自动喷水土工试验搅拌机的研制

卓泽昌

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

自动喷水土工试验搅拌机的研制

卓泽昌

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

本文介绍了一种自动喷水土工试验搅拌机，包括电控装置、底座、驱动机构、搅拌筒，搅拌筒的顶部设有加盖的入料口和用于连接水源的喷淋孔，在锁紧机构锁定搅拌筒的状态下，电控装置控制定量的水通过喷淋孔向搅拌筒内喷水，同时控制驱动机构驱动搅拌轴旋转进而带动搅拌叶转动，以便搅拌试样和水混合均匀。具有提高搅拌效率、降低劳动强度、提高试验结果精度等优点，是一款实用的土工加工设备。

土工；搅拌机

1 引言

在道路路基、机场、堤坝等填筑或加固及建筑基础回填等工程建设中，都需要对天然地基或人工填料进行夯实与压密。通过室内土工击实试验，可得到填料含水率与干密度之间的关系曲线，从而得到最佳含水率及相应的最大干密度，为工程设计或现场施工时配置含水率提供可供参考的数据。其试验方法是取同一土样5份以上不同含水率（按一定梯度增加）的填料试样，然后按规定的击实功分别进行试筒内击实，称重并测定含水率，得出不同的干密度。

土工击实试验试样的制备是试验的重要环节，关系到后续试验结果的准确性。目前制备试样主要是采用人工拌合的方式，人工拌合的步骤为[1,2]：①称取试样；②根据预估含水率加水，一次性加水；③人工拌合试样。然而，人工拌合不但劳动强度大、工作效率低、试验误差大，而且会产生非常大的灰尘，造成空气污染，影响工作的同时也会造成物料的浪费。

2 自动喷水土工试验搅拌机结构

如图1、2所示，自动喷水土工试验搅拌机包括电控装置、底座、设置在底座上的驱动机构、横卧的搅拌筒、搅拌轴、搅拌叶、位于搅拌筒下方的接料斗和用于锁定搅拌筒或解除锁定的锁紧机构。搅拌筒的顶部设有加盖的入料口和用于连接水源的喷淋孔，搅拌轴与驱动机构连接后沿横向伸入拌筒，搅拌叶设于搅拌轴位于搅拌筒内的轴段上且沿其长度方向延伸，在锁紧机构锁定搅拌筒的状态下，电控装置控制定量的水通过喷淋孔向搅拌筒内喷水，同时控制驱动机构驱动搅拌轴旋转进而带动搅拌叶转动，以便搅拌试样和水混合均匀，而在解除锁定的状态下，通过转动搅拌筒使完成搅拌的试样从入料口倾倒至接料斗中。

图1 自动喷水土工试验搅拌机

图2 自动喷水装置

本设备的电控装置包括设有搅拌开关的控制器和设置所需用水量的智能流量定量控制仪，控制器与电机连接，智能流量定量控制仪上设有喷水开关，在管路上设有与智能流量定量控制仪连接的电磁阀。

在本设备的底座上位于搅拌筒的两端旁侧分设有一对支架，其中一个支架位于搅拌筒和驱动机构之间，搅拌轴和驱动机构的连接部位固定在该支架上，搅拌轴横向穿过搅拌筒后伸出转动安装在另一个支架上。

本设备的搅拌叶呈螺旋带状且为两片，两片搅拌叶的螺旋方向相反且导程和螺旋升角相同，在搅拌轴的前、后端及中部分别设有垂直于搅拌轴的安装杆，其中，位于搅拌轴前、后端的安装杆的伸出方向相反，而位于搅拌轴中部的安装杆为一对且呈180°夹角并垂直于位于前、后端的安装杆，其中一片搅拌叶位于搅拌轴的前部且其前后端分别固定在前端的安装杆和中部的其中一个安装杆上，而另一片搅拌叶位于搅拌轴的后部且其两端分别固定在中部的另一个安装杆和后端的安装杆上，两片搅拌叶与搅拌轴之间形成空隙。在搅拌筒的端部设有用于在解除锁定的状态下转动搅拌筒的手柄。设置在搅拌筒的入料口上的盖为顶盖，喷淋孔为至少两个且位于顶盖上，喷淋孔通过管路连接位于水箱中的水泵。

本设备的驱动机构采用电机和安装在电机的动力输出端的减速器，减速器和搅拌轴通过联轴器相连，联轴器位于处在电机和搅拌筒之间的支架上；搅拌筒的出料容量为1～18L，搅拌轴转速为40～50转/min。还包括框架式的固定架，固定架位于搅拌桶的后方，智能流量定量控制仪位于固定架的顶部，顶盖铰接于固定架上使顶盖可转动盖于搅拌筒的入料口上以便进行试样搅拌操作，或者反向转动开启入料口，以便转动搅拌筒使搅拌好的试样从入料口倾倒在接料斗中。

本设备的锁紧机构包括踏板、弹簧、连杆机构、固定套筒和顶杆，电机安装在一箱体内，控制器位于箱体的顶面上，在搅拌筒的端部外壁上设有凸起，凸起上设有与搅拌筒不相通的沉孔，固定套筒固定在支架上，踏板活动安装在底座上并位于箱体的下方，弹簧设置在踏板内，弹簧、连杆机构与顶杆依次相连，顶杆套于固定套筒内，沉孔与顶杆的杆头相适配，踏下踏板，弹簧伸长通过连杆机构联动拉动顶杆从沉孔中缩回以解除锁定搅拌筒，或者踏板回复原状，弹簧恢复原长通过连杆机构联动推动顶杆伸入沉孔中顶紧搅拌筒以锁定搅拌筒。

本设备可以实现试样搅拌与自动喷水的一体化，从而实现了土工试验中拌合试样的自动化，有效提高了搅拌效率，降低了检测人员的劳动强度，而且本实用新型可使搅拌更加均匀，加水量可视化，且喷水量数控化，减少了搅拌过程中各种人为因素的影响，提高了试验结果精度；另外，本实用新型结构简单、制造成本低，由于搅拌过程在搅拌筒中进行，无污染、节省物料，本实用新型操作简便，加工量较大，可以满足标准规定的搅拌量3.0Kg和6.0Kg的要求。

3 自动喷水土工试验搅拌机操作步骤

⑴接通电源，打开搅拌开关，设置搅拌时间（如图3），将试样倒进搅拌筒中。

⑵在智能流量定量控制仪上设置搅拌所需的水量（如图4），盖上顶盖，启动由搅拌轴、搅拌叶和搅拌筒构成的搅拌机和由喷淋孔、管路、水泵、智能流量定量控制仪、喷水开关和电磁阀构成的自动喷水装置，搅拌叶转动的同时，水经喷淋孔向搅拌筒内的试样喷水。

图3 时控电器控制系统

图4 流量控制仪

⑶搅拌完成后，将试样倒出（如图5），清洗搅拌叶片和搅拌筒，以备下次使用。

图5 搅拌后的样品

4 自动喷水土工试验搅拌机优点

本设备具有以下优点：

⑴自动化程度高。本成果实现了搅拌与自动喷水的一体化，以机械化代替人工，有效提高工作效率，降低检测人员的劳动强度。

⑵喷水便捷准确。本成果的自动喷水装置使搅拌更加均匀，加水量可视化，喷水量数控化，减少搅拌过程中各种人为因素的影响。

⑶操作简便。本成果操作简便，加工量较大，满足标准规定的搅拌量3.0Kg和6.0Kg的要求。

5 结语

自动喷水土工试验搅拌机实现了搅拌与自动喷水的一体化，全程以机械化代替人工，喷水量数控化，减少搅拌过程中各种人为因素的影响，有效提高了工作效率。与现有技术相比，本成果具有喷水便捷准确、试验操作方便、搅拌效率高、搅拌均匀、残余量少、密封性好、降低人员劳动强度等特点，是一款新型实用的土工搅拌设备。●

[1]中华人民共和国交通运输部.JTG E40-2007，公路土工试验规程[S].北京：人民交通出版社，2007.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ 1-2008，城镇道路工程施工与质量验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.