自動噴水土工試驗攪拌機的研制

卓澤昌

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司）

自動噴水土工試驗攪拌機的研制

卓澤昌

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司）

本文介紹了一種自動噴水土工試驗攪拌機，包括電控裝置、底座、驅(qū)動機構(gòu)、攪拌筒，攪拌筒的頂部設(shè)有加蓋的入料口和用于連接水源的噴淋孔，在鎖緊機構(gòu)鎖定攪拌筒的狀態(tài)下，電控裝置控制定量的水通過噴淋孔向攪拌筒內(nèi)噴水，同時控制驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動攪拌軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動攪拌葉轉(zhuǎn)動，以便攪拌試樣和水混合均勻。具有提高攪拌效率、降低勞動強度、提高試驗結(jié)果精度等優(yōu)點，是一款實用的土工加工設(shè)備。

土工；攪拌機

1 引言

在道路路基、機場、堤壩等填筑或加固及建筑基礎(chǔ)回填等工程建設(shè)中，都需要對天然地基或人工填料進(jìn)行夯實與壓密。通過室內(nèi)土工擊實試驗，可得到填料含水率與干密度之間的關(guān)系曲線，從而得到最佳含水率及相應(yīng)的最大干密度，為工程設(shè)計或現(xiàn)場施工時配置含水率提供可供參考的數(shù)據(jù)。其試驗方法是取同一土樣5份以上不同含水率（按一定梯度增加）的填料試樣，然后按規(guī)定的擊實功分別進(jìn)行試筒內(nèi)擊實，稱重并測定含水率，得出不同的干密度。

土工擊實試驗試樣的制備是試驗的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到后續(xù)試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前制備試樣主要是采用人工拌合的方式，人工拌合的步驟為[1,2]：①稱取試樣；②根據(jù)預(yù)估含水率加水，一次性加水；③人工拌合試樣。然而，人工拌合不但勞動強度大、工作效率低、試驗誤差大，而且會產(chǎn)生非常大的灰塵，造成空氣污染，影響工作的同時也會造成物料的浪費。

2 自動噴水土工試驗攪拌機結(jié)構(gòu)

如圖1、2所示，自動噴水土工試驗攪拌機包括電控裝置、底座、設(shè)置在底座上的驅(qū)動機構(gòu)、橫臥的攪拌筒、攪拌軸、攪拌葉、位于攪拌筒下方的接料斗和用于鎖定攪拌筒或解除鎖定的鎖緊機構(gòu)。攪拌筒的頂部設(shè)有加蓋的入料口和用于連接水源的噴淋孔，攪拌軸與驅(qū)動機構(gòu)連接后沿橫向伸入拌筒，攪拌葉設(shè)于攪拌軸位于攪拌筒內(nèi)的軸段上且沿其長度方向延伸，在鎖緊機構(gòu)鎖定攪拌筒的狀態(tài)下，電控裝置控制定量的水通過噴淋孔向攪拌筒內(nèi)噴水，同時控制驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動攪拌軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動攪拌葉轉(zhuǎn)動，以便攪拌試樣和水混合均勻，而在解除鎖定的狀態(tài)下，通過轉(zhuǎn)動攪拌筒使完成攪拌的試樣從入料口傾倒至接料斗中。

圖1 自動噴水土工試驗攪拌機

圖2 自動噴水裝置

本設(shè)備的電控裝置包括設(shè)有攪拌開關(guān)的控制器和設(shè)置所需用水量的智能流量定量控制儀，控制器與電機連接，智能流量定量控制儀上設(shè)有噴水開關(guān)，在管路上設(shè)有與智能流量定量控制儀連接的電磁閥。

在本設(shè)備的底座上位于攪拌筒的兩端旁側(cè)分設(shè)有一對支架，其中一個支架位于攪拌筒和驅(qū)動機構(gòu)之間，攪拌軸和驅(qū)動機構(gòu)的連接部位固定在該支架上，攪拌軸橫向穿過攪拌筒后伸出轉(zhuǎn)動安裝在另一個支架上。

本設(shè)備的攪拌葉呈螺旋帶狀且為兩片，兩片攪拌葉的螺旋方向相反且導(dǎo)程和螺旋升角相同，在攪拌軸的前、后端及中部分別設(shè)有垂直于攪拌軸的安裝桿，其中，位于攪拌軸前、后端的安裝桿的伸出方向相反，而位于攪拌軸中部的安裝桿為一對且呈180°夾角并垂直于位于前、后端的安裝桿，其中一片攪拌葉位于攪拌軸的前部且其前后端分別固定在前端的安裝桿和中部的其中一個安裝桿上，而另一片攪拌葉位于攪拌軸的后部且其兩端分別固定在中部的另一個安裝桿和后端的安裝桿上，兩片攪拌葉與攪拌軸之間形成空隙。在攪拌筒的端部設(shè)有用于在解除鎖定的狀態(tài)下轉(zhuǎn)動攪拌筒的手柄。設(shè)置在攪拌筒的入料口上的蓋為頂蓋，噴淋孔為至少兩個且位于頂蓋上，噴淋孔通過管路連接位于水箱中的水泵。

本設(shè)備的驅(qū)動機構(gòu)采用電機和安裝在電機的動力輸出端的減速器，減速器和攪拌軸通過聯(lián)軸器相連，聯(lián)軸器位于處在電機和攪拌筒之間的支架上；攪拌筒的出料容量為1～18L，攪拌軸轉(zhuǎn)速為40～50轉(zhuǎn)/min。還包括框架式的固定架，固定架位于攪拌桶的后方，智能流量定量控制儀位于固定架的頂部，頂蓋鉸接于固定架上使頂蓋可轉(zhuǎn)動蓋于攪拌筒的入料口上以便進(jìn)行試樣攪拌操作，或者反向轉(zhuǎn)動開啟入料口，以便轉(zhuǎn)動攪拌筒使攪拌好的試樣從入料口傾倒在接料斗中。

本設(shè)備的鎖緊機構(gòu)包括踏板、彈簧、連桿機構(gòu)、固定套筒和頂桿，電機安裝在一箱體內(nèi)，控制器位于箱體的頂面上，在攪拌筒的端部外壁上設(shè)有凸起，凸起上設(shè)有與攪拌筒不相通的沉孔，固定套筒固定在支架上，踏板活動安裝在底座上并位于箱體的下方，彈簧設(shè)置在踏板內(nèi)，彈簧、連桿機構(gòu)與頂桿依次相連，頂桿套于固定套筒內(nèi)，沉孔與頂桿的桿頭相適配，踏下踏板，彈簧伸長通過連桿機構(gòu)聯(lián)動拉動頂桿從沉孔中縮回以解除鎖定攪拌筒，或者踏板回復(fù)原狀，彈簧恢復(fù)原長通過連桿機構(gòu)聯(lián)動推動頂桿伸入沉孔中頂緊攪拌筒以鎖定攪拌筒。

本設(shè)備可以實現(xiàn)試樣攪拌與自動噴水的一體化，從而實現(xiàn)了土工試驗中拌合試樣的自動化，有效提高了攪拌效率，降低了檢測人員的勞動強度，而且本實用新型可使攪拌更加均勻，加水量可視化，且噴水量數(shù)控化，減少了攪拌過程中各種人為因素的影響，提高了試驗結(jié)果精度；另外，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，由于攪拌過程在攪拌筒中進(jìn)行，無污染、節(jié)省物料，本實用新型操作簡便，加工量較大，可以滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的攪拌量3.0Kg和6.0Kg的要求。

3 自動噴水土工試驗攪拌機操作步驟

⑴接通電源，打開攪拌開關(guān)，設(shè)置攪拌時間（如圖3），將試樣倒進(jìn)攪拌筒中。

⑵在智能流量定量控制儀上設(shè)置攪拌所需的水量（如圖4），蓋上頂蓋，啟動由攪拌軸、攪拌葉和攪拌筒構(gòu)成的攪拌機和由噴淋孔、管路、水泵、智能流量定量控制儀、噴水開關(guān)和電磁閥構(gòu)成的自動噴水裝置，攪拌葉轉(zhuǎn)動的同時，水經(jīng)噴淋孔向攪拌筒內(nèi)的試樣噴水。

圖3 時控電器控制系統(tǒng)

圖4 流量控制儀

⑶攪拌完成后，將試樣倒出（如圖5），清洗攪拌葉片和攪拌筒，以備下次使用。

圖5 攪拌后的樣品

4 自動噴水土工試驗攪拌機優(yōu)點

本設(shè)備具有以下優(yōu)點：

⑴自動化程度高。本成果實現(xiàn)了攪拌與自動噴水的一體化，以機械化代替人工，有效提高工作效率，降低檢測人員的勞動強度。

⑵噴水便捷準(zhǔn)確。本成果的自動噴水裝置使攪拌更加均勻，加水量可視化，噴水量數(shù)控化，減少攪拌過程中各種人為因素的影響。

⑶操作簡便。本成果操作簡便，加工量較大，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的攪拌量3.0Kg和6.0Kg的要求。

5 結(jié)語

自動噴水土工試驗攪拌機實現(xiàn)了攪拌與自動噴水的一體化，全程以機械化代替人工，噴水量數(shù)控化，減少攪拌過程中各種人為因素的影響，有效提高了工作效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本成果具有噴水便捷準(zhǔn)確、試驗操作方便、攪拌效率高、攪拌均勻、殘余量少、密封性好、降低人員勞動強度等特點，是一款新型實用的土工攪拌設(shè)備?！?/p>

[1]中華人民共和國交通運輸部.JTG E40-2007，公路土工試驗規(guī)程[S].北京：人民交通出版社，2007.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.CJJ 1-2008，城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.