基于超声波处理的混凝土二次搅拌工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及水泥混凝土搅拌工艺技术领域，特别涉及到一种基于超声波处理的水泥混凝土二次搅拌工艺。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的飞速发展，建设规模也在不断扩展，水泥作为现代建筑材料，在我国近现代建设中得到了大量的应用，我国水泥的生产量和需求量已居世界首位。欧洲水泥协会的数据显示，2013年，全球水泥产量合计达到40亿吨，其中中国为24.2亿吨，占全球总产量的58.6%。美国地质调查局的数据显示，中国2011-2013年三年的水泥用量为64亿吨，超过美国整个20世纪的水泥用量44亿吨。并且我国每立方米的水泥用量也远高于西方发达国家的水泥用量，造成严重的资源浪费和环境污染。
[0003]随着地球生态与环境受到越来越高的关注，建筑垃圾的处理与再利用也得到高度重视，再生混凝土技术得到了深入的研究与应用。再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料)，再加入水泥、水等配而成的新混凝土。再生混凝土是水泥混凝土的一种，相较于普通水泥混凝土，再生混凝土的再生骨料强度低于天然骨料，水泥的用量增加，但强度却低于普通混凝土。解决水泥用量大和强度低的技术难题，是再生混凝土得到进一步推广和应用的关键所在。
[0004]目前，国内外对于提高水泥混凝土 (包括再生混凝土)强度和节约水泥用量的研究主要集中于原材料的材料性能、材料级配以及成型工艺方面，研究已经比较深入，技术也已经比较完善，但节约材料的效果有限且不够理想。而通过改善水泥混凝土搅拌工艺而减少水泥用量和提高水泥混凝土质量的研究较少，现有的搅拌工艺仅有一次搅拌和二次搅拌两种，仍有较大提升空间。
[0005]水泥混凝土一次搅拌工艺是将称量好的所有粗、细骨料和水泥、外加剂以及其他所有掺合料充分搅拌均匀后，再加入称量好的水继续拌合，制作成水泥混凝土混合料。目前，一次搅拌工艺应用较为广泛，这种搅拌工艺操作简单、设备要求低，但有以下缺点:
1.干搅阻力大、设备损耗大；
2.水泥因颗粒小、质量轻，干搅过程中易溅散到空气中，严重威胁操作人员的健康，并且造成环境污染；
3.加水后砂石表面易形成一层自由水膜，导致界面区的水灰比增大，削弱了水泥与骨料间的粘结强度，水泥强度无法充分发挥，浪费了水泥，同时也降低了水泥混凝土的强度；
4.水泥出厂后受到环境影响，部分水泥颗粒易凝结形成水泥团，一次搅拌工艺无法将水泥团充分打散并水化，这部分水泥没有真正发挥作用，造成水泥浪费。
[0006]5.对于再生混凝土，因再生骨料的吸水性较强，大量的水被再生骨料吸收，这就导致参与水泥水化的水量不足，水泥不能充分水化形成水泥团，导致水泥用量增大，再生混凝土强度较低。
[0007]现有的水泥混凝土二次搅拌工艺主要有三种。一种是将部分水和全部粗骨料和全部水泥进行初次搅拌，然后加入砂、水和其它外加剂进行二次搅拌，制作成水泥混凝土混合料。专利号为99115163.1的发明专利申请的混凝土二次搅拌新工艺即为该类搅拌工艺，这种搅拌工艺主要缺点在于无法保证水泥充分水化，尤其对于再生混凝土，再生粗骨料与水进行初次搅拌吸收了大量水，导致参与水泥水化的水量不足，水泥不能充分水化，造成水泥浪费；第二种是将全部水泥、部分水和部分细骨料或粗骨料进行初次搅拌，然后加入剩下的骨料和水进行二次搅拌，制作成水泥混凝土混合料。专利号为200710017661.5的发明专利申请的水泥混凝土单速二次搅拌工艺即为该类搅拌工艺，这种搅拌工艺一方面无法避免在骨料周围形成自由水膜，另一方面无法充分将水泥团打散，水泥无法充分水化，仍然会造成水泥浪费，水泥混凝土强度受到影响；第三种是专利号为201210540930.7的发明专利申请的水泥混凝土二次搅拌工艺，该工艺是将全部的水和水泥进行初次搅拌制作成水泥浆，然后将水泥浆与粗、细骨料拌合进行二次搅拌，制作成水泥混凝土混合料。这种搅拌工艺的主要缺点在于仍然无法将水泥中的水泥团完全打散，水泥无法充分水化，而且水泥浆太稀搅拌过程中易溅出。
【发明内容】
[0008]
为了解决上述问题，本发明提出一种基于超声波处理的水泥混凝土二次搅拌工艺。
[0009]本发明的技术方案是:一种基于超声波处理的混凝土二次搅拌工艺，包括如下步骤；
①选取混凝土原料，至少包括骨料、水泥、总量为a的水；
②将水泥和总量为b的水投入搅拌设备中制备成混合均匀的水泥楽；a多b多0.5a ;
③将步骤②中的水泥浆进行超声波处理，利用超声波的空化效应破碎水泥浆中的水泥团并排出水泥浆中的气泡，进一步充分水化水泥，使水泥浆更加均匀；
④将步骤③中处理完成的水泥浆、骨料、总量为c的水在搅拌设备中进行二次搅拌，制成混凝土混合料，所述0.5a彡c彡0 ;
所述的a=b+c。
[0010]所述的基于超声波处理的混凝土二次搅拌工艺，所述的步骤②中还加入外加剂，或者纤维，或者纳米材料，分别制作高强混凝土、或者纤维混凝土、或者纳米混凝土。
[0011]所述的基于超声波处理的混凝土二次搅拌工艺，所述的骨料为天然骨料、或者为再生骨料、或者为天然骨料与再生骨料的混合物。
[0012]所述的基于超声波处理的混凝土二次搅拌工艺，所述的骨料包括粗骨料、细骨料。
[0013]所述的基于超声波处理的混凝土二次搅拌工艺，所述的步骤③中的超声波处理采用超声波振捣器，或者超声波搅拌机，或者超声波分散仪，或者超声波处理器，或者安装有超声波振捣器的储存罐。
[0014]所述的基于超声波处理的混凝土二次搅拌工艺，所述的步骤②和③在同一设备中同步进行。
[0015]所述的基于超声波处理的混凝土二次搅拌工艺，所述的外加剂为抗冻剂，减水剂；所述的纤维为尼龙纤维、或者玻璃纤维、或者为金属纤维；所述的纳米材料为纳米材料纤维。
[0016]本发明的技术效果是:
该发明将超声波技术应用于水泥混凝土的二次搅拌工艺中能够较好的解决上述二次搅拌工艺中的问题。超声波的空化效应能够用于清洗和破碎，利用超声波的空化效应处理水泥浆，一方面能够破碎水泥团，使水泥充分水化，另一方面可以排出水泥浆中的气泡，使水泥浆更均匀，也使外加剂、纤维和其它掺合料的均匀化处理更加便捷。
[0017]与传统的搅拌工艺相比，本发明的优点在于:
1.超声波处理能够将水泥团完全打散，使水泥充分水化，使水泥最大程度的发挥作用，从而能够节约了水泥用量的同时还能提高水泥混凝土强度。
[0018]2.超声波处理可以排出水泥浆中的气泡，使水泥浆更均匀，也使外加剂、纤维、纳米材料和其它掺合料的均匀化处理更加便捷。
[0019]3.有效地避免了大量的水与骨料直接接触形成自由水膜，提高了水泥与骨料间的粘结强度，水泥混凝土的强度得到进一步的提高。
[0020]4.避免了传统一次搅拌中的干搅，水泥颗粒不会溅散到空气中，有效地保证了操作人员的健康，减少了空气污染，降低了设备的损耗。
[0021]5.初次搅拌的用水量在总用水量的50%?100%范围内根据水泥充分水化的需求选取，既保证了水泥能够充分水化，又能避免在搅拌过程中因水泥浆太稀而溅出。
[0022]6.对于再生混凝土，初次搅拌和超声波处理能够保证水泥充分水化，避免了因再生骨料的吸水性较强，大量的水被再生骨料吸收，导致参与水泥水化的水量不足，水泥不能充分水化的关键问题，因此节约了水泥用量，提高了再生混凝土的强度。
【附图说明】
[0023]图1为基于超声波处理的水泥混凝