一种稀浆混合料拌和装置及方法

技术领域

本发明属于搅拌技术领域，具体涉及一种稀浆混合料拌和装置及方法。

背景技术

在道路维修尤其是预防性养护工程中，微表处技术应运而生并在在国外得到了较为广泛的应用。该技术尽可能的降低了道路修补过程对交通带来的负面影响，具有快速、高效、性价比高的特点。在具体的施工实践中人们逐渐发现，微表处的混合料设计及拌和对于决定微表处施工质量及后续路用性能影响显著。如果拌和时间过短则混合料拌和不均匀，则在摊铺前将提前凝固硬化，最终导致施工失败;如果混合料的拌和时间过长，混合料的路用性能也会降低。因此，寻求最佳的混合料拌和时间是保证施工质量的关键因素。

现行的确定稀浆混合料可拌和时间、不可施工时间的方法是JTG E20-2011稀浆混合料拌和试验（T0757-2011）,根据试验方法，稀浆混合料搅拌方法为在最初的3-8秒内快速沿杯壁顺时针拌和，一般为60-70r/min;当手感到有力时即为可拌和时间，混合料抱团、无法拌和时即为不可施工时间。然而，根据现行试验方法在同种混合料试验中，不同的试验员操作往往造成可拌和时间的判定误差较大,经过大量试验对比，对于相同原材料及配合比的可拌和时间的确定，不同的人判定差异可达到64s，同一试验人员进行平行试验，重现性误差在10s左右是常见的；这对稀浆混合料的可拌和时间的准确判定的影响是显著的，为施工质量的控制提供了不准确的数据，是保证施工质量的巨大隐患。同时，通过上述试验方法，对于可拌和时间比较长的混合料组成存在“假破乳”的现象，对于可拌和时间的判断误差更大。综合分析这种误差主要是以下三个方面造成的：

1、人为的主观因素造成的显著试验误差。可拌和时间确定中，不同力气不同经验的操作人员对“手感到有力”的判断不一样；同一试验人员，刚开始搅拌与搅拌一段时间疲劳后对此的判定也不同；由于疲劳，随着搅拌时间的延长，实验人员会逐渐有“手感到有力”使得稀浆混合料的可拌和时间的判定受人为主观因素影响显著，误差较大。通常在搅拌250s左右的时候就有显著吃力的手感，因此，对于可拌和时间超过250s的稀浆混合料，可拌和时间一般判定在250s左右，即，稀浆混合料的“假破乳”。

2、原材料及矿料级配造成的试验误差。可拌和时间确定中，由于沥青种类不同与矿料级配的差异可造成在拌和过程中拌和力不同。会使得试验操作人员对不同级配类型或不同乳化沥青粘结剂的稀浆混合料的“手感到有力”的判定不同，会造成可拌和时间判定的误差。

3、拌和杯大小造成的试验误差。可拌和时间试验中，稀浆混合料的总质量基本固定，由于拌和杯大小不同造成稀浆混合料的厚度不同，拌和过程中搅拌需要的力值具有差异，使得“手感有力”的判定具有不同。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种稀浆混合料拌和装置及方法，以解决上述技术问题。

本发明提供一种稀浆混合料拌和装置，包括：工作台，所述工作台上安装有拌和杯固定臂，所述拌和杯固定臂与盛放稀浆混合料的拌和杯可拆卸连接；所述拌和杯上方设有搅拌器，所述搅拌器在启动状态下对拌和杯中的盛放稀浆混合料进行搅拌；所述搅拌器通过支架安装在工作台上；所述搅拌器包括用于检测搅拌器的搅拌扭矩的扭矩传感器；所述扭矩传感器与中控屏电连接，以将检测的搅拌扭矩传输至中控屏；所述中控屏还与搅拌器电连接。

进一步的，所述搅拌器包括驱动器、搅拌杆和叶轮，所述叶轮通过搅拌杆与驱动器传动连接。

进一步的，所述支架包括主杆和横梁，所述主杆的一端通过固定螺母连接在工作台上；所述横梁的一端通过套接螺栓与主杆的另一端活动连接；所述套接螺栓的下方设有套接在所述主杆上的调节螺母；所述横梁与搅拌器的底座连接。

进一步的，所述中控屏安装在横梁上。

进一步的，所述中控屏包括单片机、显示界面和操作界面，所述显示界面显示单片机的输出数据，所述操作解决用于向单片机输入控制指令。

本发明还提供一种稀浆混合料拌和方法，所述方法包括：

通过中控屏输入搅拌速度，启动搅拌器；

在搅拌器运行过程中实时接收扭矩传感器采集的搅拌扭矩；

根据每次接收的搅拌扭矩和本地存储的扭矩值原点计算相应的扭矩值变化率；

判断当前的扭矩值变化率是否达到预设阈值：

若是，则控制搅拌器停止搅拌，记录扭矩值变化率达到阈值的时间并将所述时间显示输出。

进一步的，所述阈值的设置方法包括：

对目标物料持续搅拌并在搅拌过程中实时采集搅拌扭矩；

基于实时采集的搅拌扭矩和本地存储的扭矩值原点生成扭矩值变化率；

基于实时生成的扭矩值变化率生成扭矩值变化率随时间变化的波动曲线，并将所述波动曲线发送至显示界面；

通过分析所述变化曲线的斜率变化定位所述变化曲线的拐点，并将所述拐点对应的扭矩值变化率与设定的修正系数的和设定为目标物料的扭矩值变化率的阈值。

进一步的，所述方法还包括：

开启搅拌器将矿质混合料与水拌匀后，向拌和杯中倒入指定质量的乳化沥青，在倒入乳化沥青的的3-5s内采集多个扭矩值，将多个扭矩值的均值作为扭矩值原点保存至中控屏。

本发明的有益效果在于，本发明提供的稀浆混合料拌和装置及方法，能够提高稀浆混合料的拌和精度，进而提高稀浆混合料的质量，降低拌和误差。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例的稀浆混合料拌和装置的结构示意图；

其中，1.主杆，2.横梁，3、套接螺栓，4.调节螺母，5.中控屏，6.固定螺母，7.工作台，8.拌和杯固定臂，9.拌和杯固定螺母，10.搅拌杆，11.驱动器，12，叶轮。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

请参考图1，本实施例提供一种稀浆混合料拌和装置，包括以下结构：

工作台7，工作台7上安装有拌和杯固定臂8，拌和杯固定臂8通过拌和杯固定螺母96与盛放稀浆混合料的拌和杯可拆卸连接，拌和杯使用固定尺寸型号的拌和杯（推荐使用300mL）。拌和杯上方设有搅拌器，搅拌器在启动状态下对拌和杯中的盛放稀浆混合料进行搅拌，搅拌器的转速可设定为60-70r/min；搅拌器包括驱动器11、搅拌杆10和叶轮12，叶轮12通过搅拌杆10与驱动器11传动连接。搅拌器通过支架安装在工作台7上；支架包括主杆1和横梁2，主杆1的一端通过固定螺母6连接在工作台7上；横梁2的一端通过套接螺栓3与主杆1的另一端活动连接；套接螺栓3的下方设有套接在主杆1上的调节螺母4；横梁2与搅拌器的底座连接。搅拌器包括用于检测搅拌器的搅拌扭矩的扭矩传感器；扭矩传感器与中控屏5电连接，以将检测的搅拌扭矩传输至中控屏5；中控屏5安装在横梁2上。中控屏5包括单片机、显示界面和操作界面，显示界面显示单片机的输出数据，操作解决用于向单片机输入控制指令。中控屏5还与搅拌器电连接。

实施例2

本实施例提供一种稀浆混合料拌和方法，包括以下步骤：

S1、通过中控屏5输入搅拌速度，启动搅拌器。

将盛有固定质量矿质混合料的拌和杯（300mL）放在工作台77并用拌和杯固定臂88进行固定，然后将水倒入拌和杯中；降低横梁22，使得搅拌器下降到拌和杯内适当位置后固定横梁22。

S2、在搅拌器运行过程中实时接收扭矩传感器采集的搅拌扭矩。

扭矩传感器实时将采集到的扭矩值转换为电信号，并将电信号发送至中控屏5。

S3、根据每次接收的搅拌扭矩和本地存储的扭矩值原点计算相应的扭矩值变化率。

开启搅拌器将矿质混合料与水拌匀后，向拌和杯中倒入指定质量的乳化沥青，在倒入乳化沥青的的3-5s内采集多个扭矩值，将多个扭矩值的均值作为扭矩值原点保存至中控屏5。

当新接收到一个扭矩值时计算该扭矩值对应的扭矩值变化率，计算公式为：

扭矩值变化率=扭矩值/扭矩值原点

S4、判断是否存在超过预设阈值的扭矩值变化率：若是，则控制搅拌器停止搅拌，记录显示“可拌和时间”，试验结束。

为了提高装置的自动化程度，可以预先设定一个阈值，一旦扭矩值波动率达到该阈值，则中控屏5控制驱动器11停止，搅拌器停止搅拌。

不同的物料对应的阈值不同，例如选用不同种类的沥青对应的阈值不同，以下为确定物料对应的扭矩值变化率的阈值的方法：

采用步骤S1-S3的方法对目标物料进行持续搅拌，从而在搅拌过程中实时获取到扭矩值变化率，由于不断接收新的扭矩值，不断计算出新的扭矩值变化率，则根据这些数据生成扭矩值变化率随时间变化曲线。将该变化曲线发送至显示界面进行显示输出。

通过分析该变化曲线的斜率变化定位该变化曲线的拐点（分析可由人工分析，也可利用图形处理软件对变化曲线进行分析，例如），并将拐点对应的扭矩值变化率与设定的修正系数的和设定为目标物料的扭矩值变化率的阈值。其中，修正系数是基于大量的实验得到的系数，不同的物料对应的修正系数不同。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。