活页式连接的上颚斗1和下颚斗2，下颚斗2底面设置两个液压千斤顶3，上颚斗1能够在液压千斤顶的作用下竖向翻转，上颚斗1包括通过电控自动拉杆4连接的中心板5和折叠板6，折叠板6能够在电控自动拉杆4的作用下水平翻转；下颚斗2两腰处分别设有左翼板7和右翼板8，左翼板7和右翼板8内侧沿长度方向等间距布设若干喷洒孔9；左翼板7和右翼板8下端均设有注液孔10，注液孔10与输送管道11连通，输送管道11末端还设有无线流量传感器12。

在本实施例中，更优选地，长方体中空左翼板7和右翼板8，左翼板7和右翼板8分别与下颚斗2左右腰呈90⁰、60⁰或45⁰等不同角度连接为一整体，连接方式可选择焊接、卡扣等不同手段。左翼板7和右翼板8长度与下颚斗2腰长保持一致，高度可选择10cm、15cm或20cm等不同规格，宽度可选择4cm、6cm、8cm等不同规格。左翼板7和右翼板8内侧沿长度方向等间隔均匀布设若干圆形喷洒孔9，用于喷洒外加剂溶液，最下方分别布设一个注液孔10，用于加注外加剂溶液。左翼板7和右翼板8与下颚斗2两腰分别呈90⁰、60⁰或45⁰。

特别地，下颚斗2为等腰梯形，下颚斗2可选择铝、铁等不同材质；下颚斗2上边长可选择40cm、50cm或60cm等不同规格，下边长可选择25cm、35cm或45cm等不同规格，腰长可选择80cm、90cm或100cm等不同规格。

在本实施例中，更优选地，两个液压千斤顶3底端分别布设于下颚斗2中心线1/3、2/3位置处，用于实现上颚斗1的顶升操作。

在本实施例中，更优选地，上颚斗1各方向尺寸取值为下颚斗2对应方向尺寸的2/3、1/2或1/3，并在各方向与下颚斗2均保持平行。

在本实施例中，更优选地，还包括可视化移动用户控制终端，内设控制系统，可实时接收无线流量传感器12发送的流量数据，也可对外加剂溶液加注量、外加剂加注压力及速度、千斤顶顶升压力与速度参数进行设置、同时也设有电控自动拉杆控制开关、千斤顶顶升开关、外加剂加注开关。

请继续参考图1和图2，本发明还提供了一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控方法，包括如下步骤：

步骤S1、检测入泵前现场混凝土拌合物的工作性指标参数，如坍落度、扩展度、倒锥时间、或塑性粘度，记为S_现场，出厂混凝土拌合物工作性指标参数记为S_出厂，计算工作性指标参数损失率：S_损＝(S_出厂-S_现场)/S_出厂；

步骤S2、根据实验及大数据分析，建立外加剂补偿修正区间带，确定外加剂补偿修正系数K_修：当C30≤混凝土强度等级＜C50时，K_修取值0.85，当C50≤混凝土强度等级＜C80时，K_修取值0.9，当C80≤混凝土强度等级

≤C120时，K_修取值1.05；

步骤S3、将单方混凝土外加剂掺量记为W，混凝土总方量记为N，建立混凝土拌合物所需的外加剂溶液补偿量控制方程，计算外加剂溶液补偿量：Q_补＝N×W×S_损×K_修；

步骤S4、将颚式出料斗与水平地面的夹角记为θ，其腰长记为L_腰，外加剂输送管道长度记为L_管，外加剂喷洒时间等于混凝土拌合物滑落出料斗时间，记为t_喷，混凝土与上下颚斗之间的摩擦系数记为μ，重力加速度记为g，建立外加剂加注速度控制方程，计算外加剂加注速度：

步骤S5、在可视化移动用户控制终端中设定外加剂溶液补偿量Q_补及外加剂加注速度V_外；

步骤S6、混凝土搅拌车开始卸料；

步骤S7、发送外加剂加注指令，动力机组13以V_外速度将外加剂溶液从塑料桶中抽取，先后经过输送管道及注液孔，运送至左右翼板，经喷洒孔向出料斗内混凝土拌合物补偿外加剂溶液，实时记录流量传感器传输的流量数据Q_i；

步骤S8、间隔1.0s，启动电控自动拉杆4，提拉上颚斗折叠板；

步骤S9、启动小型液压千斤顶3，顶升上颚斗中心板5，直至与下颚斗2成60⁰内夹角；

步骤S10、间隔1.0s，启动电控自动拉杆4，展平上颚斗折叠板6；

步骤S11、启动液压千斤顶3，回落上颚斗中心板5，直至与下颚斗2平行；

步骤S12、重复所述步骤S8～S11，实现颚式出料斗内混凝土拌合物的自搅拌操作；

步骤S13、当Q_i＝Q_补时，自动关闭外加剂加注指令，入泵混凝土拌合物已均匀掺加外加剂溶液，至此完成混凝土工作性现场调控工作。

上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受以上实例的限制。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置，其特征在于，包括：

与地面呈一定夹角设置的倒梯形颚式出料斗，所述出料斗包括活页式连接的上颚斗和下颚斗，所述下颚斗底面设置两个液压千斤顶，所述上颚斗能够在所述液压千斤顶的作用下竖向翻转，所述上颚斗包括通过电控自动拉杆连接的中心板和折叠板，所述折叠板能够在电控自动拉杆的作用下水平翻转；所述下颚斗两腰处分别设有左翼板和右翼板，所述左翼板和右翼板内侧沿长度方向等间距布设若干喷洒孔；所述左翼板和右翼板下端均设有注液孔，所述注液孔与输送管道连通，所述输送管道末端还设有无线流量传感器。

2.根据权利要求1所述的基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置，其特征在于，所述左翼板和右翼板与下颚斗两腰分别呈90⁰、60⁰或45⁰。

3.根据权利要求1所述的基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置，其特征在于，两个液压千斤顶底端分别布设于所述下颚斗中心线1/3、2/3位置处，用于实现上颚斗的顶升操作。

4.根据权利要求1所述的基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置，其特征在于，所述上颚斗各方向尺寸取值为所述下颚斗对应方向尺寸的2/3、1/2或1/3，并在各方向与所述下颚斗均保持平行。

5.根据权利要求1所述的基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控装置，其特征在于，还包括可视化移动用户控制终端，内设控制系统，可实时接收所述无线流量传感器发送的流量数据，也可对外加剂溶液加注量、外加剂加注压力及速度、千斤顶顶升压力与速度参数进行设置、同时也设有电控自动拉杆控制开关、千斤顶顶升开关、外加剂加注开关。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基于颚式出料斗的混凝土工作性现场调控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、检测入泵前现场混凝土拌合物的工作性指标参数，如坍落度、扩展度、倒锥时间、或塑性粘度，记为S_现场，出厂混凝土拌合物工作性指标参数记为S_出厂，计算工作性指标参数损失率：S_损＝(S_出厂-S_现场)/S_出厂；

步骤S2、根据实验及大数据分析，建立外加剂补偿修正区间带，确定外加剂补偿修正系数K_修：当C30≤混凝土强度等级＜C50时，K_修取值0.85，当C50≤混凝土强度等级＜C80时，K_修取值0.9，当C80≤混凝土强度等级≤C120时，K_修取值1.05；

步骤S3、将单方混凝土外加剂掺量记为W，混凝土总方量记为N，建立混凝土拌合物所需的外加剂溶液补偿量控制方程，计算外加剂溶液补偿量：

Q_补＝N×W×S_损×K_修；

步骤S4、将颚式出料斗与水平地面的夹角记为θ，其腰长记为L_腰，外加剂输送管道长度记为L_管，外加剂喷洒时间等于混凝土拌合物滑落出料斗时间，记为t_喷，混凝土与上下颚斗之间的摩擦系数记为μ，重力加速度记为g，建立外加剂加注速度控制方程，计算外加剂加注速度：

步骤S5、在可视化移动用户控制终端中设定外加剂溶液补偿量Q_补及外加剂加注速度V_外；

步骤S6、混凝土搅拌车开始卸料；

步骤S7、发送外加剂加注指令，动力机组以V_外速度将外加剂溶液从塑料桶中抽取，先后经过输送管道及注液孔，运送至左翼板和右翼板，经喷洒孔向出料斗内混凝土拌合物补偿外加剂溶液，实时记录流量传感器传输的流量数据Q_i；

步骤S8、间隔1.0s，启动电控自动拉杆，提拉上颚斗折叠板；

步骤S9、启动液压千斤顶，顶升上颚斗中心板，直至与下颚斗成60⁰内夹角；

步骤S10、间隔1.0s，启动电控自动拉杆，展平上颚斗折叠板；

步骤S11、启动液压千斤顶，回落上颚斗中心板，直至与下颚斗平行；

步骤S12、重复所述步骤S8～S11，实现颚式出料斗内混凝土拌合物的自搅拌操作；

步骤S13、当Q_i＝Q_补时，自动关闭外加剂加注指令，入泵混凝土拌合物已均匀掺加外加剂溶液，至此完成混凝土工作性现场调控工作。