搅拌方法范文

搅拌方法范文（精选12篇）

搅拌方法 第1篇

1.1 工程概况

新建南昌枢纽西环线工程XHZ1标段DK1426+000~DK1436+000区间路基共有软弱土地基三处:分别为:DK1428+430~DK1428+518、DK1430+537~DK1430+655、DK1433+905~DK1433+976, 基底采用水泥搅拌桩加固, 桩径0.5m, 桩长4.0~6.0m, 桩间距1.0~1.1m, 采用正三角形布置, 搅拌桩打入下卧层不小于0.5m。

1.2 地层情况

(1) 地形地貌

本段属于残丘地貌, 地势起伏相对较大;沟槽地带平坦、较开阔, 地表多被垦为稻田, 沿线覆土厚薄不均, 局部基岩零星出露。

(2) 地质岩性和地质构造

本段内上覆为第四系全新统冲积 (Q4al) 松软土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、中砂、细圆砾土及中更新统残积 (Q2el) 粉质土、圆砾土、下伏基岩为元古界板溪群横涌组上段 (Ptbnh) 板岩。既有路堤内分布有人工填筑土 (Q4ml) (土质为粉质粘土)

(3) 水质条件:

地表水对混凝土具有弱溶出型侵蚀和弱酸性侵蚀, 地下水对混凝土具有弱溶出型侵蚀和弱酸性侵蚀。

2 设计参数及要求

水泥搅拌桩桩间距1.0~1.1m, 桩直径0.5m, 桩长4.0~6.0m, 搅拌桩打入下卧层不小于0.5m, 要求Ⅰ区复合地基承载力不小于170KPa, Ⅱ区复合地基承载力不小于160KPa。

3 试桩施工

根据施工现场及结合三段软弱土地基工点情况, 选择地质条件与其它区段相似, 具有代表性的DK1428+490~DK1428+506段进行现场成桩试验, 试桩开始前作好各项准备工作。

3.1 施工准备

(1) 对加固范围内地表水、地下水及施工用水水质进行取样检测, 不得使用有侵蚀性水作为施工用水。

(2) 作好配比选定工作, 采集相应工点土样, 当存在成层土时应采集各层土土样, 至少应采集最软弱层土样, 进行室内配比试验, 测定各水泥土试块不同龄期、不同水泥掺入量、不同外加剂的抗压强度, 寻求满足设计要求的最佳水灰比、水泥掺入量及外加剂品种、掺量。一般要求28天龄期桩身无侧限抗压强度不小于1.5MPa。

(3) 平整场地, 清除施工范围内的杂物, 并对施工场地进行平整压实。

(4) 测量放样, 由现场技术人员根据试验桩桩位图纸和测量控制点放出桩位, 桩位平面偏差不大于10cm。

3.2 搅拌桩试桩各种材料掺量计算

搅拌桩直径0.5m, 土体容重1900kg/m3, 灰浆比重1.74kg/L (现场测得) , 水灰比0.55, 1米土体重

(1) 水泥掺量为16%

设水泥为a, 粉煤灰为0.2a, 则a+0.2a=372.8816%, 圯水泥a=49.72kg, 粉煤灰=0.2a=9.94kg水灰比为0.55, 水用量= (49.72+9.94) 0.55=32.81kg, 圯水泥+粉煤灰+水=49.72+9.94+32.81=92.47kg每米用浆量=92.47/1.74=53.14 (L)

(2) 水泥掺量为18%

设水泥为a, 粉煤灰为0.2a, 则a+0.2a=372.8818%, 圯水泥a=55.93kg, 粉煤灰=0.2a=11.18kg水灰比为0.55, 水用量= (55.93+11.18) 0.55=36.91kg, 圯水泥+粉煤灰+水=55.93+11.18+36.91=104.02kg每米用浆量=104.02/1.74=59.78 (L)

(3) 水泥掺量为20%

设水泥为a, 粉煤灰为0.2a, 则a+0.2a=372.8820%, 圯水泥a=62.15kg, 粉煤灰=0.2a=12.43kg水灰比为0.55, 水用量= (62.15+12.43) 0.55=41.02kg, 圯水泥+粉煤灰+水=62.15+12.43+41.02=115.60kg每米用浆量=115.60/1.74=66.44 (L)

试桩施工于2007年9月29日开始, 采用普通硅酸盐水泥掺粉煤灰的方法, 进行了3组6根桩现场成桩试验, 试验桩参数如下:

3.3 施工工艺流程

3.4 主要施工方法

(1) 钻机就位:2007年9月29日, 进场PH-5B钻机一台, 钻机就位后, 调平钻机, 检查钻杆垂直度, 使其偏差不超过1%。

(2) 调制水泥浆:按照室内选定的配比拌制水泥浆, 拌制浆液采用二次搅拌, 一次搅拌完毕后, 通过滤网, 进入到第二次搅拌桶搅拌。

(3) 钻孔下沉:对正放样桩位后, 启动搅拌机电动机, 切割地基土搅拌下沉。根据土质情况调整速率, 下沉的速度可由电动机的电流监测表控制, 直到钻头下沉钻进至设计标高。

(4) 提升钻头、喷浆搅拌:搅拌机下沉到设计深度后, 开启输浆泵进行喷浆作业, 将制备好的水泥浆喷入, 在桩底坐浆应不小于30秒, 然后边喷浆、边旋转。

搅拌头按估算的速度提升边喷浆, 到达桩顶标高时, 拌制的水泥浆正好喷完。提升速度估算:设计需喷入单桩的浆液体积减去30秒桩底的坐浆液体积, 除以每分钟泵出浆量, 等于桩长除以每分钟提升速度。

(5) 复搅:搅拌头重复搅拌下沉到设计标高, 以估算的提升速度再将搅拌头重复搅拌提升至桩顶标高, 进行一次复搅可以使水泥浆与地基土搅拌均匀。至此, 完成一根桩的成桩施工。

4 试验检测

4.1 7天成桩检测

2007年10月6日, 对3组6根桩全部进行了7天后的成桩检测, 检测结果见下表:

4.2 28天成桩检测

2007年10月27日~30日, 对DK1428+490~DK1428+506段试验桩进行28天检测, 检测采用复合地基载荷试验法和钻孔抽芯法进行地基承载力和无侧限抗压强度检测, 现场对2#、3#、5#桩进行载荷试验, 试验结果表明其复合地基承载力均满足设计要求;对1#、4#、6#桩取芯作无侧限抗压强度检测:6#桩无侧限抗压强度满足设计要求;4#桩的2.1~2.55m段无侧限抗压强度分别为0.34MPa、0.478MPa、0.33MPa, 均不能满足设计要求;1#桩的2.0~2.6m段无侧限抗压强度分别为0.362MPa、0.588MPa、0.55MPa, 均不能满足设计要求。

5 试验结果分析

(1) 通过对试验桩7天后检测看, 6根试桩作7天后成桩质量检验, 浅部开挖桩头, 观察搅拌均匀程度, 量测成桩直径及进行轻型动力触探的结果均符合要求。

(2) 通过对试验桩28天后取芯检测看, 1#桩现场成桩良好, 搅拌均匀, 凝体无松散;4#桩桩体部分松散, 主要是地层进入圆砾土层, 不利水泥拌合凝结, 部分也存在浆体搅拌不均匀现象;6#桩现场成桩良好, 搅拌均匀, 地层在进入2~3m范围内进入细圆砾土层, 凝体无松散。

6 技术参数确定

(1) 钻进速度:V1.0m/min

(2) 喷浆速度:1.0m/min

(3) 复搅速度:V1.0m/min

(4) 钻进、复搅、提升时管道压力:≥0.2MPa

(5) 喷浆时管道压力:≥0.4MPa

(6) 电流值80A (进入下卧层的电流值分界线)

7 用灰量及水灰比确定

(1) 本次试桩以6#桩的水泥粉煤灰掺量为施工指导依据, 即按水泥与粉煤灰的总量不小于被加固湿土重量的20%, 每米水泥用量为62.15kg, 粉煤灰为12.43kg。

(2) 由于掺入水泥重量20%的粉煤灰, 粉煤灰吸水量大, 根据设计要求, 水灰比在0.45~0.55之间, 现场水灰比采用0.5时, 浆量较浓、易干, 钻机易堵塞, 现场调为0.55时, 能满足施工要求。

8 结束语

软土地基处理不当, 易造成路基的不均匀沉降, 对铁路工程施工危害较大。水泥搅拌桩加固地基是一种应用较为广泛的软基处理方法, 其施工工艺的合理与否直接影响到成桩质量, 所以对待成桩试验应作到周密严谨, 取得有效的施工参数, 对全段施工有指导性意义。

摘要：水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固方法, 主要应用在加固各种饱和软粘土, 利用成桩搅拌设备, 将固化剂 (水泥等) 在地基深处与地基软土进行搅拌, 利用其产生的物理化学反应, 使软土硬结而提高地基强度。水泥搅拌桩大面积施工前, 应进行试桩试验, 确定满足设计要求的施工工艺和各项施工参数, 以便指导下一步水泥搅拌桩的正式施工。

关键词：水泥搅拌桩,试桩,工艺

参考文献

[1]杜永昌, 《高速与客运专线铁路施工工艺手册》, 科学技术文献出版社, 2006年10月;

搅拌方法 第2篇

1.砼的搅拌方法：有人工与机械两种方法，

2.搅拌机械的种类：有自落式搅拌机与强制式搅拌机，

(1)自落式搅拌机：常用锥形反转出料式搅拌机。该搅拌机不但适用于搅拌低流动性混凝土，还能搅拌流动性大的混凝土。

(2)强制式搅拌机：该搅拌机不适用于搅拌流动性较大的混凝土，适用于搅拌低流动性混凝土如干硬性混凝土(坍落度3cm以下)及轻骨料混凝土。

浅谈水泥搅拌桩的施工方法 第3篇

摘要：结合工程实际在软基处理施工中的方法，施工控制、质量检测、施工中常见问题及处理方面进行论述，并提出一些处理控制措施，为同类施工提供经验。

关键词：浅谈；水泥搅拌桩；施工准备；施工；控制；检验；通病

目前在国内水泥搅拌桩是一种应用较为广泛的地基复合加固技术，具有提高地基承载力、减少地基变形且加固效果明显，施工过程中无振动、无污染，对周围环境及建筑物无不良影响，经济廉价，施工简便等优点。近几年来不仅在铁路、城建、市政等部门得到广泛应用，交通部门也将该技术应用于高等级公路的软基处理，并取得了良好的加固效果。本文就对水泥搅拌桩的施工工艺、施工要求及控制、成桩检验、通病及预防措施进行一些浅谈。

一、施工准备

1、审核施工设计文件，充分了解设计意图，对水泥土搅拌桩桩位设计图，原地面高程，加固深度，停灰面高程等，发现问题后与设计人员及时联系修改。

2、清除施工场地的地上、地下障碍物，对有水的地方进行抽水和清淤，回填粘性土并予以压实。

3、修理施工便道，确保进场道路畅通，将施工用水、用电接至施工现场。

4、组织材料进场，水泥必须要有出厂合格证，并现场取样送实验室复检合格，存放期超过3个月必须重新试验，按复验结果使用。

二、施工工艺

1、喷射水泥搅拌桩施工工艺大致为如下步骤：

施工准备——桩位放设——桩机对位——加固浆液制备——钻进至设计标高（同时喷浆）——复拌复喷——检查电脑记录——成桩结束

2、施工工序

2.1试桩：水泥搅拌施工前必须分区段进行工艺性成桩试验，不宜少于5根，并掌握该区段的钻进速度、提升速度、管道压力、喷浆量、孔底电流、搅拌速度、水泥浆水灰比等满足设计要求的施工工艺参数，操作工序，以指导施工。

2.2恢复中线，放出边线桩根据桩位设计图进行桩位放样，并用白灰画出桩点。

2.3桩机就位时桩机必须要安装牢固，检查各部连接，液压系统、电器系统、钻杆、钻头直径以及管路连接密封情况等，精心调平使桩头中心与桩位中心相重合，垂直度控制在≤10%。

2.4根据试桩确定的水灰比、掺入量的参数拌制浆液，必须充分的搅拌均匀待压浆前将浆液倒入集料斗中。

2.5下沉喷浆，搅拌桩机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可有电机的电流监测表控制，速度≤80--100cm/分，工作电流不宜大于额定电流，一般要小于70A。开始喷浆搅拌，喷射过程中，不断拌制水泥浆。随时观察设备运行及地层变化情况，钻至设计孔深时，停止钻进。

2.6搅拌提升：钻至设计孔深时，一般在桩底停滞2-4分钟，并确保浆液到达桩底后搅拌提升，提升过程中要不断搅拌水泥浆，防止离析，并通过电脑自动记录喷浆量，始终保持送浆连续不间断，若有间断应立即处理，距地面50cm时，停止喷浆。

2.7复拌下沉也就说要重复前次作业，确保每根桩复拌复喷至少一次，孔深范围内各段补浆量由电脑自动控制，确保各段喷浆量相等。

2.8清洗：桩机停止或施工间歇时间过久等情况时，向水泥搅拌桶加入清水，开启灰浆泵，清洗全部管中残存的水泥浆，并将粘附在搅拌头软土清洗干净。

2.9移位：桩机移至下一个桩位，重复进行上述步骤施工。

三、施工要求及控制

1、根据设计要求，通过工艺性试桩确定施工工艺及各种参数，并编制施工方案，严格按监理工程师批准的施工方案和工艺性试桩参数执行施工，并派技术精通的技术人员作技术指导或现场负责，使施工全过程处于规范化、规程化控制状态，同时对施工人员进行安全教育和技术培训，并做技术交底，使每位施工人员做到心中有数。

2、强化计量工作，严把质量关，对所用的计量设备如电脑自动记录仪、水泥浆比重测定仪等按规定标定，合格后方可投入使用，施工过程中要进行不定期检查，确保其准确性、完好性。

3、严格按设计、试桩参数及规范要求施工，其桩长、桩体强度、水泥掺入量不应小于设计值，桩位应该在允许偏差范围内，一般为正负10cm。

4、施工中不得中途中断喷浆，发现喷浆量不足时，应及时对原桩复桩复喷，复喷的喷浆量不能少于设计用量，并做好详细的施工记录；遇有故障而停止后，第二次接桩时，其接桩重叠长度不得小于1m。

5、施工过程中严格控制喷浆量和提升速度，确保桩体内每一深度均得到充分拌合，桩头要定期复核检查，磨损过大的要进行维修和更换，钻头直径磨损量不宜大于2cm。

6、终钻提升的确定，应以穿透淤泥层，打至相对硬的土层为原则，水泥损耗量不得大于2kg/m。施工中做好成桩记录，详细记录每根桩的位置、编号、喷浆量、喷浆深度及复拌深度等。

7、桩体的垂直度的准确性控制，可以在钻机垂直两面上分别设置吊锤线并画上垂直线，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等进行控制。

8、水泥浆现场拌制质量控制，可以通过水泥浆比重测定仪随时检测，确保桩体每米掺合量及水泥浆用量达到设计及有关要求。

9、桩体完成一个月后才能上土预压。要严密進行沉降观测，当沉降量满足设计即当地沉降最小值要求时，才允许结构物施工。

四、成桩检验

1、质量检验

1.1成桩后开挖深度为0.5-1.0m用目测法检查状体成型情况，搅拌均匀程度并如实做好记录，若发现凝体不良等情况应报废补桩。

1.2成桩28d后用钻探取芯的办法，检测桩身的完整度、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度，并对取出芯样做无侧限抗压强度试验。

2、外观鉴定

2.1桩体圆匀，无缩颈和凹陷现象；

2.2搅拌均匀，凝体无松散；

2.3群桩桩顶齐平，间距均匀；

3、实测项目

项次项目规定值或允许偏差值检查频率

1桩距（cm）±10抽检桩数2%

2桩径（cm）不小于设计抽检桩数2%

3桩长（cm）不小于设计查施工记录

4垂直度（%）1.0查施工记录

5单桩喷浆量不小于设计查施工记录

6强度（kpa）不小于设计抽检桩数2%

五、通病及预防措施

1、鉆进速度过快，会导致搅拌不均匀，喷浆不足、断桩等情况，若遇到孤石或障碍物钻进速度过快很容易引起曝管，预防措施要密切关注压力表的变化，钻进速度一般为1m/min为宜。

2、钻机下沉困难，原因是地质变化大引起如遇到硬土层、导致钻头阻力大，预防措施可以适当冲水，为了确保质量，要严格控制冲水量，穿过硬土层时应立即停止冲水，也可更换钻孔钻头。

3、堵管主要原因是水泥浆中有硬块、杂物等引起，预防措施要将水泥浆用细筛过滤并经常搅拌，防止硬块或沉淀离析，当停机时间过长时或施工完毕后，一定拆卸输浆管路用清水清洗，防止水泥凝结堵塞管路。

4、喷浆提升到设计标高时水泥浆不足或过剩太多，主要原因是注浆泵喷浆量控制不准，试桩时喷浆参数确定不准确，也可能是后台计量不准，水灰比控制不严，预防措施重新标定喷浆参数，对后台计量定期复查核定。

5、水泥浆和土拌合不均匀，主要原因是因为注浆泵压力过小或者喷浆孔堵塞，水泥浆喷射不出，也可能是钻头喷浆孔大小和位置不准确；预防措施输送管路要定期冲洗，防止堵塞喷浆孔；喷浆孔不要太大，喷浆孔应处于桩径向外1/3位置处。

六、结语

搅拌站粉尘危害与有效除尘方法 第4篇

粉尘污染大气, 危害人类的健康。飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分。当人体吸入粉尘后, 小于5μm的微粒, 极易深入肺部, 引起中毒性肺炎或矽肺, 有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解, 就会直接侵入血液, 引起血液中毒, 未被溶解的污染物, 也可能被细胞所吸收, 导致细胞结构的破坏。此外, 粉尘还会沾污建筑物, 使有价值的古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用, 抑制其生长。本文通过对搅拌站整个生产工艺流程分析, 提出搅拌站降低粉尘排放的方法, 供各位混凝土搅拌站企业参考。以改善混凝土搅拌站的生产环境, 降低对周边环境的影响。

2 现有搅拌站除尘现状

在现有市场中, 超过95%搅拌站是普通商品混凝土搅拌站, 环保性能远不能达到要求, 粉料仓的收尘采用最简陋的震打式收尘机, 收尘面积小, 除尘效率低, 在散装水泥车打灰过程中时常出现冒灰现象, 更严重时发生冒顶。

在搅拌主楼内部, 大部分只采用一个布袋, 没有使用除尘器对粉尘源进行收尘, 使工作人员和检修人员置于高浓度的粉尘之中;另在计量处软连接等损坏, 没有及时更换, 造成大量粉尘直接排放至主楼中。

料场堆场处于露天状态, 在运输车、装载机装卸料时扬尘很大, 严重威胁司机和料场工作人员的健康。

搅拌站生产过程中所产生的粉尘没有得到有效收集、除尘, 造成直接排放至大气中, 对人们的生产、生活带来不便, 对健康造成很大的影响。

3 粉尘收集及除尘原理

通过对搅拌站生产过程分析, 产生粉尘源有以下几种:

⑴散装水泥车对粉料仓打灰过程。

⑵粉料上料、投料过程。

⑶骨料上料、投料过程。

⑷装载机、运输车装卸砂石料过程。

散装水泥车上配置的空压机排量很大, 因此对粉罐除尘方式和除尘设备的选用尤其关键, 在打灰过程中, 含尘气体不断打入粉料仓, 用于粉罐的收尘机种类较多, 使用最多的有震打式和脉冲反吹式。

震打式收尘机对滤芯的除尘主要在散装水泥车打灰之前和打灰结束后实现对滤芯的清理, 在打灰过程中不能清理滤芯, 故收尘效率随打灰时间增长而下降。脉冲反吹收尘机在对收尘机滤芯的清理过程中有其独特优势, 在打灰过程中能够对滤芯实现清理, 其收尘效率随打灰时间增长影响不大。

根据水泥粉料仓物料的特点, 顶上选用直筒布袋式滤芯的脉冲反吹收尘机, 收尘效果显著。

主楼内粉尘产生于向搅拌主机投料的过程, 其中采用的收尘方式有强制式脉冲反吹收尘机直抽主机和安装在骨料待料斗顶部收尘两种方式。

料场上料区域除尘:料场应采用全封闭结构 (见图1) , 使用装载机上料时, 在配料机处安装喷雾装置可有效降低粉尘, 当使用自动化料场时, 在料场各粉尘源安装喷雾装置降尘。

上料装置 (斜皮带、提升斗等) 均应封闭, 不得有粉尘泄露, 并安装检修走台, 方便检修更换零部件 (见图1) 。

4 搅拌站有效粉尘收集采用的措施

4.1 粉料仓降低粉尘排放方案

强制式脉冲反吹收尘机的选型:

除尘器面积选用公式:F=KQ/ (60VF)

安全系数K取值范围1.2~1.4。

Q过风的风量, 以散装粉料罐车的风量做为计算依据, 一般取600~1300m3/h。

安全系数选择1.4, 考虑最恶劣工况, 散装水泥车的风量选用1300m3/h, 水泥对滤芯的过滤速率为1.2m/min。

所以, F=KQ/ (60VF) =1.41300/ (601.2) =25.3m2

一般脉冲反吹收尘机有4组电池阀控制四组滤芯, 反吹时有一组滤芯不能过滤含尘气体, 故F实=F4/3=34m2, 即选用的粉料仓仓顶脉冲反吹收尘机过滤面积应≥34m2。

风机选型时两个重要的参数分别为风量和风压:

风量计算:

其中:α为漏风附加系数, 一般选取0.1~0.15, 此处选0.15。

故风机风量取LB≥1495m3/h

4.2 粉料仓防冒顶系统

粉料仓仓顶收尘机因空气潮湿、长期不维护等原因造成滤芯结块堵塞等原因, 会造成收尘机不能及时处理粉料仓内压缩气体。当粉料仓内压力上升至4900Pa时, 压力安全阀打开, 粉料仓仓顶开始冒灰, 造成对空气和周边环境的影响。更为严重时会造成爆仓, 造成更大的损失。

粉料仓防冒顶系统工作原理:当脉冲反吹收尘机1失效时, 粉料仓压力达到4000Pa时, 压差计10给出信号, 报警器3开始报警;同时控制系统给出信号, 管囊阀7开始供气逐步压缩散装水泥车打灰流量, 直至完全关闭;检查收尘机、压力安全阀等关键部位、解除报警后才能。此系统可有效预防粉料仓冒顶, 造成对搅拌站内及周边环境影响。

4.3 搅拌站主楼内除尘

下面以HZS180搅拌站为例分析:

各部位产生气体量分析计算:

主机内气压变化原因分析:

⑴粉料上料阶段产生气量。

⑵粉料投放阶段产生气量。

⑶水及外加剂投放阶段产生气量。

⑷骨料投放阶段产生气量。

现对标准180站时序图进行分析:

图3是HZS180站的一个循环周期时间表 (C25配方) , 骨料投料12s, 水灰投料14s, 两者同时进行。粉料及液体上料时间48s与搅拌时间+卸料时间51s。C25配方:水泥183, 粉煤灰88, 矿粉65, 石子753+318, 砂子40+751, 水170 (单位:Kg) 。

⑴粉料上料阶段产生气体 (螺旋机上料, 按180站计算) :

粉料上料时间按t1=48s计算, 详见时序图。

这部分气体通过两根内径R1=φ130mm的管道与主机及布袋连通。

其中布袋膨胀之后体积为V布=3.5m3, 考虑到管道有一部分弯道, 管道内气体流速取υ管=8m/s (取自《除尘设计参考资料》8~12m/s)

管道中处理风量能力:

布袋排气速率υ排=0.02m/s, 布袋表面积S布=7m2。

布袋处理气体能力:υ排48sS布=6.72m3>V灰=1.14m3

结论:上料阶段产生的气体可以通过布袋排出。

⑵粉料、水及外加剂投放搅拌机阶段产生气量:

水灰投料产生气体量V水灰, 投放时间14s, 详见图3。

⑶骨料投放阶段产生气量:

骨料投放产生气体量V骨, 投放时间12s, 详见图3。

当水灰、骨料一起投放时, 布袋及管道来不及处理主机内产生的气体量, 会出现斗阀门打开时主机内粉尘冒出现象。

投料阶段产生的所有气体量:

布袋能够排放气体量:

布袋连接处管道内径φ230mm, 截面积:S布袋=π (0.23/2) 2=0.04m2,

斗阀门处截面积:S斗阀门=LL=0.7380.738=0.54 (m2)

考虑到砂石下料过程中占据的截面, 现取斗阀门下料阶段的有效截面积为0.20m2, 为布袋处截面积5倍。

布袋和收尘机总共需处理风量为5.67m3。

即:V总=V布袋+V斗阀门=5.67 (m3)

取:V布袋=0.945m, V斗阀门=4.725m3

收尘机处理风量选型

风机选型时两个重要的参数分别为风量和风压:

风量计算:

其中:α为漏风附加系数, 一般选取0.1~0.15, 此处选0.15

收尘机收尘面积计算:强制式脉冲反吹除尘器, 通过文丘里管将高压空气 (0.5~0.6MPa) 以脉冲方式周期间歇式地吹入滤芯内部, 将粘附在滤芯外表面的灰尘 (块) 吹落。这种除尘方式在粉尘颗粒最小为1μm时, 除尘效率为99.6%。

除尘器面积选用公式:F=KQ/ (60VF)

K安全系数, 一般取1.2~1.4, 在以下的实例中我们取1.2;

Q空气流量, 等于3600M/T;M为投放物料的体积 (m3) , T为物料投放所需的时间s;

VF过滤速率m/min。

主机在投料时, 需要的过滤面积:

3方机在投料阶段产生气体其中收尘机需处理4.725m3, 投料时间14s, 物料对布袋的过滤速率为1.2m/min, 则除尘器需求的面积为:

考虑到普通脉冲反吹收尘机有4组电池阀控制四组滤芯, 反吹时有一组滤芯不能过滤含尘气体, 故F实=F4/3=27.2m2, 即选用的粉料仓仓顶脉冲反吹收尘机过滤面积应≥27.2m2。

对于直抽主机情况, 对于收尘机的控制方式尤其需要注意, 不能对计量造成影响。

5 结束语

我国对混凝土的需求一直处于增长状态, 仅在广东省就有近千条线的搅拌站, 对搅拌站的环保性能改造也将是一个重点, 希望本文能够为搅拌站企业在粉尘收集方面采取措施提供一个参考。

环保是一种理念, 要长期保证符合环保要求, 必须对设备进行维护、保养, 保证其正常工作、运转;要求搅拌站企业有健全的管理机制, 配置相应的专业人员。

摘要：混凝土搅拌站在生产过程中产生水泥灰、粉煤灰、矿粉、灰尘等粉尘物, 造成搅拌站的生产环境恶劣, 对周边环境影响较大;在生活和工作中生产性粉尘是人类健康的天敌, 是诱发多种疾病的主要原因;因此降低粉尘排放, 实现混凝土无害化生产成为目前各混凝土搅拌站企业和管理部门急需解决的问题。

关键词：搅拌站,节能环保,粉尘,脉冲反吹收尘机,强制式收尘机

参考文献

[1]《混凝土搅拌站 (楼) 》.GB/T 10171-2005.

[2]张殿印.袋式除尘技术.2008.

[3]鞍山黑色冶金矿山设计研究院编.除尘设计参考资料.1978.

[4]《煤炭工业污染物排放标准》.GB 20426-2006.

混凝土搅拌车搅拌实验系统仿真设计 第5篇

对拌筒进行几何设计。搅拌筒既是搅拌运输车运输混凝土的装载容器，又是搅拌混凝土的工作装置。几何设计是搅拌筒结构设计的基础，它包括几何容积计算、外形尺寸的确定、搅拌筒有效容积及满载时重心位置计算。为使混凝土搅拌运输车的搅拌装置系列化，以满足用户要求，借用计算机程序语言对其进行设计。基于功率键合图的建模方法，利用大型软件Matlab的仿真工具箱Simulink，对混凝土搅拌运输车液压系统进行设计分析，同时建立系统动态仿真模型，用此来模拟液压系统工作过程，更好地反映系统中各输出变量随输入变量的变化关系。尤其是对辅助泵调节斜盘角度系统、变量主泵控制系统及恒速控制系统进行详细的分析，为液压系统的进一步优化设计提供有益的借鉴。

关键词：混凝土搅拌运输车 拌筒 液压系统 功率键合图 几何设计 数学模型 螺旋叶片 动态特性 展开 仿真 指导老师签名：

Design of the Structure of the Truck Mixer and Digital Simulation of its Hydraulic System Student name:Fu Hao Min Class:078105207 Supervisor:Xing Pu Abstract:The truck mixer is a vehicle for transportation concrete.It is fulfilled two actions,conveying concrete and mixing concrete.These actions not only ensure the quality of the concrete, but also make the conveying distance longer.But in the northwest area of our country, research on the field of the truck mixer is little.So the truck mixer must be developed strongly in order to meet the need of the rising concrete market.Three important parts are studied in this thesis.Firstly, the helix-vanes of the truck mixer are designed following the principles of the flowing state of the concrete on the helix-vane.Secondly, the drum of the truck mixer is designed base on its working characteristic.Thirdly, with the widely used soft ware package SIMULINK the mathematic models of the hydraulic system driving the truck mixer are established on the found of the theory and method of power bond graph.The dynamic characteristics of the hydraulic system are simulated numerically, and some significant results are presented.Key words:Truck Mixer Drum Spread Hydraulic System Mathematic Models Structure Design Helix-vanes Power Bond Graph Dynamic Characteristics Simulation Signature of Supervisor: 目 录 1.绪论 1.1混凝土搅拌车的介绍------------------------------------------4 1.2课题研究背景------------------------------------------------6 1.3混凝土搅拌车搅拌系统国内外研究现状--------------------------7 1.4本文研究内容及方法------------------------------------------8 2.搅拌筒的结构设计 2.1搅拌筒的工作原理-------------------------------------------10 2.2搅拌筒的整体构成-------------------------------------------10 2.3拌筒主要结构尺寸参数的确定---------------------------------11 2.4切割法求装载容积-------------------------------------------13 2.5积分法求装载容积-------------------------------------------14 2.6搅拌筒几何容积计算-----------------------------------------18 2.7满载时拌筒的重心位置---------------------------------------18 3.驱动功率的计算 3.1搅拌力矩曲线-----------------------------------------------19 3.2驱动阻力矩计算---------------------------------------------19 3.3搅拌筒驱动功率的计算---------------------------------------23 4.螺旋叶片的设计及仿真 4.1螺旋叶片上螺旋角的确定-------------------------------------24 4.2搅拌叶片的母线方程-----------------------------------------27 4.3搅拌叶片设计-----------------------------------------------29 4.4搅拌叶片的仿真设计和模态分析-------------------------------33 4.5搅拌叶片结构应力分析---------------------------------------37 参考文献------------------------------------------------------43 致谢-----------------------------------------------------------44 附录-----------------------------------------------------------44 1.绪论 1.1 混凝土搅拌车的介绍 商品混凝土的发展从根本上改变了传统上工地自制混凝土，用翻斗车或自卸卡车进行输送，就近使用的落后生产方式，建立起一种新的生产方式，即许多施工工地所需要的混凝土，都由专业化的混凝土工厂或大型混凝土搅拌站集中生产供应，形成以混凝土制备地点为中心的供应网。由于混凝十工厂便于应用现代电子技术，使用计算机控制生产，可以得到精确配比和均质拌合的混凝土，使混凝土质量大大提高，所以对于整个施丁工程起到良好的促进作用。但是混凝土的商品化生产，势必把混凝土从厂站输送到各个需求工地之间的距离相应加长，有些供应点甚至很远。当混凝土的输舒巨离(或输送时间)超过某一限度时，叮燃使用一般的运输机械进行输送，混凝土就可能在运输途中发生分层离析，甚至初撇见象，严重影响混凝土质量，这是施工所不允许的。因此为了适应商品混凝土的输送，发展了一种运送混凝土的专用机械—混凝土搅拌运输车(以下简称搅拌运输车)。图1.1所示就是这种搅拌运输车的外形和基本结构。搅拌运输车多作为混凝十工厂或搅拌站的配套运输机械，通过搅拌运输车将混凝土工厂、搅拌站与许多施工工地联系起来，如与混凝土输送泵配合使用，在施工现场进行“接力”输送，则可以完全不再需要人力的中间周转而将混凝土连续不断的送到施工浇注点，实现混凝土输送的高效能和全部机械化。这样不但大大的提高了劳动生产率和施工质量，而且有利于现场的文明施工，这对于城市建设、尤其是现场狭窄的施工工地更加显示出它的优越性。随着国民经济的发展,一些大型建筑工程对现浇混凝土的大量需求，大力发展商品混凝土和搅拌运输车有明显的社会效益和适用价值。

搅拌运输车实际上就是在载重汽车或专用运载底盘上安装一种独特的混凝土搅拌装置的组合机械，它兼有载运和搅拌混凝土的双重功能，可以在运送混凝土的同时对其进行搅动或搅拌。因此能保证输送混凝土的质量，允许适当延长运距(或运送时间)。基于搅拌运输车的上述工作特点，通常可以根据对混凝土运距长短、现场施工条件以及对混凝土的配比和质量的要求等不同情况，采取下列不同的工作方式:(1)预拌混凝土的搅动运输 这种运输方式是搅拌运输车从混凝土工厂装进已经搅拌好的混凝土，在运往工地的路途中，使搅拌筒作大约1-3r/min的f氏速转动，对运输运的混凝土不停地进行搅动，以防止出现离析等现象，从而使运到工地的混凝土质量得到控制，并相应增长运距。但这种运输方式其运距(或运送时间)不宜过长，应控制在预拌混凝土开始初凝以前，具体的运距或时间视混凝土配比和道路、气候等条件而定。

(2)混凝土拌合料的搅拌运输 这种运输方式又有湿料和干料搅拌运输两种情况。湿料搅拌运输是指搅拌运输车在配料站按混凝土配比同时装入水泥，砂石骨料和水等拌合料，然后在运送途中使搅拌筒以8-12r / min的“搅拌速度”转动，对混凝土拌合料完成搅拌作业。干料注水搅拌运输是指在配料站按混凝土配比分别向搅拌筒内加入水泥、砂石等干料，再向车内水箱加入搅拌用水。在搅拌运输车驶向工地途中的适当时候向搅拌筒内喷水进行搅拌。也可根据工地的浇灌要求运干料到现场后再注水搅拌。

混凝土拌合料的搅拌运输，比预拌混凝土的搅动运输能进一步延长对混凝土的输送距离(或时间)，尤其是混凝土干料的注水搅拌运输可以将混凝土送到很远的地方。另外，这种运输方式又用搅拌运输车代替了混凝土工厂的搅拌工作，因而可以节约设备投资，相对提高生产率。但是，搅拌运输车的搅拌却难以获得象混凝土工厂生产的那样和易性好均匀一致的混凝土，所以，在对混凝土的质量要求愈来愈严格的现代建筑施工中，对预拌混凝土的搅动运输是搅拌运输车的主要工作方式。

从上述几种工作方式看出，搅拌运输车能根据工作条件的需要灵活应用，可以充分发挥其特点。它不但配合商品混凝土的生产，而且反过来发展了商品混凝上的生产工艺，把混凝土从工厂的“集中搅拌”又延伸到许多搅拌运输车的所谓“分散搅拌”，因而扩大了混凝土工厂的服务范围，与一般的运输机械相比，它有较大的灵活性、适应性，并有较高的生产率，成为现代混凝土施工中的有效运输工具。

1.2 课题研究背景 随着我国国民经济的迅速发展，高速公路建设、城市基础建设、房地产开发也急剧发展。在以国家“十一五”规划、中西部大开发战略的大背景下，以及北京申办2008年29届夏季奥运会成功的带动下，加大城市建设成为不变的潮流。

建设容量的加大，就意味着混凝土的消费量加大。混凝土已经成为现代社会文明的基石，越来越发挥着不可替代的作用。伴随着我国政府颁布的终结现场搅拌混凝土条文的实施，从2006年起，我国240多个城市要全面使用商品混凝土，作为城市中唯一合理的运输预拌混凝土工具，混凝土搅拌运输车的作用就显得尤为重要。

虽然混凝土搅拌车的市场前景异常乐观，但是我国混凝土搅拌车生产的一些薄弱环节尤其是基础理论方面研究的薄弱却不容忽视。本课题针对中国重汽集团专用汽车公司生产的混凝土搅拌车（如图1.2）目前还存在着搅拌叶片使用寿命短、搅拌振动噪声大、搅拌效果和出料速度不理想、出料残余率高等问题和隐患而立题并开展研究的。并得到国家自然科学基金-基于流变学的混凝土搅拌叶片理论研究、山东省自然科学基金-基于流变学的混凝土搅拌车搅拌系统设计理论研究的资助。

图1.2 8.5LP混凝土搅拌运输车 1.3 混凝土搅拌车搅拌系统国内外研究现状 1、国内方面：

1965年上海华东建筑机械厂引进了我国第一台混凝土搅拌车。我国混凝土搅拌车的开发生产始于二十世纪八十年代初期，开始基本上是引进散件组装，或者通过技贸方式引进技术生产与部分零部件引进相结合的生产制造模式。从1982年开始，一些企业相继引进国外的先进生产技术，经过20年的发展，产品国产化率不断提高，产量也有了很大的提高。在产品系列上，形成了3 m3、4 m3、5 m3、6 m3、8 m3、10 m3、12 m3等品种，8 m3以下正在逐渐淘汰，向着10 m3、12 m3甚至更大容积发展，但整机性能与国外相比还有一定差距。如今，国内生产企业对混凝土搅拌车的搅拌系统研究主要是引进消化国外的技术或者仿制国外产品为主，自主开发很少，在理论方面的研究比较匮乏，国内企业的生产多靠测绘和技术引进，甚至在搅拌叶片的生产安装过程中，局部敲打、硬性整合现象屡见不鲜。虽然国内一些高校也在这一领域进行研究，如武汉理工大学、西安建筑科技大学等。但他们主要是对搅拌筒进行设计绘制，对于搅拌叶片设计，数值模拟研究很少。

2、国外方面：

19世纪40年代出现以蒸汽为动力源的木制多面体拌筒的自落式搅拌机，19世纪80年代用钢铁件代替木板。20世纪初开始改良为圆柱形搅拌筒。1926年美国生产出搅拌容积为3m3的第一台混凝土搅拌车。早期的搅拌叶片一般都是采用阿基米德螺旋线，1965年以后日本开始采用对数螺旋线设计制造搅拌叶片，后来又在此基础上对局部叶片的螺旋角进行了修正，逐渐形成了现在这种梨形拌筒（前后部分为圆锥形，中间部分为圆柱形）-混合螺旋线搅拌叶片的混凝土搅拌车。2000年，美国的CHRISTENSON RONALD E在原来搅拌筒的基础上，在底锥添加辅助搅拌叶片改进了传统的搅拌叶片；

2005年澳大利亚的KHOURI ANTHONY JAMES采用两条螺旋钢板焊接作为内筒壁，合成树脂作为外筒壁，改进了传统的三段式搅拌筒，不过这种搅拌筒制造起来比较困难。近年来，澳大利亚VULCAN、美国的马克西姆等公司推出了超长搅拌筒的前卸式搅拌车，拌筒前锥加长，架在驾驶室上方，于驾驶室前方出料。成为搅拌车市场快速增长的产品，但搅拌叶片设计仍然沿承了对数螺旋线叶片设计方法。

目前，国外的搅拌设备研究逐渐向着多功能、自动监控、多样化、成套化发展，如单、双卧轴式搅拌机、振动式搅拌机、强制式搅拌机，多种混凝土搅拌楼等。搅拌车研究更倾向于上装技术、耐磨材料的研究。针对国内外现状，本文改变传统的搅拌叶片母线所采用的螺旋线方程，使搅拌叶片和搅拌筒之间的连接方式和安装参数得到了改善，提出了用有限元软件对搅拌叶片进行数值模拟和参数优化。试验验证了理论方法的可行性。

1.4本文研究内容及方法 1、研究目的 通过对搅拌叶片的设计分析，找出搅拌叶片的薄弱环节，对搅拌叶片进行改进，延长搅拌叶片的使用寿命、提高出料速度、降低出料残余率、降低生产成本，达到更好的搅拌出料效果。

2、研究意义 一辆混凝土搅拌车的售价在40～80万之间，其中一个混凝土搅拌系统造价大约10万元。平均使用3年左右即告报废。而混凝土搅拌输送车的搅拌和卸料作用是由搅拌装置—搅拌筒完成的，搅拌叶片更是关键中的关键，搅拌叶片的性能好坏直接决定搅拌运输车的性能，进而影响着基础建设的质量。因此研究搅拌出料过程叶片的磨损、提高搅拌叶片使用寿命、提高叶片的搅拌质量具有重要的的经济效益和社会效益。

充分的文件检索和实际调研表明，了解螺旋叶片出料机理分析是设计搅拌装置的基础。也是生产具有更好搅拌性能但又不降低混凝土质量的基础。冲击小、响应决而且效率高的液压系统是搅拌运输车传动系统设计的关键。

搅拌运输车的搅拌筒之所以具有搅拌和卸料的功能，主要是因为拌筒内部特有的两条连续螺旋叶片在工作时形成螺旋运动，从而推动混凝土沿搅拌筒轴向和切向产生复合运动的结果。因此两条叶片的螺旋曲线的形式及结构直接影响搅拌筒的工作性能。本论文应用静力学、运动学的原理阐述螺旋叶片的工作原理并对主要技术参数进行理论分析。为螺旋叶片的结构设计提供理论依据。

搅拌筒既是搅拌运输车运输混凝上的装载容器，又是搅拌混凝土的工作装置。几何设计是搅拌筒结构设计的基础，它包括几何容积计算、外形尺寸的确定、搅拌筒有效容积及满载时重心位置计算。本论文对搅拌筒进行几何设计。

螺旋叶片的几何参数直接影响搅拌筒的搅拌和卸料性能。目前，应用于搅拌运输车的拌筒叶片螺旋面的形式有:正螺旋面、圆锥对数螺旋面两种。本论文对搅拌筒内螺旋叶片曲线参数的选择及展开进行计算，并加以搅拌系统的仿真设计与运动模拟。

2.搅拌筒的结构设计 搅拌运输车搅拌筒绝大部分都采用梨型结构，通过支承装置斜卧在机架上，可以绕其轴线转动，搅拌筒的后上方只有一个筒口分别通过进出料装置进行装料或卸料。图2.1为其外部结构图。整个搅拌筒的壳体是一个变截面而不对称的双锥体，外形似梨型，底段锥体较短，端面封闭并焊接着法兰，通过连接法兰用螺栓与减速器联结。上段锥体的过渡部分有一条环行滚道，它焊接在垂直于搅拌筒轴线的平面圆周上，整个搅拌筒通过连接法兰和环形滚道顷斜卧置在固定与机架上的减速器壳体和一对支承滚轮所组成的三点支承结构上，由减速器带动平稳的绕其轴线转动。在搅拌筒滚道圆周上部，通常设有钢带护绕，以限制搅拌筒在汽车颠簸行驶时向上跳动。机架由水平框架、前台、后台和门形支架组成，搅拌装置的各部分都组装在它上面，形成一个整体。最后通过水平框架与载运底盘大梁用螺栓连接在一起。

2.1搅拌筒的工作原理 搅拌筒的工作原理用图2.1.1 来说明。图为通过搅拌筒轴线的垂直剖面示意图。其中(a),(b)为剖开搅拌筒的两部分，斜线代表螺旋叶片，为其螺旋升角，为搅拌筒轴线与底盘平面的夹角。我们设定图a所示方向为“正向”，图b所示方向为“反向”。工作时，搅拌筒绕其自身轴线转动，混凝土因与筒壁和叶片的摩擦力和内在的粘着力而被转动的筒壁沿圆周带起来，但在达到一定高度后，必在其自重G作用下，克服上述摩擦力和内聚力而向下翻跌和滑移。由于搅拌筒在连续的转动，所以混凝土即在不断的被提升而又向下滑跌的运动中，同时受筒壁和叶片所确定的螺旋形轨道的引导，产生沿搅拌筒切向和轴向的复合运动，使混凝土一直被推移到螺旋叶片的终端。

当搅拌筒做图a所示方向的“正向”转动时，混凝土将被叶片连续不断的推送到搅拌筒的底部，同时到达筒底的混凝土势必又被搅拌筒的端壁顶推翻转回来，这样在上述运动的基础上又增加了混凝土上下层的轴向翻转运动，达到了搅拌筒对混凝土进行充分搅拌的目的。

当搅拌筒做图b所示方向的 “反向”转动时，叶片的螺旋运动方向也相反，这时混凝土被叶片引导向搅拌筒口方向移动直至筒口卸出，从而达到卸料目的。

图2.1.1搅拌工作原理 2.2搅拌筒的整体构成 混凝土搅拌车由汽车底盘和混凝土搅拌运输专用装置组成。我国生产的混凝土搅拌运输车的底盘多采用整车生产厂家提供的二类通用底盘。其专用机构主要包括取力器、搅拌筒前后支架、减速机、液压系统、搅拌筒、操纵机构、清洗系统等。

工作原理是，通过取力装置将汽车底盘的动力取出，并驱动液压系统的变量泵，把机械能转化为液压能传给定量马达，马达再驱动减速机，由减速机驱动搅拌装置，对混凝土进行搅拌。

取力装置 国产混凝土搅拌运输车采用主车发动机取力方式。取力装置的作用是通过操纵取力开关将发动机动力取出，经液压系统驱动搅拌筒，搅拌筒在进料和运输过程中正向旋转，以利于进料和对混凝土进行搅拌，在出料时反向旋转，在工作终结后切断与发动机的动力联接。

液压系统 将经取力器取出的发动机动力，转化为液压能（排量和压力），再经马达输出为机械能（转速和扭矩），为搅拌筒转动提供动力。

减速机 将液压系统中马达输出的转速减速后，传给搅拌筒。

操纵机构（1）控制搅拌筒旋转方向，使之在进料和运输过程中正向旋转，出料时反向旋转。

（2）控制搅拌筒的转速。

搅拌装置 搅拌装置主要由搅拌筒及其辅助支撑部件组成。搅拌筒是混凝土的装载容器，转动时混凝土沿叶片的螺旋方向运动，在不断的提升和翻动过程中受到混合和搅拌。在进料及运输过程中，搅拌筒正转，混凝土沿叶片向里运动，出料时，搅拌筒反转，混凝土沿着叶片向外卸出。叶片是搅拌装置中的主要部件，损坏或严重磨损会导致混凝土搅拌不均匀。另外，叶片的角度如果设计不合理，还会使混凝土出现离析。

清洗系统 清洗系统的主要作用是清洗搅拌筒，有时也用于运输途中进行干料拌筒。清洗系统还对液压系统起冷却作用。

2.3拌筒主要结构尺寸参数的确定 搅拌筒既是搅拌运输车的运输混凝土的装载容器，又是搅拌混凝土的工作装置。所以对它的设计有以下基本要求:有足够的有效的装载容量:满足规定的搅拌和装卸料性能；

在结构上适应运载底盘和运输中搅拌工作特点；

具有适当的使用寿命(耐磨性能)。搅拌筒设计分几何设计和金属结构设计两部分，几何设计是金属结构设计的基础，本节主要介绍拌筒的几何设计。

图2.3搅拌筒截面图 由于搅拌筒是斜置安装在运载底盘上，因此其结构尺寸受到运载混凝土的容积、所选底盘结构尺寸及保证运送混凝土的质量等因素的的影响，如搅拌筒的斜置角α，混凝土表面与搅拌筒轴线的夹角α0，前后锥的锥角α1、α2。同时运输车必须保证在坡度为14%的路面上行驶且出料口面对下坡方向时不产生外溢，取 根据中华人民共和国建筑工业行业标准，搅拌筒的斜置角α的取值可参照下表2.3 表2.3 根据文献，将各形状参数化为主参数r(搅拌筒最大半径，根据交通法规的要求Y2小于等于1.25m)可得: 为进料口半径，取值范围250-310mm 中圆的长度要结合搅拌筒的额定容积确定。

前半锥角 后半锥角 2.4切割法求装载容积 图2.4是混凝土搅拌输送车搅拌筒的侧面图，它是由圆柱、圆台和球缺结合成的筒体。在搅动过程中，进料口和出料口之间由于高度为A一B的叶片将混凝土拌合料挡住，不会从A一B处流出。若混凝土拌合料是理想的流体，它应从B点形成一水平面。因搅拌筒中心线与水平面之间成一倾角a，这样，混凝土拌合料在搅拌筒内构成一种特殊形状的体积。

图2.4 目前，据有关资料介绍，该容积计算均采用切割法。切割法就是根据图纸给定的尺寸按比例作图，在垂直搅拌筒轴线，将混凝土拌合料实体切成若干厚度为B的薄片，其断面积Ai成弓形(如图2.4.1)，把所有的簿片体积BAi、加起来，即为它的容积。切片越多、容积计算越精确，然而切得再多也仅是近似值。

图2.4.1 根据图2.3写出计算方程 搅拌筒内混凝土任一弓形截面F(x)的方程: 式中 所以，搅拌筒中混凝土的有效容积为：

2.5积分法求装载容积 要求出图2.4五个部分的混凝土拌合料在搅拌筒内占有的体积，只要推导出图2.5(粗实线包围的部份)三种形状的体积计算公式，那么搅拌筒的每段混凝土拌合料体积就可计算。

A B C 图2.5 用Va、Vb、Vc表示三段的体积，图2.5 A为圆柱截段(D代表直径)，图2.5 B为圆锥截段(D代表锥体的底直径)，图2.5 C为球缺截段(R1代表球半径)。

下面分别三种体积的计算公式。

（1）Va的计算公式 若 为已知，可用代替（2）Vb的计算公式 根据图2.5.1推出其中：

（h为圆锥体顶点P到MN的距离）（S1为圆锥截段弓形底面积）（S2为MN截面积）的计算分三种情况 a.当，为正值 式中，b.c.图2.5.1（3）Vc的计算公式 根据右图2.5.2要求Vc还需知道R、H、a、β的值。根据公式，有：

有了以上数据便可求出S1、S2，而：

图2.5.2（4）根据图2.5.3计算V1 图2.5.3（5）根据图2.5.4计算V2 图2.5.4（6）根据图2.5.5计算V3 图2.5.5 2.6搅拌筒几何容积计算 搅拌运输车的梨形搅拌筒几何容积Vj与其设计的最大装载容积V存在如下关系: V一公称搅动容量，即运输车能运输的预拌混凝土经捣实后的最大体积。

对混凝土拌合料搅拌运输，此值为运输车置于水平位置，搅拌筒能容纳全部未经搅拌的配料(包括水)要在充分搅拌时不产生外溢，并能生产匀质混凝土经捣实后的最大体积。

Vj一搅拌筒的几何容积。

2.7满载时拌筒的重心位置 图2.7 如图2.7所示，混凝土任一截面I一I处为一弓形，设微分段重心G的位置为: 每段锥体重心：

总重心为：

3.驱动功率的计算 3.1搅拌力矩曲线 混凝土搅拌的过程力矩曲线变化规律如图3.1所示：

图3.1搅拌力矩曲线 0~1：加工工序，搅拌筒以14-18rmp正转，在大约10min的加料的时间里，搅拌筒的驱动力矩随着混凝土不断被加入而逐渐增大，在即将加满时，力矩反而略有下降；

1~2：运料工序，在卸料地点，搅拌输送车停驶，搅拌筒从运拌状态制动，转入14-18rPm的反转卸料工况，搅拌筒的驱动力矩在反转开始的极短时间内陡然上升，然后迅速跌落下来；

4~5：卸料工序，搅拌筒继续以14-18rPm的速度反转，驱动力矩随混凝土的卸出而逐渐下降；

5~6：空筒返回，搅拌筒内加入适量清水，返程行驶中搅拌筒作3rPm的返向转动，对其进行清洗，到达混凝土工厂，排出污水，准备下一个循环。

3.2驱动阻力矩计算 搅拌筒驱动阻力矩由拌筒与支承系统的摩擦阻力矩与拌筒搅拌阻力矩共同组成，其以拌筒搅拌阻力矩最难计算。

1）积分公式计算方法 a.拌合料与筒壁间的摩擦力矩，拌合料与筒壁或与搅拌叶片间的单位摩擦力f 式中，k1——粘着系数，kN/m2；

k2——速度系数，kN/m2；

V——拌合料速度；

s——混合料的坍落度。

式中：

b..拌合料与搅拌叶片间的摩擦阻力矩 图3.2螺旋叶片断面投影 图3.2为拌筒内螺旋叶片的端面投影。任取一半径r，该半径对应的叶片螺旋开角k(近似认为对应于各r处的螺旋开角，均等于中径上的螺旋开角)。

V2——拌合料与搅拌螺旋叶片间的相对滑移速度 式中：R1——搅拌螺旋叶片断面投影最小半径 R2——搅拌螺旋叶片断面投影最大半径 c.流动阻力矩 微元面积 设混凝土的单位平均流动阻力系数为p，则取微元面积上的法向阻力 周向阻力对搅拌筒轴线的阻力矩 d.由筒体的转动引起的偏载，对搅拌筒的阻力矩 见图3.2.1拌合料在随拌筒搅拌的同时，由于拌合料受到与筒壁和搅拌叶片间的摩擦阻力矩的作用，使拌合料向转动方向提升，其重心偏向转动一侧。出现偏心距e，对拌筒运动产生阻力矩。e值的精确确定目前还有困难，除与拌筒结构有关外，还与拌合料的性质有关。只能采取先近似计算，再用实验验证的方法确定。对拌合料来说，共受到三个力矩的作用：即偏心力矩、与简体的摩擦力矩、与叶片的摩擦力矩。由力矩平衡条件得：

图3.2.1搅拌筒偏载示意图 对简体来说，又受到由于拌合料的偏心距，产生的阻力矩作用，在数值上等于。

2）Lieberherr的经验公式 实验测得：

式中：r——偏心距，一般取0.1m；

F——混凝土重量 3.3搅拌筒驱动功率的计算 按求得的拌筒搅拌阻力矩，再根据传动系统的总效率，拌筒与支撑系统的摩擦阻力矩及拌筒转速n，即可求出搅拌筒的驱动功率N(kw)式中：——搅拌筒支撑机构所克服的摩擦阻力矩；

一般取为4000-5000Nm ——搅拌筒搅拌阻力矩；

——机械效率，一般0.8-0.9 C——考虑峰值的影响系数，1.2-1.4；

n——转速，rpm 设：当搅拌筒转速为12 rpm时，设混凝土重量2400，搅拌筒实际容积按5计算，则计算出搅拌筒的驱动功率为：

因为搅拌筒的驱动功率一般是从搅拌车发动机中直接取力，在计算搅拌车发动机功率时，要在搅拌筒驱动功率的基础上，再加上汽车驱动功率、爬坡功率等。

4.螺旋叶片的设计及仿真 搅拌运输车的搅拌筒所以有搅拌和卸料等工作性能，主要是因其内部特有的两条螺旋叶片推动混凝土沿搅拌筒轴向和切向产生复合运动的结果。因此搅拌叶片的螺旋曲线直接影响搅拌与运输混凝土的性能。在其几何设计中，鉴于我国车辆在道路右侧行驶的规定，搅拌运输车搅拌筒旋转方向为，面向车尾看，顺时针旋转时为进料、搅拌或搅动，逆时针旋转时为出料，所以搅拌筒的两条螺旋叶片应为互错180度的左旋螺旋叶片。如图4.1。

母线(直线或曲线)在绕轴线作匀速圆周运动的同时，沿轴线方向作匀速或变速直线运动，该母线的运动轨迹形成等螺距或变螺距螺旋面。母线为直线形成直纹螺旋面;母线为曲线形成非直纹螺旋面。搅拌运输车中常用的螺旋面是直纹正螺旋面(母线和轴线正交)和直纹斜螺旋面(母线和轴线斜交)两种螺旋面。圆柱面或圆锥面同该螺旋面的交线分别称为圆柱螺旋线或圆锥螺旋线。螺旋线的切线和圆柱面或圆锥面的母线之间的夹角称为螺旋角，用β表示。

图4.1螺旋叶片内部结构 4.1螺旋叶片上螺旋角的确定 由于不同的圆锥面(或圆柱面)与同一螺旋面相交的螺旋线是不同的，因此螺旋角也不同。在设计拌筒螺旋叶片结构之前，螺旋叶片上螺旋角的确定就显得格外重要。

a.螺旋角的表示 图4.1.1给出了锥、柱螺线的视图和内壁展开图。螺线上任意一点M的对 应的投影和展开位置用m、和M表示。中为M点平面投影m的位置角。圆锥段的圆锥面展开面为一扇形面，为扇形角，ε为M点在展开面上的位置角，所以=OM。

图4.1.1螺旋线及展开图 由上述几何关系可知：。

设螺线上另一点N，其相应的位置参量为。当N和点M无限接近的时候，直线MN就是M点切线τ，而且 其螺旋角满足：

b.内外圆锥(或圆柱)上螺旋角的关系 斜螺旋面的任意一条母线n分别与内锥、外锥相交于点1和2，内、外锥的半锥角分别为θ1、θ2，以为原点建立坐标系，n线与x轴的夹角为µ。见图4.1.2 图4.1.2螺旋线转面投影图 设母线n绕Z轴旋转无限小角到达母线的位置，线与内外锥分别相交于点1’和2’，Z轴分别和n、组成两个纵截面，并转面重叠投影。由图4.1.2可知：

设P1和P2分别为点1和点2的螺旋角，由此可得出: 内锥；

外锥：

这就是同一螺旋面在不同圆锥面(圆柱面)上产生的螺旋线的螺旋角之间的关系式。

在进行分析时，经常会用到下列几种情况：

4.2搅拌叶片的母线方程 搅拌叶片在前锥和后锥部分采用的是对数螺旋线，其母线的方程为：

其中为螺旋角，为初始极径；

为半锥角；

为螺旋转角。

当是一定值时，螺旋线为等角对数（圆锥）螺旋线；

当是一个变量时，该螺旋线即为非等角对数螺旋线。

中圆搅拌叶片采用圆柱螺旋线，其母线方程为：

其中为圆柱底半径，为螺旋转角，为螺旋角。

基于PRO/E的水泥搅拌筒叶片螺旋曲线的设计。筒体前锥和后锥采用具有等升角的对数螺旋叶片，圆柱段采用不等升角的阿基米德螺旋叶片。为了同时保证搅拌均匀和出料干净，将前锥螺旋角设计为60°后锥螺旋角设计为≥75° 图4.2所示的螺旋线方程为：

式中 ——螺旋线起点的极径；

——极径；

θ——半锥角；

Ψ——极径在坐标系xoy的投影与y轴的夹角，即圆锥对数螺旋线的螺旋转角；

β——圆锥对数螺旋线的切线与圆锥母线的夹角，即圆锥对数螺旋线的螺旋角。

图4.2.1所示的圆柱阿基米德螺旋线的方程 式中 R——圆柱半径；

Ψ——螺旋转角；

β——螺旋角。

图4.2 图4.2.1 4.3搅拌叶片设计 搅拌运输车搅拌筒内的两条螺旋叶片，是搅拌运输车设计的重要部件。它的结构形状对搅拌运输车进、出料性能及混凝土的搅拌质量有一定影响。目前，设计的搅拌运输车螺旋叶片，多采用斜圆锥对数螺旋面。设计中，将空间螺旋面叶片分段展开成平面图形。制造中根据设计的平面图形下料经锻压成型后，焊接在搅拌筒内壁上。所以，叶片展开成平面图形的准确程度，是使搅拌运输车性能达到要求的重要因素之一。而空间螺旋面理论上是不可展开曲面由于制造工艺的需要我们常常采用近似展开法加以处理。在设计时，采用制图中的“三角形”法的原理并借用计算机对空间斜圆锥对数螺旋面叶片进行展开计算。

螺旋面理论上是不可展开曲面，由于制造工艺的要求，常采用近似展开法进行处理，以满足制造要求。我们在设计中，利用将空间叶片第i点至第i十1两等分点之间的一小段叶片，近似地看作一梯形，如图4.3所示。只要算出第i点至第i+1两等分点之间叶片根部及顶部斜圆锥对数螺旋线上点C、B、D、A的坐标值，就可根据空间任意两点间距离公式得出图中任意两点间的距离，即AB、BC、CD、DA、DB。

还可把第i点至第i+1两等分点之间这一小段叶片展开，通过计算机进行循环计算，然后利用“三角形”法，将整个螺旋叶片展开。只要在螺旋叶片设计中，两等分点之间的间隔控制在一定范围内，展开的螺旋叶片平面图，就可达到一定的精度要求。

图4.3叶片顶部 叶片根面 本设计是在三段式梨形搅拌筒外形尺寸不变的前提下进行的。搅拌筒的外形优化暂不考虑。根据搅拌叶片有三段拟合而成的特点，我们分别对前锥、中圆和后锥的叶片采取不同的型线规律。

图4.3.1非等变角对数螺旋线正视图和右视图 图中标记A、B处是各段叶片的拟合接合点 B(mm)前锥 380 中圆 380 后锥 表4.3搅拌叶片基本设计参数 知道了内外螺旋线的方程，我们就可以在软件中绘制出内外螺旋线的图形，然后利用扫略功能，做出搅拌叶片的实体模型,如图4.3.2所示。

图4.3.2叶片实体模型 后锥 中圆 前锥 螺旋线规律 螺旋角表达式 螺旋线规律 螺旋角表达式 螺旋线规律 螺旋角表达式 非等变角对数螺旋线 等变角递增圆柱螺旋线 非等变角对数螺旋线 等变角递减 对数螺旋线 等角圆柱螺旋线 等变角递减对数螺旋线 底部和与中圆接口处为离散点，中间为等角对数螺旋线。

等角圆柱 螺旋线 顶部和与中圆接口处为离散点，中间为等角对数螺旋线。

表4.3.1 搅拌叶片设计规律与参数 4.4搅拌叶片的仿真设计和模态分析 计算机仿真也是对一个数学模型进行的试验研究，计算机仿真具有周期短，投入少，避免了实际试验所承担的成本浪费、试验风险和危险。特别是用于大数据的计算更显出其优越性。

计算机仿真作为新的实验研究的方式，可以为实际的试验研究提供参考和思路。实验研究和计算机仿真研究相结合，相辅相成，取长补短，对于课题的研究非常有利。

我们在理论研究的基础上，初步对设计的搅拌系统进行了数值模拟和仿真，下面是一些截图基于在UG下建立的，如下图所示的叶片与罐总成装配模型，通过UG的仿真功能，实现了叶片与罐的运动仿真。

本文采用8.5LP混凝土搅拌车为模型进行研究如下图所示。

其中，图4.4.1-4.4.3为搅拌筒各段图，图4.4.4为搅拌叶片造型图；

图4.4.5-4.4.7为实体建模图；

图4.4.8为运动仿真图。

图 4.4搅拌系统尺寸图 建模过程如下：

图4.4.1前锥 图4.4.2中柱图 图4.4.3后锥 图4.4.4 搅拌叶片 图4.4.5 前支撑 图4.4.6 连接法兰 图4.4.7搅拌罐三维实体装配模型 图4.4.8 运动模拟 模态分析是机械和结构动力学中一种极为重要的分析方法, 是将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标,采用有限元法形成系统的离散数学模型-质量矩阵和刚度矩阵,使方程组解耦,成为一组以模态坐标和模态参数描述的独立方程,以便求出系统的模态参数的方法。经过模态分析, 搅拌叶片的前六阶振型如下图所示。

第1阶模态是一阶横向弯曲振动,搅拌叶片右侧振幅较大,左端变形较小；

第2阶模态是一阶纵向振动,叶片左端振幅很大,叶片中部产生很大的弯曲应力；

第3阶模态是叶片结构的二阶横向弯曲即出现了扭转和弯曲的复合变形, 叶片中部的振幅较大；

第4阶模态是叶片结构的二阶纵向弯曲即出现了叶片在水平面内的左右扭转,叶片中部的变形量较大；

第 5 阶和第 6 阶模态叶片结构在各个方向均出现了大范围的弯曲和扭转,叶片中部变形量较大。这些局部振型表明叶片各部位刚度存在不均匀的现象。混凝土搅拌车在搅拌的过程中受到新拌混凝土在各个方向上的冲击作用, 这类载荷最易激发叶片结构的弯曲模态；

当在路上行驶时, 由于路面的凹凸不平,叶片承受更多的非对称载荷, 此时最易激发叶片结构的扭转模态。因此, 搅拌叶片的弯曲及扭转振动是其结构动态特性的主要表现形式。

4.5搅拌叶片结构应力分析 ANSYS有限元的计算，就是将形状复杂以及受力情况复杂的零件化分为有限数目的单元，再分别计算这些单元的受力和变形情况，然后将这些单元整合起来，就形成了整个零件的受力变形图。

螺旋叶片在各搅拌工况下进行应力和变形分析；

受力和变形如下列图所示：

图4.5 等角搅拌叶片应力图 图4.5.1 等变角搅拌应力图 图4.5.2 非等变角a搅拌应力图 图4.5.3非等变角b搅拌叶片应力图 图4.5.4 非等变角c搅拌叶片应力图 图4.5.5 等角出料叶片应力图 图4.5.6 变等角出料叶片应力图 图4.5.7 非等角a出料叶片应力图 图4.5.8 非等角b出料叶片应力图 图4.5.9 非等角c出料叶片应力图 综合上述分析得到：等角、等变角和非等角螺旋叶片的应力与应变情况如下表4.5所示：

表4.5等角、等变角和非等变角螺旋叶片的应力与应变 由上表可知作用在非等角对数螺旋叶片上的压力和变形明显小于其它几种对数螺旋叶片的压力和变形值正转搅拌和反转卸料时搅拌叶片的应力值远远低于材料的屈服应力361MPa。叶片应力越大摩擦力也就越大磨损也就越严重，变形越大振动更为严重同时变形使搅拌叶片的形状改变达不到预期的搅拌和出料效果，由此可见非等变角对数螺旋叶片明显优于其它几种对数螺旋叶片。

参考文献 [1]冯忠绪.混凝土搅拌理论与设备，北京人民交通出版 2001.8 [2]邢普，仪垂杰，郭健翔.非等角对数螺旋线搅拌叶片的设计研究.工程机械 2006.4 [3]邢普，仪垂杰，郭健翔.混凝土搅拌车搅拌叶片仿真设计及模态分析.机械设 计与制造2007.8 [4]邢普 郭健翔等 非等角对数螺旋线搅拌叶片的实验研究 工程设计学报 2008.1 [5]邢普 仪垂杰等 混凝土搅拌车搅拌叶片新型母线及应用研究 建筑机械 2007.2 [6]江继辉.混凝十搅拌输送车搅拌筒搅拌过程的运动分析 工程机械 1991(2)[7]程书良.混凝土搅拌车搅拌叶片的设计.建筑机械化 2002年第2期 [8]田利芳.混凝土搅拌运输车结构设计及液压系统动态仿真.西安建筑科技大 学学位论文 2004.03.10.[9]王明庆.前端卸料搅拌输送车的应用与推广 建筑机械 1988(12)[10]R.V.Romen Studies on transfer process in mixing vessels: effects of gas on solid-liquid hydrodynamics using modified Rushton turbine agitators[J].Bioprocess Engineering 17,1997.[11]Chiara F.Ferraris Concrete Mixing Methods and Concrete Mixers: State of the Art Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology J.Res.Natl.Inst.Stand.Technol.Volume 106, Number 2, March–April 2001(391–399)[12] M.DI PRISCO, L.FERRARA, F.MEFTAH, Mixed mode fracture in plain and reinforced concrete: someresults on benchmark tests.International Journal of Fracture 103: 127–148, 2000.致谢 本文是在导师邢普博士精心的指导下完成的，作者的每一点进步无不倾注了邢老师的一番心血与教诲，在此，谨致以我衷心的感谢。

付昊旻 2011年5月 附录A 部分程序源代码 NUMBER/r(5),h(4),bt(3),bt1(3),btn(3),i,j,st,stm(3),k(3),a1,a3,p,p1,p3,stn1 $$1一定义变量 ENTITY/ax,ps1(1021),ps2(1021),m(4),g(4),sl(6),pt(5),pt0(2),b(9),SPLN(2),$ ln(10),EN(K),CSYS1,CSYS2,CSYS3 pds1: $$2一生成输入参数的对话框 ＇前锥小端半径:＇,r(1),$ ＇前锥高度:＇,h(1),$ ＇前锥最大螺旋角:＇,bt(1),$ ＇前锥最小螺旋角:＇,bt1(1),$ ＇前锥螺旋转角:＇,k(1),$ ＇中圆半径:＇,r(2),$ ＇中圆高度:＇,h(2),$ ＇中圆最大螺旋角:＇,bt(2),$ ＇中圆最小螺旋角:＇,bt1(2),$ ＇中圆螺旋转角:＇,k(2),$ ＇后锥小端半径:＇,r(3),$ ＇后锥锥面段数:＇,j,$ ＇后锥高度:＇,h(3),$ ＇后锥前锥面高度:＇,h(4),$ ＇后锥前锥面小端半径:＇,r(4),$ ＇后锥后锥面小端半径:＇,r(5),$ ＇后锥最大螺旋角:＇,bt(3),$ ＇后锥最小螺旋角:＇,bt1(3),$ ＇后锥螺旋转角:＇,k(3),rsp JUMP/pds1:,stop1:，rsp ax=LINE/(pt0(1)=POINT/O,0,0),(pt0(2)=POINT/0,0,600)$$3一生成罐体 g(1)=LINE/(pt(1)=POINT/r(1),0,0),(pt(2)=POINT/r(2),0,h(1))g(2)=LINE/pt(2),(pt(3)=POINT/r(2),0,(h(1)+h(2)))IFTHEN/j=2 g(3)=LINE/pt(3),(pt(4)=POINT/r(4),0,(h(1)+h(2)+h(4)))g(4)= LINE/pt(4),(pt(5)=POINT/r(5),0,(h(1)+h(2)+h(3)))m(4)=REVSRF/g(4),AXIS,ax,0,360 ELSEIF/j=1 g(3)=LINE/pt(3),(pt(4)=POINT/r(3),0,(h(1)+h(2)+h(3)))ENDIF m(1)=REVSRF/g(1),AXIS,ax,0,360 m(2)=REVSRF/g(2),AXIS,ax,0,360 m(3)=REVSRF/g(3),AXIS,ax,0,360 a1=ATANF((r(2)-r(1))/h(1))$$前锥半锥角 $$4一计算基本参数 a3=ATANF((r(3)-r(2))/h(3))$$后锥半锥角 DO/LOOP1:i,1,200 p=SINF(i*180/2040)+i/2040 btn(1)=bt(1)-(bt(1)-bt1(1))*p p1=(r(2)-r(1))/h(1)*COSF(a1)*COSF(btn(1))/SINF(btn(1))stm(1)=i*k(1)/200 LOOP1: DO/LOOP2:i,200,390 stm(2)=k(1)+(i-200)*k(2)/190 LOOP2: DO/LOOP3:i,390,1020 p=SINF(i*180/2040)+i/2040 btn(3)=bt(3)-(bt(3)-bt1(3))*p p3=(r(3)-r(2))/h(3)*COSF(a3)*COSF(bt(3))/SINF(btn(3))stm(3)=k(1)+k(2)+(i-390)*k(3)/630 LOOP3: i=1 STR1:$$5一计算曲线上点的坐标 st=(i-1)*stm(3)/1020 IFTHEN/st<=stm(1)xc=r(1)*EXPF(p1*st)*COSF(st*180/3.14159)yc=r(1)*EXPF(p1*st)*SINF(st*180/3.14159)zc=r(1)*h(1)/(r(2)-r(1))*(EXPF(p1*st)-1)ELSEIF/stm(1)

搅拌方法 第6篇

关键词：常规搅拌桩；双向搅拌桩；施工工艺；对比

水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械将水泥浆固化剂喷入软土地基中强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性和一定强度的桩体，并与桩间土共同作用组成复合地基。

目前搅拌桩在软基加固处理得到广泛的使用，但使用不同的工艺有不同效果，常规搅拌桩与双向搅拌桩在施工质量上、经济上有明显的差别。

一、工程概况

湛江港#300、#301泊位装卸储运系统技术改造工程土建工程把原泊位的3.5万吨级磷矿石装船泊位扩建为15万吨级煤炭卸船泊位，并建设相应的道路、堆场、皮带机栈桥、转换房、变电所等生产辅助建筑及其他配套设施，堆场面积约6.71万平米。其中地基处理中包括C区水泥搅拌桩。C区整平到+6.21m后进行水泥搅拌桩施工，处理面积为23818平方米。

水泥搅拌桩区域按置换率分为五个区域C1、C2、C3、C4和C5，桩径600毫米，等边三角形布置。C1区置换率12%，桩间距1.65米；C2、C3和C4区置换率18%，桩间距1.35米；C5区置换率28%，桩间距1.1米。桩长分别为7～14.3米，桩总长为135631米；根数为14317根，水泥掺入比按15%。

（一）地质情况

本堆场是原有磷矿堆场，已使用多年，上部约有2.5m人工填土，下卧约4.5m的吹填砂，地质情况良好。根据现有地质资料，地质描述如下：

1.人工填土：厚度变化较大。一般在上部为厚度约20～30厘米的混凝土地板，下部以红色粉质粘土及粉土为主，含少量中砂颗粒，湿，可塑，粘散。

2.吹填砂：浅褐色中砂，饱和，松散，砂质较纯，级配一般。

3.淤泥质粘土：厚度较小，平均厚度为0.67米，灰黑色，饱和，软塑，上部含少量中砂颗粒，下部粘性较好。

4.粉质粘土：厚度变化较大，浅黄色，湿，可塑，混杂少量细砂，粘性较好，局部为粘土。

5.粘土：灰色，湿～很湿，可塑，局部为软塑，粘性较好，间夹薄层粉细砂，具水平状层理。

6.中砂：灰白色、浅黄色，饱和，稍密～中密，局部松散，含少量局部多量粘粒，具粘性，局部相变为粉土。

7.粉质粘土：灰白色，湿～稍湿，可塑～硬塑，混杂较多粉砂，粘性较差。

8.粉质粘土：以灰白色为主，少许紫红色、灰黄色，湿～稍湿，硬塑～坚硬，粘性一般，夹杂少量～多量粉细砂，局部相变为粉土或粘土。

9.粉砂：灰白色、浅黄色，饱和，稍密～中密，含少量～多量粘粒，具粘性，局部相变为粉土或粉质粘土。

（二）主要设计参数

1.水泥掺入比暂按15%；

2.设计桩顶标高按照设计施工图纸，设计要复合地基承载力不小于200kpa；

3.桩体无侧限抗压强度1.2Mpa（90天）；

4.钻孔取芯率不低于80%。

二、常规水泥搅拌桩施工工艺

（一）选用PH－5B型搅拌桩机施工，主要技术参数

1.地基加固深度：18m；

2.成桩直径：500～600mm；

3.钻机转速（正）：15～108r/min；

4.钻机转速（反）：17～136r/min；

5.最大扭矩：14.05kN.m；

6.提升速度：0.228～1.273m/min；

7.进给提升力：小于78.4kN；

8.钻杆规格：125×125；

9.纵向单步行程1.2m，横向单位步行程0.5m；

10.接地比压：0.04Mpa；

11.灰罐容量：1.3m3；

12.电机功率：主电机37KW，空压机13KW，油泵电机4KW，发送器电机1.5KW；

13.整机重量：12000kg；

（二）常规水泥搅拌桩施工方法

采用四搅两喷的工艺

1.定位：经测量定位放线，搅拌桩机就位、调平，钻头对准桩位。

2.预搅下沉：启动搅拌机电机，放松起重机链条，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测控制。

3.制备水泥浆：待搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料中。

4.提升喷浆搅拌：搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。

5.重复上、下搅拌：搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌提升出地面。

6.清洗：向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中的残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头上的软土清洗干净。

7.移位：重复上述1～6步骤，再进行下一根桩的施工。

由于搅拌桩顶部与上部结构的接触部分受力较大，因此通常还要对桩顶1.0～1.5米范围内再增加一次输浆，以提高其强度。

（二）施工工艺

采用两搅二喷的工艺

1.定位：经测量定位放线，搅拌桩机就位、调平，钻头对准桩位；

2.制备水泥浆：开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料中；

3.下沉喷浆搅拌：启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度由电机的电流监测控制。工作电流不应大于70A。如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进；

4.提升喷浆搅拌：搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。

四、工艺试验对比

采用以上介绍常规搅拌机施工及双向搅拌桩施工的工艺流程，分别在C1、C2、C3、C4、C5区作了试验搅拌桩，每区选1根（各工艺选1根），总共10根试验桩。通过配合比、钻孔取心率、桩体无侧限抗压强度等方面对两种搅拌桩进行对比，得出试验结论。

（一）选用配合比

根据室内配比试验强度的结果、输浆的难易程度及地基土的含水量综合确定配合比如下：

（三）桩体无侧限抗压强度

芯样室内养护至90天做无侧限抗压强度检测，为试验需求，桩体每3m抽1组芯样做无侧限抗压强度。

（四）试验结论

1.双向搅拌桩的取芯率高于常规搅拌桩；

2.双向搅拌村施工的无侧压强度明显比常规搅拌桩的变化幅度要小，抗压强度稳定。

五、结束语

从施工艺对比：双向搅拌桩施工时，由于内、外钻杆旋转方向相反，叶片搅拌产生的剪切力基本抵消，能减少搅拌桩施工对周土体的扰动，同时基本消除地面冒浆现象。从试验段测试结果表明：双向水泥土搅拌桩较常规搅拌桩的桩身质量比较均匀，桩身强度沿深度变化较小。在同样的设计参数上，双向搅拌更能保证设计要求，或更富余，在富余大的情况下可作固化剂（水泥）的掺量作调整，从而节省了成本又保证了施工质量。因此，得出结论：在工程地质条件和设计参数相同的基础下，双向搅拌桩质量稳定、节省施工时间，节约成本，有很好的适用性和经济性。

参考文献：

［1］建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)[S].中国建筑工业出版社,2002.

［2］建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)[S].中国建筑工业出版社,2002.

［3］汪正荣.建筑地基与基础施工手册[M].北京:建筑工业出版社,2005.

［4］张伯平,党进谦.土力学与地基基础[M].西安:西安地图出版社，2001.

［5］孙家齐.土木工程地质[M].武汉:武汉工业大学出版社,2000.

浅谈水泥土搅拌桩的地基检测方法 第7篇

关键词：水泥土,桩基,检测,建议

1 地基检测

1.1 复合地基载荷试验

检测应严格按《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79-2002) 附录A的要求执行。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时, 宜在成桩28d后进行。复合地基载荷试验承压板应具有足够刚度。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形, 面积为一根桩承担的处理面积。多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形, 其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心应与承压板中心保持一致, 并与荷载作用点相重合。承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。承压板底面下宜铺设粗砂或中砂垫层, 垫层厚度取50~150mm, 桩身强度高时宜取大值。加载等级可分为8~12级。最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。

出现下列情况之一时, 可终止试验:1) 沉降急剧增大, 土被挤出或承压板周围出现明显的隆起;2) 承压板的累计沉降量已大于承压板宽度或直径的6%;3) 当达不到极限荷载, 而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。卸载级数可为加载级数的一半, 等量进行。

复合地基承载力特征值的确定:1) 当压力-沉降曲线上极限荷载能确定, 而其值不小于对应比例界限的2倍时, 可取比例极限;当其值小于对应比例界限的2倍时, 可取极限荷载的一半;2) 当压力-沉降曲线是平缓的光滑曲线时, 可按相对变形值确定:对水泥土搅拌桩复合地基, 可取s/b或s/d等于0.006所对应的压力;3) 对有经验的地区, 也可按当地经验确定相对变形值。

按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。

1.2 单桩载荷试验

单桩载荷试验用于评价单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。试验依据为《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ106-2003) 。桩顶处铺设100~150m m厚中粗砂层。加荷等级一般分为10级, 逐级等量加载。其中第一级可取分级荷载的2倍。试验应采用慢速维持荷载法:每级荷载施加后按第5、15、30、45、60分钟测读桩顶沉降量, 以后每隔30分钟测读一次, 当一h内的沉降量不超过0.1mm时, 并连续出现两次时施加下一级荷载。卸载应分级进行, 每级卸载量取加载时分级荷载的2倍, 逐级等量卸载。每卸一级, 按第15、30、60分钟读记桩顶回弹后, 即可卸下一级荷载, 待卸完全部载荷后, 应读记桩顶回弹量, 时间3h, 读记时间为第15、30分钟, 以后每30分钟读记1次。

出现下列情况之一时, 可终止试验:1) 某级荷载作用下, 桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍。 (当桩顶沉降能相对稳定且总沉降量小于40mm时, 宜加载至桩顶总沉降量超过40mm。) 2) 某级荷载作用下, 桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍, 且经24h尚未达到相对稳定标准。3) 已达到设计要求的最大加载量。

单桩竖向抗压极限承载力Qu按下列综合分析确定:1) 根据沉降随荷载变化的特征确定:对于陡降型Q-s曲线, 取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。2) 根据沉降随时间变化的特征确定:取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。3) 某级荷载作用下, 桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍, 且经24h尚未达到相对稳定标准。出现此情况后, 取前一级荷载值。4) 对于缓变型Q-s曲线可根据沉降量确定, 宜取s=40mm对应的荷载值;当桩长大于40m时, 宜考虑桩身弹性压缩量;对直径大于或等于800m m的桩, 可取s=0.05D对应的荷载值。5) 当按上述四款判定桩的竖向抗压承载力未达到极限时, 桩的竖向抗压极限承载力应取最大试验荷载值。

1.3 桩身钻芯取样

经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时, 应在成桩28d后, 用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验, 检验数量为施工总桩数的0.5%, 且不少于3根。钻孔直径不宜小于108m m。

1.4 轻型动力触探

水泥土搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法:成桩后3d内, 可用轻型动力触探 (N10) 检查每米桩身的均匀性。检验数量为施工总桩数的1%, 且不少于3根。

1.5 浅部开挖

水泥土搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法:成桩7d后, 采用浅部开挖桩头 (深度宜超过停浆 (灰) 面下0.5m) , 目测检查搅拌的均匀性, 量测成桩直径。检查量为总桩数的5%。

对相邻桩搭接要求严格的工程, 应在成桩15d后, 选取数根桩进行开挖, 检查搭接情况。基槽开挖后, 应检验桩位、桩数与桩顶质量, 如不符合设计要求, 应采取有效补强措施。

2 关于检测的建议

2.1 尽力在多桩复合地基载荷试验方面取得进展

水泥土搅拌桩真正的受力状态为群桩、多桩形式。由于多桩复合地基试验困难, 一般以单桩静载试验、单桩复合地基试验来替代, 符合《规范》的强制性要求。单桩、单桩复合地基、群桩符合地基受力后力的传递及变形性能都是不同的, 检测时应尽力做到多桩。一是应研究多桩试验的方法, 二是在现有条件下可以做一些双桩、三桩试验。

2.2 坚持试桩引路, 检测时应尽力达到极限荷载

通过经验公式估算, 得出桩长、桩距。但如果不通过试桩验证, 一般会造成极大浪费、提高工程成本, 个别情况下会有承载力不满足上部结构荷载的情况、从而造成不安全问题。

本文所例举的大量复合地基检测, 基本都是在最大加载压力已经大于设计要求压力值的2倍时终止试验的。这样做, 对于工程安全是没有问题的, 但很可能使地基承载力造成浪费, 也不利于对水泥土搅拌桩的研究、创新。因此, 笔者建议, 在试桩时, 应使桩体达到极限荷载。

2.3 不宜使用低应变测试测试水泥土搅拌桩

大量工程都使用了低应变动测法作为检测手段。浙江大学夏才安等人撰文《深层搅拌桩复合地基工程质量分析》指出, 由于水泥搅拌桩采用变掺量施工.沿桩身轴力方向形成多段不均桩身, 造成不均匀分界面, 增加了反射界面, 而水泥搅拌桩本身反射信号很弱, 很难判别, 结果会导致桩长与波速判断失误, 因此不宜作为主要的检测手段。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院等.建筑地基处理技术规范 (JGJ79-2002) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

搅拌方法 第8篇

水泥搅拌桩法是一种加固处理软弱地基及地基承载力不大于120KPa的粘性土或粉性土等地基的方法。它是利用水泥作为固化剂, 采用特制的深层搅拌机, 在地基深处将水泥粉固化剂与软弱地基土在原位强制搅拌成混合物, 通过水泥与软弱土之间发生的离子交换作用、凝聚作用、化合作用等一系列物理化学反应, 形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土桩体, 达到加固软弱地基的目的。水泥土桩体与原位周围的天然土体共同作用, 从而显著地提高地基的强度和承载力、减小地基的变形, 即形成所谓的水泥搅拌桩复合地基。

由于在高速公路建设中水泥搅拌桩施工量大面广, 且是隐蔽工程, 现有施工机具无法自动地、准确地控制其施工质量。为了保证水泥搅拌桩的施工质量, 不仅要在施工过程中控制好原材料质量, 做好室内配比试验、现场工艺试验, 加强施工技术的管理监督, 把好桩位测量放样及各道工序的检查关, 还须对施工好的现场桩体进行最终质量检测, 以对其施工质量进行全面而准确的判断和评定。因此, 如何对水泥搅拌桩的施工质量进行检测, 在施工过程中实施质量的有效控制, 是软土地基处理工程没有解决而迫切需要解决的问题, 也是广大工程技术人员一直在探索和研究的问题。

1 成桩质量检测方法概述

水泥搅拌桩处理软土地基, 其最终质量控制参数是保证复合地基的整体承载力, 为此水泥搅拌桩检测主要包括三方面内容: (1) 桩的测量放样检测, 即在成桩后7d左右, 通过检测桩位、桩数、桩间距来检查桩的放样情况; (2) 桩体质量检测, 其中包括桩身的完整性、桩身外形尺寸 (桩身截面, 有效桩长等) 、桩身的连续性、均匀性、强度、密实度等; (3) 加固效果检测, 主要包括单桩承载力、复合地基承载力的检测和沉降检测等。在有质量缺陷桩上进行承载力检测, 其结果必然是毫无意义, 且可能产生承载力的误判而造成巨大的浪费, 因此对复合地基而言, 成桩质量检测和评价工作尤为重要。

水泥搅拌桩的桩身质量主要取决于水泥土搅拌的均匀性和强度两个方面, 检测工作必须紧紧围绕这两点进行。目前规范中对水泥搅拌桩的质量检测方法主要是:轻便触探法、钻芯取样测定桩身强度、单桩荷载试验、开挖检查等。轻便触探法只能对深度在4米以内的桩身质量进行检查, 开挖检查只能检查桩顶部分的外观质量, 这两种方法对整桩质量都无法检查;钻芯取样测定桩身强度, 虽能取得全长桩身水泥土芯样, 直观地看出水泥土搅拌的均匀程度, 测定桩身任意断面的强度, 但由于土样受到扰动, 其强度不能反应桩的实际情况, 只能作为参考;单桩荷载试验需等较长的时间才可进行, 且费用较高。因此要测定水泥搅拌桩的质量, 全面反应水泥土搅拌均匀性和强度两个方面的情况, 必须联合几种测定方法进行综合判断。

根据有关资料及工程实践, 比较科学的方法是:取芯、标准贯入和无侧限抗压强度试验相结合的检测方法。标贯击数因是原位测试, 受取样扰动影响小, 在桩身搅拌均匀的情况下, 标贯击数超大, 则桩的强度越高;钻孔取得全长桩身水泥土芯样, 能直观、定性地看出水泥土搅拌的均匀程度, 并且还可测出芯样的无侧限抗压强度, 作为标贯击数的补充。所以, 水泥土搅拌桩质量检测应以现场钻芯取样观察水泥土搅拌均匀度、标贯试验测定桩身强度为主, 无侧限试验强度为辅的联合检测方法。

2 工程实例

以某条高速公路水泥搅拌桩的检测工作实例进行分析。本次检测的水泥搅拌桩设计桩径为500mm, 桩间距为1.2~1.5m, 按梅花型布置, 设计掺灰量为60kg/m, 施工采用全桩长复搅工艺, 由电脑监测记录装置对施工过程及喷浆 (灰) 量进行记录和控制。水泥搅拌桩施工质量采用全桩长钻孔取芯方法进行检测, 对现场钻孔全桩长取芯的水泥土样进行描述, 描述内容包括:芯样性质、颜色、状态及搅拌均匀性通过标准贯入试验判断桩身强度及桩体连续性, 同时观察记录标贯器中水泥土搅拌的均匀程度、成桩状态以及端承条件, 采取原状芯样进行室内无侧限抗压强度试验。下面选取几个典型桩身同一深度的龄期、标准贯入击数、硬度状态及水泥土芯样的无侧限抗压强度作简单的对比分析。

表1可以看出, 取芯、标准贯入和无侧限抗压强度试验相结合的检测方法能比较科学的评定水泥搅拌桩的成桩质量, 通过适当比例的抽检可以达到控制水泥搅拌桩施工质量的目的。

水泥掺入比aw的大小和龄期T的长短对水泥搅拌桩的质量检测结果有直接的影响, 因此有必要对这两个影响因素作专门的说明。

(1) 水泥掺入比aw对水泥土强度的影响

水泥掺入比aw是指水泥重量与被加固的软土重量之比, 即

水泥土的抗压强度随着水泥掺入比的增大而增大。当aw5%时由于水泥与土的反应过弱, 水泥土固化程度低, 强度离散性也较大, 故在水泥搅拌桩的实际施工中, 水泥掺入比aw应大于5%。当aw>5%时, 每增加单位水泥掺入比aw所引起的强度增量在不同龄期是不同的, 在0~90天范围内, 龄期越长这种增量越高。

(2) 龄期T对水泥土强度的影响

水泥土强度随着龄期的增长而增大, 一般在龄期超过28d后仍有明显增加。当龄期超过三个月后, 水泥土的强度增长才减缓。日本CDM工法设计和施工手册介绍, 普通硅酸盐水泥加固土的qu3~5年/qu28d, 不论水泥掺量及试料土的不同都为2.0~2.3。因此水泥土一般都采用龄期90d的强度作为标准强度, 但在实际工程中往往由于工期紧等多种因素影响而难以等到90d, 一般取28d左右龄期, 特殊情况下也有以更短龄期对桩身测试后推算至90d龄期强度。关于水泥土不同龄期的强度, 目前我们用以下经验公式进行估算:

式中:qu90龄期90d的水泥土抗压强度;

qu T龄期Td的水泥土抗压强度;

T龄期, 以d为单位。

3 水泥搅拌桩检测常见问题分析

根据宁杭高速公路、沪苏浙高速公路等水泥搅拌桩质量检测项目中的质量检测结果及现场施工经验, 初步归纳出以下一些常见的问题。

(1) 标贯击数偏低。上部小于10击, 主要原因大致有: (1) 回填碾压不充分, 导致桩身孔隙过多; (2) 复搅不充分; (3) 提钻速度大于1.0m/min。下部小于6击, 主要原因大致有: (1) 复搅没有达到深度; (2) 复搅提钻速度快; (3) 水泥量少。

(2) 桩体取芯困难、芯样不完整。导致芯样不完整的原因大致有: (1) 回填碾压, 导致含水量<30%, 未作任何技术处理, 直接使用水泥搅拌桩加固标贯击数高, 但芯样中水泥呈团块状、星散状; (2) 复搅不完全, 芯样呈团块状、碎块状, 水泥呈团块状颗粒状分布; (3) 水泥含量少, 芯样呈软塑状; (4) 水泥超量, 钻进速度慢、取芯困难, 芯样呈碎块状。

(3) 无侧限抗压强度低。主要原因大致有: (1) 复搅速度快或未复搅, 芯样试块中水泥呈团块状分布; (2) 水泥含量少, 芯样呈可塑软塑状。

(4) 断桩。主要原因大致有: (1) 施工过程中送浆、送灰管堵塞, 未能及时处理继续钻进; (2) 施工过程中遇上流沙层; (3) 某层软土含水量特别高, 而水泥参量偏少, 导致标贯击数过小。

(5) 桩长不够。实际桩长不够, 导致的主要原因大致有: (1) 施工单位人员素质低, 偷工减料; (2) 基底变化, 施工时无法达到设计深度, 资料却人为做到设计深度; (3) 恶意破坏。施工中桩偏斜斜桩, 导致的主要原因大致有: (1) 原始地面不平整; (2) 施工人员粗心大意, 或责任心不强, 未能及时调平机台, 不能保证钻机施工时的垂直度; (3) 施工桩桩长大于15m时, 斜桩概率明显提高, 一般提高20%左右; (4) 复搅尚未达到地面而提前移动机位所导致的假桩头。

4 结语

(1) 水泥搅拌桩应加强施工现场观察。施工方、监理在对现场施工加强管理的同时还应注重现场情况的观察, 从反常现象入手, 有利于了解真相。如:原始资料完全一致, 有造假嫌疑;桩头上出现各种记号, 反映施工人员未能按要求施工, 存在做桩现象;注意观察施工时钻塔之间的相互关系, 可减少斜桩出现的频率。

(2) 注意自检过程。成桩大于14天后, 先由承包人按2‰的频率进行全桩长取芯并配合标准贯入试验, 合格后再提请业主按5‰的频率进行外检, 承包人除进行全桩长取芯外, 还应进行浅部开挖桩头, 目测桩体搅拌均匀性, 量测成桩直径及桩距、桩中心偏位, 检查频率宜为1~2%, 原则上一个工点检查至少一处。自检的全过程, 承包方应按抽检桩分布均匀, 具有代表性的原则掌握, 且对自检成果应做到心中有数。实际工作中往往出现省高指强检检查出问题而自检未发现问题, 很大程度上是因承包人未能对自检过程、自检结果做到胸有成竹所致, 甚至出现未进行自检及上报省检的情况, 某种程度上降低了自检的意义。

(3) 为使水泥搅拌桩的质量控制更具科学性和实用性, 应研究开发先进的检测仪器, 提供更科学的方法和手段。如自动化的施工监测仪器、桩体的无损检测方法等, 创造更好的经济效益。

(4) 水泥搅拌桩技术在我国起步较晚, 有些问题尚需进一步研究。我国现行的《公路工程质量检验评定标准》中仅列有粉喷桩项目, 且未明确规定检测方法;《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》虽列有水泥搅拌桩项目, 但某些内容似有斟酌和改进的必要, 从而使设计、施工、质量检验评定工作更加完善合理。

摘要：通过取芯、标准贯入和无侧限抗压强度试验相结合的检测方法能比较科学的评定水泥搅拌桩的成桩质量, 适当比例的抽检可以达到控制水泥搅拌桩施工质量的目的。在宁杭高速公路、沪苏浙高速公路等水泥搅拌桩质量检测项目中, 根据检测结果及现场施工经验, 归纳出了一些常见的问题, 并对这些问题进行了具体的分析。

关键词：软土地基,水泥搅拌桩,质量检测

参考文献

[1]《地基处理手册》 (第二版) 编写委员会.《地基处理手册》 (第二版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.

[2]交通部第一公路勘察设计院.公路软土地基路堤设计与施工技术规范 (JTJ017-96) [S].北京:人民交通出版社, 1997.

搅拌方法 第9篇

关键词：基坑,水泥搅拌桩,检测

1 概述

水泥基深层搅拌桩是利用水泥作为固化剂,通过桩机钻具在地基深处将土体和固化剂强制搅拌,固化剂、土体和水之间产生的一系列化学反应,使土体固结成具有良好的整体性、稳定性和一定强度的水泥土搅拌桩。水泥搅拌桩主要用于软土地基加固技术,其施工技术已基本成熟,加固效果也得到了公认,现已列入地基处理的技术规范或规程,水泥搅拌桩也常用于软土基坑支护,该方法是以一定厚度的水泥搅拌桩形成重力式挡土墙,进行无支撑开挖。深层搅拌法处理地基的试验结果和施工经验表明,搅拌桩在同一龄期的强度、承载力和抗压缩性除与土的性质、水泥掺入比等因素有关外,主要取决于水泥和土的搅拌均匀程度,泥土的强度随龄期的增长而增大,一般情况下水泥土强度7 d 时可达标准强度的30%～50%;30d可达标准强度的60%～75%;90d为180d的80%;而180d以后, 水泥土强度增加仍未终止[1]。

水泥土墙支护作为一种新型的支护形式,对其受力性状、设计计算方法、质量控制、检测手段和适用范围应做进一步研究。应认真分析土质条件,判断水泥土搅拌桩的适应性和成桩的可能性,进行必要的试验性施工和检验后使用,防止对水泥搅拌桩的盲目应用。水泥搅拌桩施工质量受人为因素影响很大。施工前应进行试打桩,科学地确定技术参数和施工工艺,严格过程控制,加强对水泥土搅拌桩施工质量的管理。

2 水泥搅拌桩的质量检测方法及评价

2.1 常规的水泥搅拌桩质量检测主要方法:

2.1.1 开挖检查法

对水泥搅拌桩浅部桩头部位进行开挖,可以直观检查桩身质量,如成桩直径、搅拌均匀性等。该方法简单、直接、有效,但实用性较差。首先,开挖费时费力,深度不能太大;其次,开挖暴露在空气中的水泥土强度将大大提高,不能反映本来强度特点。

2.1.2 足尺试验法

该方法一般是在成桩28天后的桩身上部(桩顶以下0.5 m、1.0 m、1.5 m) 截取三段桩体(每段长度约为50 cm) 进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验。采用该方法可以比较直接的得出桩体强度和有关变形参数。但其缺点是: ①截取、制作试件比较困难,且移动试件不便;②检测深度受限,一般超过2m 挖掘比较困难;③开挖出的坑洞回填困难,且难以压实。

2.1.3 轻便触探法

轻便动力触探是直接对水泥搅拌桩顶部4 m范围内的桩身进行短龄期强度的检验方法。对于承受垂直荷载的搅拌桩,最大轴向应力发生在桩顶3m 或4 m 范围内,而在这一深度范围内,由于缺少上覆土层压力,搅拌质量易受影响。此外,该深度范围往往是河塘湖沟或大面积填土回填的部位,土层均一性较差,加固质量差异也较大。采用轻便触探正好可以重点了解这一深度范围的桩身质量情况。但是,由于水泥搅拌桩浅部硬度较大,轻便触探能量有限,难以取得理想效果。此外,该方法检测深度范围限于4 m 以内。

2.1.4 载荷试验法

该方法可以直接获得单桩或复合地基承载力的标准值,无疑是一种可靠的检测方法。但是,载荷试验存在以下不足: ①必须在桩体强度满足试验荷载条件时(一般28 天龄期以上) 才能进行; ②荷载传递深度有限; ③造价高。因此,该方法适用地基处理中竖向承载力检测,并不适用于基坑中的水泥搅拌桩试验。

2.1.5 动测法

动测法主要用于检测混凝土桩之类的刚性桩,对于半柔性半刚性的水泥搅拌桩,能量衰减较快,测试效果差,所以一般不宜采用。

2.1.6 桩身取芯法

此法一般是针对经轻便触探或静载试验后发现桩身质量有问题的桩或者按照一定的抽检概率所采用。在水泥搅拌桩成桩28 天后,用双管单动取样器钻取芯样,截取试块作抗压强度试验。可见,该法须与其它方法相结合,自身并不能全面评价桩身质量。可以看出,现有的水泥搅拌桩质量检测方法的主要不足在于对水泥搅拌桩中下部质量判断不力,而对深长水泥搅拌桩来说,桩身的薄弱环节也正好在中下部。因此,能够对桩长范围内的桩身质量作出全面评价的方法才是比较好的检测方法。

2.2 用于基坑支护的搅拌桩质量保证措施

基坑支护中使用的水泥搅拌桩,主要是形成重力式挡墙承受水平力作用,竖向承载力不是一个重要参考,水泥土的密度、桩的均匀性、喷灰连续性等施工质量是一个保证基坑支护安全的重要因素。目前,基坑支护中以桩身取芯法中确定的桩长及芯样完整性作为检验施工质量的主要手段,还可将标贯击数、芯样描述和无侧限抗压强度作为水泥搅拌桩质量评价的三项指标,其中以标贯击数为主,芯样描述次之,辅以无侧限抗压强度。

除了上述的检测方法,还采取一些辅助措施保证搅拌桩的施工质量和基坑开挖过程安全。施工中应加强旁站等现场监督,同时在基坑开挖施工中通过准确及时的土体深层水平位移与竖向沉降等监测,指导基坑开挖和支护,有利于及时采取应急措施,避免或减轻破坏性的后果[2]。

作为检验基坑中搅拌桩施工质量的常用手段,桩身取芯法仍然有很大的局限性,下面通过某工程检测单位提供两次搅拌桩取芯的结果差异来评价桩身取芯法存在的问题。

3 工程实例

拟建基坑约为75m90m,开挖深度为4.5m,局部6.2m,地下水位为-2.3m,支护型式为复合土钉墙与水泥搅拌桩联合支护。南侧距城市交通主干道15.5m,有较复杂的地下管网,该侧基坑支护水泥土搅拌桩设置5 排,桩径600 mm,桩长9.0m,桩端土层为含泥中砂层,桩距500 mm,搭接100 mm,水泥掺入比15%,水灰比(0.5～0. 6):1,水泥土无侧限抗压强度设计值取1.2MPa。桩顶标高-0.75m,顶部为厚0.40m的钢筋混凝土压顶梁。设计文件要求对水泥搅拌桩采用取芯法检测,数量为1%,不少于10根。

场地土层情况自上而下为:

①耕植土:浅灰色,软塑,软可塑,层厚0.30-0.50m。

②粉质粘土:黄色、灰黄色,可塑,层厚1.70-2.50m。

③淤泥:灰黑色、深灰色,层厚2.40-8.90m。

④含泥中砂:灰色,饱和,稍密-中密,层厚2.50-25.10m。

⑤淤泥:深灰色,饱和,流塑,层厚1.10-5.40m。

水泥搅拌桩施工完成28天后对桩头部位进行开挖,发现成桩直径偏差在允许范围、搭接情况良好[3],搅拌均匀,与耕植土形成较好的强度,满足设计要求。

然后随机选取10根进行桩身取芯检测,本次取芯试验参照《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003),采用JK-100型钻机,合金钻头,垂直钻进,双管单动取芯[4]。取芯结果是下部芯样完整性差,芯样强度低,淤泥层芯样不成形,有较强的水泥味,上部芯样完整性最优,强度最大。含泥中砂层芯样呈短柱状,强度优于淤泥层。选取3根典型的芯样抗压强度如表1(以A表示)所示。

选取代表性芯样照片如图1,芯样描述如下:

0.00m～0.90m段灰黄色,水泥土呈短柱状、坚硬,胶结较好; 0.90m～1.30m段灰黄色,水泥土芯样较破碎呈块状;1.30～3.50m段灰色,芯样呈破碎状或塑状,有水泥味;3.50～9.00m段灰色,芯样呈柱状或块状,水泥搅拌均匀;

但受多方面原因,基坑封底后一度停工半年,为了确保施工安全处于可控状态,开工后,重新核实桩质量,再一次对水泥搅拌桩进行取芯校验。结果是芯样完整性较好,取芯率高,所有芯样呈短柱状,局部呈块状,典型的芯样抗压强度如表1(以B表示),选取代表性芯样照片如图2,芯样描述如下:

0.00～3.80 m:灰黄色,水泥土芯样完整,呈柱状,坚硬,水泥搅拌均匀,胶结好; 3.80～4.00 m:灰色,水泥土芯样破碎,局部呈块状,坚硬,水泥搅拌不均匀,胶结差; 4.00～5.20 m:灰色,芯样较完整,柱状,坚硬,搅拌均匀;5.20～5.70 m:灰黑色,破碎,呈块状,坚硬,水泥搅拌不均匀,胶结差; 5.70～9.00 m:灰色、灰黑色,芯样完整,柱状,坚硬,水泥搅拌均匀,胶结好;

注:由于第一次取芯中间部位芯样难以完成抗压试验,因此只取用2组;表中强度代表值按JGJ106-2003规范选取

比较两次取芯情况可知,搅拌桩同一龄期的强度与土的种类和埋置深度有关,浅层的耕填土强度最好,强度恢复时间最短,淤泥中强度恢复最慢,强度也最低,另外,水泥和土的搅拌均匀程度对强度影响大,水泥土的强度随龄期的增长而增大,淤泥中35天的强度还远未达到最终强度,大部分芯样无法进行抗压试验。这样的结果是35天芯样抗压强度代表值还高于230天强度代表值,说明采用该方法评价失效。

4 水泥搅拌桩的取芯规范的局限性

如上所述,水泥搅拌桩的质量检测方法有很多,但桩身取芯仍是最直观适用的方法。本次取芯试验只是在操作规程上参照JGJ106-2003规范进行,JGJ106-2003钻芯法的检测对象是现浇混凝土灌注桩,用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉碴厚度和桩身完整性,判定或鉴别桩端持力层岩土性状。混凝土灌注桩桩身材料相对均匀,强度较高,因此芯样的采取率高,质量合格的桩芯样连续完整,表面光滑,呈长柱状,断口吻合;当芯样的破碎长度大于10cm为不合格桩。由于芯样较均匀且外观差别小,因此对于抗压芯样的外观和几何尺寸要求很高,选取的芯样仍有较好的代表性。

而搅拌桩桩身材料由土层及水泥组成,桩身材料极不均匀,强度低,在取芯过程中受钻机扰动严重,因此芯样的采取率较低,芯样连续性差,表面粗糙,大部分呈长柱状或块状,难于达到JGJ106-2003规范中质量合格桩的外观要求,若要进行芯样抗压试验,只能选取最佳的芯样才有可能进行抗压试验,并且芯样抗压结果离散性很大,这样的结果缺乏代表性。

一般情况下,搅拌桩施工后30天左右即采取一定方式对其进行检测,评价其施工质量。对于软土中形成的搅拌桩,桩体可能尚未完全成形,例如本工程中的水泥搅拌桩,如果采用JGJ106-2003规范进行评价,该工程的搅拌桩必然全为不合格桩。显然,在开挖及长时间的停工过程中,该基坑始终处于安全状态,搅拌桩在支护中发挥了作用,判定为不合格桩有失偏颇。因此不宜选用该规范对取芯结果进行评判。

目前,水泥搅拌桩常用于软土基坑支护,起到加固和止水的作用。设计时一般以桩长、桩径和掺灰量来控制施工。桩底沉碴及桩端土层性状的评价没有意义,应当建立相应的取芯检测机关报规范来评价水泥搅拌桩的施工质量。

建议的搅拌桩取芯规范应着重于桩长及桩身完整性的评价,辅于桩身强度测试。桩身的完整性判定除了芯样外观,尚应结合掺灰的均匀性来综合判断;当芯样连续大于10cm无明显喷灰(浆)时,应判为不合格。

5 几点认识

(1)水泥搅拌桩重力墙适用于基坑支护,基坑开挖过程变形较大,应当加强开挖中监测,指导开挖;

(2) 搅拌桩同一龄期的强度与土的种类和埋置深度有关,水泥土的强度随龄期的增长而增大,软土中水泥搅拌桩28天的强度远低于最终强度;

(3)现行有关检测规范用于基坑支护中的搅拌桩质量评价有很大的局限性,应当建立新的质量检测规范来评价水泥搅拌桩的施工质量。

参考文献

[1]孙瑛琳,蔚贵宏等,深层水泥搅拌桩检测方法的讨论[J],东北水利水电,2006.12期

[2]黄德棋,深基坑支护体系的变形监测结果分析[J],福建建设科技,2008.1

[3]杨鸿钧,黄礼宏,水泥搅拌桩两种取芯检测方法比较[J].港工技术,2004.3

搅拌方法 第10篇

关键词：软基处理,施工特点,施工工艺

在软土地基上修建高等级公路时首先必须对软基进行处理, 以达到加快施工进度、提高地基承载力、增加地基稳定性及减小工后沉降等目的。目前软土地基处理方法有很多种, 各种方法均有其优缺点, 根据现场地质情况和施工条件选择合理的处理方法。例如, 塑料排水板预压法施工周期长、PHC高压预应力管桩、注浆桩、素混凝土钻孔桩虽然效果更好但费用昂贵, 其他如振动沉管法 (素混凝土灌注桩、Y型桩、薄壁管桩等) 存在质量难控制、有挤土振动等不良影响。而水泥搅拌桩具有施工简单、快速、振动小、挤土效应弱、无公害等优点, 并能有效地控制软土地基的稳定性, 减少和控制沉降量的特点, 主要用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力不大于120kPa的地基, 也是近年来发展起来的在软弱地基处理和基坑支护中应用比较广泛的一种方法。

钉型双向水泥土搅拌桩施工功法通过在郑卢高速公路洛宁至卢氏段LSTJ-6标段的成功应用, 并经过技术人员的攻关和施工经验总结, 形成的施工方法。对我们在以后的软土地基处理中提供了宝贵的施工经验。本工程软基处理段位于LSTJ-6标段k105+450～k105+550范围内。地面高程在340m～342m之间。路基地处杨沟河老河道, 土质为淤泥, 深度大于6米, 设计施工方法为钉型双向水泥土搅拌桩施工方法对此处进行软基处理。

1施工方法的特点

1.1 同心双轴。

确保施工过程中, 钻杆的垂直与稳定。

1.2 双轴双向旋转。

双轴双向旋转带动两组搅拌叶片同时双向旋转, 能够保证水泥浆在桩体中的掺入量, 不会出现冒浆现象;同时能够保证桩身水泥土充分搅拌均匀, 确保成桩质量和桩身质量。

1.3 双轴同心两组搅拌叶片同时双向旋转。

仅需两搅一喷, 使功率提高一倍以上。

1.4 施工机具简单。

施工设备可利用常规水泥搅拌桩设备的动力传动系统、钻杆以及钻头进行加工改装, 易于广泛推广。

1.5 充分利用软土。

利用深层搅拌机现场将土体和水泥固化剂强制进行搅拌, 充分利用软土, 避免了大量的挖掘和弃土。

1.6 对周围环境污染。

在加固过程中对周围土体无扰动, 施工时无振动、无噪音、对周围环境无污染。

2施工工艺

2.1 工艺原理

钉型双向深层水泥土搅拌桩处理软土地基系指利用水泥等材料作为固化剂, 通过特制的双向搅拌机械, 在软基深层处将软土和固化剂强制搅拌, 由固化剂和软土间产生一系列的物理和化学反应, 使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土搅拌桩。这种水泥土搅拌桩与桩周土体一起组成复合地基, 从而达到地基承载力提高, 减少地基沉降的目的。

2.2 施工工艺图

2.2.1 施工场地平整, 标示桩孔位置, 对轴线和桩位进行复检, 并同监理单位办好签证手续。

2.2.2 桩机进场就位、对中调平。原材料进场检测。

2.2.3 按设计确定的配合比拌制水泥浆。

2.2.4 进行打桩流程, 同时严格按照设计及规范确定的速度升降搅拌机。

2.2.5 移位。重复上述步骤, 再进行下一根桩的施工。

2.2.6 满足检测条件时进行桩体的质量检测, 之后进行桩顶以上部分的固化粉煤灰填筑施工。

3施工技术

3.1 施工前准备工作

3.1.1 施工前根据地质资料和设计文件, 了解现场的地质情况、水文情况、土层土质情况, 根据设计文件的要求, 确定合理可行的施工顺序。

3.1.2 搞好“三通一平”查明并确定场施工地内自来水管道、高压燃气管道和左幅通讯线杆的位置和标高, 采取必要措施, 以免因施工而破坏。

3.1.3 认真做好测量、放样工作。复核临近的导线点, 并加固、加密、保护好控制点。在施工场地附近增设临时水准点, 并符合相应等级精度要求。用全站仪测放出道路中线和水泥土搅拌桩桩位, 并用木桩标记、定位。施工范围内的管道、线杆应在相应距离做好探沟或标记。

3.1.4 对水泥土搅拌桩的水泥土配合比做出强度验证试验。对于设计给出的水灰比范围, 应根据现场实际施工情况做出调整, 以得出最佳的水灰比, 并做出相应的水泥浆比重结果, 以便现场施工控制。进场的原材料应及时、准确的抽样检测, 并做好原材料的存放、保护, 严禁使用不合格原材料。

3.2 施工步骤

a步骤:搅拌机就位。搅拌机到指定桩位并对中。

b步骤:喷浆下沉。使搅拌机沿导向架向下切土, 同时开启送浆泵向土体喷水泥浆, 两组叶片同时正、反向旋转 (外钻杆逆时针旋转, 内钻杆顺时针旋转) 切割、搅拌土体, 搅拌机持续下沉, 直到扩大头设计深度。

c步骤:施工下部桩体。改变内、外钻杆的旋转方向, 将搅拌叶片收缩到下部桩体直径。喷浆切土下沉。两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体, 搅拌机持续下沉, 直到设计深度, 在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上。

d步骤:提升搅拌。搅拌机提升、关闭送浆泵, 两组叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土, 直至扩大头地面标高。

e步骤:伸展叶片。改变内外钻杆的旋转方向, 将搅拌叶片伸展至扩大头径。提升搅拌。提升钻杆, 两组叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土, 直到地表。

f步骤:切土下沉。搅拌机沿导向架向下切土, 同时开启送浆泵, 向土体喷水泥浆, 两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体, 搅拌机持续下沉, 直到扩大头设计深度。

g步骤:提升搅拌。关闭送浆泵, 两组叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土, 直到地表, 完成单桩施工。

4质量控制

4.1 施工过程控制

4.1.1 施工前应确定灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数, 扩大桩头部分采用二喷四搅工艺, 下部桩体采用一喷二搅工艺, 并根据设计要求通过工艺性成桩试验确定施工工艺。

4.1.2 当水泥浆液到达出浆口后, 应喷浆搅拌30s, 与桩端土充分搅拌后, 再开始提升搅拌头。

4.1.3 搅拌机预搅下沉时不宜冲水, 当遇到硬土层下时, 方可适量冲水, 但应考虑冲水对桩身强度的影响。

4.1.4 施工时如因故停浆, 应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m出, 待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停机超过三小时, 宜先拆卸输浆管路, 并妥加清洗。

4.1.5 当搅拌桩顶接近设计标高时, 应特别注意桩头的施工质量, 桩顶11.5m范围内增加喷浆搅拌一次。同时搅拌自地面以下1m喷浆搅拌桩提升出地面时, 宜慢速;当喷浆口至桩顶标高时, 宜停止提升, 继续搅拌1020s, 以保证桩头密实均匀。

4.2 桩身质量检测

4.2.1 钉形水泥土双向搅拌桩成桩7天后采用浅部开挖观察桩体成型情况和搅拌均匀程度, 并可检验桩身直径, 作好记录, 检查频率为1‰, 且不少于3根。

4.2.2 钉形水泥土双向搅拌桩成桩28天后应进行标准贯入试验和取芯进行室内无侧限抗压强度测试。为保证试块尺寸, 钻孔直径不小于108mm。检验桩数就在随机抽取总数的5‰, 且不少于3根。对钉形水泥土双向搅拌桩扩大头部分宜在小直径桩外取芯, 通过芯样对桩长、扩大头长度、强度、均匀行等综合评价。

4.3 承载力检测

4.3.1 钉形水泥土双向搅拌桩复合地基承载力检验采用复合地基静载试验和单桩载荷载试验。

4.3.2 载荷试验必须在桩身强度满足荷载试验条件, 并宜在成桩28天后进行。检验数量为总桩数的1‰-2‰, 且每个单项工程不少于3点。

5环境保护措施

5.1 施工场地布设符合相关环保要求。施工现场的布设减少占用土地, 强化环保管理, 定期进行环境检查, 做到文明施工。工地干净卫生, 尽量减少对周围绿化环境的影响和破坏。

5.2 职业危害的防护措施。施工现场主要的职业危害有噪声、粉尘、接触等, 为保证职工身体健康, 减少职业病的发生。

5.3 废渣的堆积和废弃不影响排灌系统与排灌设施。

5.4 对废土方的堆放点统筹安排, 堆放点不压盖植被, 尽可能选择荒地。及时对弃土堆放进行整理成形。

6经验总结

万旋球型搅拌机 第11篇

类型：发明

实施状态：有样品或模型；研发阶段；小规模试产

专利权人：沈阳巨林机械设备制造有限公司

项目简介

农作物生长需要吸收土壤里的养分，为了使农作物增产增收，耕种前后需要对农田进行施肥，由于肥料与土壤混合不均匀，肥料与种子间距离远，农作物根茎不能及时吸收到养份，造成肥料的浪费，肥料的有效利用率低，万旋球型搅拌机应运而生。

万旋球型搅拌机系列专利主要用来解决上述问题，适用于农业种植领域，在播种前把氮肥、磷肥、钾肥、有机肥、菌肥、微量元素肥、农家肥等与适量土壤按作物营养成分进行全面配比，进行搅拌，均匀适量施入土壤深层所有根系都能吸收的位置，使根系更大范围地吸收土壤养分，即通过采用“深耕”的方式，将化肥与土壤按比例混合，进而延长了肥力时效，从而使农作物根茎深、粗壮，抗自然灾害能力增强，提高了化肥利用率，有利于农作物产量翻倍提高。

该技术发明人利用万旋球型搅拌机采用“搅拌施肥”新的种植耕作方式，改变了土壤生态结构，使农作物抗自然灾害能力提高，在典型的东北黑土地上种植了一块一亩的玉米试验田，连续3年玉米亩产量超过3000斤。虽然我国是粮食大国，但是农作物产量还不高，每年需要进口大量的工业用粮，因此该万旋球型搅拌机一旦大规模生产应用，将会给国家带来极大的经济效益。

万旋球型搅拌机原理新颖独特、设计结构简单合理；搅拌容器采用球型锅体，使被搅物料自动向心聚集；球型搅拌叶轴心点设在球型搅拌锅的球心点上。在转动运行时，锅、叶任何相切点等距离、微间隙。通过二者紧密组合，立体纵横相互逆向全自动旋转，使被搅物料在流体旋转冲击力的作用下作翻浪式运动。在运行轨迹万向型分离与向心互动循环作用下，使每个颗粒物料都在不停地变换位置，搅拌过程无任何死角与滞留点，能实现快速、彻底、均匀搅拌，精确度高。万旋球型搅拌机具有从微型到巨大型的多种类型，材质采用优质钢锻压，故使用寿命长，产品造型精致美观。综上所述，该万旋球型搅拌机使用性能强、噪音低、成本低、工作效率高、搅拌效果好。

专家们认为：利用万旋球形搅拌机对农田实施“搅拌旋耕”属于新的种植方式。其创新点在于把化肥、农家肥等肥料与土壤旋搅均匀后，以达到土壤与肥料充分混合的目的，使农作物能更好吸收肥效，种植物产量较高。

为了改变中国农业现状，该专利权人坚持不懈地开发研究多年并取得了优异成绩，为改善农业耕种方式、提高化肥利用率做出了突出贡献。中国南北方气候环境条件差异很大，要想真正地将万旋球型搅拌机大面积大范围应用，还需要继续加强产学研合作，结合南北方地域差异，研究出更好的提高农业生产水平的万旋球型搅拌机。

个人简介

台德恩，男， 1972年加入中国共产党，1979年毕业于沈阳农学院，曾担任公社团委书记，村党支部书记，东北无线电厂机械分厂厂长，现为沈阳巨林机械设备制造有限公司总经理。凭借多年在建材建筑仪器行业的深造和坚持不懈的奋斗精神，被聘为国家建筑工程质量检验仪器设备行业标准编委，是建筑工程质量检验仪器设备的国家级专家，并参与了国家行业标准的修订与编制工作。沈阳巨林机械设备制造有限公司，被授予辽宁省十佳信誉知名企业，2008年3月，荣获香港国际发明科技博览会金奖，台德恩被评为高级工程师。2009年5月，台德恩参加第十二届北京国际科技发明博览会，沈阳巨林机械设备制造有限公司被评为“自主创新科技企业”。台德恩在2009年被评为“中国工业管理十大领军人物”。

搅拌方法 第12篇

1 选择搅拌站应注意的事项

1.1 施工混凝土的性能标号:

由此来选择用什么样的搅拌主机。如水利工程则必须选用强制搅拌主机。另外, 还应根据可搅拌混凝土物料种类选配配料站及贮料仓。

1.2 施工混凝土的任务量及其工期:

用此两项参数来选择用多大规格的搅拌站。设混凝土总任务量为M;混凝土浇注天数为T;每天工作小时数为H;利用系数为K, 则应选用搅拌站的规格X=M/T*H*K, 其中K为0.7-0.9。在选用中还要考虑成品混凝土的运输状况。如:是直接泵送还是车辆输送。输送车辆的容积也是决定搅拌站型号的重要依据。

1.3 操作人员素质:

一般来说, 小型搅拌站结构较简单, 控制系统也较简单, 所以对操作维修人员要求较低。而较大的站结构复杂, 自动化程度高, 因此对操作人员的要求也较高。所以您在购买搅拌站时除考虑前面几项因素之外, 还应考虑本条因素。

2 混凝土搅拌站工作原理和控制要求

2.1 工作原理

混凝土搅拌站分为四个部分:砂石给料、粉料 (水泥、粉煤灰、膨胀剂等) 给料、水与外加剂给料、传输搅拌与存储, 搅拌机控制系统上电后, 进入人-机对话的操作界面, 系统进行初始化处理, 其中包括配方号、混凝土等级、坍落度、生产方量等, 根据称重对各料仓、计量斗进行检测, 输出料空或料满信号, 提示操作人员确定是否启动搅拌控制程序, 启动砂、石皮带电机进料到计量斗;打开粉煤灰、水泥罐的蝶阀, 启动螺旋机电机输送粉煤灰、水泥到计量斗, 开启水仓和外加剂池的控制阀使水和外加剂流入计量斗, 计量满足设定要求后开启计量斗斗门, 配料进入已启动的搅拌机内搅拌混合, 到设定的时间打开搅拌机门, 混凝土进入己接料的搅拌车内。

2.2 控制要求

2.2.1 各个气缸、控制阀和电机按混凝土搅拌流程的要求运行, 各个气缸、控制阀和电机的控制必须准确、稳定、可靠。

2.2.2 控制系统具备自动、手动两种工作模式, 且相互间的关系是独立又彼此制约。

2.2.3 系统具有良好的抗干扰能力和完善的报警自保护功能。

2.2.4 通过与计算机通讯, 可以显示系统工作状态、故障报警。

3 混凝土搅拌站气动系统常见故障的排除

气路系统是混凝土搅拌站动作的执行装置, 它的作用是按工业微机所发出的指令及时开关各骨料仓、搅拌机卸料门、水泥称卸料门, 对水泥仓内水泥破拱, 对添加剂吹气搅拌, 保证各种骨料、水泥、添加剂的精确计量, 并完成成品料的装车任务。只有正确的使用维护该系统, 才能保证整机生产的高效率和良好的经济性。

3.1 气源故障

气源常见的故障发生在空压机、减压阀、管路、压缩空气处理组件等。

3.1.1 空压机常见故障是止逆阀损坏, 活塞环磨损严重, 进气阀片损坏和空气过滤器堵塞。

在空压机自动停机十几秒后, 将电源关掉, 用手盘动大胶带轮, 如果能较轻松地转动一周, 则表明止逆阀未损坏, 否则已损坏;也可根据自动压力开关下面排气口的排气情况进行判断, 如果空压机自动停机后始终排气, 直至空压机再次启动时才停止, 则说明止逆阀己损坏, 需更换。当空压机的压力上升缓慢并伴有窜油现象时, 表明空压机的活塞环已严重磨损, 应及时更换。当进气阀片损坏或空气过滤器堵塞时, 也会使空压机的压力上升缓慢 (但没有窜油现象) 。将手掌放至空气过滤器的进气口上, 如果有热气向外顶, 则说明进气阀已损坏, 需更换;如果吸力较小, 一般是空气过滤器较脏所致, 应清洗或更换过滤器。

3.1.2 减压阀故障。压力调不高, 往往是调压弹簧断裂或膜片破裂, 必须更新;压力上升缓慢, 一般是过滤网堵塞, 应拆下清洗。

3.1.3 管路故障。接头泄漏和软管破裂时可由声音判断漏气的部位, 若管路中聚积冷凝水时易结冰而堵塞气路, 应及时排除。

3.1.4 压缩空气处理组件故障。

油水分离器滤芯堵塞、破损, 排污阀的运动部件不灵活等。要经常清洗滤芯, 除去排污阀内的油污等杂质。油雾器不滴油、油杯底部沉积有水分、油杯口密封圈损坏等。应检查进气口的气流量是否低于起雾流量, 是否漏气, 油量调节针阀是否堵暴等。

3.2 气缸故障

3.2.1 气缸内、外泄漏, 一般是因活塞杆安装偏心, 润滑油供应不足, 密封圈和密封环磨损或损坏, 气缸内有杂质及活塞杆有伤痕等造成。

应重新调整活塞杆的中心位置, 需经常检查油雾器的可靠性, 及时清除气缸内杂质;活塞杆上有伤痕时, 应换新件。

3.2.2 气缸输出力不足和动作不平稳, 一般是因活塞或活塞杆被卡住、润滑不良、供气量不足, 或气缸内有冷凝水和杂质等。

应调整活塞杆的中心位置;检查油雾器工作的可靠性;供气管路是否堵塞, 应及时清除气缸内冷凝水和杂质。

3.2.3 气缸缓冲效果不良, 一般是因缓冲密封圈磨损或调节螺钉损坏, 应更换密封圈和调节螺钉。

3.2.4 活塞杆和气缸盖损坏, 一般是因活塞杆安装偏心或缓冲机构不

起作用, 应及时调整活塞杆的中心位置, 必要时更换缓冲密封圈或调节螺钉。

3.3 换向阀故障

3.3.1 不能换向或换向动作缓慢。

应先检查油雾器的工作是否正常;润滑油的豁度是否合适。必要时, 更换润滑油, 清洗换向阀的滑动部分或更换弹簧和换向阀。

3.3.2 阀芯密封圈磨损、阀芯和阀座损伤, 阀内气体泄漏, 动作缓慢或不能正常换向, 应更换密封圈、阀芯和阀座, 必要时更换新换向阀。

3.3.3 先导电磁阀的进、排气孔被油泥等杂物堵塞, 封闭不严, 活动阀芯被卡死以及电路故障等, 均可导致换向阀不能正常换向。

应及时清洗先导电磁阀及活动阀芯上的油泥等杂质。检查电路故障前, 应先将换向阀的手动旋钮转动几下, 看在额定的气压下换向阀是否能正常换向, 若能正常换向, 则是电路有故障。检查时, 可用仪表测量电磁线圈的电压, 看是否达到了额定电压, 如果电压过低, 应进一步检查控制电路中的电源和相关的行程开关电路。如果在额定电压下换向阀不能正常换向, 则应检查电磁线圈的接头 (插头) 是否松动或接触不实。方法是, 拔下插头, 测量线圈的电阻值 (一般应在几百至几千欧姆之间) , 如果阻值太大或太小, 说明电磁线圈已损坏, 应更换。

3.4 气动辅助元件故障

3.4.1 油雾器的调节针的调节量太小, 油路堵塞, 管路漏气等都会使

液态油滴不能雾化, 应及时处理堵塞和漏气处, 调整滴油量, 使其达到5滴/min左右。正常使用时, 油杯内的油面要保持在上、下限范围之内。油杯底部沉积的水分应及时排除。

3.4.2 自动排污器内的油污和水分有时不能自动排除, 应拆下检查和清洗。