水泥混凝土搅拌设备的应用

1.水泥混凝土搅拌设备的用途

水泥混凝土搅拌设备是将一定配合比的水泥、砂子、碎石和水等拌制成水泥混凝土的专用设备，在道路、桥梁、房屋建筑等方面应用最为广泛。

2.水泥混凝土搅拌设备的分类

水泥混凝土搅拌设备的种类繁多，它的分类和特点如下：

（1）按其生产能力和自动化程度分类

水泥混凝土搅拌设备按其生产能力和自动化程度可分为大、中、小型混凝土搅拌设备。

大型混凝土搅拌设备主要用于混凝土制品厂的混凝土搅拌楼，生产效率可达100～200 m3/h，同时由计算机控制，自动化程度高。

中型混凝土搅拌设备主要是作为中小型建设工程现场使用的各种混凝土搅拌站，其生产能力为60～100 m3/h。

小型混凝土搅拌设备主要指那些零散的简易式浇筑场所，生产能力在20 m3/h以下，一般以手动控制。

（2）按其拌和的方式分类

水泥混凝土搅拌设备按其拌和的方式分为自落式拌和设备和强制式拌和设备。

自落式混凝土拌和机的搅拌过程是：滚筒体内壁上设置的刮料叶片在随滚筒的旋转中，将砂石、水泥和添加剂等组成的物料提升到一定高度，随后物料在重力作用下沿叶片的斜面向下滑落，在滑落过程中相互混合，经过反复提升、下落、混合，物料最终被搅拌均匀。这种搅拌机适用于建筑工程中坍落度低、骨料颗粒比较大的混凝土。图2-13所示的双锥反转出料式搅拌机即属于自落式混凝土搅拌设备。

图2-13　双锥反转出料式搅拌机

强制式混凝土搅拌设备与自落式的显著区别是它采用的搅拌机为强制式的。这种强制式搅拌机又可分为主轴圆盘式搅拌机、单卧轴式搅拌机和双卧轴式搅拌机等。工作中都是通过安装在搅拌轴上的铲板（或叶片）对水泥混凝土的混合料进行强制性铲刮和翻腾搅拌，拌和激烈，时间短，质量好，但能耗大，可用于拌制低塑性混凝土，适用于水泥混凝土路面工程。图2-14所示为强制式混凝土搅拌设备。

图2-14　强制式混凝土搅拌设备示意

（3）按作业方式分类

水泥混凝土搅拌设备按作业方式可分为循环作业式和连续作业式两种。

循环作业式搅拌设备的进料、拌料和出料是分批循环进行的，完成一个循环后，再进入下一个循环。连续作业式搅拌设备的进料、拌料和出料工艺过程是连续不断进行的。后者的计量精确度不易保证，各种材料的配合比和拌和时间难以控制，混凝土质量一般较差。

水泥混凝土搅拌设备除上述分类方法外，还有其他分类方法。如按装置的方式可分为固定式和移动式；按出料方式可分为倾倒式和非倾倒式；按拌和鼓的形式又可分为犁式、筒形、双锥形、盘形和槽形等。

3.水泥混凝土搅拌设备的主要组成及结构

1）上料机构

上料机构可分为骨料上料机构和水泥上料机构。

（1）骨料上料机构

用于水泥混凝土搅拌楼的骨料上料机构最常见的是皮带上料机构和斗式提升上料机构。皮带上料机构是连续不断地进行工作，生产效率高，故障比较少。斗式上料机构占地面积少，投资费用低，但生产效率低，而且传动链易磨损，故目前采用皮带上料机构的比较多。

（2）水泥上料机构

水泥混凝土搅拌站所用的水泥基本上以散装水泥为主，其上料机构有以下几种形式：螺旋输送机上料、斗式提升机上料和压缩空气上料等。压缩空气上料是通过管道形式输送。另外，还有一些配套设备，如空压机、喂料机、除尘器等。

2）集料储存机构

集料储存机构是具有一定容积的储存仓，它储存的砂、石、水泥等原料可以不间断地供给搅拌设备，保证搅拌设备工作的连续性。

骨料仓位于搅拌楼的上部，形状多样化，有正方形、矩形、六角形及圆形等，一般都是由隔板分成5～6个储料斗的形式使用。每个料斗的下面设有出料斗门，可以向下方的秤料斗排料。在每个料斗中设有料位指示器。在料仓的顶部设有一台回转式配料器，以将送来的骨料按品种规格分别配送到相应的储斗中。

水泥储仓以圆筒形的居多，数量一般为2～4个，储量可以是50～100 t不等，或者更大些，可以储存不同品种和牌号的水泥。其直径一般在3 m左右，高度为5～15 m。水泥储仓由仓体、仓顶、下圆锥、底架和辅助设施等组成，由钢板卷制焊接成型。为防止水泥起拱，在仓内设有破拱装置或者在仓外设置仓壁振动器。

3）供水系统

在混凝土搅拌工艺中，水的计量精度是特别重要的。水灰比的控制稳定与否，直接影响到混凝土的和易性及最后的结构强度。常见的控制方法有定时控制、流量控制及容积控制多种形式。

定时控制是利用供水时间的长短来控制供水量的装置。图2-15为定时供水系统图，它由电动机、水泵、节流阀和管路等组成。这种装置简单易行，但是供水误差偏大，只能用于不精确的场合。

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图2-15　定时供水系统

1、3—球阀；2—冲洗管；4—吸水管；5—底阀；6—水泵；7—电动机；8—节流管；9—出水管。

流量控制是采用流量数字控制仪进行自动供水计量的，其结构如图2-16所示。它由水泵、输水管、过滤器、冲洗管、电磁阀及蜗轮流量变速器组成，属于电脉冲控制形式，精度较高，对计量要求高的场合是首选设备。

图2-16　流量控制供水系统

l—水泵；2—输水管；3—过滤器；4—冲洗管；5—电磁阀；6—涡轮流量变速器。

容积式计量机构是以固定容器（如水箱等）容积的变化来控制供水量的，它由水箱、进排水电磁阀、液位控制开关等组成，结构简单且可靠性好，供水计量误差一般在±l%左右，是一种简单易行的供水装置。

4）称量机构

称量机构是搅拌设备中的关键部分之一。它主要是对各种材料进行计量，精度的高低对水泥混凝土的质量及成型后的强度有较大的影响。常用的称量机构有机械杠杆式称量机构及电子秤等。

（1）机械杠杆式称量机构

机械杠杆式称量机构一般采用三组或四组杠杆比为1/800的多级杠杆，在最后一级杠杆的平衡位置有微型触点开关和进料斗门联锁，实行程序自动化控制。机械杠杆式称量机构使用时反应迟钝，偏差大，但简单耐用，易维修。

（2）电子秤

电子秤也称微处理机构，它由电阻式拉力传感器、稳压电源、测量电桥、放大器、调速或可逆转电机、微处理器等元器件组成，是目前较先进的称量机构。它的基本原理是将自重和秤斗中的料重所产生的拉力转换为电信号后送往控制台进行控制。图2-17为电子秤工作原理图。

电子秤称量机构比机械杠杆式机构精度高，其配合比的变化范围也比较大，可以同时储存多种材料的多种配合比，而且体积小，容易操作。但是，其对周围环境条件，如湿度、振动、电源干扰等比较敏感。

图2-17　电子秤工作原理

5）搅拌机构

搅拌机构是水泥混凝土搅拌设备的主要组成部分，常用的有JZ系列双锥形混凝土搅拌机、单卧轴混凝土搅拌机和双卧轴混凝土搅拌机。

（1）JZ系列双锥形混凝土搅拌机

双锥形混凝土搅拌机是目前国内常见的搅拌设备，有JZ250、JZ350及JZ750型等几种。搅拌筒是搅拌机的主要工作部件，其结构为双锥形，筒体内焊有两组高低叶片，高低叶片分别与搅拌筒轴线形成一定的夹角。搅拌筒旋转时，叶片使物料做提升和下降运动，同时又使物料做轴向移动。图2-18所示为双锥形搅拌筒。这种搅拌机的出料方式有反转出料和倾翻出料两种形式。

图2-18　双锥形搅拌筒

1—低叶片Ⅰ；2—高叶片Ⅰ；3—高叶片Ⅱ；4—低叶片Ⅱ；5—出料叶片；6—托轮。

（2）双卧轴混凝土搅拌机

双卧轴混凝土搅拌机是一种强制性搅拌设备，其结构如图2-19所示。

图2-19　双卧轴混凝土搅拌机

1—搅拌轴；2—叶片；3—搅拌筒。

双卧轴混凝土搅拌机主要由水平安置的双圆槽形搅拌筒、两根水平方向平行安装的搅拌轴（双卧轴）和相应的传动机构组成。在两根搅拌轴的圆周方向排列安装几组叶片。叶片在两根轴上前后左右都交错开一定的空间，以利于混合料的搅拌。两根搅拌轴由传动机构带动，以相反方向旋转，使两轴间的混合料做强烈的运动，从而被快速搅拌均匀。

双卧轴混凝土搅拌机搅拌效果好，但制造成本较高，适用于配套大容量的搅拌设备。

6）操纵机构

水泥混凝土搅拌设备操纵控制的方式有手动、自动和微机控制等几种方式。手动控制基本上是手柄操作，要配备一定数量的控制人员。除了一些简易的单机搅拌站还继续沿用人工手动控制外，一般已很少采用手动方式。

自动控制是一种具有可编程序控制的自动化程度较高的控制方式。

微机控制是微机加可编程序控制的一种方式，是目前大中型搅拌设备较多采用的一种方式。其主要功能有：混凝土的配合比自动计算和调整功能，砂石含水率的测定及自动补偿功能，对物料的粗精称量和超称处理功能，对称量、投料、搅拌和出料实行顺序自动控制功能，对可能发生的主要机电故障进行监测和报警功能，以及快速自动打印、记录功能等。