CN115947554B - 应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法，首先将98份沸石粉、1份丙二醇、0.6份三乙醇胺和0.4份硬脂酸钠依次加入粉磨设备，将沸石粉粉磨至比表面积大于1000m2/kg，得到超细沸石粉；其次对橡胶粉采用碱性溶液进行浸泡处理，得到改性橡胶粉；最后将硅灰150‑240份、粉煤灰750‑1500份、超细沸石粉300‑500份、改性橡胶粉30‑60份和消泡剂1‑4份混合均匀得到掺合料；本发明掺合料对超高强混凝土的粉体体系进行优化，降低混凝土的粘度；其中，消泡剂能够消除超高强混凝土中的大气泡，改性橡胶粉则利用自身的引气作用将混凝土内的气泡转化为小而均匀的小气泡，进一步降低了超高强混凝土的粘度，有利于混凝土的泵送。
Description
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法及装置。
背景技术
随着城市化进程的加快，出现了许多地标性建筑，其中超高层建筑最吸引人们的关注。超高层建筑施工中最重要的部分就是超高层泵送混凝土技术，它一般是指混凝土泵送垂直高度超过200m的相关技术。混凝土进行超高层泵送时，随着泵送高度的逐渐增加，泵送压力也随之增大，而且高层建筑混凝土强度等级高、粘度大，这使得泵送施工难度大大增加，由此带来了许多急需解决的混凝土施工难题。
进行超高层混凝土泵送时，常采用一次泵送到顶的施工工艺，高强混凝土胶凝材料用量大，粘度相对也大，要想把超高强混凝土顺利泵送到指定的高度，需要提高混凝土的可泵性，其关键技术是降低混凝土粘度，从而降低泵送压力，减少泵送损失。适当降低高强混凝土的粘度，混凝土流动性会变好，但流动性过大时，容易出现离析、泌水等现象，这要求混凝土具有良好流动性的同时，具有抗离析、泌水的能力。混凝土从搅拌站运输到施工地点，经过长距离、长时间运输，为了保证混凝土泵送性能良好，要使得混凝土的坍落度、扩展度经时损失不大，混凝土还需要具有较强的保坍性、保塑性。目前，普通的混凝土难以兼具以上特点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法及装置，降低超高强混凝土的粘度，使得超高强混凝土在满足高层建筑需求的同时具备良好的可泵送性能，降低施工难度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备超细沸石粉；按重量份数计，将98份沸石粉、1份丙二醇、0.6份三乙醇胺和0.4份硬脂酸钠依次加入粉磨设备，将沸石粉粉磨至比表面积大于1000m2/kg，得到超细沸石粉；
步骤2：制备改性橡胶粉；对橡胶粉采用碱性溶液进行浸泡处理，得到改性橡胶粉，浸泡时间为4-6小时；
步骤3：制备掺合料；按重量份数计，将硅灰150-240份、粉煤灰750-1500份、超细沸石粉300-500份、改性橡胶粉30-60份和消泡剂1-4份混合均匀得到掺合料。
其中，所述碱性溶液为NaOH溶液，NaOH溶液中NaOH的质量浓度为10-20％，优选15％质量浓度的NaOH溶液；所述消泡剂为胺基聚醚类消泡剂；所述硅灰的平均粒径为0.1～0.15μm；所述硅灰中SiO2的质量比例大于95％；所述粉煤灰宜采用一级粉煤灰且比表面积大于700m2/kg；为了环保和降低成本，本发明中的原料橡胶粉可以采用废旧轮胎磨碎处理制得，橡胶粉的粒径为60-100目，优选为100目。
本发明还提供了一种超高强混凝土粘度改性掺合料的制备装置，包括料仓、转台、驱动器和搅拌器；
所述料仓内设置有竖向的隔板，隔板将料仓分隔为五个分别用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间，每个存储空间的底部设置有一个出料口，五个出料口呈共圆的位置关系；
所述转台上表面贴合料仓的底部，驱动器用于驱动转台旋转，转台上设置有五个上下贯穿转台的通道，五个通道的上口分别与五个出料口一一对应，五个通道分别用于流通和暂存粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂，五个通道的内腔体积不同，五个通道的内腔体积满足：当五个通道内分别充满粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂时，粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的质量比例符合掺合料所需的粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂质量比例；
所述搅拌器包括搅拌仓、转轴和搅拌桨，搅拌桨位于搅拌仓内，转轴驱动搅拌桨旋转，搅拌仓的顶部设置有封盖，封盖贴合转台的下表面，封盖上设置有五个进料口，五个进料口的位置满足：当转台旋转设定的角度后，五个通道的下口分别与五个进料口对齐。
本发明的制备装置主要用于自动化按比例混合粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂五种原料，获得掺合料；在初始时，转台的五个通道的上口分别与料仓的五个出料口对齐，但是五个通道的下口与搅拌器的进料口错位，此时料仓内的物料分别进入并充满五个通道；然后驱动器驱动转台旋转设定的角度，五个通道的上口分别与料仓的五个出料口错位，五个通道的下口则分别与搅拌器的五个进料口对齐，五个通道内的物料进入搅拌仓内，由搅拌桨混合均匀形成掺合料。
进一步的，所述料仓呈圆筒形，所述五个出料口所共圆的圆心偏离料仓的中心轴，隔板所分隔的五个分别用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间大小不同；一般情况下，应设计用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间的大小比例与掺合料所需要的粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的质量比例基本相当，这样可以让所有物料的消耗速度基本一致，方便安排料仓补料。
进一步的，掺合料的制备装置还包括振动组件，料仓内每个出料口处设置一个振动组件，所述振动组件包括立板、弹簧和质量块，立板固定在料仓底部，弹簧的两端分别连接立板和质量块，弹簧横置在出料口之上；
所述料仓底部设置有扣筒，所述搅拌器的转轴的顶端穿至扣筒内部，转轴的顶部设置有水平杆，水平杆上设置有磁铁；质量块由铁或镍等能够被磁铁吸引的材料制成；五个振动组件中的质量块围绕转轴分布，当转轴驱动磁铁旋转时，磁铁依次吸引不同的质量块，在旋转的磁铁和弹簧的作用下实现了质量块的往复移动，横置在出料口上的弹簧同步产生变形振动，促使料仓内的粉末状物料进入出料口。
进一步的，掺合料的制备装置还包括敲击器，所述驱动器为气缸，气缸的缸筒铰接在料仓的底部，气缸的伸缩杆铰接在转台的侧面，气缸伸缩杆的往复移动可以实现转台正转和反转设定的角度；所述敲击器安装在料仓底面并且位于转台侧面，敲击器的开关位于气缸伸缩杆的运动路径上；通过合理设置敲击器的开关位置，可以满足：当气缸的伸缩杆伸出使得转台的五个通道的下口与搅拌器的进料口对齐时，敲击器的开关被触发，敲击器开始敲击转台促使转台的五个通道内的物料进入进料口。
进一步的，所述料仓周围设置有钢架平台，钢架平台上设置有多个加料台，多个加料台通过管道分别连通至料仓内用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间，钢架平台和加料台用于向料仓内添加物料。
有益效果：(1)本发明的超高强混凝土粘度改性掺合料利用粉煤灰、硅灰、超细沸石粉、改性橡胶粉和消泡剂对超高强混凝土的粉体体系进行优化，降低混凝土的粘度；其中，消泡剂能够消除超高强混凝土中的大气泡，改性橡胶粉则利用自身的引气作用将混凝土内的气泡转化为小而均匀的小气泡，进一步降低了超高强混凝土的粘度，有利于混凝土的泵送；并且，改性橡胶粉的改性处理使得橡胶粉与混凝土更加适配，消除了橡胶粉对混凝土抗压强度的不利影响。(2)本发明的超高强混凝土粘度改性掺合料在混凝土中引入了超细沸石粉，提高了混凝土的和易性，避免混凝土的泌水现象，改善了混凝土的可泵送性能，同时，超细沸石粉提高了水泥的水化程度，减少了孔隙率，使得混凝土结构更加致密，提高了混凝土的抗压强度，减少了混凝土的自收缩。(3)本发明的超高强混凝土粘度改性掺合料的制备装置利用旋转的转台实现了五种原料的自动化添加，提高了掺合料的制备效率。(4)本发明的超高强混凝土粘度改性掺合料的制备装置使用转轴和磁铁驱动质量块往复移动，使得横置在出料口之上的弹簧不断振动物料，促进物料落入转台的通道内。(5)本发明的超高强混凝土粘度改性掺合料的制备装置将敲击器的开关布置在气缸伸缩杆的路径上，确保转台的通道与搅拌器的进料口连通时，敲击器及时敲击转台，促进物料进入搅拌仓。
附图说明
图1是实施例1掺合料的制备方法步骤图。
图2是实施例1中掺合料的制备装置的结构图。
图3是图2的A放大图。
图4是实施例1中料仓的俯视图。
图5是实施例1中料仓和振动组件的俯视图。
图6是实施例1中转台、驱动器和敲击器的俯视图。
图7是实施例1中搅拌器的俯视图。
图8是实施例1中转台旋转示意图。
其中：100、料仓；110、隔板；120、出料口；130、扣筒；200、转台；210、通道；300、驱动器；400、搅拌器；410、搅拌仓；420、转轴；421、水平杆；422、磁铁；430、搅拌桨；440、封盖；441、进料口；500、振动组件；510、立板；520、弹簧；530、质量块；600、敲击器；610、开关；700、钢架平台；710、加料台。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例的超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备超细沸石粉；按重量份数计，将98份沸石粉、1份丙二醇、0.6份三乙醇胺和0.4份硬脂酸钠依次加入粉磨设备，将沸石粉粉磨至比表面积大于1000m2/kg，得到超细沸石粉；
步骤2：制备改性橡胶粉；对橡胶粉采用碱性溶液进行浸泡5小时，得到改性橡胶粉；其中，碱性溶液为15％质量浓度的NaOH溶液；
步骤3：制备掺合料；按重量份数计，将硅灰150-240份、粉煤灰750-1500份、超细沸石粉300-500份、改性橡胶粉30-60份和消泡剂1-4份混合均匀得到掺合料；其中，消泡剂为胺基聚醚类消泡剂；硅灰的平均粒径为0.1～0.15μm；硅灰中SiO2的质量比例大于95％；粉煤灰采用一级粉煤灰且比表面积大于700m2/kg。
在本实施例中，超细沸石粉由市场购买的粉末设备加工制得，原料橡胶粉采用废旧轮胎利用粉磨设备磨碎处理制得，橡胶粉的粒径为60-100目，优选为100目，硅灰、粉煤灰和消泡剂为现有产品，从市场购买获得。
本实施例还提供了将粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂自动化混合形成超高强混凝土粘度改性掺合料的制备装置，如图2至图8所示，制备设备包括料仓100、转台200、驱动器300、搅拌器400、振动组件500、敲击器600和钢架平台700；
如图2至图4所示，料仓100内设置有竖向的隔板110，隔板110将料仓100分隔为五个分别用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间，每个存储空间的底部设置有一个出料口120，五个出料口120呈共圆的位置关系；料仓100呈圆筒形，五个出料口120所共圆的圆心偏离料仓100的中心轴，隔板110所分隔的五个分别用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间大小不同；用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间的大小比例与掺合料所需要的粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的质量比例基本相当，以便所有物料的消耗速度基本一致；
如图2、图3和图6所示，转台200上表面贴合料仓100的底部，转台200上设置有五个上下贯穿转台200的通道210，五个通道210的上口分别与五个出料口120一一对应，五个通道210分别用于流通和暂存粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂，五个通道210的内腔体积不同，五个通道210的内腔体积满足：当五个通道210内分别充满粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂时，粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的质量比例符合掺合料所需的粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂质量比例；
驱动器300为气缸，气缸的缸筒铰接在料仓100的底部，气缸的伸缩杆铰接在转台200的侧面，气缸伸缩杆的往复移动可以实现转台200正转和反转设定的角度；敲击器600安装在料仓100底面并且位于转台200侧面，敲击器600的开关610位于气缸伸缩杆的运动路径上；通过合理设置敲击器600的开关610位置，可以满足：如图2至图8所示，当气缸的伸缩杆伸出使得转台200的五个通道210的下口与搅拌器400的进料口441对齐时，敲击器600的开关610被触发，敲击器600开始敲击转台200促使转台200的五个通道210内的物料进入进料口441；
如图2、图3和图7所示，搅拌器400包括搅拌仓410、转轴420和搅拌桨430，搅拌桨430位于搅拌仓410内，转轴420驱动搅拌桨430旋转，搅拌仓410的顶部设置有封盖440，封盖440贴合转台200的下表面，封盖440上设置有五个进料口441，五个进料口441的位置满足：当转台200旋转设定的角度后，五个通道210的下口分别与五个进料口441对齐；
如图2、图3和图5所示，料仓100内每个出料口120处设置一个振动组件500，振动组件500包括立板510、弹簧520和质量块530，立板510固定在料仓100底部，弹簧520的两端分别连接立板510和质量块530，弹簧520横置在出料口120之上；料仓100底部设置有扣筒130，搅拌器400的转轴420的顶端穿至扣筒130内部，转轴420的顶部设置有水平杆421，水平杆421上设置有磁铁422；质量块530由铁或镍等能够被磁铁422吸引的材料制成；五个振动组件500中的质量块530围绕转轴420分布，当转轴420驱动磁铁422旋转时，磁铁422依次吸引不同的质量块530，在旋转的磁铁422和弹簧520的作用下实现了质量块530的往复移动，横置在出料口120上的弹簧520同步产生变形振动，促使料仓100内的粉末状物料进入出料口120。
如图2所示，料仓100周围设置有钢架平台700，钢架平台700上设置有五个加料台710，五个加料台710通过管道分别连通至料仓100内用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间，钢架平台700和加料台710用于向料仓100内添加物料。
本实施例的制备装置主要用于自动化按比例混合粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂五种原料，获得掺合料，具体工作原理是：
(1)在初始时，如图6所示，转台200的五个通道210的上口分别与料仓100的五个出料口120对齐，但是五个通道210的下口与搅拌器400的进料口441错位，此时料仓100内的物料分别进入并充满五个通道210；其中，搅拌器400的转轴420持续旋转，转轴420驱动磁铁422旋转，磁铁422依次吸引不同的质量块530，在旋转的磁铁422和弹簧520的作用下实现了质量块530的往复移动，横置在出料口120上的弹簧520同步产生变形振动，促使料仓100内的粉末状物料进入出料口120和转台200的通道210；
(2)如图2至图8所示，驱动器300驱动转台200旋转设定的角度，五个通道210的上口分别与料仓100的五个出料口120错位，五个通道210的下口则分别与搅拌器400的五个进料口441对齐，五个通道210内的物料进入搅拌仓410内，由搅拌桨430混合均匀形成掺合料；在此状态下，敲击器600的开关610被触发，敲击器600敲击转台200促使转台200的五个通道210内的物料进入进料口441和搅拌仓410。
(3)转台200的通道210内的物料排空后，转台200复位至如图6所示的状态，再次接受料仓100内的物料。
转台200如此循环正转和反转即可向搅拌仓410内连续按比例自动添加五种物料，实现掺合料的自动化制备；工人只需要注意料仓100内物料的余量，按时向料仓100内补充物料即可。
本实施例的掺合料主要用于添加至混凝土内改善混凝土的粘度，使用时，混凝土的原本配方不变，所添加的掺合料代替等质量的水泥；掺合料中的超细沸石粉能够提高混凝土的和易性，避免混凝土出现泌水现象，改善了混凝土的可泵送性能；消泡剂和改性橡胶粉能够消除混凝土内的大气泡并引入均匀的小气泡，帮助降低混凝土的粘度，提高混凝土的可施工性。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置，其特征在于：
超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：制备超细沸石粉；按重量份数计，将98份沸石粉、1份丙二醇、0.6份三乙醇胺和0.4份硬脂酸钠依次加入粉磨设备，将沸石粉粉磨至比表面积大于1000m2/kg，得到超细沸石粉；
步骤2：制备改性橡胶粉；对橡胶粉采用碱性溶液进行浸泡处理，得到改性橡胶粉；
步骤3：制备掺合料；按重量份数计，将硅灰150-240份、粉煤灰750-1500份、超细沸石粉300-500份、改性橡胶粉30-60份和消泡剂1-4份混合均匀得到掺合料；
应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置包括料仓(100)、转台(200)、驱动器(300)和搅拌器(400)；
所述料仓(100)内设置有竖向的隔板(110)，隔板(110)将料仓(100)分隔为五个分别用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间，每个存储空间的底部设置有一个出料口(120)，五个出料口(120)呈共圆的位置关系；
所述转台(200)上表面贴合料仓(100)的底部，驱动器(300)用于驱动转台(200)旋转，转台(200)上设置有五个上下贯穿转台(200)的通道(210)，五个通道(210)的上口分别与五个出料口(120)一一对应，五个通道(210)分别用于流通和暂存粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂，五个通道(210)的内腔体积满足：当五个通道(210)内分别充满粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂时，粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的质量比例符合掺合料所需的粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂质量比例；
所述搅拌器(400)包括搅拌仓(410)、转轴(420)和搅拌桨(430)，搅拌桨(430)位于搅拌仓(410)内，转轴(420)驱动搅拌桨(430)旋转，搅拌仓(410)的顶部设置有封盖(440)，封盖(440)贴合转台(200)的下表面，封盖(440)上设置有五个进料口(441)，五个进料口(441)的位置满足：当转台(200)旋转设定的角度后，五个通道(210)的下口分别与五个进料口(441)对齐。
2.根据权利要求1所述的应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置，其特征在于：所述碱性溶液为NaOH溶液，所述消泡剂为胺基聚醚类消泡剂。
3.根据权利要求2所述的应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置，其特征在于：所述NaOH溶液中NaOH的质量浓度为10-20％。
4.根据权利要求3所述的应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置，其特征在于：所述硅灰的平均粒径为0.1～0.15μm；所述硅灰中SiO2的质量比例大于95％；所述粉煤灰的比表面积大于700m2/kg。
5.根据权利要求4所述的应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置，其特征在于：所述橡胶粉的粒径为60-100目。
6.根据权利要求5所述的应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置，其特征在于：所述料仓(100)呈圆筒形，所述五个出料口(120)所共圆的圆心偏离料仓(100)的中心轴，隔板(110)所分隔的五个分别用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间大小不同。
7.根据权利要求6所述的应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置，其特征在于：还包括振动组件(500)，料仓(100)内每个出料口(120)处设置一个振动组件(500)，所述振动组件(500)包括立板(510)、弹簧(520)和质量块(530)，立板(510)固定在料仓(100)底部，弹簧(520)的两端分别连接立板(510)和质量块(530)，弹簧(520)横置在出料口(120)之上；
所述料仓(100)底部设置有扣筒(130)，所述搅拌器(400)的转轴(420)的顶端穿至扣筒(130)内部，转轴(420)的顶部设置有水平杆(421)，水平杆(421)上设置有磁铁(422)。
8.根据权利要求7所述的应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置，其特征在于：还包括敲击器(600)，所述驱动器(300)为气缸，气缸的缸筒铰接在料仓(100)的底部，气缸的伸缩杆铰接在转台(200)的侧面；所述敲击器(600)安装在料仓(100)底面并且位于转台(200)侧面，敲击器(600)的开关(610)位于气缸伸缩杆的运动路径上。
9.根据权利要求8所述的应用于超高强混凝土粘度改性掺合料的制备方法的装置，其特征在于：所述料仓(100)周围设置有钢架平台(700)，钢架平台(700)上设置有多个加料台(710)，多个加料台(710)通过管道分别连通至料仓(100)内用于存储粉煤灰、超细沸石粉、硅灰、改性橡胶粉和消泡剂的存储空间。
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