預拌混凝土生產技術及其應用

摘要　介紹了預拌混凝土生產技術發(fā)展概況、生產工藝過程及其特點，結合蘭化化建公司實際應用情況，提出幾點體會。

關鍵詞　預拌混凝土　輸送　泵送　應用

    預拌混凝土亦稱商品混凝土，系指在混凝土攪拌工廠根據用戶的訂貨要求，制備出用戶所需品種和強度等級的混凝土拌合物,并通過專用的運輸設備(混凝土攪拌輸送車) ，在計劃的時間內把混凝土拌合物運往施工現場；或者用專用泵將混凝土拌合物通過管道輸送到指定的施工現場模板內。此項技術的應用實現了混凝土生產的工廠化和施工機械化。

1　技術發(fā)展概況

    1903 年德國建造了世界第一座預拌混凝土工廠，由于客觀條件限制發(fā)展速度緩慢。自50 年代起液壓傳動技術在機械行業(yè)得到廣泛應用后，這一技術在世界各國才得到普及和應用。目前在經濟發(fā)達國家，預拌混凝土的產量幾乎占全部混凝土產量的60% 以上,德國、美國、瑞典、日本等國均在80% 以上。70 年代末，全世界大約有三萬個預拌混凝土工廠，產量達到5億m³，從業(yè)人員40萬人。預拌混凝土已成為一個獨立的工業(yè)部門在這些國家出現，服務范圍除建筑外還包括道路、橋梁、港口等方面。

    我國預拌混凝土技術發(fā)展起步較晚，70年代末，首次從日本購進成套混凝土攪拌站、攪拌輸送車和輸送泵，開始了我國預拌混凝土生產和泵送混凝土施工。1978 年常州市建立預拌混凝土攪拌站，以商品形式向用戶提供混凝土。同年，上海寶鋼購進日本成套設備，建成生產能力50萬m³ 預拌混凝土攪拌站。這些年來，建設部推出一系列優(yōu)惠政策，有力地促進了預拌混凝土技術的發(fā)展。

    1995 年全國共建成預拌混凝土攪拌站600余座，預拌混凝土設計生產能力6000萬m³,上海、北京、大連、廣州等城市預拌混凝土產量已達到混凝土總量的60%～ 80% ，已接近發(fā)達國家水平。但全國發(fā)展很不平衡，還有個別省份尚屬空白，因此全國預拌混凝土產量占混凝土的比例還不足10%。

    近幾年，我國在吸收、消化外國技術的基礎上，開始制造國產預拌混凝土生產施工設備。在推廣高等級混凝土、特種混凝土及泵送技術方面也取得了一定的成績。

    預拌混凝土技術是現澆混凝土技術的重大進步，是建筑施工走向現代化的重要標志。預拌混凝土在混凝土生產總量中所占的比例，從一定程度上反映了一個國家、一個企業(yè)建筑施工水平的高低。我國建設部已將發(fā)展預拌混凝土技術列為建筑工程十項新技術之一，要求2000 年預拌混凝土產量達到全國現澆混凝土總量的20%，設計生產能力達到8000萬m³，國家重點項目和各大中城市城建用預拌混凝土不低于混凝土總量80%。

2　工藝技術

2.1　傳統技術

    長期以來，混凝土生產是人工上料、杠桿稱計量、現場分散攪拌，混凝土拌合物澆灌則全靠手推車、吊斗、井架和吊車等工具。該生產施工方法勞動強度大，生產效率低、產品質量不穩(wěn)定、現場污染嚴重，從而制約著建筑水平的提高。

2.2　新工藝技術

    2.2.1　混凝土攪拌新工藝采用攪拌站集中生產混凝土，亦稱預拌混凝土。根據原材料運送流程，攪拌站分為單階式和雙階式兩種。

    在單階式工藝中，原材料一次提升到需要高度，卸到儲料斗內，然后靠自重下落進入稱量配料，最后進入混凝土攪拌機，這種工藝工序時間短，效率高，但占地面積大。雙階式工藝流程中，原材料經第一次提升進入貯料斗，經稱量配料后，再經第二次提升送入混凝土攪拌機。這種工藝攪拌站運輸設備較簡單,占地面積較小。

    預拌混凝土攪拌站流程的選擇，取決于混凝土產量、投資、原材料供應、廠區(qū)面積及機械化程度等因素。我國已能制造成套混凝土攪拌站，生產能力有30m³/h、50 m³/h等多種，以供用戶選用。

    攪拌站主要設備為混凝土攪拌機，機型分為立軸和臥軸式兩種，性能比較見表1。

    臥軸式攪拌機是一種新的機型，它大大提高了混凝土的均勻性，是國內預拌混凝土攪拌站首選機型。

    攪拌站控制系統由上料、配料、稱量和攪拌控制等部分組成。該系統已由手動、半自動操作向卡片式全自動和電子計算機操作方向發(fā)展。微機控制使上料、配料、稱量、攪拌、卸料全部工藝過程一體化，計量精度高，實現了預拌混凝土技術的現代化管理。

2.2.2　預拌混凝土運輸車

    預拌混凝土運輸采用專用的混凝土攪拌輸送車，該車在運輸途中，攪拌筒始終處于轉動狀態(tài)，從而使筒內的混凝土拌合物在運輸過程中不致產生離析。我國混凝土攪拌輸送車大多采用容量為6m³的攪拌筒，它是由載重汽車改制而成，從汽車發(fā)動機引出動力，以液壓傳動來驅動攪拌筒轉動。

2.2.3　泵送混凝土

    泵送混凝土使混凝土運輸實現現代化施工。按能否移動泵體分為固定式泵、拖掛式泵和汽車式泵。按驅動方式分為活塞式泵和擠壓式泵。我國目前多采用液壓活塞式泵，其主要構件是泵體分配閥，分配閥分為閘板閥和S 管形閥。S 管形閥是近期才發(fā)展的新型分配閥，其動力消耗低、輸送混凝土平穩(wěn)、不易堵塞管道，是混凝土分配閥發(fā)展的方向。

    由于泵送壓力不同，可分為低壓泵、中壓泵及高壓泵?；炷僚帕?0～ 60m³/h，輸送管道大多采用Dn125mm?？筛鶕┕补嗨俣群蜐补嗑嚯x選擇不同性能的泵型。

    汽車式泵配有可折疊并能自由旋轉的布料管道20～ 30m,利用布料管道把混凝土輸送到指定的澆灌地點模板內，它可以自由行走和短距離澆灌，具有很大的靈活性。

    與普通混凝土相比，泵送混凝土除應滿足工程設計對混凝土要求的強度、抗?jié)B、抗凍等性能外，尚應保證混凝土的可泵性，即混凝土拌合物在泵的作用下，能連續(xù)平穩(wěn)地通過管道而不產生離析，具體包括以下幾點：

    (1) 每m³混凝土中水泥最低用量不少于300kg。泵送時混凝土拌合物坍落度應大于10cm。

    ( 2) 骨料最大粒徑： 礫石不超過管徑1/3；碎石不超過管徑1/4。

    ( 3) 砂率應比普通混凝土提高7%～9% ，要求粒徑小于0.315mm 的骨料應占骨料總數15% 以上。

    (4) 外加劑： 為增大混凝土的流動度和延緩凝結時間，應在泵送混凝土中加入減水劑。根據混凝土強度等級要求可分別選用木質素磺酸鈣、萘系列高效減水劑、泵送劑等。

    (5) 摻合料： 在泵送混凝土中摻一部分半活性材料，可以改善混凝土的使用性能和泵送性能，又可代替一些水泥，達到節(jié)約水泥的目的。一般在泵送混凝土中摻入10%～15%的磨細粉煤灰，粉煤灰質量應符合GBJ - 90標準規(guī)定指標。

2.3　新工藝優(yōu)越性

    預拌混凝土技術是將分散的混凝土攪拌方式變成集中專業(yè)化工廠生產，并以商品的形式向用戶提供混凝土，它將混凝土攪拌、輸送、布料三個工序緊密結合在一起，使混凝土生產施工技術產生了一次根本的變革。實踐證明，使用該技術具有以下優(yōu)越性：

    (1) 提高勞動生產率250% 以上；減少砂、石損耗12% ，節(jié)約水泥用量10%～ 15%;節(jié)約土建臨設費用30%～ 50%。

    (2) 混凝土產品質量可靠、穩(wěn)定。

    (3) 施工進度快，工期短，且噪聲低。

3　實際應用

    蘭化化建公司于1986 年從日本引進一套生產能力為44 m³/h的自動化混凝土攪拌站，并配有載量6m³混凝土攪拌輸送車和輸送量為60 m³/h汽車式泵。44 m³/h自動化混凝土攪拌站，為單階可拆移動式。主機為750L 雙臥軸攪拌機；砂石用裝載機與四條30m皮帶上料；兩個50t散裝水泥儲罐，水泥通過螺旋輸送機與斗式提升機上料；電子秤計量；卡片式全自動操作系統控制。

    汽車式泵為15t三菱底盤，車上裝有DC- A 800B 施維茵泵，配有<125 mm三節(jié)折疊布料管，管長18m ，可在半徑20m范圍內澆灌混凝土；分配閥為閘板式，泵送量60 m³/h，泵送壓力10MPa，可以輸送坍落度10～15cm ，混凝土水平距離440m，垂直高度125m。

    自1989 年以來，這套設備在蘭化技改項目低密度聚乙烯、丙烯腈、乙烯、大化肥等工程上使用，運行正常，共生產預拌混凝土15萬m³，產值3500萬元，取得利潤750萬元,混凝土試塊強度保證率達到100%。其它指標也均符合設計要求。該技術的應用在甘肅省內尚屬首家，1995 年經省市兩級主管部門評審，取得了一級商品混凝土生產許可證書。

4　幾點體會

    (1) 預拌混凝土技術必將取代傳統的現場攪拌和澆灌方式，這是我國建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢；另外我國水泥年產量居世界首位,為此預拌混凝土在我國更具應用潛力。

    (2) 預拌混凝土是一種特殊商品，在生產過程中應嚴格控制材料質量，加強工序管理，確保其質量符合設計要求。

    (3) 攪拌站的設置必須統籌規(guī)劃，達到合理布局。

    (4) 預拌混凝土是一個具有高效益、高風險的產業(yè)，目前在我國尚處起步階段，政府要規(guī)范市場行為，加強監(jiān)督。企業(yè)要加強管理,不斷開發(fā)新技術、降低成本，使其沿著健康道路發(fā)展。