一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统及操作方法与流程

本发明属于建筑材料中的高活性辅助胶凝材料-硅灰的应用技术领域，具体涉及硅灰浆体材料在混凝土，特别是在早强、蒸养混凝土中应用的一种高速预分散硅灰浆制备系统及操作方法。

背景技术：

硅灰是在冶炼硅铁和工业硅（金属硅）时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的sio2和si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。硅灰平均粒径为0.1-1μm，是普通水泥颗粒的1/50-1/100，比表面积在15000-25000m2/kg。主要成分是无定形二氧化硅，含量占85%以上，硅灰的化学成分和粒度决定了硅灰是一种高活性的火山灰质掺合料，对水泥及混凝土的宏观力学性能和耐久性能有诸多有益效果，已经得到了广泛的研究和应用。

但硅灰在实际应用中也存在一定的问题，主要表现为经过收尘的未加密原状硅灰的堆积密度在100至200kg/m³之间，呈疏松的粉末状态，极易飞扬，这种特性就给原状硅灰的运输、储存与计量使用带来了较大的困难。因此，目前工程应用中的硅灰，绝大部分都是利用压缩空气将原状硅灰经过专用的加密设备处理，形成微米级甚至是毫米级别的团聚颗粒的加密硅灰。

而加密硅灰虽然解决了原状硅灰过低的密度带来的运输和使用问题，但同时也带来了加密硅灰较原状硅灰更高程度的团聚问题，这种团聚体在常规水泥混凝土制备工艺过程中，往往难以被有效分散。硅灰团聚体往往吸附水和外加剂，导致混凝土工作性降低及工作性损失增大。局部富集的粗颗粒团聚体在混凝土硬化后还会逐步与水化产物——氢氧化钙等持续发生碱硅酸盐反应，造成膨胀开裂，进而影响混凝土的长期强度和耐久性。

因此，将加密硅灰进行预分散后再加入到混凝土，这样即可以解决硅灰的运输问题，还可以解决硅灰在混凝土中的分散问题。然而，目前的高速分散工艺时间节拍与混凝土生产节拍差异较大，难以满足混凝土的连续正常生产。

另一方面，高速分散解离后的微小硅灰颗粒即使在有分散剂的作用下，经过较长时间（根据表面活性剂的不同，一般为0.5-7d）的静置后，部分表面能较高的硅灰颗粒会再次团聚，导致制备的硅灰浆混凝土早期活性不佳，工作性有所降低，工作性损失略有增大。因此，为保证预分散硅灰浆的连续、稳定生产，需要对已分散长时间静置的硅灰浆进行二次分散后再进入到混凝土中。

同时，由于硅灰的体积密度较低，比表面较大，在螺旋输送机中绞刀输送过程中，易于成团，存在硅灰计量偏差较大的情况，进而导致硅灰浆含水率波动较大，影响预分散硅灰浆混凝土配合比的准确度。

技术实现要素：

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统及操作方法，可有效解决现有混凝土搅拌系统与高速预分散硅灰浆分散系统工作节拍差异大、已分散但长时间静置的高速预分散硅灰浆中颗粒团聚、硅灰浆含水率波动较大等问题，实现高速预分散硅灰浆混凝土连续、稳定、准确地生产制备。

本发明是这样实现的，构造一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统，其特征在于；所述系统包括：硅灰计量仓、分散液计量仓、高速分散装置、1#灰浆泵、暂存罐、2#灰浆泵、硅灰浆计量称和硅灰浆制备系统自动控制器；硅灰计量仓下方具有下料阀a，分散液计量仓下方具有下料阀b，硅灰计量仓和分散液计量仓的出口分别经下料阀a、下料阀b连通高速分散装置，高速分散装置的底部设有灰浆阀，灰浆阀连通1#灰浆泵，1#灰浆泵管路末端通过浆体输送管与暂存罐连通，暂存罐底部设有2#电磁阀，2#电磁阀的输出端连通2#灰浆泵，2#灰浆泵的输出端分别与带有回浆阀和灰浆计量阀的管路连接高速分散装置和硅灰浆计量称；硅灰浆计量秤下设有料浆下料阀，并通过管路与混凝土搅拌机连通，上述部件通过信号线与硅灰浆制备系统自动控制器连接。

根据本发明所述一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统，其特征在于；所述灰浆暂存罐具有硅灰浆密度及含水率检测及信号传输装置、硅灰浆慢速搅拌装置、搅拌桨叶、及硅灰浆料位计。

根据本发明所述一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统，其特征在于；所述的硅灰浆密度及含水率检测及信号传输装置将所述密度及含水率信号传输至硅灰浆制备系统自动控制器和搅拌站配料系统，用于判定硅灰浆含水率是否合格并精确计算指定硅灰掺量下的硅灰浆用量及扣除混凝土生产配合比的用水量。

根据本发明所述一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统，其特征在于；所述的硅灰浆料位计将所述料位信号传输至硅灰浆制备系统自动控制器及混凝土搅拌系统，用于判定是否进行硅灰浆的制备和混凝土的生产。

根据本发明所述一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统，其特征在于；所述硅灰浆制备系统自动控制器的作用是按设定配比、搅拌控制参数控制完成硅灰浆的制备，监测硅灰浆密度及含水率检测及信号传输装置、硅灰浆料位计反馈的含水率、料位数据及系统工作的时间参数判定是否对灰浆进行回料或补料并重新分散、判定是否进行下一盘硅灰浆的制备和向硅灰暂存罐加注，记录查询并导出灰浆配料数据、含水率数据及回料补料数据。

根据本发明所述一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统，其特征在于；所述高速分散装置具有带变频控制器的高速电机，能够实现分散叶片转速在5s-60s内从0升至恒定转速，恒定转速500-20000r/min，叶片剪切速率高于20m/s，叶片与桨叶剪切速率高于14m/s，恒定转速时间为0.5-10min。

根据本发明所述一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统，其特征在于；所述高速分散装置为单轴或多轴，每根轴为单桨叶或多桨叶。

根据本发明所述一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统，其特征在于；所述高速分散装置还包括高速射流空化分散装置，浆料最大流速不低于14m/s，形成空化分散效应，实现硅灰团聚体的解离和分散。

一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备操作方法，其特征在于；工作过程为：

（1）设备开机，按输入配料参数分别计量硅灰、分散液，下料至高速分散装置，高速分散装置开始按照转速提升制度变频升速至恒定转速（如3000r/min），保持恒定转速一定时间（如5min）后降速至0r/min，开启灰浆阀、1#灰浆泵，将浆料泵至灰浆暂存罐，泵完料浆后关闭灰浆阀、1#灰浆泵，反复制浆直至暂存罐中灰浆料位计反馈信号表明灰浆量达到暂存罐总容积的80%以上，控制系统停止制浆操作；

（2）灰浆含水率检测灰浆含水率参数，并将含水率数据传输至自动控制器，自动控制器判定含水率与预定值偏差（如≤±5%）时，将含水率数据传输至混凝土生产控制系统，生产控制系统根据参数计算生产配合比，生产控制系统控制2#灰浆泵、灰浆阀、硅灰浆计量秤、计量下料阀完成硅灰浆计量和下料至搅拌机；

（3）当自动控制器判定含水率与预定值偏差（如≤±5%）时，关闭灰浆阀，打开回料阀，启动2#灰浆泵，将超差的硅灰浆全部回料至分散机后，关闭灰浆阀，关闭回料阀，关闭2#灰浆泵，启动硅灰或分散液计量秤，计算并补加硅灰或分散液，重新分散制浆后泵入灰浆暂存罐，并再次进行含水率检测和反馈控制，直至含水率≤约定值（如≤±5%）；

（4）当料位传感器反馈信号显示灰浆量降低至指定下限值（如30%）时，开启下一轮分散制浆和加注；

（5）当自动控制器判定灰浆罐中浆料存放时间高于预定时间（如≥0.5d）时，关闭灰浆阀，打开回料阀，启动2#灰浆泵，将长时间存放的硅灰浆全部回料至分散机后，关闭灰浆阀，关闭回料阀，关闭2#灰浆泵，重新分散制浆后泵入灰浆暂存罐。

本发明具有如下优点：本发明在此提供一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统及操作方法，该系统包括硅灰计量仓、分散液计量仓、高速分散装置、1#灰浆泵、暂存罐、2#灰浆泵、硅灰浆计量称和硅灰浆制备系统自动控制器；可有效解决现有混凝土搅拌系统与高速预分散硅灰浆分散系统工作节拍差异大、已分散但长时间静置的高速预分散硅灰浆中颗粒团聚、硅灰浆含水率波动较大等问题，实现高速预分散硅灰浆混凝土连续、稳定、准确地生产制备。本发明还具有如下有益效果：

1、通过设置高速预分散硅灰浆暂存罐，并利用合理的控制系统和控制参数，可有效解决现有混凝土搅拌系统工作节拍与高速预分散硅灰浆分散系统工作节拍差异大的问题。

2、通过设置预分散灰浆回料装置，结合控制系统和参数设置，对已分散但长时间静置的高速预分散硅灰浆中颗粒团聚进行二次分散，解决长时间静置团聚硅灰浆体带来的混凝土负面影响。

3、通过设置预分散灰浆含水率检测，并将含水率数据直接接入搅拌站配合比控制系统按测定值重新计算生产配合比，或当含水率波动较大时通过回料补料装置及控制机制，结合控制系统和参数设置，对硅灰浆含水率波动较大的硅灰进行二次调配，或解决了硅灰浆含水率波动带来的生产配合比精准度的问题，实现高速预分散硅灰浆混凝土连续、稳定、准确地生产制备。

附图说明

图1是本发明一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统示意图。

其中：硅灰计量仓1，下料阀a1-1，分散液计量仓2，下料阀b2-1，高速分散装置3，灰浆阀3-1，回浆阀3-2，高速电机3-3，高速射流空化分散装置3-4，1#灰浆泵4，暂存罐5，2#电磁阀5-1，硅灰浆密度及含水率检测及信号传输装置5-2，硅灰浆慢速搅拌装置5-3，搅拌桨叶5-4，硅灰浆料位计5-5，2#灰浆泵6，硅灰浆计量称7，灰浆计量阀7-1，料浆下料阀7-2。

具体实施方式

下面将结合附图1对本发明进行详细说明，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，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统，实施过程如下；

一种用于混凝土的高速预分散硅灰浆制备系统，如图1所示，所述系统包括：硅灰计量仓1、分散液计量仓2、高速分散装置3、1#灰浆泵4、暂存罐5、2#灰浆泵6、硅灰浆计量称7和硅灰浆制备系统自动控制器8；硅灰计量仓1下方具有下料阀a1-1，分散液计量仓2下方具有下料阀b2-1，硅灰计量仓1和分散液计量仓2的出口分别经下料阀a1-1、下料阀b2-1连通高速分散装置3，高速分散装置3的底部设有灰浆阀3-1，灰浆阀3-1连通1#灰浆泵4，1#灰浆泵4管路末端通过浆体输送管与暂存罐5连通，暂存罐5底部设有2#电磁阀5-1，2#电磁阀5-1的输出端连通2#灰浆泵6，2#灰浆泵6的输出端分别与带有回浆阀3-2和灰浆计量阀7-1的管路连接高速分散装置3和硅灰浆计量称7；硅灰浆计量秤7下设有料浆下料阀7-2，并通过管路与混凝土搅拌机连通，上述部件通过信号线与硅灰浆制备系统自动控制器8连接。

本发明实施时；所述灰浆暂存罐5具有硅灰浆密度及含水率检测及信号传输装置5-2、硅灰浆慢速搅拌装置5-3、搅拌桨叶5-4、及硅灰浆料位计5-5。

本发明实施时；所述的硅灰浆密度及含水率检测及信号传输装置5-2将所述密度及含水率信号传输至硅灰浆制备系统自动控制器8和搅拌站配料系统，用于判定硅灰浆含水率是否合格并精确计算指定硅灰掺量下的硅灰浆用量及扣除混凝土生产配合比的用水量。

本发明实施时；所述的硅灰浆料位计5-5将所述料位信号传输至硅灰浆制备系统自动控制器8及混凝土搅拌系统，用于判定是否进行硅灰浆的制备和混凝土的生产。

本发明实施时；所述硅灰浆制备系统自动控制器8的作用是按设定配比、搅拌控制参数控制完成硅灰浆的制备，监测硅灰浆密度及含水率检测及信号传输装置5-2、硅灰浆料位计5-5反馈的含水率、料位数据及系统工作的时间参数判定是否对灰浆进行回料或补料并重新分散、判定是否进行下一盘硅灰浆的制备和向硅灰暂存罐加注，记录查询并导出灰浆配料数据、含水率数据及回料补料数据。

本发明实施时；所述高速分散装置3具有带变频控制器的高速电机3-3，能够实现分散叶片3-4转速在5s-60s内从0升至恒定转速，恒定转500-20000r/min，叶片剪切速率高于20m/s，叶片与桨叶剪切速率高于14m/s，恒定转速时间为0.5-10min。

本发明实施时；所述高速分散装置为单轴或多轴，每根轴为单桨叶或多桨叶。

本发明实施时；所述高速分散装置3还包括高速射流空化分散装置3-4，浆料最大流速不低于14m/s，形成空化分散效应，实现硅灰团聚体的解离和分散。

本具体实施方式的工作原理为：

（1）设备开机，按输入配料参数分别计量硅灰、分散液，下料至高速分散机，高速分散机开始按照转速提升制度变频升速至恒定转速（如3000r/min），保持恒定转速一定时间（如5min）后降速至0r/min，开启灰浆阀、1#灰浆泵，将浆料泵至灰浆暂存罐，泵完料浆后关闭灰浆阀、1#灰浆泵，反复制浆直至暂存罐中灰浆料位计反馈信号表明灰浆量达到暂存罐总容积的80%以上，控制系统停止制浆操作。

（2）灰浆含水率检测灰浆含水率参数，并将含水率数据传输至自动控制器，自动控制器判定含水率与预定值偏差（如≤±5%）时，将含水率数据传输至混凝土生产控制系统，生产控制系统根据参数计算生产配合比，生产控制系统控制2#灰浆泵、灰浆阀、硅灰浆计量秤、计量下料阀完成硅灰浆计量和下料至搅拌机。

（3）当自动控制器判定含水率与预定值偏差（如≤±5%）时，关闭灰浆阀，打开回料阀，启动2#灰浆泵，将超差的硅灰浆全部回料至分散机后，关闭灰浆阀，关闭回料阀，关闭2#灰浆泵，启动硅灰或分散液计量秤，计算并补加硅灰或分散液，重新分散制浆后泵入灰浆暂存罐，并再次进行含水率检测和反馈控制，直至含水率≤约定值（如≤±5%）。

（4）当料位传感器反馈信号显示灰浆量降低至指定下限值（如30%）时，开启下一轮分散制浆和加注。

（5）当自动控制器判定灰浆罐中浆料存放时间高于预定时间（如≥0.5d）时，关闭灰浆阀，打开回料阀，启动2#灰浆泵，将长时间存放的硅灰浆全部回料至分散机后，关闭灰浆阀，关闭回料阀，关闭2#灰浆泵，重新分散制浆后泵入灰浆暂存罐。

本发明的有益效果为：

1、通过设置高速预分散硅灰浆暂存罐，并利用合理的控制系统和控制参数，可有效解决现有混凝土搅拌系统工作节拍与高速预分散硅灰浆分散系统工作节拍差异大的问题。

2、通过设置预分散灰浆回料装置，结合控制系统和参数设置，对已分散但长时间静置的高速预分散硅灰浆中颗粒团聚进行二次分散，解决长时间静置团聚硅灰浆体带来的混凝土负面影响。

3、通过设置预分散灰浆含水率检测，并将含水率数据直接接入搅拌站配合比控制系统按测定值重新计算生产配合比，或当含水率波动较大时通过回料补料装置及控制机制，结合控制系统和参数设置，对硅灰浆含水率波动较大的硅灰进行二次调配，或解决了硅灰浆含水率波动带来的生产配合比精准度的问题，实现高速预分散硅灰浆混凝土连续、稳定、准确地生产制备。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。