搅拌CA砂浆的MSO搅拌机参数与工艺的试验研究
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摘要
无碴轨道板垫层使用的乳化沥青水泥砂浆(简称CA砂浆)是高速铁路建设施工的关键材料之一,其性能要求非常高,必须对其生产工艺进行详细试验和研究。本课题在总结国内外相关试验和施工技术的情况下,设计一种新型搅拌机(简称MS0150型搅拌机),并对不同搅拌参数进行大量对比试验,以得到性能优良的新机型和合理的搅拌参数和搅拌工艺。
论文首先对CA砂浆各原料的反应机理、检验手段进行了总结,以便深入地对其反应过程进行分析；对新型搅拌机进行设计改进,将用于混凝土搅拌的普通双卧轴搅拌机叶片重新设计,每个叶片上加上两个长方形孔洞,加强剪切和对流,以适用于CA砂浆的生产；通过各参数水平排列,设计正交试验,得到各参数组合情况下的检测数据,通过对比分析,得出合理的搅拌参数和搅拌工艺；通过验证试验和对比试验,得到此机型相对其他CA砂浆搅拌机的优缺点,进一步讨论改进措施以使之更加适用于CA砂浆生产。
通过分析得知,MS0150型搅拌机适用于CA砂浆搅拌。通过双卧轴叶片结构的改变,加剧了物料搅拌过程中的剪切和对流,提高了搅拌效率；其拌臂角度和叶片角度分别选取90°和55°比较合理,快拌速度选择120r/min比较合理；膨胀率是特别需要注意改善的指标,其主要影响因素是乳化沥青的反应时间、干粉的反应时间,这两个过程不能过长,需要控制在一个适宜的时间段内。试验得到比较合理的慢拌时间1和快拌时间分别是1min和3min；分析过程中,由于检测指标比较多,将检测指标分为三类进行分析,从而得出更加合理的结论；将搅拌工艺试验与各成分反应机理结合分析,是得到合理结论、提高生产性能的关键。
The emulsified asphalt cement mortar (CA mortar for short) used in ballastless track board is one crucial construction materials of high-speed railway construction.Its production process must be researched and tested detailly for the high requirements of the performance.At the conclusion of domestic and foreign relevant test and construction technology, we design a new kind of mixer(MSO150 mixer for short) and study the different mixing parameters by means of plentiful comparison to get a new model behaving well and get the suitable mixing parameters and mixing process as well.
The reaction mechanism and detecting techniques of the CA mortar were summarized firstly to analyse the reaction process more deeply. The twin-shaft mixer used in concrete mixing will be improved into a new model used in CA mortar mixing.We drill twe rectangle holes at each agitating vane to strengthen the shear and convection in order to apply to CA mortar mixing which is watery.The orthogonal experiment is arranged to get detection data under various parameter combinations and the suitable mixing parameters and mixing process through the contrast anslysis.We will get the advantages and disadvantages between MSO150 mixer and the other mixers used in CA mortar.The improved measures will be further discussed to make MSO mixer be more suitable for CA mortar production.
The analysis shows that the MSO150 mixer is suitable for CA mortar mixing. The shear and convection of material in mixing process are strengthened through the structure changes of the vanes and the mixing productivity is enhanced.90°and 55°were selected for the arm and the blade.The quick mixing speed should be 120r/min.Inflation especially need to be attended which is mainly influenced by the reaction time of emulsified asphalt and the dry powder.The time shouldn't be too long which should be controlled in a suitable range.The first time of slow mixing and the quick mixing time are lmin and 3min respectively by the test. In the analysis process, the mesaure indexes are divided into three categories for that they are too much to get reasonable conclusion. The analysis combining mixing process test with reaction mechanism of various components is the key to get reasonable conclusion and improve the production performance.
论文首先对CA砂浆各原料的反应机理、检验手段进行了总结,以便深入地对其反应过程进行分析；对新型搅拌机进行设计改进,将用于混凝土搅拌的普通双卧轴搅拌机叶片重新设计,每个叶片上加上两个长方形孔洞,加强剪切和对流,以适用于CA砂浆的生产；通过各参数水平排列,设计正交试验,得到各参数组合情况下的检测数据,通过对比分析,得出合理的搅拌参数和搅拌工艺；通过验证试验和对比试验,得到此机型相对其他CA砂浆搅拌机的优缺点,进一步讨论改进措施以使之更加适用于CA砂浆生产。
通过分析得知,MS0150型搅拌机适用于CA砂浆搅拌。通过双卧轴叶片结构的改变,加剧了物料搅拌过程中的剪切和对流,提高了搅拌效率；其拌臂角度和叶片角度分别选取90°和55°比较合理,快拌速度选择120r/min比较合理；膨胀率是特别需要注意改善的指标,其主要影响因素是乳化沥青的反应时间、干粉的反应时间,这两个过程不能过长,需要控制在一个适宜的时间段内。试验得到比较合理的慢拌时间1和快拌时间分别是1min和3min；分析过程中,由于检测指标比较多,将检测指标分为三类进行分析,从而得出更加合理的结论；将搅拌工艺试验与各成分反应机理结合分析,是得到合理结论、提高生产性能的关键。
The emulsified asphalt cement mortar (CA mortar for short) used in ballastless track board is one crucial construction materials of high-speed railway construction.Its production process must be researched and tested detailly for the high requirements of the performance.At the conclusion of domestic and foreign relevant test and construction technology, we design a new kind of mixer(MSO150 mixer for short) and study the different mixing parameters by means of plentiful comparison to get a new model behaving well and get the suitable mixing parameters and mixing process as well.
The reaction mechanism and detecting techniques of the CA mortar were summarized firstly to analyse the reaction process more deeply. The twin-shaft mixer used in concrete mixing will be improved into a new model used in CA mortar mixing.We drill twe rectangle holes at each agitating vane to strengthen the shear and convection in order to apply to CA mortar mixing which is watery.The orthogonal experiment is arranged to get detection data under various parameter combinations and the suitable mixing parameters and mixing process through the contrast anslysis.We will get the advantages and disadvantages between MSO150 mixer and the other mixers used in CA mortar.The improved measures will be further discussed to make MSO mixer be more suitable for CA mortar production.
The analysis shows that the MSO150 mixer is suitable for CA mortar mixing. The shear and convection of material in mixing process are strengthened through the structure changes of the vanes and the mixing productivity is enhanced.90°and 55°were selected for the arm and the blade.The quick mixing speed should be 120r/min.Inflation especially need to be attended which is mainly influenced by the reaction time of emulsified asphalt and the dry powder.The time shouldn't be too long which should be controlled in a suitable range.The first time of slow mixing and the quick mixing time are lmin and 3min respectively by the test. In the analysis process, the mesaure indexes are divided into three categories for that they are too much to get reasonable conclusion. The analysis combining mixing process test with reaction mechanism of various components is the key to get reasonable conclusion and improve the production performance.
引文
[1]徐源,周松.中国高速铁路的发展[J].才智,2010,(23)
[2]李悦,谢冰,鲍俊玲,周孝军.国内板式无碴轨道CA砂浆研究现状与展望[J].建材世界,2010,(02)
[3]客运专线铁路CRTS Ⅱ型板式无碴轨道乳化沥青砂浆暂行技术条件[S].中国铁道出版社,2008(74号)
[4]卢艳军.水泥乳化沥青砂浆中的干料团现象及其防治[J].科技致富向导,2010,(14)
[5]李占印,董继红.水泥基胶凝材料水化放热行为的分析和试验研究[J].粉煤灰,2007,(04)
[6]于长秋,曾庆玲.减水剂在混凝土路面中的应用[J].市政技术,1999,(02)
[7]才洪美.改性乳化沥青的研制及其性能表征[D].中国石油大学,2007
[8]郭生城,王宣淳.乳化沥青的生产工艺及路用封层、透层的施工方法[J].吉林交通科技,2000,(03)
[9]弥海晨.沥青乳化剂及其应用技术研究[D].长安大学,2001
[10]李学刚,宋丽,张光先等.阴、阳离子混合表面活性剂的表面活性——表面张力、润滑能力和乳化能力[J].日用化学工业,1997,(03)
[11]宋哲玉,徐培华,韩世合.乳化剂对沥青材料性能影响研究[J].石油沥青,1997,(04)
[12]张庆立.新型阳离子快裂沥青乳化剂的性能测试[J].河南科技学院学报(自然科学版),2007,(04)
[13]李明国,梁乃兴.聚合物SBS改性沥青机理分析[J].重庆交通学院学报,2001,(02)
[14]王子明,薛军.混凝土减水剂的技术经济评价方法探讨[J].商品混凝土,2005,(06)
[15]金皓轩.聚羧酸高效减水剂的合成和性能[D].合肥工业大学,2010
[16]孔祥明,胡斌,侯珊珊等.聚羧酸系减水剂的合成及应用性能[J].清华大学学报(自然科学版)网络.预览,2009,(12)
[17]王可良,刘玲.聚羧酸减水剂官能团及分子结构影响水泥初期水化浆体温升的研究[J].硅酸盐通报,2008,(02)
[18]韩富,张高勇,王军.有机硅消泡剂[J].日用化学工业,2001,,(04)
[19]吴飞.氟烷基改性聚硅氧烷的合成及消抑泡性能研究[D].南京理工大学,2008
[20]谢文峰,管颖超.具有持久抑泡效果的消泡剂YPJ-2的研制[J].四川师范大学学报(自然科学版),2010,(05)
[21]叶森林.混凝土生产中砂含水率的检测与搅拌水量的控制[J].混凝土与水泥制品,1984,(05)
[22]徐健,陈志华,王凯等.板式无碴轨道垫层CA砂浆研究与进展[J].华东交通大学学报,2009,(04)
[23]许润启.乳化沥青砂浆施工关键设备与工艺[J].建筑机械化,2010,(04)
[24]李存进.一种行星式立轴砂浆搅拌机的改进设计[J].建筑机械,2009,(13).
[25]赵利军,董武,冯忠绪.双排叶片搅拌装置合理参数的确定与匹配[J].长安大学学报(自然科学版),2008,(03)
[26]Ping-Kun Chang,Yaw-Nan Peng. Influenceof mixing techniques on properties of high performance concrete[J].Cement and Concrete Research.2001, V31:225-243
[27]冯忠绪,江建卫,于丽娟.振动搅拌理论及其装置的试验研究[J].中国公路学报,1999,(03)
[28]赵利军,冯忠绪,姚运仕等.搅拌机叶片安装角的确定方法[J].长安大学学报(自然 科学版),2006,(05)
[29]赵利军,董武,冯忠绪.双排叶片搅拌装置合理参数的确定与匹配[J].长安大学学报(自然科学版),2008,(03)
[30]王卫中.双卧轴搅拌机工作装置的试验研究[D].长安大学,2004
[31]冯忠绪,李彰,王卫中等.搅拌设备设计讲座(第十二讲)搅拌臂数目与搅拌叶片面积[J].工程机械,2008,(02)
[32]赵利军,冯忠绪.双卧轴搅拌机叶片排列的试验[J].长安大学学报(自然科学版),2004,(02)
[33]冯忠绪,王卫中,姚运仕等.搅拌设备设计(第四讲)搅拌机合理转速的确定[J].工程机械,2005,(04)
[34]冯忠绪,赵利军,姚运仕等.搅拌设备设计(第六讲)搅拌叶片安装角的确定方法[J].工程机械,2005,(06)
[35]张远曙,周一耕.水泥浆搅拌时间和凝结时间与性状关系[J].长江科学院院报,1997,(03)
[36]唐汉芳.水泥混凝土路面施工中搅拌时间与抗折强度的关系分析[J].中南公路工程,1999,(04)
[37]王涛,胡曙光,王发洲等.CA砂浆强度主要影响因素的研究[J].铁道建筑,2008,(02)
[38]周熙,贺铭.乳化沥青水泥(CA)砂浆配合比设计与试验计算[J].公路交通技术,2006,(03)
[39]徐静,张勇,张小冬等.CA砂浆强度的影响因素及作用机理研究[J].铁道建筑,2010,(09)
[40]王涛.高速铁路板式无碴轨道CA砂浆的研究与应用[D].武汉理工大学,2008
[41]张运华.CRTS Ⅱ型水泥乳化沥青砂浆的制备及其应用技术研究[D].武汉理工大学,2010
[42]邱玉深；王鹏.混凝土拌合物的坍落度和坍落扩展度[J].建筑工人,2010,(12)
[43]Adri Vervuurt,Erik Schlangen,Jan G M. Mier. Tensile cracking in concrete and sandstone:Part 1—Basic instruments[J]. Materials and Structures,1996,29(1)
[44]顾德珍.浅析引气剂和引气减水剂对水泥净浆和砂浆流动度的影响[J].混凝土与水泥制品,1987,(06)
[45]张志军,曹露春.柔性抗裂砂浆性能综合评价与成分优化[J].混凝土,2009,(03)
[46]李兴翠,邓德华,何富强.混凝土中含气量影响因素的研究[J].低温建筑技术,2008,(01)
[47]D. Nik, Oikonomou. Recycled Concrete Aggregates.Cement and Concrete Composites, 2005,27 (2):315-318
[48]柯能好.对砌体砂浆抗压强度检测方法的几点看法[J].施工技术,1999,(10)
[49]H Kasami,T Ikeda,S.Yamana. Workability and pumpabilityof superplastizid concrete—Experience in Japan.Proceeding ofthe International Symposium on Superplasticizers in Concrete. Cttawa.1978:103-132
[50]徐永模,彭杰,赵昕南.评价减水剂性能的新方法——砂浆坍落扩展度[J].硅酸盐学报,2002,(S1)
[51]李晓斌.混凝土收缩成因及裂缝控制研究[D].重庆大学,2003
[2]李悦,谢冰,鲍俊玲,周孝军.国内板式无碴轨道CA砂浆研究现状与展望[J].建材世界,2010,(02)
[3]客运专线铁路CRTS Ⅱ型板式无碴轨道乳化沥青砂浆暂行技术条件[S].中国铁道出版社,2008(74号)
[4]卢艳军.水泥乳化沥青砂浆中的干料团现象及其防治[J].科技致富向导,2010,(14)
[5]李占印,董继红.水泥基胶凝材料水化放热行为的分析和试验研究[J].粉煤灰,2007,(04)
[6]于长秋,曾庆玲.减水剂在混凝土路面中的应用[J].市政技术,1999,(02)
[7]才洪美.改性乳化沥青的研制及其性能表征[D].中国石油大学,2007
[8]郭生城,王宣淳.乳化沥青的生产工艺及路用封层、透层的施工方法[J].吉林交通科技,2000,(03)
[9]弥海晨.沥青乳化剂及其应用技术研究[D].长安大学,2001
[10]李学刚,宋丽,张光先等.阴、阳离子混合表面活性剂的表面活性——表面张力、润滑能力和乳化能力[J].日用化学工业,1997,(03)
[11]宋哲玉,徐培华,韩世合.乳化剂对沥青材料性能影响研究[J].石油沥青,1997,(04)
[12]张庆立.新型阳离子快裂沥青乳化剂的性能测试[J].河南科技学院学报(自然科学版),2007,(04)
[13]李明国,梁乃兴.聚合物SBS改性沥青机理分析[J].重庆交通学院学报,2001,(02)
[14]王子明,薛军.混凝土减水剂的技术经济评价方法探讨[J].商品混凝土,2005,(06)
[15]金皓轩.聚羧酸高效减水剂的合成和性能[D].合肥工业大学,2010
[16]孔祥明,胡斌,侯珊珊等.聚羧酸系减水剂的合成及应用性能[J].清华大学学报(自然科学版)网络.预览,2009,(12)
[17]王可良,刘玲.聚羧酸减水剂官能团及分子结构影响水泥初期水化浆体温升的研究[J].硅酸盐通报,2008,(02)
[18]韩富,张高勇,王军.有机硅消泡剂[J].日用化学工业,2001,,(04)
[19]吴飞.氟烷基改性聚硅氧烷的合成及消抑泡性能研究[D].南京理工大学,2008
[20]谢文峰,管颖超.具有持久抑泡效果的消泡剂YPJ-2的研制[J].四川师范大学学报(自然科学版),2010,(05)
[21]叶森林.混凝土生产中砂含水率的检测与搅拌水量的控制[J].混凝土与水泥制品,1984,(05)
[22]徐健,陈志华,王凯等.板式无碴轨道垫层CA砂浆研究与进展[J].华东交通大学学报,2009,(04)
[23]许润启.乳化沥青砂浆施工关键设备与工艺[J].建筑机械化,2010,(04)
[24]李存进.一种行星式立轴砂浆搅拌机的改进设计[J].建筑机械,2009,(13).
[25]赵利军,董武,冯忠绪.双排叶片搅拌装置合理参数的确定与匹配[J].长安大学学报(自然科学版),2008,(03)
[26]Ping-Kun Chang,Yaw-Nan Peng. Influenceof mixing techniques on properties of high performance concrete[J].Cement and Concrete Research.2001, V31:225-243
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[28]赵利军,冯忠绪,姚运仕等.搅拌机叶片安装角的确定方法[J].长安大学学报(自然 科学版),2006,(05)
[29]赵利军,董武,冯忠绪.双排叶片搅拌装置合理参数的确定与匹配[J].长安大学学报(自然科学版),2008,(03)
[30]王卫中.双卧轴搅拌机工作装置的试验研究[D].长安大学,2004
[31]冯忠绪,李彰,王卫中等.搅拌设备设计讲座(第十二讲)搅拌臂数目与搅拌叶片面积[J].工程机械,2008,(02)
[32]赵利军,冯忠绪.双卧轴搅拌机叶片排列的试验[J].长安大学学报(自然科学版),2004,(02)
[33]冯忠绪,王卫中,姚运仕等.搅拌设备设计(第四讲)搅拌机合理转速的确定[J].工程机械,2005,(04)
[34]冯忠绪,赵利军,姚运仕等.搅拌设备设计(第六讲)搅拌叶片安装角的确定方法[J].工程机械,2005,(06)
[35]张远曙,周一耕.水泥浆搅拌时间和凝结时间与性状关系[J].长江科学院院报,1997,(03)
[36]唐汉芳.水泥混凝土路面施工中搅拌时间与抗折强度的关系分析[J].中南公路工程,1999,(04)
[37]王涛,胡曙光,王发洲等.CA砂浆强度主要影响因素的研究[J].铁道建筑,2008,(02)
[38]周熙,贺铭.乳化沥青水泥(CA)砂浆配合比设计与试验计算[J].公路交通技术,2006,(03)
[39]徐静,张勇,张小冬等.CA砂浆强度的影响因素及作用机理研究[J].铁道建筑,2010,(09)
[40]王涛.高速铁路板式无碴轨道CA砂浆的研究与应用[D].武汉理工大学,2008
[41]张运华.CRTS Ⅱ型水泥乳化沥青砂浆的制备及其应用技术研究[D].武汉理工大学,2010
[42]邱玉深；王鹏.混凝土拌合物的坍落度和坍落扩展度[J].建筑工人,2010,(12)
[43]Adri Vervuurt,Erik Schlangen,Jan G M. Mier. Tensile cracking in concrete and sandstone:Part 1—Basic instruments[J]. Materials and Structures,1996,29(1)
[44]顾德珍.浅析引气剂和引气减水剂对水泥净浆和砂浆流动度的影响[J].混凝土与水泥制品,1987,(06)
[45]张志军,曹露春.柔性抗裂砂浆性能综合评价与成分优化[J].混凝土,2009,(03)
[46]李兴翠,邓德华,何富强.混凝土中含气量影响因素的研究[J].低温建筑技术,2008,(01)
[47]D. Nik, Oikonomou. Recycled Concrete Aggregates.Cement and Concrete Composites, 2005,27 (2):315-318
[48]柯能好.对砌体砂浆抗压强度检测方法的几点看法[J].施工技术,1999,(10)
[49]H Kasami,T Ikeda,S.Yamana. Workability and pumpabilityof superplastizid concrete—Experience in Japan.Proceeding ofthe International Symposium on Superplasticizers in Concrete. Cttawa.1978:103-132
[50]徐永模,彭杰,赵昕南.评价减水剂性能的新方法——砂浆坍落扩展度[J].硅酸盐学报,2002,(S1)
[51]李晓斌.混凝土收缩成因及裂缝控制研究[D].重庆大学,2003