水泥稳定土试样溶液搅拌器的开发与应用研究.pdf

水泥剂量是影响水泥稳定土路面基层质量的关键指标 采用 滴定法检测水泥稳定土水泥剂量时首先要通过搅拌方式制备试样溶液 传统制备方法采用人工搅拌效率低工作强度大搅拌的时间、速度和质量无法精确统一 文章提出的水泥稳定土试样溶液搅拌器法可以有效解决此问题且可以防止搅拌过程中产生的氨气对试验人员造成健康伤害减少操作工时保障试验人员职业健康 关键词:水泥稳定土水泥剂量试样溶液搅拌方法中图分类号:.文献标识码:引言水泥稳定土是一种重要的路面建筑材料具有较好的抗压强度、抗剪强度和耐久性在路面基层中应用广泛 组成和配比是保证水泥稳定土性能和稳定性的关键其中水泥剂量是控制水泥稳定土质量和成本的重要指标 在工程实践中 通常采用 滴定试验检测水泥剂量 首先制备水泥稳定土试样溶液即在水泥稳定土试样中加入适量的氯化铵溶液匀速持续搅拌 后经沉淀澄清得到试样溶液 传统的制备方法采用人工搅拌效率低、工作强度高且影响操作者的职业健康 因此开发一种全新的试样溶液搅拌设备代替传统的人工搅拌具有重要意义 传统制备过程及其不足.传统制备过程()取 水泥稳定土试样放入搪瓷杯中杯中加入 的 氯化铵溶剂充分搅拌 次/()静置沉淀 若 后得到混浊悬浮液则相应增加静置沉淀时间直至出现澄清悬浮液此时记录所需时间()后续试验均以同一时间为准随后将上部清液转移到 烧杯内搅拌均匀加盖表面皿待测.传统制备过程的不足传统制备方法采用人工搅拌存在以下不足:()搅拌过程中产生的氨气损害职业健康搅拌过程中氯化铵溶剂会不断挥发出氨气不仅味道刺鼻难闻且长期吸入会损害操作者的职业健康 氨气对皮肤组织有腐蚀和刺激作用可吸收皮肤组织中的水分使组织蛋白变性组织脂肪皂化破坏细胞膜结构 当氨气吸入肺部后容易通过肺泡进入血液与血红蛋白结合破坏运氧功能对人体上呼吸道有刺激和腐蚀作用破坏人体抵抗力人体长期接触氨可能会出现皮肤色素沉积和手指溃疡等症状 短期内吸入大量氨气会出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、胸闷、呼吸困难等症状()持续搅拌工作强度较大易疲劳为监控水泥稳定土质量稳定性生产过程中需要经常性地进行水泥剂量检验 因此需要多次制备试样溶液制备每份试样溶液需要 持续匀速搅拌搅拌操作单调枯燥环境中氨气刺鼻极易引起疲劳且效率很低()人工搅拌操作差异影响试验精度采用人工搅拌方式制备试样溶液时需要试验者自行记录搅拌时间和频率过程中存在较多可变因素每份试样溶液的搅拌时间和搅拌频率无法精确统一因此试样溶液的均匀性和稳定性无法保证可能影响试验精度()目测试样溶液澄清度存在主观性北方交通 年 第 期在传统试验过程中试样溶液搅拌完成后静置澄清的程度判定并没有量化标准通常凭借试验人员的肉眼观察和工作经验进行判断因此试样溶液澄清度的标准无法统一无法保证试验的精度和严谨性 水泥稳定土试样溶液搅拌器的开发设计与操作.功能设计为保证试样溶液制备的均匀性和稳定性需要对搅拌的时长、频率和搅拌位置进行控制 因此搅拌器需要具备定时设置、定时提醒、定速设置、定位搅拌、自我保护和溶液澄清度自动检测等主要功能.结构设计该搅拌器主要由机器头、机架和搅拌缸三部分组成结构设计如图 所示.底座.立柱.调节螺旋.固定夹.承载架.搅拌棒.搅拌架.支撑环.控制面板.搅拌头.提手.电源线.搅拌缸.轴承.从动体.棘齿轮.吊杆.转套图 无机稳定类材料试样溶液专用搅拌器的结构组成.搅拌头的结构设计()搅拌棒非对称布置确保搅拌的均匀性搅拌头内部由低速电机和控制集成电路板构成并有排线线缆连接可实现试样溶液的定时定速搅拌 搅拌棒架上设有多个等距的搅拌棒插孔插孔中设有橡胶套将圆头玻璃搅拌棒插入孔中固定因橡胶套有一定弹性可有效降低玻璃搅拌棒断裂的风险 圆头玻璃搅拌棒与步进电机转轴中轴线采用非对称布置确保圆头玻璃搅拌棒在转动过程中充分搅拌试样从而保证搅拌的质量、均匀性和一致性()棘齿轮从动装置保证机电系统安全性搅拌头上的低速电机转轴穿过搅拌架的圆孔进行活动连接低速电机的转轴与棘齿轮固定连接通过棘齿轮和带有弹簧的卡销保持同步转动 带有弹簧的卡销由卡销座、弹簧、卡销盖和卡销组成 当卡销脱离棘齿轮时低速电机转轴带动搅拌架转动当圆头玻璃搅拌棒被砂石料卡住或搅拌阻力过大时棘齿轮会推动卡销压缩弹簧在卡销座内产生滑动卡销跳动到棘齿轮的下一个齿上从而避免圆头玻璃搅拌棒因阻力过大或卡死而折断防止损坏电机确保设备机电系统安全具体设计见图.机架的结构设计.棘齿轮.卡销.卡销座.弹簧.盖板图 棘齿轮与从动装置结构图()机架的组成如图 所示机架用于托起搅拌头放置固定搅拌缸并为非接触光学液体浊度传感器提供安装空间 机架主要由底盘、立柱、托架、搅拌缸调节螺旋和固定夹组成底盘上设有圆环橡胶垫为放置搅拌缸提供定位提示 为了防止滑动和磨损固定夹和托架上设有橡胶垫()液体浊度检测装置设计如图 所示在机架两侧立柱上装有非接触光学液体浊度传感器立柱和底座的空腔为传感器布线提供空间 在试样溶液搅拌结束等待沉淀的过程中非接触光学液体浊度传感器可以实时检测试样溶液的浊度当液体浊度降低至设定值时设备自动提醒试验人员溶液已经澄清至适合滴定的标准方 年 第 期 高予芊等:水泥稳定土试样溶液搅拌器的开发与应用研究便进行后续试验.支撑环.立柱.固定夹.调节螺旋.底座.开关.橡胶垫圈.液体浊度传感器.排线接图 机架结构示意图.搅拌缸.探头 .探头 .机架立柱.机架底座图 非接触光学液体浊度传感器安装示意图.搅拌缸的设计为配合非接触光学液体浊度传感器搅拌缸可采用高度和直径适宜的透明圆柱体玻璃缸 缸体内侧标有刻度便于读取缸体内液体的体积并设有手柄方便取用 当同时使用多个搅拌器时搅拌缸的透明度应统一 建议专缸专用更换搅拌缸时应进行必要标定.搅拌器的操作方法()取(或)混合料放入搅拌缸中加入(或)氯化铵溶液()将搅拌缸置于机架底盘上转动搅拌缸固定螺旋将固定夹紧贴搅拌缸实现固定()将搅拌头置于托架上并将圆头玻璃搅拌棒插入搅拌缸内的混合料中()将插头插入插座开启电源开关设备通电此时控制面板电源指示灯亮起()设置搅拌时间:根据试样质量选择搅拌时间(试样搅拌 试样搅拌)按下设置按钮将搅拌时间设定为 或 此时数码显示屏上显示已设置的搅拌时间()按下启动/暂停按钮启动低速电机带动搅拌架和圆头玻璃搅拌棒以/的转速开始搅拌 数码显示屏上显示倒计时当显示的时间为“”时低速电机停止工作蜂鸣器发出“滴滴”音提示搅拌结束()取下搅拌头擦净圆头玻璃搅拌棒备用()打开非接触光学液体浊度传感器电源开关实时监测试样溶液的浊度当试样溶液澄清至设定的浊度值时设备自动发出提示音提醒试样溶液可以用于滴定()打开固定螺旋取下搅拌缸放置在平稳的桌面上方可进行后续试验 搅拌器的应用效果.保护职业健康应用搅拌器制备试样溶液不仅可以降低试验者的工作强度还可有效减少试验者与氯化铵溶液接触的时间 与传统的人工搅拌相比可减少试验者与氯化铵溶液直接接触的时间达 以上从而避免试验者在搅拌过程中因吸入氨气造成身体损害保证职业健康.提高试验工作效率应用搅拌器制备水泥稳定土试样溶液一方面可以解放试验者的双手减少固定循环操作另一方面一名试验人员可以同时制备多份试样溶液且制备过程无需试验者参与成倍提升工作效率在水泥剂量标准曲线试验中这一优势更加明显.提高水泥剂量试验检测精度应用搅拌器制备水泥稳定土试样溶液不仅精确统一了搅拌次数、搅拌速度和搅拌时间同时也明确了试样溶液澄清度的判定标准为控制试验可变条件提高试验精度提供保障 结语该搅拌器不仅适用于制备水泥稳定土试样溶液同样适用于制备石灰稳定土和综合稳定土试样溶液 该搅拌器的设计开发与推广应用可以提高水泥剂量试验工作效率解放试验者的双手大幅降低试验工作强度规范统一试验条件保证试验精度在保障试验者的职业健康方面亦具有重要的现实意义参考文献 叶志超.水泥综合稳定土水泥石灰剂量检测方法的研究.建材与装饰():.(下转第 页)北方交通 年 第 期 (.).()()()():()()()().(上接第 页)郝小娟.滴定法在测定基层水泥剂量实践中的应用.陕西水利():.丁百湛霍飞陈海新.水泥(石灰)稳定土灰剂量标准曲线回归分析.路基工程():.杜乃红叶其业.水泥石灰综合稳定土水泥石灰剂量检测方法.中国港湾建设 ():.().年 第 期 周文理等:基于考虑时间折减双参数模型的最佳养护时机研究