新型双叶片搅拌机的试验研究

强制式搅拌机是随着混凝土施工工艺的改进而逐渐发展起来的新机型。近年来，搅拌机逐渐向大容量和高生产率方向发展，如双卧轴搅拌机的规格已从0.35m3发展到4m3以上，国外有些厂家的产品甚至达到6-9m3。通过长期的研究和探索发现：“比较完善的搅拌过程，物料的位移必须由良好配合的对流运动和扩散运动综合作用来完成”，根据这一新的搅拌概念，研制了新型双叶片搅拌机。
　　1、样机设计
　　强制式搅拌机受限于本身结构，搅拌叶片靠近拌筒且高度有限，靠近搅拌叶片的物料运动速度较大，搅拌充分，而离搅拌叶片较远、靠近搅拌轴的物料流动慢，得不到很好的搅拌，在靠近搅拌轴的环带区域内形成搅拌低效区甚至死区，见图1。

　　普通双卧轴搅拌机的搅拌机构见图2，图中搅拌叶片1靠近拌筒安装，其附近的物料运动速度较快，而靠近搅拌轴的物料缺乏搅拌叶片的搅拌作用，运动缓慢，搅拌质量较低。如何使靠近搅拌轴的物料得到有效的搅拌，是解决低效区问题的关键。笔者在普通双卧轴搅拌机上设计了新型双叶片搅拌机构，如图3所示。大搅拌叶片1的搅拌臂2较长，靠近拌筒唐装，而小搅拌叶片4的搅拌臂5较短，靠近搅拌轴安装。


　　与传统搅拌机构相比，小叶片有效地推动了靠近搅拌轴附近的物料运动。且大小叶片各自形成的螺旋在交界处产生强烈的剪切效果，大小叶片的合理安装形成沿拌筒径向的料流，不但能使低效区的搅拌性能得到改善，提高搅拌质量，而且能减轻搅拌筒衬板和搅拌叶片的磨损，避免抱轴现象的发生。
　　2、试验研究
　　为了检验双叶片搅拌机的工作性能，笔者设计了双叶片搅拌样机。试验采取与普通搅拌机对比的方法，在同等的试验条件下，按照国家标准GB/T9142-2000《混凝土搅拌机》的规定，分别测定样机在采用新型双叶片搅拌装置和普通搅拌装置时的新拌混凝匀质性和28d硬化混凝土试块的抗压强度。
　　为比较普通搅拌装置和新型双叶片搅拌装置的性能，分别从缩短搅拌时间和减少水泥用量两方面进行对比试验。不同的搅拌条件如下：
　　（1）搅拌条件A――缩短搅拌时间，混凝土配合比不变：先干拌8s，再湿拌30s。各物料的配比用量为：水泥31kg，水17kg，砂66kg，石子127kg。
　　（2）搅拌条件B――减少水泥用量20%，其余组分用量不变：先干拌8s，再湿拌60s。各物料的配比用量为：水泥24.8kg，水17kg，砂66kg，石子127kg。

　　对此试验结果见表1。表中△M、△G分别表示新拌混凝土砂浆密度的相对误差和单位体积混凝土拌和物中粗骨料质量的相对误差，f、σ、Cv分别表示8d硬化混凝土试块的抗压强度的平均值、抗压强度的标准差和离差系数。根据表中各试验号的f、σ、Cv值，利用数理统计方法，作出不同搅拌条件时混凝土强度的概率分布曲线，见图4。

　　根据GB/T 9142-2000，当△M<0.8%、△G<5%时新拌混凝土符合匀质性要求，而f越高、σ和Cv值越小，说明硬化混凝土强度超高，混凝土质量稳定。
　　由表1和图4可知，在同等试验条件下，新型双叶片搅拌装置与普通搅拌装置相比，混凝土强度有较大提高，而强度标准差和离差系数却相应下降，即图4中对应的强度概率分布曲线窄而高。缩短搅拌时间30s（即减少一半）时，新型双叶片搅拌装置仍能达到匀质要求，硬化混凝土试块抗压强度仍比设计强度高15.7%，比普通搅拌装置高25.5%，而普通搅拌装置达不到匀质性要求，抗压强度也仅有18.44MPa。在减少水泥用量20%的条件下，新型双叶片搅拌装置和普通搅拌装置都能达到匀质要求，前者得到的硬化混凝土试块抗压强度比设计强度高12.9%，比普通搅拌装置得到的试块高17.6%；而后者值为19.20MPa，低于设计强度。
　　3、结语
　　本文在分析强制式搅拌机搅拌低效惹草拈花成因的基础上，提出新型双叶片搅拌方案，试验研究结果表明：
　　（1）采用新型双叶片搅拌装置，测得△M<0.8%、△G<5%，符合国家标准对新拌混凝土匀质性的要求；
　　（2）采用新型双叶片搅拌装置生产的混凝土试块抗压强度比设计值提高了36.4%；在缩短30s搅拌时间和减少水泥用量20%的情况下，试验样机仍能保证搅拌质量，搅拌性能明显优于普通强制式搅拌机。