淺談水泥混凝土路面機(jī)械化施工攪拌設(shè)備的選擇

方少巖

(衡水市桃城區(qū)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(jī)

大量的施工實(shí)踐表明，一字排列3-6臺(tái)自落式小滾筒攪拌機(jī)生產(chǎn)水泥混凝土的方法，由于加水量無(wú)法控制，其它混凝土原材料的計(jì)量精度也很差，所生產(chǎn)的水泥混凝土材料質(zhì)量低劣。所以各等級(jí)公路水泥混凝土路面的施工均必須使用自動(dòng)控制的攪拌機(jī)生產(chǎn)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(jī)在上等級(jí)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(jī)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品均勻性比強(qiáng)制式攪拌機(jī)差，特別是滑模推鋪水泥混凝土路面采用的高粘度系數(shù)，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(jī)生產(chǎn)的水泥混凝土質(zhì)量是滿足不了其質(zhì)量要求的。

國(guó)內(nèi)有的廠家引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，通過(guò)對(duì)滾筒內(nèi)葉片的改進(jìn)和增加原材料的自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)，生產(chǎn)的產(chǎn)量最高的120～250 t/h大型自落式滾筒混凝土攪拌機(jī)，實(shí)踐證明，混凝土質(zhì)量不錯(cuò)，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(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)

強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)的攪拌機(jī)型式有4種結(jié)構(gòu):單立軸式、多立軸行星式、單臥軸式與雙臥軸式。按目前國(guó)際上公認(rèn)概念和路面工程實(shí)踐，證明生產(chǎn)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(jī)。單立軸和單臥軸適宜生產(chǎn)流態(tài)混凝土，不適合生產(chǎn)偏干硬的大粘聚性混凝土，原因是它們?cè)跀嚢璋敫捎埠透捎残曰炷習(xí)r，混凝土內(nèi)部阻力很高，攪拌過(guò)程中形不成設(shè)計(jì)中要求的回旋混合渦流，不僅攪拌均勻性不高，攪拌時(shí)間較長(zhǎng)，而且主電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩很大，啟動(dòng)沖擊電流和運(yùn)轉(zhuǎn)電能很大，主電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而影響主電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行可靠性。而多立軸行星式和雙臥軸攪拌機(jī)，阻力分散，攪拌速度快，生產(chǎn)效率高，電動(dòng)機(jī)的可靠性較高。

所以，水泥混凝土路面工程必須使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，并應(yīng)優(yōu)先選用多立軸行星式和雙臥軸攪拌方式。

3 優(yōu)先選擇移動(dòng)式連續(xù)式混凝土攪拌機(jī)

公路工程流動(dòng)性很大，為了便于搬遷，快速設(shè)置攪拌站和減少攪拌站的搬遷建設(shè)安裝費(fèi)用，在固定式和移動(dòng)式攪拌機(jī)中，應(yīng)優(yōu)先選擇搬遷機(jī)動(dòng)性好的移動(dòng)式混凝土攪拌機(jī)。

間歇式攪拌機(jī)與連續(xù)式攪拌機(jī)相比，間歇式攪拌機(jī)的混凝土配料精度高，攪拌質(zhì)量好，但體積大，占地多，整機(jī)的可靠性較差。連續(xù)式攪拌機(jī)的生產(chǎn)能力大，占地面積小，可靠性較高，但配料精度調(diào)整不易控制，棄料較多。在配備先進(jìn)可靠的計(jì)算機(jī)計(jì)量控制系統(tǒng)條件下，連續(xù)式攪拌機(jī)更優(yōu)越，較適宜穩(wěn)定均勻大容量的混凝土生產(chǎn)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外間歇式攪拌機(jī)所占的比例遠(yuǎn)大于連續(xù)式，質(zhì)量高的間歇式攪拌機(jī)的選擇余地較大。

從概率理論上講，連續(xù)式的混凝土攪拌機(jī)的可靠性遠(yuǎn)高于間歇式，間歇式攪拌機(jī)上有30臺(tái)以上的電動(dòng)機(jī)和同樣數(shù)量的開(kāi)關(guān)在攪拌一盤(pán)混凝土中，均需啟閉一次。假定每個(gè)電動(dòng)機(jī)及其開(kāi)關(guān)的可靠概率為0.998，則整個(gè)攪拌機(jī)在攪拌一盤(pán)中不出故障的概率為0.998120=0.786，每天攪拌上千盤(pán)混凝土的可靠性顯然更低了。又假定每個(gè)電動(dòng)機(jī)及其開(kāi)關(guān)的可靠概率為0。999，整個(gè)攪拌機(jī)在攪拌一盤(pán)混凝土的可靠性是概率乘法，為0.999120=0.8869，另外，電動(dòng)機(jī)的啟閉比正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(jī)可靠性不高、故障率較多、混凝土供應(yīng)時(shí)斷時(shí)續(xù)的根本原因。施工實(shí)踐表明:進(jìn)口間歇式攪拌機(jī)只有88%左右的可靠性，而國(guó)產(chǎn)間歇式攪拌機(jī)，達(dá)不到這樣高，僅有大約75%左右的可靠性。而連續(xù)式攪拌機(jī)開(kāi)動(dòng)起來(lái)，不停機(jī)，同樣條件下的整機(jī)可靠性為0.99970=0.9324，比間歇式攪拌機(jī)攪拌一盤(pán)混凝土的可靠性都高，只要解決了動(dòng)態(tài)計(jì)量的精度控制問(wèn)題，保證了混凝土質(zhì)量，連續(xù)式攪拌機(jī)應(yīng)當(dāng)是大規(guī)?？焖偈┕さ幕備佀嗷炷辽a(chǎn)的首選設(shè)備。但是保證計(jì)量精度和攪拌優(yōu)質(zhì)混凝土的原則不能動(dòng)搖，目前達(dá)不到這個(gè)要求的連續(xù)混凝土攪拌機(jī)仍不能在滑模攤鋪水泥混凝土生產(chǎn)中使用。

4 應(yīng)配備自動(dòng)稱量?jī)杉?jí)反饋計(jì)量的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的攪拌機(jī)

路面水泥混凝土的攪拌機(jī)必須至少配備兩級(jí)加水量的反饋控制，目前，國(guó)際上先進(jìn)的水泥混凝土攪拌機(jī)有三級(jí)加水量控制:

(1)扣除外加劑用水量的加水量自動(dòng)精確控制;

(2)砂石料含水量的下一盤(pán)或當(dāng)盤(pán)反饋控制;

(3)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(坍落度)反饋控制，攪拌機(jī)的計(jì)算機(jī)可以打印輸出全

部轉(zhuǎn)矩負(fù)載曲線和所有拌和混凝土均勻穩(wěn)定性的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

滑模攤鋪水泥混凝土要求至少有前兩級(jí)加水量控制，才能生產(chǎn)出質(zhì)量達(dá)到水泥混凝土路面要求的混凝土，特別是攪拌機(jī)上砂石料含水量的反饋控制，在我國(guó)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(yáng)輻射的不利影響，規(guī)定應(yīng)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(jí)反饋控制中，接觸式檢測(cè)探頭經(jīng)常被成團(tuán)濕料包裹而失效，測(cè)出的砂含水量是失真的，成倍高出砂石真實(shí)含水量。這樣經(jīng)反饋得到的加水量必然過(guò)小，使混合料不能符合控制精度的要求。應(yīng)該選擇非接觸式的微波或超聲波等物理含水量檢測(cè)方式。并且應(yīng)該發(fā)展和提倡先進(jìn)的三級(jí)加水量反饋控制的攪拌機(jī)。發(fā)達(dá)國(guó)家某些型號(hào)的攪拌機(jī)，如德國(guó)Stetter，使用三級(jí)控制方式，可以將半年時(shí)間所有生產(chǎn)的混凝土配料精度平均控制在1/萬(wàn)以內(nèi)。

目前世界上先進(jìn)的攪拌機(jī)都配備有計(jì)算機(jī)配料操作系統(tǒng)，某些進(jìn)口水泥混凝土攪拌機(jī)如德國(guó)的Stetter攪拌機(jī)的操作界面已全部中文化，而且能夠儲(chǔ)存、打印混凝土攪拌過(guò)程中每一盤(pán)混凝土攪拌軸上承受的轉(zhuǎn)矩曲線或電能消耗曲線，這就為我們嚴(yán)格控制混凝土拌和物均勻穩(wěn)定性提供了條件。為保障能生產(chǎn)出精細(xì)高性能道路水泥混凝土材料提供了技術(shù)裝備和控制基礎(chǔ)。應(yīng)當(dāng)成為滑模攤鋪水泥混凝土生產(chǎn)的首選攪拌設(shè)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(wàn)～2/萬(wàn)，減水劑僅為水泥用量的千分之幾。由此，大型混凝土攪拌機(jī)應(yīng)具備高精度的外加劑自動(dòng)計(jì)量控制系統(tǒng)，以滿足新拌混凝土對(duì)外加劑高精度稱量控制的要求。