本发明涉及一种喷磨材,尤其是用于再生骨料喷磨强化加工的喷磨材的制备装置和方法。
背景技术:
我国每年都会产生大量废弃混凝土。美国、日本和欧洲发达国家对废混凝土的再生利用率能达到90%以上,我国只有5%。废弃混凝土的再生利用,是践行可持续发展的重要方式,能节约自然资源、保护环境。也说明我国废弃混凝土的再生技术发展潜力巨大。
经过破碎的废弃混凝土称为再生骨料。再生骨料,尤其是粗骨料,其表面附着原有的砂浆水泥,存在微裂缝,这严重地限制了其使用。通常可采用化学或物理强化的方法来去除再生骨料上的附着物。化学方法改善再生骨料的性能效果不明显、处理成本高。物理强化法则使用机械设备使再生骨料之间相互碰撞、摩擦,来去掉骨料表面的砂浆和棱角,以提高再生骨料的品质和再生混凝土的性能。
在目前的再生骨料加工方法中,存在多种问题。例如,当采用加热法来加工再生骨料时,当加热温度超过500℃时,骨料性能会劣化,而且加热和研磨的总能量消耗会显著增大。而采用研磨法来来加工再生骨料时,对于喷磨材(辅助研磨再生骨料的材料)的要求较高,当喷磨材的大小不均匀,或者大小不符合研磨要求时,会导致研磨再生骨料所消耗的能源大大增加,以及研磨出的再生骨料质量的降低。因此,如何实现优质的喷磨材,是本领域亟待解决的问题。
另外,工程中的再生骨料来源复杂,往往无法判断其原生混凝土的骨料成分。利用鄂破和反击破进行破碎和筛分的再生混凝土骨料,因其表面裹覆硬化水泥浆,在破碎过程中还会产生大量的微裂纹,引起再生骨料表观密度较小,吸水率大,针片状颗粒较多,压碎值和磨耗值偏大等缺陷,导致其骨架作用及阻挡裂缝的作用有所降低直接导致利用其制备的混凝土用水量大、硬化后强度低、抗渗性、抗冻性、收缩徐变和氯离子渗透性等耐久性能均低于普通混凝土,极大的限制了再生混凝土的应用,因此其只能作为铺垫路基和基础回填材料,或者只能用于低标号的再生混凝土的制备,直接导致废弃混凝土的再生利用率很低,产业化道路艰难。
目前,我国对于再生骨料喷磨强化工艺尚处于起步阶段,国内尚无成熟的骨料喷磨强化加工方法,也没有优质的喷磨材制备装置,更没有对喷磨材的性质进行判断的方法。
技术实现要素:
鉴于现有技术中的上述问题,为解决上述这些问题的全部或至少一者,提出了本发明。
根据本发明的一方面,提供一种喷磨材的制备方法,该方法包括如下步骤:破碎步骤,将原料破碎成骨料颗粒;骨料颗粒筛分步骤,从在破碎步骤中破碎的骨料颗粒中筛分出具有第二大小的第二骨料;粗骨料给送步骤,将第二骨料作为待喷磨的粗骨料给送到喷磨主机;喷磨材料筛选步骤,从被给送到喷磨主机中的第二骨料中,筛选出具有第三大小的第三骨料作为将要用来对第二骨料进行喷磨的喷磨材料;喷磨材料输出步骤,输出作为喷磨材料的第三骨料;细骨料给送步骤,将在所述喷磨材料输出步骤中输出的第三骨料作为喷磨材料再次给送到所述喷磨主机中;以及喷磨步骤,使用第三骨料对第二骨料进行喷磨。
优选地,所述骨料颗粒筛分步骤包括:第一筛分步骤,从在破碎步骤中破碎的骨料颗粒中筛分出具有第一大小的第一骨料;第二筛分步骤,从所述第一骨料中筛分出具有第二大小的第二骨料,其中第二大小。
优选地,该喷磨材的制备方法还包括:喷磨材筛分步骤,将在喷磨步骤中进行喷磨后获得的骨料进行筛分,以获得具有不同大小的喷磨材。
通过本发明第一方面的技术方案,实现了一种喷磨材的制备方法。根据本发明的喷磨材制备方法,能够以较低的能源消耗产出质量较高的喷磨材。
根据本发明的另一方面,提供一种喷磨材的制备装置,包括:破碎单元,将原料破碎成骨料颗粒;骨料颗粒筛分单元,从由所述破碎单元破碎的骨料颗粒中筛分出具有第二大小的第二骨料;粗骨料给送单元,将第二骨料作为待喷磨的粗骨料给送到喷磨主机;喷磨材料筛选单元,从被给送到喷磨主机的第二骨料中,筛选出具有第三大小的第三骨料作为将要对第二骨料进行喷磨的喷磨材料;喷磨材料输出单元,输出作为喷磨材料的第三骨料;细骨料给送单元,将由喷磨材料输出单元输出的第三骨料作为喷磨材料再次给送到所述喷磨主机中;以及喷磨主机,使用第三骨料对第二骨料进行喷磨。
优选地,所述骨料颗粒筛分单元包括:第一筛分单元,从由所述破碎单元破碎的骨料颗粒中筛分出具有第一大小的第一骨料;第二筛分单元,从所述第一骨料中筛分出具有第二大小的第二骨料。
优选地,所述第一大小的第一骨料为直径小于40mm的骨料,所述第二大小的第二骨料为直径在5mm-40mm范围的骨料。
优选地,该喷磨材制备装置还包括:喷磨材筛分单元,将由喷磨主机喷磨后获得的骨料进行筛分,以获得具有不同大小的喷磨材。
优选地,该喷磨材的制备装置还包括:运送单元,将由所述骨料颗粒筛分单元筛分出的第二骨料运送到粗骨料给送单元;和/或将由所述喷磨材料输出单元输出的第三骨料运送到所述细骨料给送单元。
优选地,所述粗骨料给送单元包括粗骨料计量仓和粗骨料振动给料机,所述粗骨料计量仓接收由运送单元运送的第二骨料并称重该第二骨料,并且所述粗骨料振动给料机将从所述粗骨料计量仓接收的第二骨料给送到喷磨主机中。
优选地,所述细骨料给送单元包括细骨料计量仓和喷磨材料振动给料机,所述细骨料计量仓接收由运送单元运送的第三骨料,并且所述喷磨材振动给料机将从所述细骨料计量仓接收到的、作为喷磨材料的第三骨料再次给送到喷磨主机中。
通过本发明第二方面的技术方案,提供一种喷磨材的制备装置,其能够以较低的能耗获得优质的喷磨材。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域或普通技术人员来讲,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例示了根据本发明的喷磨材的制备装置的结构图。
图2例示了根据本发明的喷磨材的制备方法的流程图。
具体实施方式
在下文中将参照附图详细地描述本发明的实施例。应当理解,下述实施例并不意图限制本发明,并且,关于根据本发明的解决问题的手段,并不一定需要根据下述实施例描述的各方面的全部组合。为简化起见,对相同的结构部分或者步骤,使用了相同的标记或标号,并且省略其说明。
在本发明中,“原料”是指待加工以形成喷磨材的材料,例如废弃的混凝土(例如,沥青混凝土或水泥混凝土)。“喷磨材”是指由本发明的喷磨材的制备方法/装置制备的、通过对再生骨料进行喷磨而使其符合喷磨要求的材料。当被制备出的喷磨材被使用时,其以一定的入射角和初速度撞击待喷磨的再生骨料表面,并将待喷磨的再生骨料表面附着的旧水泥砂浆去除以形成最终的骨料。“喷磨材料”是指在喷磨材的制备过程中,用于对粗骨料进行喷磨以形成最终的喷磨材的材料。骨料的“大小”是指骨料颗粒的大小,例如骨料颗粒的最大直径,最大长度等。
图1示出了本发明的一个实施例,其中喷磨材制备装置可以包括以下部件中的一个或多个。
在一个实施例中,喷磨材制备装置包括:破碎单元;骨料颗粒筛分单元;粗骨料给送单元;喷磨材料筛选单元;喷磨材料输出单元;细骨料给送单元;以及喷磨主机。
破碎单元将原料(例如废弃混凝土)破碎成骨料颗粒。其中,破碎单元的示例包括附图1中所示的破碎机5。破碎机5将原料,例如沥青混凝土或水泥混凝土,用诸如反击破或者鄂破的方式,破碎成骨料颗粒。
骨料颗粒筛分单元从由所述破碎单元破碎的骨料颗粒中筛分出具有第二大小的第二骨料。其中,骨料颗粒筛分单元优选地包括第一筛分单元,其从由破碎单元破碎的骨料颗粒中筛分出具有第一大小的第一骨料;以及第二筛分单元,其从第一骨料中筛分出具有第二大小的第二骨料。第一筛分单元和第二筛分单元的示例包括但不限于附图1中所示的第一筛分机6和第二筛分机17。第一筛分机6对骨料颗粒进行初筛,从骨料颗粒中筛分出具有第一大小的第一骨料。第二筛分机17用于对由第一筛分机6筛分过的骨料进行二次筛分。第一筛分机和第二筛分机仅为示例,本发明并不限于此,骨料颗粒筛分单元还可以仅包括一个筛分机,对由破碎机破碎后的骨料进行筛分,另外,筛分机的个数还可以是多个,其分别将骨料筛分为不同大小的骨料。
例如,第一筛分机6对破碎机破碎后的骨料进行第一次筛分,得到0~40mm的骨料(第一大小的第一骨料),然后该骨料再通过第二筛分机17进行二次筛分,得到5~40mm的再生骨料(第二大小的第二骨料)。
粗骨料给送单元将第二骨料作为待喷磨的粗骨料给送到喷磨主机(14)。骨料给送单元可以由单个部件来实现,也可以由多个分离部件而实现。在本发明的一个优选实施例中,粗骨料给送单元包括附图1所示的粗骨料计量仓2和粗骨料振动给料机10,粗骨料计量仓2接收由运送单元运送的第二骨料并称重该第二骨料,并且粗骨料振动给料机10将从粗骨料计量仓接收的第二骨料给送到喷磨主机中。具体来说,粗骨料计量仓2容纳筛分过的粗骨料(第二骨料),对所容纳的粗骨料称重,并记录骨料的重量mc+mp。然后粗骨料振动给料机10将粗骨料给送到喷磨主机14中。
喷磨材料筛选单元,从被给送到喷磨主机的第二骨料中筛选出具有第三大小的第三骨料作为喷磨材料。在本发明的一个优选实施例中,喷磨材料筛选单元包括附图1所示的喷磨主机筛网13。喷磨主机筛网13对由粗骨料振动给料机给送的粗骨料进行筛分,以进一步获得细骨料。
喷磨材料输出单元将第三骨料作为将要对第二骨料进行喷磨的喷磨材料输出。在本发明的一个优选实施例中,喷磨材料输出单元包括喷磨螺旋11。喷磨螺旋11排出由喷磨主机14筛分出的喷磨材(即细骨料)。
细骨料给送单元将由喷磨材料输出单元输出的第三骨料作为喷磨材料再次给送到所述喷磨主机中。细骨料给送单元可以由一个部件实现,也可以由多个部件实现。在本发明的一个优选实施例中,细骨料给送单元包括附图1所示的细骨料计量仓3和喷磨材料振动给料机9,细骨料计量仓3接收由运送单元运送的第三骨料(细骨料),并且喷磨材振动给料机10将从细骨料计量仓3接收到的、作为喷磨材料的第三骨料再次给送到喷磨主机中。在本发明的一个优选实施例中,细骨料计量仓3容纳筛分过的细骨料,并对所容纳的细骨料称重,喷磨材振动给料机9将细骨料给送到喷磨主机14中。
喷磨主机,使用第三骨料对第二骨料进行喷磨。在本发明的一个优选实施例中,喷磨主机为附图1中所示的喷磨主机14。喷磨主机14能够旋转,实现正转筛分,并将筛下物(细骨料)接到喷磨螺旋11中,喷磨主机14的转子赋予再次进入喷磨主机14以对粗骨料进行喷磨的细骨料初速度,以使细骨料对粗骨料进行喷磨。
另外,本发明的喷磨材的制备装置还可以包括运送单元,其将由骨料颗粒筛分单元筛分出的第二骨料运送到粗骨料给送单元;和/或将由喷磨材料输出单元输出的第三骨料运送到细骨料给送单元。在本发明的一个优选实施例中,运送单元包括提升机4,其通过上下移动和/或左右移动将筛分过的骨料从料仓7运送到粗骨料计量仓2,并将喷磨材料运送到细骨料计量仓3。
附图1所示的实施例中,喷磨材的制备装置包括除尘器1、粗骨料计量仓2、细骨料计量仓3、提升机4、破碎机5、第一筛分机6、料仓7、皮带机8、喷磨材振动给料机9、粗骨料振动给料机10、喷磨螺旋11、第三筛分机12、喷磨主机筛网13、喷磨主机14、回粉螺旋15、引风机16以及第二筛分机17。其中,以上各部件的序号并不表示各个部件在制备喷磨材过程中的先后处理关系。
除尘器1将制备过程中因骨料间摩擦产生的细粉去除。
粗骨料计量仓2容纳筛分过的粗骨料,并对所容纳的粗骨料称重。
细骨料计量仓3容纳筛分过的细骨料,并对所容纳的细骨料称重。
提升机4将筛分过的骨料从料仓7运送到粗骨料计量仓2,并将喷磨材料运送到细骨料计量仓3。
破碎机5将原料,例如沥青混凝土或水泥混凝土,用诸如反击破或者鄂破的方式,破碎成骨料颗粒。
第一筛分机6对骨料颗粒进行初筛,从骨料颗粒中筛分出具有第一大小的第一骨料。
料仓7设置于第二筛分机17和皮带机之间,用于容纳被第二筛分机筛分后的骨料。
皮带机8,接收来自料仓7的骨料,并将骨料投入提升机4的入口中。
喷磨材振动给料机9将喷磨材(即细骨料)给送到喷磨主机14中。
粗骨料振动给料机10将粗骨料给送到喷磨主机14中。
喷磨螺旋11排出由喷磨主机14筛分出的喷磨材(即细骨料)
第三筛分机12将通过本发明的喷磨材制备装置/方法获得的骨料筛分为多种大小的骨料,例如0~5、5~13、13~20、20mm以上的四种再生骨料。
喷磨主机筛网13对由粗骨料振动给料机给送的粗骨料进行筛分,以进一步获得细骨料。
喷磨主机14能够旋转,实现正转筛分,并将筛下物(细骨料)接到喷磨螺旋11中,喷磨主机14的转子赋予再次进入喷磨主机14以对粗骨料进行喷磨的细骨料初速度,以使细骨料对粗骨料进行喷磨。
回粉螺旋15位于除尘器下方,以将制备过程中因骨料间摩擦产生的细粉排出。
引风机16被开启后,能够引入流动气体,以将除尘器中的细粉导入回粉螺旋15。引风机16的示例包括但是不限于大功率风扇。
第二筛分机17用于对由第一筛分机6筛分过的骨料进行二次筛分。第一筛分机和第二筛分机仅为示例,本发明并不限于此,还可以仅包括一个筛分机,对由破碎机破碎后的骨料进行筛分,筛分机的个数还可以是多个,其分别将骨料筛分为不同大小的骨料。
下面来说明本发明的喷磨材制备方法。
一种喷磨材的制备方法,该方法包括如下步骤:
破碎步骤,将原料(废弃混凝土)破碎成骨料颗粒;
骨料颗粒筛分步骤,从在破碎步骤中破碎的骨料颗粒中筛分出具有第二大小的第二骨料;
粗骨料给送步骤,将第二骨料作为待喷磨的粗骨料给送到喷磨主机(14);
喷磨材料筛选步骤,从被给送到喷磨主机中的第二骨料中,筛选出具有第三大小的第三骨料(被喷磨主机筛网筛过的骨料)作为喷磨材料;
喷磨材料输出步骤(喷磨螺旋11),将第三骨料作为将要对第二骨料进行喷磨的喷磨材料输出;
细骨料给送步骤(细骨料计量仓3+喷磨材振动给料机9),将在所述喷磨材料输出步骤中输出的第三骨料作为喷磨材料再次给送到所述喷磨主机中;以及
喷磨步骤,使用第三骨料对第二骨料进行喷磨。
以上步骤之间的顺序并不固定,各步骤之间的顺序的先后可以调换,并且各个步骤可以包括多个子步骤。例如,骨料颗粒筛分步骤可以包括第一筛分步骤和第二筛分步骤,等等。
下面结合附图2的示例来详细说明各个步骤。
s101(破碎步骤):将原料,例如沥青混凝土或水泥混凝土,用诸如反击破或者鄂破的方式,破碎成骨料颗粒。
s102(第一筛分步骤):从在破碎步骤中破碎的骨料颗粒中筛分出具有第一大小的第一骨料(例如大小小于40mm的骨料)。
s103(第二筛分步骤):从第一骨料中筛分出具有第二大小的第二骨料(5~40mm的再生骨料),其中第二大小小于第一大小。s102和s103仅仅是骨料颗粒筛分步骤包括的具体步骤的示例,本发明并不限于此,骨料颗粒筛分步骤还可以仅包括一个步骤,对由破碎机破碎后的骨料进行筛分,另外,骨料颗粒筛分步骤还可以包括多个步骤,其分别将骨料筛分为具有不同大小的骨料。
s104:将第二骨料投入到料仓7中。
s105:通过皮带机8将料仓7中的骨料投入提升机4的入口中。
s106:开启引风机16和除尘器1。
s107:提升机4运送粗骨料。
s110:粗骨料由提升机4运送至粗骨料计量仓2,记录粗骨料的重量。
s111:粗骨料振动给料机10将粗骨料给送至喷磨主机筛网13处。
s112:喷磨主机筛网13将筛出的细骨料接到喷磨螺旋11中。
s113:从喷磨螺旋11输出的细骨料被导入到提升机4的入口。
s120:提升机4将细骨料加入喷磨材计量仓3并记录喷磨材重量mp。
s121:喷磨材振动给料机9将来自喷磨材计量仓3的细骨料给送到喷磨主机14以制备喷磨材。
s123:开启回粉螺旋15,将制备过程中因骨料间摩擦产生的细粉导出。
s124:筛分制备的喷磨材。
另外,在本发明的实施例中,还对评价制备出的喷磨材的方法进行了说明。
该评价方法包括:根据实施例1,针对再生沥青混凝土中喷磨材的评价方法:
条件:再生沥青混凝土中再生骨料喷磨强化加工,喷磨材离开转子时v0=35m/s,喷磨材与粗骨料的质量比mp:mc=1:1,喷磨次数为两次,每次喷磨时间为10s。喷磨材要满足以下5个指标:
1.表观密度。喷磨材实质就是从5~40mm的再生骨料中筛分得来的。其表面包裹着硬化的水泥砂浆。水泥砂浆孔隙率大、密度小、导致喷磨材的表观密度和堆积密度均低于天然骨料。目前文献中显示的再生粗骨料的表观密度和堆积密度离散型较大,主要因为各自研究所用的再生骨料来源不一。原生混凝土的强度等级、配合比、龄期、骨料粒径等都对结果又一定的影响。强度较高的原生混凝土密实性较好,骨料表面包裹的硬化水泥砂浆的强度就高,相同硬化水泥砂浆含量的再生骨料的表观密度也就相应较高。喷磨材的表观密度≥2200kg/m3。
2.油石比。油石比越小,证明沥青混合料剥离的越干净,喷磨材油石比≤1.3%。
3.吸水率。
吸水率表示为:ρ0=2.7/(2.7wx+1)。其中ρ0为再生骨料表观密度(kg/m3),wx为再生骨料吸水率。吸水率反映了再生粗骨料砂浆含量的特点,因此要作为喷磨材品质评价指标。再生骨料吸水率高,主要是再生骨料中水泥砂浆含量较高,再加上机械破碎中造成损伤积累存在大量微裂纹,使再生骨料孔隙率高,吸水性大。由于母体材料强度、组成及气候条件等因素的影响,吸水率离散性较大。再生骨料的吸水率随着再生骨料表观密度的降低而显著增大,并有如上关系式。原生混凝土强度等级越高,吸水率越小,且吸水速率越慢。结合日本1997年制定的《再生骨料与再生混凝土使用规范》,以及上海市标准《再生混凝土应用技术规程》(dg/tg08-2018-2007),制定喷磨材吸水率在≤8%。
4.压碎指标。再生粗骨料的来源复杂,影响压碎指标的因素非常多,因此再生粗骨料的压碎指标离散性很大。压碎指标表示再生粗骨料抵抗压碎的能力,用以表征再生骨料的强度。再生骨料的压碎指标比天然骨料的压碎指标要高,再生粗骨料表面的水泥砂浆含量高且粘结较弱,导致再生粗骨料较天然粗骨料更易破碎。同时压碎指标与母体混凝土的强度和加工破碎方法有关。母体混凝土的强度越高,再生骨料的压碎指标也越高。一般喷磨材压碎指标≤20%。
5.针片状含量。结合国家标准jgj52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中规定,制定喷磨材针片状含量≤8%。
用以上喷磨材制备方法和评价方法优选出的再生粗骨料,5~20mm的油石比基本≤1.3%,0~5mm细骨料增加量≤30%。
例2,针对再生水泥混凝土中喷磨材的评价方法:
条件:再生水泥混凝土中再生骨料喷磨强化加工,水泥混凝土标号为c30,喷磨材离开转子时v0=30m/s,喷磨材与粗骨料的质量比mp:mc=1:1,喷磨次数为两次,每次喷磨时间为30s。喷磨材要满足以下4个指标。
表观密度。表观密度≥2200kg/m3
吸水率。制定吸水率在≤8%以内。
压碎指标。一般喷磨材压碎指标≥10%。
针片状含量≤8%
用以上喷磨材制备方法和评价方法优选出的再生粗骨料等级,按照日本使用再生骨料的再生混凝土jisa5021:2005、jisa5022:2007、jisa5023:2006等标准,根据本实施例的再生骨料可达m等级及以上。
以上虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述,但是上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的任何等效变型或修改,都应涵盖在本发明的保护范围之内。