制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机制造技术

本实用新型专利技术涉及3D打印混凝土技术领域。一种制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，包括搅拌筒体、搅拌组件、抽真空组件、进料组件、出料组件和控制系统，在所述搅拌筒体的底部设置有出料口；搅拌组件设置在所述搅拌筒体内，所述搅拌组件与所述搅拌筒体之间设置有密封单元；抽真空组件与所述搅拌筒体连接；进料组件通过输料管道与所述搅拌筒体连接。本申请结构设计合理，能够实现整个搅拌组件的真空密封搅拌，智能控制系统可实现对各组件及单元的动作进行精准调控，从而减少拌合物料中存在的气泡，提高混凝土的均质性、密实性、强度和耐久性，特别适用于掺有纤维的超高性能混凝土及3D打印超高性能混凝土拌合物的拌制。及3D打印超高性能混凝土拌合物的拌制。及3D打印超高性能混凝土拌合物的拌制。

【技术实现步骤摘要】
制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机


[0001]本技术涉及3D打印混凝土
，特别是涉及一种制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机。

技术介绍

[0002]传统混凝土对资源和能源的高消耗及对环境的高污染等弊端制约着其未来的发展，以3D打印等增材制造为标志的第三次工业革命使混凝土技术迈向了更高水平，发展成以三维建模、机电控制、信息处理和材料科学等为基础的新型3D打印混凝土技术，借助计算机对建筑物及构件进行三维建模，然后通过智能控制的3D打印设备将制备好的混凝土拌合物按设定的程序分层打印到预定位置，最后得到混凝土建筑物或构件制品。3D打印混凝土技术可在建造前精确计算原材料用量，打印中可调控拌合物性能和用量，无需模板支撑和振捣，便于复杂构件的建造，可最大程度地实现节能节材，并可在打印中实现结构的优化。但3D打印混凝土作为一种新兴技术，无论是材料还是制备装备都尚未成熟。3D打印对混凝土性能要求较高，传统混凝土已很难满足，现有理论已不能很好的指导3D打印混凝土的设计和施工。如，3D打印混凝土必须具备优异的触变性，即打印时应有足够的流变性以便从喷嘴挤出，打印后能在空气中快速凝结硬化且具有足够的体积稳定性和适宜的早期强度，可承载自身和后续层重量，防止过大累计形变及出现塌落、倾斜等失稳现象。前后打印层间还应具有良好的界面粘结性能及较高的基准强度，避免界面过渡层导致的强度衰减。这使得具有较好流变性、较高强度和优良耐久性的超高性能混凝土（UHPC）成为3D打印混凝土更为理想的选择，但UHPC为获得密实的微结构添加了硅灰等高活性微粉，为提高强度又采用了较低的水胶比，为满足流变性性要求又添加较多的外加剂，致使胶凝材料总量和外加剂用量都远高于常规混凝土，使拌合物更为粘稠，搅拌过程中引入的气泡也更难消除。通常来讲，引入的空气对新拌混凝土工作性及硬化混凝土质量都有重要影响，特别是对强度更为不利。
[0003]研究表明，在搅拌过程中采取降低大气压力的措施可以有效消除拌合物中气泡的含量，降低气泡孔径尺寸，从而改善硬化混凝土的性能。为此，科研人员开发出了可降低混凝土拌合物气泡含量的真空搅拌机，如，中国专利（CN201620604914.3）公开了一种混凝土真空搅拌机，目的是提高混凝土的密实性、强度和耐久性。但是该申请的强制式混凝土真空搅拌机结构特点是电机置于搅拌筒外，与电机连接的转动轴要穿过搅拌筒，转动轴与搅拌筒的连接处很难保证搅拌筒的气密性和真空度。同时，该申请的加料和搅拌程序也会影响混凝土性能，更不适于对UHPC拌合物的拌制。针对该申请存在的问题，另一中国专利（CN201721108634.4）试图加以解决，该申请提出的是一种锥形反转出料混凝土真空搅拌机，其特点是搅拌过程中电机驱动搅拌筒旋转，但由于搅拌过程中搅拌筒的旋转，同样需要在搅拌之前完成抽真空，由于不能连续抽真空，仍会导致加水及搅拌过程中真空度的损失，使得对拌合物内气泡的消除效果仍有限，特别是搅拌筒相对低的转速及缺乏强制式叶片对气泡的刺破作用，决定了这种搅拌机不适于对粘度更大特别是掺有纤维的UHPC拌合物的拌
制。
[0004]因此，为推动3D打印混凝土技术的发展和应用，有必要开发出一种结构合理、环保高效且更适用于3D打印超高性能混凝土（UHPC）拌合物制备的新型强制式真空搅拌机。

技术实现思路

[0005]本技术目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，其结构设计合理，能够实现整个搅拌组件的真空密封搅拌，从而减少拌合物料中存在的气泡，提高混凝土的均质性、密实性、强度和耐久性。
[0006]为实现上述目的，所采取的技术方案是：
[0007]一种制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，包括：
[0008]搅拌筒体，在所述搅拌筒体的底部设置有出料口；
[0009]搅拌组件，其设置在所述搅拌筒体内，所述搅拌组件与所述搅拌筒体之间设置有密封单元；
[0010]抽真空组件，其与所述搅拌筒体连接，用于对所述搅拌筒体内抽真空；
[0011]进料组件，其通过输料管道与所述搅拌筒体连接，在所述输料管道上设置有密封阀；
[0012]出料组件，其设置在所述出料口处，用于出料口的密封；以及
[0013]控制系统，用于对各组件的控制。
[0014]根据本技术制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，优选地，所述搅拌组件包括：
[0015]搅拌轴，其通过轴承与所述搅拌筒体连接；
[0016]搅拌桨叶，其设置在所述搅拌轴上；以及
[0017]搅拌电机，其设置在所述搅拌筒体外部，所述搅拌电机与所述搅拌轴传动连接。
[0018]根据本技术制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，优选地，所述搅拌轴包括同轴水平布置的第一主轴和第二主轴，所述搅拌筒体内通过齿轮盒撑杆连接设置有齿轮盒，所述第一主轴和所述第二主轴均与所述搅拌筒体和所述齿轮盒均通过轴承连接，所述齿轮盒与所述搅拌筒体之间通过齿轮盒撑杆连接固定；在所述第一主轴、第二主轴上分别设置有主动齿轮和从动齿轮，所述齿轮盒内设置有与所述主动齿轮和从动齿轮匹配啮合的换向齿轮；
[0019]所述第一主轴和所述第二主轴上均设置有至少一组搅拌桨叶，每组搅拌桨叶的数量为至少两个，所述搅拌桨叶包括桨叶支杆和翻料板；
[0020]所述密封单元为设置在搅拌电机外侧的搅拌筒体上的密封罩，各所述轴承为密封轴承。
[0021]根据本技术制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，优选地，所述抽真空组件包括：
[0022]抽真空管，其固定设置在所述搅拌筒体上，在所述抽真空管上设置有真空阀；以及
[0023]真空泵，其设置在所述抽真空管的外端部。
[0024]根据本技术制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，优选地，所述抽真空管上通过换向阀连接有吸尘单元，所述抽真空管和所述吸尘单元之间的分支管路上
设置有气流控制阀；所述抽真空管上还通过分支管路连接有真空度仪表和气阀，所述真空泵的出气端设置有排气消音阀。
[0025]根据本技术制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，优选地，所述进料组件包括固料供给单元和液料供给单元，所述固料供给单元包括固料输料管道、设置在所述固料输料管道上的固料密封阀、和与所述固料输料管道连接的固料供料设备；
[0026]所述液料供给单元包括液料输料管道、设置在所述液料输料管道上的液料密封阀、和与所述液料输料管道连接的液料供料设备。
[0027]根据本技术制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，优选地，所述固料供给设备包括料仓、输送机、计量设备、固料储料罐和固料控制阀，多个所述料仓通过对应的输送机和计量设备与所述固料储料罐连通；在所述液料输料管道的内端部设置有液料喷头，所述液料供料设备包括原料罐、流量泵、和液料储料罐，多个所述原料罐通过对应的流量泵与所述液料储料罐连通。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，其特征在于，包括：搅拌筒体，在所述搅拌筒体的底部设置有出料口；搅拌组件，其设置在所述搅拌筒体内，所述搅拌组件与所述搅拌筒体之间设置有密封单元；抽真空组件，其与所述搅拌筒体连接，用于对所述搅拌筒体内抽真空；进料组件，其通过输料管道与所述搅拌筒体连接，在所述输料管道上设置有密封阀；出料组件，其设置在所述出料口处，用于出料口的密封；以及控制系统，用于对各组件的控制。2.根据权利要求1所述的制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，其特征在于，所述搅拌组件包括：搅拌轴，其通过轴承与所述搅拌筒体连接；搅拌桨叶，其设置在所述搅拌轴上；以及搅拌电机，其设置在所述搅拌筒体外部，所述搅拌电机与所述搅拌轴传动连接。3.根据权利要求2所述的制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，其特征在于，所述搅拌轴包括同轴水平布置的第一主轴和第二主轴，所述搅拌筒体内通过齿轮盒撑杆连接设置有齿轮盒，所述第一主轴和所述第二主轴均与所述搅拌筒体和所述齿轮盒均通过轴承连接，所述齿轮盒与所述搅拌筒体之间通过齿轮盒撑杆连接固定；在所述第一主轴、第二主轴上分别设置有主动齿轮和从动齿轮，所述齿轮盒内设置有与所述主动齿轮和从动齿轮匹配啮合的换向齿轮；所述第一主轴和所述第二主轴上均设置有至少一组搅拌桨叶，每组搅拌桨叶的数量为至少两个，所述搅拌桨叶包括桨叶支杆和翻料板；所述密封单元为设置在搅拌电机外侧的搅拌筒体上的密封罩，各所述轴承为密封轴承。4.根据权利要求1所述的制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，其特征在于，所述抽真空组件包括：抽真空管，其固定设置在所述搅拌筒体上，在所述抽真空管上设置有真空阀；以及真空泵，其设置在所述抽真空管的外端部。5.根据权利要求4所述的制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，其特征在于，所述抽真空管上通过换向阀连接有吸尘单元，所述抽真空管和所述吸尘单元之间的分支管路上设置有气流控制阀；所述抽真空管上还通过分支管路连接有真空度仪表和气阀，所述真空泵的出气端设置有排气消音阀。6.根据权利要求1所述的制备3D打印超高性能混凝土的强制式真空搅拌机，其特征在于，所述进料组件包括固料供给单元和液料供给单元，所述固料供给单元包括固料输料管道、设置在所述固料输料管道上的固料密封阀、和与所述固料输料管道连接的固料供料设备；所述液料供给单元包括液料输料管道、设置在所述液料输料管道上的液料密封阀、和与所述液料输料管道连接的液料供料设备。7.根据权利要求6所述的制备3D打印超高性能混凝土的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤寄予，高丹盈，范建超，杨林，冯虎，房栋，庞育阳，吕铭艳，李趁趁，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：