淺談水泥混凝土路面機械化施工攪拌設備的選擇

方少巖

(衡水市桃城區交通局道路橋梁工程處)

1 公路混凝土路面工程不得采用自落式小滾筒攪拌機

大量的施工實踐表明，一字排列3-6臺自落式小滾筒攪拌機生產水泥混凝土的方法，由于加水量無法控制，其它混凝土原材料的計量精度也很差，所生產的水泥混凝土材料質量低劣。所以各等級公路水泥混凝土路面的施工均必須使用自動控制的攪拌機生產路面用水泥混凝土，須知，路面材料不精良所鋪出的路面是難以承受高速公路上交通荷載的破壞作用的。自落式小滾筒攪拌機在上等級公路水泥混凝土路面工程上不得使用。從水泥混凝土攪拌原理上講，自落式小滾筒攪拌機生產效率和產品均勻性比強制式攪拌機差，特別是滑模推鋪水泥混凝土路面采用的高粘度系數，大粘聚性，低坍落度(0～5 cm)的混凝土拌和物，自落式小滾筒攪拌機生產的水泥混凝土質量是滿足不了其質量要求的。

國內有的廠家引進國外技術，通過對滾筒內葉片的改進和增加原材料的自動計量系統，生產的產量最高的120～250 t/h大型自落式滾筒混凝土攪拌機，實踐證明，混凝土質量不錯，不在禁止使用之列。

2 公路水泥混凝土路面工程必須采用強制式混凝土攪拌機

強制式混凝土攪拌機的攪拌機型式有4種結構:單立軸式、多立軸行星式、單臥軸式與雙臥軸式。按目前國際上公認概念和路面工程實踐，證明生產高粘聚性路面水泥混凝土的最好采用多立軸行星式和雙臥軸攪拌機。單立軸和單臥軸適宜生產流態混凝土，不適合生產偏干硬的大粘聚性混凝土，原因是它們在攪拌半干硬和干硬性混凝土時，混凝土內部阻力很高，攪拌過程中形不成設計中要求的回旋混合渦流，不僅攪拌均勻性不高，攪拌時間較長，而且主電動機的啟動和運轉扭矩很大，啟動沖擊電流和運轉電能很大，主電動機過熱而影響主電動機的運行可靠性。而多立軸行星式和雙臥軸攪拌機，阻力分散，攪拌速度快，生產效率高，電動機的可靠性較高。

所以，水泥混凝土路面工程必須使用強制式攪拌機，并應優先選用多立軸行星式和雙臥軸攪拌方式。

3 優先選擇移動式連續式混凝土攪拌機

公路工程流動性很大，為了便于搬遷，快速設置攪拌站和減少攪拌站的搬遷建設安裝費用，在固定式和移動式攪拌機中，應優先選擇搬遷機動性好的移動式混凝土攪拌機。

間歇式攪拌機與連續式攪拌機相比，間歇式攪拌機的混凝土配料精度高，攪拌質量好，但體積大，占地多，整機的可靠性較差。連續式攪拌機的生產能力大，占地面積小，可靠性較高，但配料精度調整不易控制，棄料較多。在配備先進可靠的計算機計量控制系統條件下，連續式攪拌機更優越，較適宜穩定均勻大容量的混凝土生產。當前國內外間歇式攪拌機所占的比例遠大于連續式，質量高的間歇式攪拌機的選擇余地較大。

從概率理論上講，連續式的混凝土攪拌機的可靠性遠高于間歇式，間歇式攪拌機上有30臺以上的電動機和同樣數量的開關在攪拌一盤混凝土中，均需啟閉一次。假定每個電動機及其開關的可靠概率為0.998，則整個攪拌機在攪拌一盤中不出故障的概率為0.998120=0.786，每天攪拌上千盤混凝土的可靠性顯然更低了。又假定每個電動機及其開關的可靠概率為0。999，整個攪拌機在攪拌一盤混凝土的可靠性是概率乘法，為0.999120=0.8869，另外，電動機的啟閉比正常運轉時的電流大，故障率高得多。這就是目前我們所采用的間歇式攪拌機可靠性不高、故障率較多、混凝土供應時斷時續的根本原因。施工實踐表明:進口間歇式攪拌機只有88%左右的可靠性，而國產間歇式攪拌機，達不到這樣高，僅有大約75%左右的可靠性。而連續式攪拌機開動起來，不停機，同樣條件下的整機可靠性為0.99970=0.9324，比間歇式攪拌機攪拌一盤混凝土的可靠性都高，只要解決了動態計量的精度控制問題，保證了混凝土質量，連續式攪拌機應當是大規模快速施工的滑模攤鋪水泥混凝土生產的首選設備。但是保證計量精度和攪拌優質混凝土的原則不能動搖，目前達不到這個要求的連續混凝土攪拌機仍不能在滑模攤鋪水泥混凝土生產中使用。

4 應配備自動稱量兩級反饋計量的計算機控制系統的攪拌機

路面水泥混凝土的攪拌機必須至少配備兩級加水量的反饋控制，目前，國際上先進的水泥混凝土攪拌機有三級加水量控制:

(1)扣除外加劑用水量的加水量自動精確控制;

(2)砂石料含水量的下一盤或當盤反饋控制;

(3)主電動機轉矩(坍落度)反饋控制，攪拌機的計算機可以打印輸出全

部轉矩負載曲線和所有拌和混凝土均勻穩定性的統計參數。

滑模攤鋪水泥混凝土要求至少有前兩級加水量控制，才能生產出質量達到水泥混凝土路面要求的混凝土，特別是攪拌機上砂石料含水量的反饋控制，在我國砂石料露天堆放，日曬雨淋，含水量變化很大的條件下，這一要求顯得很重要也很必要。因此，為減小雨雪和太陽輻射的不利影響，規定應搭建不少于10 d施工使用的防雨雪和防曬篷。

在砂石含水量二級反饋控制中，接觸式檢測探頭經常被成團濕料包裹而失效，測出的砂含水量是失真的，成倍高出砂石真實含水量。這樣經反饋得到的加水量必然過小，使混合料不能符合控制精度的要求。應該選擇非接觸式的微波或超聲波等物理含水量檢測方式。并且應該發展和提倡先進的三級加水量反饋控制的攪拌機。發達國家某些型號的攪拌機，如德國Stetter，使用三級控制方式，可以將半年時間所有生產的混凝土配料精度平均控制在1/萬以內。

目前世界上先進的攪拌機都配備有計算機配料操作系統，某些進口水泥混凝土攪拌機如德國的Stetter攪拌機的操作界面已全部中文化，而且能夠儲存、打印混凝土攪拌過程中每一盤混凝土攪拌軸上承受的轉矩曲線或電能消耗曲線，這就為我們嚴格控制混凝土拌和物均勻穩定性提供了條件。為保障能生產出精細高性能道路水泥混凝土材料提供了技術裝備和控制基礎。應當成為滑模攤鋪水泥混凝土生產的首選攪拌設備。

用于水泥混凝土路面施工的混凝土要求摻加外加劑，且外加劑稱量精度要求很高，如使用的引氣劑，僅為水泥用量的1/萬～2/萬，減水劑僅為水泥用量的千分之幾。由此，大型混凝土攪拌機應具備高精度的外加劑自動計量控制系統，以滿足新拌混凝土對外加劑高精度稱量控制的要求。