一种高强度抗压性能混凝土的制备装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土制备，尤其涉及了一种高强度抗压性能混凝土的制备装置及其制备方法。
背景技术
混凝土作为一种建筑材料，由于具有施工简单、强度高、稳定性好、耐久性好、养护成本低等优点，在建筑领域得到了广泛应用。近年来，随着国家对建设的大量投入，以及对建设工程质量要求不断提高，对混凝土的强度以及抗压性能也提出了更高的要求。因此，研究开发高强度抗压性能的混凝土以满足高质量建设工程的需要成为本领域急需解决的技术难题。
为了满足混凝土的各类性能，一般需要在混凝土中添加减水剂，混凝土内添加合适的减水剂能够能够有效提高混凝土的抗压性能，且减水剂的使用效果对混凝土的抗压性能也能够起到关键作用，因而研制一种有效的减水剂是突破高强度抗压性能的混凝土以满足高质量建设工程需求的一个突破点。
发明内容
本发明针对现有技术中混凝土制备过程中存在的问题，提供了一种高强度抗压性能混凝土的制备装置以及制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种高强度抗压性能混凝土的制备装置，其包括混凝土混料装置，其特征在于，混凝土混料装置包括外壳体，外壳体上端部设有呈漏斗状的进料斗，外壳体内部形成混料腔，混料腔内设有搅拌装置，外壳体的侧壁上设有混凝土出料管，还包括与混凝土混料装置连接的减水剂存储箱，减水剂存储箱上连接有减水剂反应釜，减水剂反应釜包括呈圆筒状的反应壳体以及分别固定在反应壳体上下两端的封盖，反应壳体上设有进料口和出料口，反应壳体内设有上下两套结构相同的温度调节装置，温度调节装置包括设置于反应壳体内的进水腔和出水腔，进水腔和出水腔上分别设有与减水剂反应釜外部连通的进水口和出水口，还包括设置于反应壳体内且一端与进水腔连通，另一端与出水腔连通的水管，位于反应壳体上部的温度调节装置的水管为通冷水的冷水管，位于反应壳体下部的温度调节装置的水管为通热水的热水管。通过上下两个水管分别通热水和冷水来实现对减水剂反应釜内温度的调节，该种调节方式较为温和，能够尽可能小的对减水剂表面活性产生影响。
作为优选，搅拌装置包括固定在外壳外部的驱动电机、与驱动电机的电机轴连接的搅拌轴，搅拌轴上设有搅拌桨，搅拌桨由长方体板两端分别朝向相反的板面方向弯曲而成，所述长方体板的侧面设有轴向垂直于板面的供搅拌轴穿过的轴孔，轴孔位于所述长方体板长度方向的1/3处。搅拌桨的结构形式使其搅拌过程中能够将位于外壳体下部的混料更充分的带至上部，而非始终停留在外壳体下部，使得搅拌更加均匀。
作为优选，搅拌桨包括结构相同的第一搅拌桨和第二搅拌桨，第一搅拌桨和第二搅拌桨沿搅拌轴轴向依次交错布置，第一搅拌桨的靠近轴孔的端部与第二搅拌桨的远离轴孔的端部位于搅拌轴的同一侧。搅拌桨的布置形式能够使得外壳体内的混料无论是靠近搅拌轴还是远离搅拌轴的部分均能够被很好的搅拌到，实现对混凝土物料的大范围的粗搅拌和小范围的细搅拌，能够使得混凝土物料以及物料与减水剂之间的混合更加均匀。
作为优选，反应壳体内壁的上部设有两个相互平行的圆形隔板，两个圆形隔板之间形成出水腔，位于上方的圆形隔板与上封盖之间形成进水腔，进水口位于反应壳体上端部的封盖上，出水口位于上下两圆形隔板之间的反应壳体侧壁上。
作为优选，温度调节装置还包括穿过两圆形隔板中心的转动轴，转动轴一端穿出封盖伸出减水剂反应釜且连接有驱动电机，另一端位于反应壳体中部且安装有导水板，导水板内设有上下布置的进导水腔和出导水腔，水管的两端分别与进导水腔和出导水腔连通，转动轴的外壁行设有沿转动轴轴向布置的进引水流道和出引水流道，进引水流道的两端分别与进水腔和进导水腔连通，出引水流道的两端分别与出水腔和出导水腔连通。引水流道设置于转动轴上，一方面无需设置多余的管道，简化减水剂反应釜内部结构，同时引水流道设置于转动轴上，其为直线流道，能够尽可能的减小能量损失，使其内部的水能够更充分的对减水剂原料进行温度调节。
作为优选，导水板为圆形板，水管为多根绕导水板轴线呈环形阵列布置的U形管，U形管的长度方向为竖直方向；位于反应壳体下部的温度调节装置的U形管插入位于反应壳体上部的温度调节装置的U形管所在的环形内。
作为优选，位于反应壳体下部的温度调节装置的所述U形管与位于反应壳体上部的温度调节装置的所述U形管一一对应，且相互对应的所述U形管的宽度方向相互垂直。上下两温度调节装置中的U形管相互交叉，且排布形式一一对应并且相互垂直设置，能够使得上下两侧的水管在转动搅拌过程中相互配合、相互作用，形成涡流式搅动，能够最大程度调高对反应壳体内原料的搅拌均匀性和搅拌充分性。
作为优选，所述U形管的两竖直管之间设有沿所述U形管长度方向布置的呈长方体板状的翅片板，翅片板的厚度与所述U形管的外直径相等。翅片板能够使得U形管的搅拌效果更佳，同时还能够提高水管的温度调节范围，继而提高温度调节效果。
作为优选，翅片板上沿长度方向设有多个均匀布置的通水孔，通水孔的长度方向沿翅片板的宽度方向设置，通水孔的两端分别与所述U形管的两竖直管连接。在翅片板上设有与U形管的两竖直管连通的通水孔，使得翅片板直接作为温度调节板，减小温度传递过程中的能量损失，最大程度的进行有效温度调节。
一种高强度抗压性能混凝土的制备方法，其采用权利要求一种高强度抗压性能混凝土的制备装置，其包括以下步骤：
步骤一、制备混凝土减水剂，并将减水剂存储至减水剂存储箱内；
步骤二、将混凝土物料经过混凝土进料斗置入混凝土混料装置内；
步骤三、将减水剂存储箱内的减水剂泵入混凝土混料装置；
步骤四、通过搅拌装置对混凝土混料装置内的物料以及减水剂充分搅拌，得到混凝土浆料。
作为优选，步骤一具体包括以下步骤：
步骤A、将含有浓度为20%的Na2SO3的工业废液与焦亚硫酸钠置于减水剂反应釜内，混合搅拌30min，得到物料A；
步骤B、在物料A中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶解液，并通过。。。使其温度保持在70℃下搅拌混合；
步骤C、在减水剂反应釜中滴加丙酮，混合保温反应30min；
步骤D、将减水剂反应釜升温至50-55℃，滴加甲醛反应50min，且在1h内滴加完成；
步骤E、将减水剂反应釜中滴加双氧水溶液，并且在1-2h滴加完毕，滴加过程中保持减水剂反应釜内温度为50-55℃；
步骤F、将减水剂反应釜内升温至80℃并且滴加丙烯酸溶液，在1.5-2h滴加完毕；
步骤G、将减水剂反应釜内升温至100-120℃后再次滴加甲醛，控制滴加时间2-3h；
步骤H、滴加巯基乙酸溶液，并且在3-3.5h滴加完毕，将温度保持在60℃保温反应3h；
步骤I、保温反应结束后，降温至40℃既得环保复合型混凝土减水剂。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
本发明在混凝土制备过程中加入较佳性能的减水剂，能够有效提高混凝土的抗压性能。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是图1中混凝土混料装置的结构示意图。
图3是图2中搅拌桨的结构示意图。
图4是图1中减水剂反应釜的结构示意图。
图5是图4的剖视图。
图6是图5中转动轴与水管的连接结构示意图。
图7是图5中圆形隔板的结构示意图。
图8是图6中转动轴的结构示意图。
图9是图6中转动轴的另一视角结构示意图。
图10是图5中导水板切割后的部分结构示意图。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—减水剂反应釜、101—反应壳体、102—封盖、103—进料口、104—出料口、105—进水腔、106—出水腔、107—进水口、108—出水口、109—冷水管、110—热水管、111—圆形隔板、112—环形凹槽、113—环形凸起、114—转动轴、115—导水板、116—进导水腔、117—出导水腔、118—进引水流道、119—出引水流道、120—转轴孔、121—轴承、122—翅片板、123—主轴段、124—连接轴段、125—上端板、126—下端板、127—环形侧板、128—分隔板、129—第一段、130—第二段、131—第一过水孔、132—第二过水孔、2—混凝土混料装置、201—外壳体、202—进料斗、203—混料腔、204—混凝土出料管、205—减水剂存储箱、206—搅拌装置、207—驱动电机、208—搅拌轴、209—搅拌桨、210—轴孔。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种高强度抗压性能混凝土的制备装置，如图1-图3所示，其包括混凝土混料装置2，混凝土混料装置2包括外壳体201，外壳体201上端部设有呈漏斗状的进料斗202，外壳体201内部形成混料腔203，混料腔203内设有搅拌装置206，外壳体201的侧壁上设有混凝土出料管204，还包括与混凝土混料装置2连接的减水剂存储箱205，减水剂存储箱205上连接有减水剂反应釜。
其中，搅拌装置206包括固定在外壳外部的驱动电机207、与驱动电机207的电机轴连接的搅拌轴208，搅拌轴208上设有搅拌桨209，搅拌桨209由长方体板两端分别朝向相反的板面方向弯曲而成，所述长方体板的侧面设有轴向垂直于板面的供搅拌轴208穿过的轴孔210，轴孔210位于所述长方体板长度方向的1/3处。搅拌桨209的结构形式使其搅拌过程中能够将位于外壳体201下部的混料更充分的带至上部，而非始终停留在外壳体201下部，使得搅拌更加均匀。
另外，搅拌桨209包括结构相同的第一搅拌桨209和第二搅拌桨209，第一搅拌桨209和第二搅拌桨209沿搅拌轴208轴向依次交错布置，第一搅拌桨209的靠近轴孔210的端部与第二搅拌桨209的远离轴孔210的端部位于搅拌轴208的同一侧。搅拌桨209的布置形式能够使得外壳体201内的混料无论是靠近搅拌轴208还是远离搅拌轴208的部分均能够被很好的搅拌到，实现对混凝土物料的大范围的粗搅拌和小范围的细搅拌，能够使得混凝土物料以及物料与减水剂之间的混合更加均匀。
如图4-图10所示，本实施例中减水剂反应釜1包括呈圆筒状的反应壳体101以及分别固定在反应壳体101上下两端的封盖102，本实施例中反应壳体101的两端均设有凸缘，凸缘上设有均匀布置的螺栓孔，封盖102上设有与凸缘上对应的螺栓孔，封盖102通过螺栓螺母的连接方式固定在反应壳体101的端部，即反应壳体101上下两端的封盖102均通过法兰盘的形式与反应壳体101连接，凸缘与封盖102的连接面之间压紧有带有供螺栓穿过孔的密封橡胶垫。
反应壳体101上设有进料口103和出料口104，本实施例中反应壳体101为两个半筒体组合而成，两半筒体之间通过焊接连接，通过焊缝保证两者之间的焊接密封；设计成两个半筒体的形式能够便于整个减水剂反应釜1内部各个零部件的安装，安装时可以将反应壳体101内部的各个部件先装配在其中一个半筒体上，然后再组装另一个半筒体完成组装。进料口103和出料口104分别设置于两个半筒体上，使得减水剂原料能够在反应壳体101内有更长的运动轨迹，使其充分反应。
反应壳体101内设有上下两套结构相同的温度调节装置，温度调节装置包括设置于反应壳体101内的进水腔105和出水腔106，进水腔105和出水腔106上分别设有与减水剂反应釜1外部连通的进水口107和出水口108，还包括设置于反应壳体101内且一端与进水腔105连通，另一端与出水腔106连通的水管，位于反应壳体101上部的温度调节装置的水管为通冷水的冷水管109，位于反应壳体101下部的温度调节装置的水管为通热水的热水管110。通过上下两个水管分别通热水和冷水来实现对减水剂反应釜1内温度的调节，该种调节方式较为温和，能够尽可能小的对减水剂表面活性产生影响。
本实施例中反应壳体101内壁的上部设有两个相互平行的圆形隔板111，两个圆形隔板111之间形成出水腔106，位于上方的圆形隔板111与上封盖102之间形成进水腔105，进水口107位于反应壳体101上端部的封盖102上，出水口108位于上下两圆形隔板111之间的反应壳体101侧壁上。
其中圆形隔板111与反应壳体101内壁之间具体通过卡槽卡接的方式连接，即反应壳体101内壁的上部设有两个相互平行的环形凹槽112，环形凹槽112上卡设有圆形隔板111，圆形隔板111的外侧壁上设有卡入环形凹槽112内且与环形凹槽112过盈配合的环形凸起113。环形凹槽112与环形凸起113之间设有密封垫，该种方式能够保证圆形隔板111的稳定连接，同时便于密封垫的设置，保证两者之间连接处的密封性，继而保证进水腔105和出水腔106的密封性。
本实施例中温度调节装置还包括穿过两圆形隔板111中心的转动轴114，转动轴114一端穿出封盖102伸出减水剂反应釜1且连接有电机，另一端位于反应壳体101中部且安装有导水板115，导水板115内设有上下布置的进导水腔116和出导水腔117，水管的两端分别与进导水腔116和出导水腔117连通，转动轴114的外壁行设有沿转动轴114轴向布置的进引水流道118和出引水流道119，进引水流道118的两端分别与进水腔105和进导水腔116连通，出引水流道119的两端分别与出水腔106和出导水腔117连通。
其中，封盖102以及圆形隔板111的中部均开设有转轴孔120，转轴孔120内设有轴承121，转动轴114通过轴承121转动连接在转轴孔120上，转轴孔120内且位于轴承121的上下两端均设有对转轴孔120进行截流的密封垫，使得转动主与封盖102以及圆形隔板111之间形成旋转密封。
转动轴114包括主轴段123以及连接在主轴段123端部的连接轴段124，连接轴段124与导水板115连接，连接轴段124的直径小于主轴段123且为两段式阶梯轴，导水板115内部形成腔体且通过上端板125、下端板126以及环形侧板127共同构造而成，腔体内设有与上端板125、下端板126平行的分隔板128，分隔板128将所述腔体分隔成进导水腔116和出导水腔117，上端板125设置于主轴段123与连接轴段124的连接处，分隔板128设置于连接轴段124上的阶梯处，下端板126设置于连接轴段124的远离主轴段123的端部；进引水流道118设置于主轴段123上且延伸至主轴段123与连接轴段124的连接处，上端板125上设有与进引水流道118相通的第一过水孔131；出引水流道119包括设置于主轴段123上的第一段129和与第一段129连接的且设置于连接轴段124上的第二段130，第二段130端部延伸至连接轴段124上的阶梯处且分隔板128上设有与第二段130连通的第二过水孔132。
本实施例中为了加工的方便，将进引水流道118和出引水流道119均设计成带有阶梯面的凹槽状，然后通过长条状的弧形盖板进行盖合，盖板与阶梯面之间通过防水胶连接，实现弧形盖板与凹槽之间的密封。
其中，通过在转动轴114上设置引水流道实现水管与进水腔105以及出水腔106的连接，既能够保证转动轴114的转动，继而使得水管在反应壳体101内的转动，使其能够更大范围的接触到反应壳体101内的减水剂原料，继而更加均匀的对反应壳体101内原料进行温度调节，同时还不影响水管的进出水，使得水管的进出口非同一口，继而能够使得水管内的水形成循环流动水，保证水管内水温，避免因减水剂原料反应放热或吸热使得水管内水温上升或下降，而最终影响对反应壳体101内水温的调节。本实施例中通过该种设计还能够通过水管将减水剂反应釜1内的反应热带出，进行能量回收，循环利用。
本实施例中导水板115为圆形板，水管为多根绕导水板115轴线呈环形阵列布置的U形管，U形管的长度方向为竖直方向；位于反应壳体101下部的温度调节装置的U形管插入位于反应壳体101上部的温度调节装置的U形管所在的环形内。
其中位于反应壳体101下部的温度调节装置的所述U形管与位于反应壳体101上部的温度调节装置的所述U形管一一对应，且相互对应的所述U形管的宽度方向相互垂直。
本实施例中热水管110和冷水管109的设置方式能够大范围且均匀分布于反应壳体101内，上下水管交叉，更加高效、均匀的进行温度调节，另外采用环形阵列布置U形管，且U形管能够转动，下侧的U形管插入上侧的U形管所在的环形内，两者之间能够在对原料进行温度调节的同时还对原料进行搅拌，实现反应壳体101内减水剂原料的均匀混合，保证原料之间能够更加充分更加均匀的反应。
本实施例中U形管的两竖直管之间设有沿所述U形管长度方向布置的呈长方体板状的翅片板122，翅片板122的厚度与所述U形管的外直径相等。另外，翅片板122上沿长度方向设有多个均匀布置的通水孔，通水孔的长度方向沿翅片板122的宽度方向设置，通水孔的两端分别与U形管的两竖直管连接。
翅片一方面能够起到导温板的作用，使得水管接触到更大范围的减水剂原料，更高效的进行温度调节，另一方面其还能够使得U形管在减水剂反应釜1内对减水剂原料的搅拌更加充分，更加均匀。在翅片板122上设有与U形管的两竖直管连通的通水孔，使得翅片板122直接作为温度调节板，减小温度传递过程中的能量损失，最大程度的进行有效温度调节。
本实施例中在减水剂反应釜内设有温度传感器，通过温度传感器检测减水剂反应釜内的温度，继而控制冷水管与热水管内水循环速度以及通入的水的温度。
实施例2
一种高强度抗压性能混凝土的制备方法，其采用实施例1中一种高强度抗压性能混凝土的制备装置制备，其包括以下步骤：
步骤一、制备混凝土减水剂，并将减水剂存储至减水剂存储箱205内；
步骤二、将混凝土物料经过混凝土进料斗202置入混凝土混料装置2内；
步骤三、将减水剂存储箱205内的减水剂泵入混凝土混料装置2；
步骤四、通过搅拌装置206对混凝土混料装置2内的物料以及减水剂充分搅拌，得到混凝土浆料。
本实施例中步骤一具体包括以下步骤：
步骤A、将含有浓度为20%的Na2SO3的工业废液与焦亚硫酸钠置于减水剂反应釜1内，混合搅拌30min，得到物料A；其中工业废液的质量百分比为36%，焦亚硫酸钠的质量百分比为0.5%；
步骤B、在物料A中加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶解液，并通过温度调节装置使其温度保持在70℃下搅拌混合；其中甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶解液的质量百分比为28%；
步骤C、在减水剂反应釜1中滴加丙酮，混合保温反应30min；丙酮的质量百分比为5%，
步骤D、将减水剂反应釜1升温至50-55℃，滴加甲醛反应50min，且在1h内滴加完成；该步骤中甲醛的质量百分比为4%，
步骤E、将减水剂反应釜1中滴加双氧水溶液，并且在1-2h滴加完毕，滴加过程中保持减水剂反应釜1内温度为50-55℃；双氧水的质量百分比为4%，
步骤F、将减水剂反应釜1内升温至80℃并且滴加丙烯酸溶液，在1.5-2h滴加完毕；丙烯酸的质量百分比为6%；
步骤G、将减水剂反应釜1内升温至100-120℃后再次滴加甲醛，控制滴加时间2-3h；该步骤中甲醛的质量百分比为8%；
步骤H、滴加巯基乙酸溶液，并且在3-3.5h滴加完毕，将温度保持在60℃保温反应3h；巯基乙酸溶液的质量百分比为5%；
步骤I、保温反应结束后，降温至40℃既得环保复合型混凝土减水剂。另外减水剂中还添加有去离子水。
本实施例中含有浓度为20%的Na2SO3的工业废液选用生产2-萘酚、对甲基苯酚产生的工业废液，本发明利用生产2-萘酚、对甲基苯酚废水工业废液与焦亚硫酸钠反应，并与甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶解液复合，一方面通过该种方式处理高毒性废水，达到对2-萘酚、甲基苯酚生产废水的零排放，起到环保作用，同时通过与甲基烯丙基聚氧乙烯醚溶解液复合的复合能够提高混凝土减水剂的品质和性能， 增强减水剂的使用效果。
总之，以上所述仅本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
