一种公路铁路两用气泡土现场配置施工作业装置

本发明涉及气泡土施工，具体涉及一种公路铁路两用气泡土现场配置施工作业装置。

背景技术：

1、气泡土是由水泥、掺和料、水、气泡群等材料按照一定比例混合搅拌、凝固成型的一种轻质水泥类环保型新型材料，具有轻质性、高流动性、低渗透性、固化后的自立性、低弹减震性、强度可调节性等物理力学特性，且施工便捷，已成功地应用于公路路基加宽、桥台台背回填、软基路堤填筑等工程项目。气泡土一般现场浇筑成型，也有部分预制成型，但目前由于气泡土从发泡拌合到施工涉及的专业设备较多，需要过多的人力运转，另外人工及设备的局限性，气泡土的成型质量缺陷已经成为了一个无可避免的问题，如泡沫密度不合格、水泥水化温度过高等，这些因素会导致气泡土产生气泡沉积、消散等病害状态，使气泡土与预期质量相差甚远，进而可能引起相关的工程事故。

2、在实际工程中，气泡土施工质量检测方法主要以凝固后钻孔取芯为主。一方面该方法检测频率低、成本高，难以全面反映浇筑体质量，且钻孔取芯属于有损检测，会对浇筑完成的泡沫土造成损伤。另一方面，该方法检测对象为已浇筑成型气泡土，即使能准确检测气泡土的质量问题，也无法对已成型的气泡土体质量进行及时的调整，只能对质量缺陷浇筑体进行大规模换填，这将导致工程成本极大地提高以及产生巨大的浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种公路铁路两用气泡土现场配置施工作业装置，以解决现有气泡土施工质量检测方法针对的是已成型的气泡土，无法准确检测气泡土的质量，而且在发现质量问题时，无法对已成型的气泡土进行及时调整的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种公路铁路两用气泡土现场配置施工作业装置，包括：运输车体、设置在运输车体上的配料拌合输送设备以及传感自反馈模块；

4、配料拌合输送设备包括发泡剂拌合仓、水泥浆拌合仓、与发泡剂拌合仓连通的发泡仓、与水泥浆拌合仓连通的水泥浆冷却仓，以及分别与发泡仓和水泥浆冷却仓连通的发泡土拌合输送仓；

5、发泡剂拌合仓和水泥浆拌合仓分别制备发泡液和水泥浆液，并分别输送至发泡仓和水泥浆冷却仓，发泡液在发泡仓中形成气泡液，并输送至发泡土拌合输送仓，水泥浆液在水泥浆冷却仓冷却后输送至发泡土拌合输送仓，气泡液与冷却后的水泥浆液混合后形成气泡土浆液并对外输送；

6、传感自反馈模块用于检测水泥浆液的温度，并调节水泥浆液的温度，传感自反馈模块还用于检测气泡土浆液的气泡密度，并控制发泡仓对气泡土浆液进行补气，或控制水泥浆冷却仓对气泡土浆液进行补浆。

7、进一步地，上述发泡土拌合输送仓包括气泡土搅拌室，气泡土搅拌室分别与发泡仓和水泥浆冷却仓连通，并且气泡土搅拌室通过输出管道与外界连通，用于气泡土浆液的对外输送，气泡土搅拌室内设有气泡土搅拌器。

8、进一步地，上述发泡剂拌合仓包括发泡剂储存室、发泡剂拌合水储存室以及均与发泡剂储存室和发泡剂拌合水储存室连通的发泡剂拌合室；发泡剂拌合室与发泡剂储存室和发泡剂拌合水储存室连通的位置设有计量器和控制开关；发泡剂拌合室内设有发泡剂搅拌器。

9、进一步地，上述发泡仓包括发泡室和第一机电室；发泡室与发泡剂拌合仓连通，机电室内设有第一空压机、第二空压机以及第一泵压机和第二泵压机；

10、第一泵压机的进口端和出口端分别与发泡室高度不同的两个位置连通，第一空压机与第一泵压机的进口端连通，用于将发泡液与压缩空气混合后形成气泡液并输送至发泡室内；

11、第二泵压机的进口端和出口端分别与发泡室和气泡土搅拌室连通，用于将气泡液输送至气泡土搅拌室，并且第二泵压机与气泡土搅拌室的不同高度位置连通；

12、第二空压机与气泡土搅拌室连通并与传感自反馈模块电性连接，传感自反馈模块通过控制第二空压机对气泡土浆液进行补气。

13、进一步地，上述水泥浆拌合仓包括水泥储存室、水泥拌合水储存室以及均与水泥储存室和水泥拌合水储存室连通的水泥浆拌合室；水泥浆拌合室与水泥储存室和水泥拌合水储存室连通的位置设有计量器和控制开关；水泥浆拌合室内设有水泥浆搅拌器。

14、进一步地，上述水泥浆冷却仓包括冷却室和第二机电室；冷却室与水泥浆拌合室连通，第二机电室内设有第三泵压机，第三泵压机的进口端和出口端分别与冷却室和气泡土搅拌室连通，用于将冷却后的水泥浆液输送至气泡土搅拌室；第三泵压机与传感自反馈模块电性连接，传感自反馈模块通过控制第三泵压机对气泡土浆液进行补浆；

15、水泥浆冷却仓设有冷却系统，冷却系统包括冷凝器和冷却管；冷凝器设置在第二机电室内并与传感自反馈模块电性连接，冷却管形成回路并经过冷却室、第二机电室和水泥拌合水储存室，冷却管与冷凝器连通；传感自反馈模块根据设定温度控制水泥浆液的温度。

16、进一步地，上述运输车体为公路铁路两用运输车体。

17、进一步地，上述传感自反馈模块包括信号处理中心、与信号处理中心电性连接的控制中心、与控制中心电性连接的信号放大器、设置在发泡土拌合输送仓内的并与信号放大器电性连接的气泡检测系统以及设置在水泥浆冷却仓内的并与信号放大器电性连接的温度传感器。

18、进一步地，上述气泡检测系统包括多组位于发泡土拌合输送仓内不同高度的检测单元；检测单元包括绝缘板以及分别设置在绝缘板底侧和顶侧的检测阳极和检测阴极；检测阳极和温度传感器的正极连接电阻器后接入信号放大器的正极，检测阴极和温度传感器的负极接入信号放大器的负极；信号放大器的输出端与控制中心电性连接；绝缘板倾斜设置在发泡土拌合输送仓内并伸入到气泡土浆液中，倾斜角度为30℃至40℃。

19、进一步地，上述气泡检测系统的气泡密度检测过程为：

20、检测单元伸入到气泡土浆液内时，检测阳极和检测阴极中的电子会通过静电吸引的方式诱导至检测阳极和检测阴极的表面，分别形成双电层；当气泡与检测阳极和检测阴极接触时，检测阳极和检测阴极表面的电子被释放，当气泡与检测阳极和检测阴极分离时，电子被重新诱导至检测阳极和检测阴极的表面，电子的往复运动产生的电流脉冲i为：

21、

22、其中：q为总转移电荷量；s为电子与检测阳极和检测阴极的接触面积之和；qe为转移电子密度，t为放电时间；

23、电阻器两端的电压差被信号放大器放大后的放大电压δv为：

24、δv＝α·i·r；

25、其中：α为放大器放大系数，i为脉冲电流，r为电阻器电阻值；

26、气泡土浆液内的气泡密度λ为：

27、

28、其中：s为电子与检测阳极和检测阴极的接触面积之和；s极为检测阳极和检测阴极横截面面积之和；

29、实际气泡土气泡密度γ为：

30、

31、其中：ρq为预期气泡土表观密度，ρs为同体积同材质但不通气泡的水泥混凝土表观密度；

32、气泡密度调节条件为：

33、若0.9γ≤λ≤1.1γ，则气泡密度合格；

34、若λ≤0.9γ，则气泡密度低，需要补气；

35、若λ≥1.1γ，则气泡密度高，需要补浆。

36、本发明具有以下有益效果：

37、(1)本发明的公路铁路两用气泡土现场配置施工作业装置能够在施工现场拌合发泡液和水泥浆液，并能够在施工现场将发泡液和水泥浆液拌合成气泡土浆液进行现场浇筑，在拌合水泥浆液过程中，能通过传感自反馈模块调节水泥浆液的温度，降低水泥浆液的水化温度，而且水泥浆液与发泡液混合时，还能避免气泡因温度升高而消泡的问题，在拌合气泡土浆液过程中，能通过传感自反馈模块检测气泡土浆液的气泡密度，并根据气泡密度高低对气泡土浆液进行补气或补浆，从而在施工现场及时检测和调整气泡土施工质量，相较于现有的检测方法，气泡土的检测和调整方便、及时，有效提高气泡土的施工质量，缩短气泡土的施工周期。

38、(2)本发明的公路铁路两用气泡土现场配置施工作业装置只需要提前装填原材料，如发泡剂、水泥、拌合水等，通过设置材料配比即可现场浇筑质量较高的气泡土，浇筑操作简单，大大提高工作效率，相较于现有浇筑方法，避免出现采用人工调配，组装机械和转运，导致的施工效率低下的问题，使得气泡土浇筑更加地节省时间。

39、(3)本发明的公路铁路两用气泡土现场配置施工作业装置不但能用于公路作业，还能用于铁路作业，提高了整个装置的适用环境。