任务二　常态混凝土拌和料生产

随着现代水利水电施工技术的发展,大型混凝土拌和楼被广泛采用,混凝土生产系统(又称混凝土工厂)一般由拌和楼(站)及与其配套的辅助设施组成,包括混凝土原材料储运、二次筛分和冷却(或加热)等设施组成。

一、混凝土生产系统的组成

通常混凝土生产系统由拌和楼(站)、骨料储运设施、胶凝材料储运设施、外加剂车间、冲洗筛分车间、预冷预热车间、空压站、实验室及其他辅助车间等组成。

1.拌和楼

拌和楼是混凝土生产系统主要部分,也是影响混凝土生产系统布置的关键设备。一般根据混凝土质量要求、浇筑强度、混凝土骨料最大粒径、混凝土品种和混凝土运输等要求选择拌和楼。

2.骨料储运设施

骨料储运设施包括骨料输送和储存设施,按拌和楼生产要求,向拌和楼供应各种满足质量要求的粗细骨料。拌和楼一般采用轮换上料,净骨料(包括细骨料)供料点至拌和楼的输送距离宜在300m以内,当大于300m时,应在混凝土生产系统设置骨料调节堆(仓)。若骨料采用汽车运输,骨料中转较困难时,粗骨料调节堆的活容积一般为混凝土生产系统生产高峰日平均需要量2～3天的用量,细骨料不宜小于3天需用量;若采用胶带机转运骨料,场地布置困难,粗骨料调节堆活容积为混凝土生产系统生产高峰日平均需要量1～2天的用量,细骨料为2～3天的用量。混凝土生产系统骨料调节堆可采用料堆堆料和料仓储料两种方式。对混凝土工程量较小、生产时间短的工程可采用料堆堆料,堆料高度5～8m;对混凝土工程量较大,生产时间长、生产环境要求高,混凝土月强度较高的工程,为减少骨料二次污染,宜采用料仓堆料。

3.胶凝材料储运

混凝土生产系统胶凝材料储运设施一般包括水泥和粉煤灰两部分,距拌和楼距离不宜大于200m。目前,大、中型水利水电工程一般不采用袋装水泥,混凝土生产系统应设置一定数量的散装水泥罐。因大、中型水利水电工程施工时间较长,粉煤灰供应不确定因素多,粉煤灰源多而不稳定,质量差异较大,为利于混凝土质量控制,粉煤灰罐不宜少于2个。混凝土生产系统胶凝材料从料源到工地运输,必要时可设置胶凝材料中转库,中转库的布置地点,一般由施工总组织确定。混凝土生产系统内胶凝材料宜采用气力输送。

4.二次冲洗筛分

粗骨料在长距离运输和多次转储过程中,常常发生破碎和二次污染,为了满足骨料质量要求,一般在混凝土生产系统设置二次冲洗筛分设施,控制骨料超逊径含量,排除石渣石屑。二次冲洗筛分有两种形式:其一是地面冲洗二次筛分,冲洗筛分后骨料直接储存在一次风冷料仓,如三峡二期工程98.7m高程等五个混凝土生产系统;其二是地面冲洗、楼顶二次筛分,筛分后的骨料直接进拌和楼料仓,如湖南五强溪工程96.0m高程混凝土生产系统。

5.实验室

混凝土生产系统应设置混凝土实验室,承担混凝土材料、混凝土拌和质量控制和检验。混凝土生产系统实验室建筑面积可按混凝土工程量来计算,每1万m3混凝土实验室建筑面积不宜小于1m2(包括监理单位现场实验室),且不宜小于250m2。

6.外加剂车间

目前,水利水电工程外加剂成品一般以浓缩液或固体形状运到工地,再配成液剂使用。固体浓缩外加剂在工地一般设置拆包、溶解、稀释、匀化稳定和输送几道工序。外加剂溶解在不能自流时,用提升泵输送至拌和楼,拌和楼外加剂贮液灌应设置回液管至外加剂车间。如三峡二期工程90m和79m高程混凝土生产系统。如采用液体外加剂在工地可不设置专用车间,随配随用。如水口工程采用液体外加剂,在拌和楼下配制后,直接用泵输送上楼。

7.其他辅助车间

根据工程需要,混凝土生产系统还设有汽车停车场(如使用铁路运输时还应设机车场和机车线)、冲洗间、修理间、仓库、油库、调度控制室、配电所等,承担系统辅助生产任务。

二、混凝土拌和楼选择的一般原则

一个混凝土生产系统拌和楼不宜超过3座,也不宜超过2种楼型。过多的拌和楼会使混凝土生产系统工艺布置、生产管理和施工组织复杂化,混凝土各种材料供应、储存和运输干扰加大,胶带机上楼布置也困难。

三、拌和楼生产能力的选取

拌和楼的生产能力在不同程度上受到骨料冷却(或加热)、掺合料、混凝土坍落度、级配改变、机械电气设备的运行维修、控制系统等因素的影响,在确定拌和楼生产能力时,应按铭牌生产能力,根据使用条件进行核算,类比国内外相同楼型,相似使用条件下拌和楼实际达到的生产能力,最终确定所选拌和楼的生产能力。部分拌和楼生产能力参见表3-1。

四、拌和楼型式的选择

拌和楼按结构布置型式可分为直立式、二阶式和移动式三种型式,按搅拌机配置可分为自落式、强制式及涡流式等型式拌和楼。

1.直立式拌和楼

直立式拌和楼将骨料、胶凝材料的进料、储料、称量、拌和、混凝土出料等各工艺环节由上而下垂直布置在一座楼内,物料只做一次提升,这种楼型在国内外广泛采用,用于混凝土工程量大、使用周期长、施工场地狭小的水利水电工程。

2.二阶式拌和楼

二阶式拌和楼是将直立式拌和楼分成两大部分,一部分包括骨料进料、料仓及称量设备,另一部分包括胶凝材料配料、混凝土拌和、混凝土出料设备和控制台等,两部分中间一般用胶带连接,将配好的骨料送入搅拌机,骨料分两次提升,两个部分一般布置在同一个高程上,也可根据地形高差布置在两个高程上。这种结构布置形式拌和楼安装拆迁方便、机动灵活、时间短。小浪底工程混凝土生产系统4×3m3拌和楼采用这种结构型式。

3.移动式拌和楼

移动式拌和楼一般用于小型水利水电工程,混凝土骨料粒径在80mm以下。混凝土拌和船是建造在浮动船舶上的拌和站,主要用于石油、海湾港口码头、河防、桥梁工程等。

五、混凝土生产设备选型与生产作业

(一)混凝土配料

混凝土制备的过程包括储料、供料、配料和拌和。其中配料和拌和是主要生产环节,也是质量控制的关键,要求品种无误、配料准确、拌和充分。

混凝土配料是按设计要求,称量每次拌和混凝土的材料用量。配料的精度直接影响混凝土质量。混凝土配料要求采用重量配料法,即将砂、石、水泥、掺和料按重量计量,水和外加剂溶液按重量折算成体积计量。施工规范对配料精度(按重量百分比计)的要求是水泥、掺和料、水、外加剂溶液为±1%,砂石料为±2%。

设计配合比中的加水量根据水灰比计算确定,并以饱和面干状态的砂子为标准。由于水灰比对混凝土强度和耐久性影响极为重大,绝不能任意变更;施工采用的砂子,其含水量又往往较高,在配料时采用的加水量,应扣除砂子表面含水量及外加剂中的水量。

1.给料设备

给料是将混凝土各组分从料仓按要求供到称料料斗。给料设备的工作机构常与称量设备相连,当需要给料时,控制电路开通给料。当计量达到要求时,即断电停止给料。常用的给料设备见表3-2。

2.配料称量设备

混凝土配料称量的设备,有简易称量(地磅)、电动磅秤、自动配料杠杆秤、电子秤、配水箱及定量水表。

(二)混凝土拌和

用拌和机拌和混凝土较广泛,能提高拌和质量和生产率。拌和机械有自落式和强制式两种。

1.混凝土搅拌机

(1)自落式混凝土搅拌机。自落式搅拌机是通过筒身旋转,带动搅拌叶片将物料提高,在重力作用下物料自由坠下,反复进行,互相穿插、翻拌、混合使混凝土各组分搅拌均匀的。

(2)强制式混凝土搅拌机。强制式混凝土搅拌机一般筒身固定,搅拌机片旋转,使物料受到剪切、挤压而翻滚、滑动、混合,使混凝土各组分搅拌均匀。

2.混凝土搅拌机的安装、使用

(1)混凝土搅拌机的安装:

1)搅拌机的运输。搅拌机运输时,应将进料斗提升到上止点,并用保险铁链锁住。轮胎式搅拌机的搬运可用机动车拖行,但其拖行速度不得超过15km/h。如在不平的道路上行驶,速度还应降低。

2)搅拌机的安装。按施工组织设计确定的搅拌机安放位置,根据施工季节情况搭设搅拌机工作棚,棚外应挖有排除清洗搅拌机废水的排水沟,能保持操作场地的整洁。

固定式搅拌机,应安装在牢固的台座上。当长期使用时,应埋置地脚螺栓;如短期使用,可在机座下铺设木枕并找平放稳。

轮胎式搅拌机,应安装在坚实平整的地面上,全机重量应由四个撑脚负担而使轮胎不受力,否则机架在长期荷载作用下会发生变形,造成连接件扭曲或传动件接触不良而缩短搅拌机使用寿命。当搅拌机长期使用时,为防止轮胎老化和腐蚀,应将轮胎卸下另行保管。机架应以枕木垫起支牢,进料口一端抬高3～5cm,以适应上料时短时间内所造成的偏重。轮轴端部用油布包好,以防止灰土泥水侵蚀。

某些类型的搅拌机须在上料斗的最低点挖上料地坑,上料轨道应伸入坑内,斗口与地面齐平,斗底与地面之间加一层缓冲垫木,料斗上升时靠滚轮在轨道中运行,并由斗底向搅拌筒中卸料。

(2)搅拌机的使用:

1)搅拌机使用前的检查。搅拌机使用前应按照“十字作业法”(清洁、润滑、调整、紧固、防腐)的要求检查离合器、制动器、钢丝绳等各个系统和部位是否机件齐全、机构灵活、运转正常,并按规定位置加注润滑油脂。检查电源电压,电压升降幅度不得超过搅拌电气设备规定的5%。随后进行空转检查,检查搅拌机旋转方向是否与机身箭头一致,空车运转是否达到要求值,供水系统的水压、水量是否满足要求。在确认以上情况正常后,搅拌筒内加清水搅拌3min然后将水放出,再可投料搅拌。

2)开盘操作。在完成上述检查工作后,即可进行开盘搅拌,为不改变混凝土设计配合比,补偿黏附在筒壁、叶片上的砂浆,第一盘应减少石子约30%或多加水泥、砂各15%。

3)正常运转:

a.投料顺序。普通混凝土一般采用一次投料法或两次投料法。一次投料法是按砂(石子)、水泥、石子(砂)的次序投料,并在搅拌的同时加入全部拌和水进行搅拌;二次投料法是先将石子投入拌和筒并加入部分拌和用水进行搅拌,清除前一盘拌和料黏附在筒壁上的残余,然后再将砂、水泥及剩余的拌和用水投入搅拌筒内继续拌和。

b.搅拌时间。混凝土搅拌质量直接和搅拌时间有关,搅拌时间应满足表3-3的要求。

c.操作要点。搅拌机操作要点见表3-4。

d.搅拌质量检查。混凝土拌和物的搅拌质量应经常检查,混凝土拌和物颜色均匀一致,无明显的砂粒、砂团及水泥团,石子完全被砂浆所包裹,说明其搅拌质量较好。

4)停机。每班作业后应对搅拌机进行全面清洗,并在搅拌筒内放入清水及石子运转10～15min后放出,再用竹扫帚洗刷外壁。搅拌筒内不得有积水,以免筒壁及叶片生锈,如遇冰冻季节应放尽水箱及水泵中的存水,以防冻裂。

每天工作完毕后,搅拌机料斗应放至最低位置,不准悬于半空。电源必须切断,锁好电闸箱,保证各机构处于空位。