[00118350]混凝土振动搅拌理论、关键技术研究及1m3设备研发与应用

一、任务来源 该项目是许昌德通振动搅拌技术有限公司根据水泥混凝土生产行业的发展趋势和市场需求,通过完全拥有自主知识产权的振动生产混凝土的理论与关键技术,与长安大学合作完成的科研项目。 二、应用领域和技术原理 1、应用领域 该项目主要涵盖范围是公路交通及城市建设的新型混凝土搅拌设备,产品广泛应用于商品混凝土的生产及各类大中型建筑施工,如公路、铁路、桥梁、水利、电力、港口、机场及大中型预制件生产企业等,市场需求量巨大,前景十分广阔。 2、技术原理 振动搅拌是在强制搅拌同时,增加振动作用,从而使混凝土具有一定振动频率和振幅后处于颤振状态,破坏混合料间的粘性联接,降低物料间的内摩擦力,使水泥颗粒从结团状态变为均匀分布状态,水化更为充分,不仅能够改变混凝土固液气三相结构关系,而且可以改变材料微观结构和宏观性能,是国内外公认的强化混凝土搅拌过程最为经济的方法。 作为本项目关键技术的混凝土振动搅拌技术,是对现有搅拌技术与设备的重大技术革新与突破。它在继承传统双卧轴搅拌机械优点的基础上,设计了激振器与拌和机构一体化的深度减振器,置于混合料中,振动能量可充分被混合料吸收,有效振动面积大,采用与普通振动机械一样较小的振动强度就可以使拌筒内的物料受到足够的振动作用,保证了振动结构工作的可靠性。同时,深度减振器采用动平衡原理设计,振幅恒定,受力合理,搅拌质量和可靠性好。 三、性能指标 振动搅拌与普通强制搅拌相比,在混凝土的配合比相同时,振动搅拌能够提高混凝土强度15%以上,搅拌时间缩短约20%,同时改善了混凝土的含气量与工作性等多项性能;在满足混凝土强度设计要求的前提下,节约水泥用量10%以上;振动对搅拌机构具有自清洁与减少磨损作用,设备可靠性及各项性能均符合国家及企业的相关标准。 四、与国内外同类技术比较 目前,国内外在混凝土制备方面,从原材料选取与制备、混凝土集料的级配及各组分的配合比、混凝土生产设备、混凝土的施工工艺、混凝土生产与使用过程的管理等整个过程已形成了一整套成熟技术及其规范。但是,从混凝土生产设备的搅拌主机来看,国内外的搅拌主机目前仍都采用强制搅拌、自落式搅拌等传统的搅拌技术。从上世纪30年代以来,前苏联,美国、德国、日本等国家都进行过振动搅拌技术的研究,证实了振动搅拌技术的优越性,但是由于没有很好解决机器使用可靠性等问题而没有得到工业应用。 本项目采用动平衡原理设计了内置激振器,并通过搅拌装置与激振器一体化设计的强制搅拌与振动搅拌相结合技术,使混凝土混合料在较短时间内达到宏观及微观上的均匀,显著提高了混凝土的搅拌质量和效率,并且节约水泥。 五、成果的创造性、先进性 1m3双卧轴混凝土振动搅拌设备是国内外第一台投入工业应用的混凝土振动搅拌设备,经测试与用户使用证明,相比于目前国内外的主导机型双卧轴强制搅拌机而言,有着鲜明的特点与优势。 （1）强制搅拌与振动搅拌相结合,搅拌的混凝土的微观均匀性好,改变了混凝土的固液气三相结构,使得水泥石与骨料间的连接和孔分布状态改善,搅拌的混凝土质量好而且性能稳定。 （2）强制搅拌与振动搅拌相结合,强化了搅拌过程,搅拌时间缩短20%,搅拌效率高。 （3）强制搅拌与振动搅拌相结合对间歇式、连续式搅拌方式都适用,振动参数与搅拌参数的合理匹配对多种材料的适应性好,应用范围广。 （4）振动使水泥与水充分弥散与水化,节约水泥10%以上,节约资源。 （5）采用动平衡原理设计的搅拌机构与振动机构的一体化振动搅拌机构,置于混凝土中,振动能量被混凝土充分吸收,振动搅拌装置工作平稳,可靠性好。 （6）振动使混凝土不抱轴,免清洗,搅拌臂与叶片磨损小,使用方便,安全性好。 （7）搅拌的混凝土施工性能好,密实性好。 六、作用意义 1、经济效益 本项目产品可保证混凝土强度不变的情况下节约水泥10％以上,同时由节约水泥所带来的其生产过程中产生的巨大资源浪费及环境污染也得到显著改善。例如：一个配备2台1m3振动主机的商品混凝土搅拌站,每年可以生产24万m3的C25普通混凝土,需要8.47万吨水泥,按照节约水泥用量10%计算,可以节约0.847万吨水泥,按水泥500元/吨的价格,每年可节约人民币423.5万元;一座长5公里的双层双向8通道的跨河大桥,需要约52.5万m3的C50混凝土,需要水泥25.2万吨,按节约水泥10%计算,可以节约2.52万吨水泥,折合人民币1260万元;修建10公里高速铁路,需要C50混凝土36.8万m3,需要水泥17.7万吨,可以节约1.77万吨水泥,折合人民币885万元。 2、社会效益 本项目技术及其成套装备的推广应用,将对我国混凝土搅拌设备整体技术水平的提升、提高建筑工程的质量和效益产生极其重要的作用,是国内外混凝土搅拌机械的一项重大技术革命,对促进行业技术提升和产业结构调整等都具有重要意义,将会打破目前该行业产品的同质低价惨烈竞争的市场格局。