一种三合土制备配方及其制备方法与流程

本发明涉及三合土制备领域，具体是一种三合土制备配方及其制备方法。

背景技术：

1、目前公路工程等建筑工程中，三合土在公路工程、建筑地基处理等方面都有应用。工程中，三合土的配制往往采用传统生石灰制作，生石灰的高昂价格导致三合土的制备成本高；传统三合土的配方是利用石灰、黏土和砂，较为创新的做法会加入氯化钙和尿素，本发明在传统三合土的配方上进行优化改进，采用纯碱厂制碱后余渣，将其代替三合土中的石灰，配合黏土和砂制备三合土；

2、碱渣是氨碱法制碱过程中排放的废渣。我国氨碱法制碱可达421万t/年。由于氨碱法纯碱生产工艺的特点，每生产1t纯碱要向外排放0.3t的碱渣，一个年产80万t纯碱的工厂，每年用于废渣排放的费用约需1000万元。一般情况下，碱渣采取地表堆积的处理方式，大量的碱渣沉积后形成一片“白海”，造成了周围海域的污染。因此，有效利用碱渣，变废为宝，具有明显的社会效益和经济效益，前景广阔。

3、现有对于碱渣利用，将碱渣与其他骨料和粉末物料混合制备成建筑材料，是目前利用较为有效的方式，且在混合制备成建筑材料过程，混合设备在使用时，现实投入原料，再灌入相适应量的水，混合设备启动瞬间，阻力大，对于驱动混合设备的电机来讲，容易造成负载过渡现象，同时搅动瞬间，没有与水接触的原料，容易被扬起，污染工作环境。

4、因此，针对上述问题提出一种三合土制备配方及其制备方法。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，本发明提出一种三合土制备配方及其制备方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种三合土制备方法，该制备方法包括以下步骤：

3、s1：原料预处理，将碱渣进行纯化处理，保证碱渣的干基指标，之后经过振动筛选，原料粉末化处理，将其内部固态颗粒筛选排除，同理，粘土、砂和炉渣也进行筛选过滤，将其内部固态颗粒筛选排除；

4、s2：原料混合，将原料通过上料绞龙上升至混合设备中，一边投料，一边加水，同时混合设备进行搅拌，按15％的含水率加水，且水以喷淋的方式注入到混合设备内；一边加水，一边投料，且水以喷淋的方式注入到混合设备内，使得投入的原料能够快速与水接触，减少后期搅拌周期，提高该三合土制备效率；

5、s3：搅拌出料，原料投入结束后，进行正反方向交替搅拌，搅拌速度控制20转每分钟，出料搅动速度控制10转每分钟，待原料出料结束后，进行混合设备的冲洗清洁；

6、s2中所述混合设备包括底板，底板固接有支撑杆，支撑杆的端部水平固接有承接板，承接板中间位置固接有搅拌桶，承接板的两侧架设横板，横板一侧固接有电机，横板的中间位置转动连接有转轴，转轴上设有螺旋叶；所述转轴内部偏心实体位置开设侧孔，转轴的上端转动连接有空心状的环体，环体通过管体连通外界水泵，环体内圈开设进液口，进液口连通侧孔上侧开设的进水孔，转轴的侧壁上开设多个排液孔；所述螺旋叶上开设多个喷水孔，喷水孔贯穿螺旋叶内部，并连通转轴上的排液孔；所述转轴轴线位置开设通孔，通孔与搅拌桶底部之间设有排料单元，排料单元用于搅拌桶内混合原料的排放；转轴的上端和电机的上端各固接有皮带轮，两个皮带轮之间通过皮带传动连接；通过上料绞龙，将原料投入到搅拌桶内，在投入过程中，加入水；通过外界水泵，将水注入到管体内，之后水沿着环体流动至转轴内部的侧孔流动，最后从螺旋叶上喷水孔喷出，即，加注的水从原料内部流出，水能够快速与原料混合，提高原料与水的混合效率，减小搅拌周期，提高三合土的制备效率，同时位于搅拌桶上半部位的螺旋叶上的喷水孔，喷出的水流将刚投入的原料进行喷水降尘处理，既可以实现原料与水的混合，同时水将原料灰尘抑制住，减少灰尘对周边环境的污染。

7、优选的，所述搅拌桶底部设有分料单元；所述分料单元包括导流板，导流板的横截面呈u形状，导流板两侧中间位置转动连接有支撑腿，支撑腿固接在底板上，支撑腿上中间位置转动连接有液压缸，液压缸的输出端转动连接在导流板的侧壁上；通过排料单元将搅拌桶内制备好的原料排离，在排离时，通过设置的分料单元，将原料交替性分摊混合设备的两侧，操作人员手推推车，置于导流板的下方，通过液压缸拉动或者推动导流板摆动，控制流出原料的流动方向，方便原料的分流转运，或者在后期清洗搅拌桶时，待搅拌桶内物料排完之后，通过外界水泵，将水注入到螺旋叶上的喷水孔，水流冲击在搅拌桶的侧壁上，将搅拌桶内侧壁上残余清理干净，方便对搅拌桶的清洗，或者是在清洗时，控制导流板的摆动方向，使得清洗的残渣只从混合设备一侧排出，混合设备另一侧可以专门用于推车对原料的承接，原料和残渣分流设置，使得残渣顺利排离该工作环境，以免残渣肆意流淌污染生产工作环境。

8、优选的，所述排料单元包括推杆和挡板；所述推杆转动连接在通孔内，推杆的下端固接挡板，挡板封堵在搅拌桶的出口端面上，推杆的上端固接有电推杆输出端，且电推杆通过支撑架固定在横板上；现有的立式搅拌设备，控制原料的排出结构，一般通过转动结构打开，且在原料排出过程中，原料粘附在转动结构上，致使转动结构在多次使用后，无法紧密关闭，或者是完全打开，而本实施例中设计的排料单元，则可以避免上述问题，通过电推杆控制推杆上下移动，使得推杆沿着转轴内部通孔上下移动，实现挡板对搅拌桶下端的封堵，使得原料混合搅拌后，原料顺利流出，即使原料粘附在挡板和推杆上，原料残渣均摊在挡板上，挡板依旧可以紧密封堵搅拌桶的下端口，保证原料在搅拌时不会溢出。

9、优选的，所述螺旋叶包括上旋叶和下旋叶；所述上旋叶与下旋叶螺旋方向相反设置，上旋叶和下旋叶均呈锥形螺旋设置，上旋叶向上锥形螺旋设置，下旋叶向下锥形螺旋设置；所述下旋叶上开设多个缺口，下旋叶上的喷水孔开设在缺口内侧壁上；转轴旋转时，上旋叶和下旋叶同步转动，在投料过程中，转轴正转，上旋叶转动，并将原料下推至搅拌桶深部，保证投入搅拌桶内部的原料能够迅速得到搅拌，同时下旋叶转动上推原料，将搅拌桶底部的原料上旋搅拌，使得已经投入的原料与刚投入的原料相流动混合，加快原料的均匀混合，同时下旋叶上开设多个缺口，缺口既可以减小下旋叶对原料的阻力，同时又可以保证对原料的旋转上推，再者在缺口内侧壁也设置喷水孔，水流对缺口内侧壁进行冲洗，同时又可以保证水与原料的混合。

10、优选的，所述支撑架上两侧设有补油润滑单元；所述补油润滑单元包括油箱，油箱下方连通有侧管，侧管的末端连通有套筒，套筒固接在油箱底部，套筒内设有拉簧连接的输油管，输油管的上端开设带有进油孔，输油管的末端连通有圆筒，圆筒滑动套设在推杆的上端外圈，输油管的竖直部位滑动连接有推板，推板固接在电推杆的输出端上，推板的下方设有限位块，限位块固接在输油管的竖直部外侧壁上；三合土制备处于一个灰尘较大的环境，在投料过程中，灰尘会蔓延到通孔与推杆连接处，灰尘将增大通孔与推杆之间的摩擦力，加快推杆和通孔的磨损，为此设置补油润滑单元；该电推杆向下伸出设置成第一等级和第二等级，电推杆的第一等级延伸，实现搅拌桶下端口的打开，而第二等级延伸实现推板对限位块的向下挤压，在补油时，电推杆执行第二等级的延伸，电推杆的输出端带动推板下移，推板通过限位板下拉输油管，输油管上端的进油孔与侧管的末端连通，此时润滑油有从油箱内流出，润滑油通过输油管流动到套管位置，之后润滑油沿着推杆表面流动，对通孔和推杆之间进行润滑处，以减少推杆与通孔之间的磨损。

11、优选的，所述推杆的上端外圈开设平部，圆筒的下端设有向内的挡部，挡部滑动连接在平部位置，且平部的下端水平面开设多条溢流槽，溢流槽沿着推杆外圈表面开设；推杆上设置的平部，以及平部的下端水平面开设多条溢流槽，使得润滑油套管内下流时，润滑油能够快速分流开来，蔓延至推杆的整个表面，使得润滑油能够均匀涂抹在推杆上，保证推杆和通孔之间的润滑处理。

12、优选的，所述挡板的上表面设有密封圈，密封圈嵌入在搅拌桶底端面开设的凹槽内；原料在搅拌桶内搅拌过程中，可能会有原料溢出，而溢出来的都是较为稀释的水料混合物，流出之后，则会影响该三合土原料配比均衡性，为此设置密封圈，提高挡板与搅拌桶下端面之间的密封性，使得螺旋叶在搅拌时，降低原料从挡板与搅拌桶之间的连接处溢出的可能性。

13、一种三合土制备配方，且该三合土由上述三合土制备方法制得，且该三合土制备配方包括纯碱碱渣、粘土、砂、炉渣和水，且该三合土制备配合比例为：纯碱碱渣：粘土：砂：炉渣＝4：4：1：1，按15％的含水率加水；所述纯碱碱渣为满足工业生产中制纯碱后排放的碱性废渣。

14、优选的，所述纯碱碱渣干基指标caco3>50％，caso4>20％，cacl2>7.5，ph值<13.5；所述粘土塑性指数ip＝14.8％，液性指数il＝0.888；所述砂为级配良好的天然河砂，其不均匀系数cu＝4.61，曲率系数ce＝1.02；所述炉渣为高铝干粉，含al2o3不小于60％；

15、本发明利用成本低的天然砂土材料，和制备纯碱厂提炼纯碱后的余渣拟定了四种材料的多种配合比，经过数据分析，对每种不同配合比三合土进行击实试验和三合土的强度试验，然后经数据分析，从中优选出了强度最佳的三合土比例，该配合比的三合土可用于道路基层、建筑工程的地基处理等，资源化利用的同时又具有明显的经济效果，具体实施例为：

16、在公路工程的基层施工中，采用给定物理和力学性能的纯碱碱渣、粘土、砂、炉渣，按四种材料4:4:1：1的干质量比，混合均匀，然后采用喷水的方式按15％的含水率加水，注意要扣除实际原材料的含水率，最后形成含水率15％的纯碱碱渣、粘土、砂、炉渣混合物。然后按要求厚度铺摊均匀，压实，达到设计强度对应的干密度，之后进行湿养，养生时间不少于7天，从而达到设计的7天无侧限抗压强度。

17、本发明的有益之处在于：

18、1.本发明的优势在于：利用碱渣这种材料进行配制，代替了传统生石灰，在资源化利用的同时通过添加炉渣(高铝干粉)来保证了三合土质量的强度，进行了多种配合比的强度试验，通过对比分析得到了本方法三合土配合比，相对传统配合比的三合土，经过本方法得到的三合土在降低制作成本的同时又具有较高的强度。主要材料较易获取，可用于公路上的基层、建筑地基处理等方面，具有明显的技术和经济效果，为由纯碱碱渣、粘土、砂、炉渣组成的三合土的配制提供了很好的参考。

19、2.本发明通过外界水泵，将水注入到管体内，之后水沿着环体流动至转轴内部的侧孔流动，最后从螺旋叶上喷水孔喷出，即，加注的水从原料内部流出，水能够快速与原料混合，提高原料与水的混合效率，减小搅拌周期，提高三合土的制备效率，同时位于搅拌桶上半部位的螺旋叶上的喷水孔，喷出的水流将刚投入的原料进行喷水降尘处理，既可以实现原料与水的混合，同时水将原料灰尘抑制住，减少灰尘对周边环境的污染。