張永久

(遼寧綏中縣水利技術(shù)推廣站， 遼寧 綏中 125200)

關(guān)于混凝土工廠規(guī)劃及骨料冷卻的淺述

張永久

(遼寧綏中縣水利技術(shù)推廣站， 遼寧 綏中 125200)

本文從混凝土工廠的規(guī)劃、布置、設(shè)備選型、摻和料和外加劑的摻加措施以及混凝土骨料的冷卻等方面進行闡述，旨在相關(guān)部門提供借鑒和參考。

混凝土工廠； 設(shè)備； 摻合料； 外加劑； 冷卻

1 混凝土工廠規(guī)劃

混凝土工廠一般由拌和樓及其附屬各種混凝土組成材料的儲運、加工處理和加熱冷卻等設(shè)施所組成。以混凝土壩為主的大、中型水利水電樞紐工程，由于混凝土工程量大而集中，質(zhì)量品種又有嚴格要求，因此必須實行混凝土的工廠化生產(chǎn)，這對保證工程的順利進行具有決定性的意義。為了使混凝土工廠的設(shè)置充分滿足施工需要，同時取得良好的經(jīng)濟效益，對于混凝土工廠的設(shè)置，一般應(yīng)進行專門的規(guī)劃工作，特別是在工廠規(guī)模大或地形地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下尤為必要。工廠規(guī)劃主要有兩個方面的內(nèi)容，一是設(shè)廠方式(如：集中、分散、一岸、兩岸)，二是廠址選擇。對于量小而分散的混凝土用戶，可按照具體情況設(shè)置一些小型拌和站供料。

1.1 混凝土的供料方式

在觀音閣水庫選用集中設(shè)廠，設(shè)置一個混凝土工廠集中供料，其占地和土建工程量最省，根據(jù)一些工程的統(tǒng)計，集中設(shè)廠的總工作量大約要小15%，人員配備可少25%～30%，混凝土工廠的投資和運營費用比較低。觀音閣水庫集中設(shè)廠已滿足澆筑高峰年的澆筑量要求，為節(jié)省投資和運營費選擇集中設(shè)廠。

1.2 廠址選擇

a. 混凝土工廠的建設(shè)和生產(chǎn)活動，要避免同其他施工活動互相干擾。

b. 廠址應(yīng)便于拌和樓接受各種材料和運出混凝土，為了減少運輸途中混凝土分離，坍落度損失以及溫度變化，拌和樓應(yīng)盡量靠近用戶。中國多數(shù)大中型水利水電樞紐工程，拌和樓到壩址距離均在500m以內(nèi)。氣候炎熱而無降溫隔熱設(shè)施時，運距應(yīng)按混凝土出機到入倉的時間不超過40min考慮。

c. 廠址一般宜設(shè)在大壩下游，如因受骨料來源、交通、地形等條件限制而必須設(shè)在上游時，應(yīng)盡可能設(shè)置于初期發(fā)電水位以上，并妥善解決水庫蓄水后的混凝土供料問題。

d. 廠址宜選擇在地質(zhì)好、地形比較平緩處，當廠址系從陡坡上開挖出來時，則要特別注意高邊坡的穩(wěn)定和危石處理，同時還應(yīng)研究臺階式的布置方案，以節(jié)省開挖。

2 混凝土工廠布置

2.1 布置的一般原則

a. 在選定廠址的范圍內(nèi)，確定適當拌和樓的位置。拌和樓的地基必須堅實。當一個混凝土工廠采用兩個或兩個以上拌和樓時，要特別注意拌和樓的組合方式。多樓組合的基本要求：每座樓最好有單獨的出料線，一般不宜串聯(lián)；進出料線應(yīng)互不干擾；砂石和水泥要從砂石堆料場和水泥庫一側(cè)進料；拌和樓如需分期安裝，樓與樓間應(yīng)留有必要的施工場地。

b. 對于混凝土有降溫要求的拌和樓，一般要設(shè)冷凍樓供冰、供冷風和冷水。冷凍樓的位置應(yīng)進緊靠拌和樓進冰側(cè)，必要時冷凍樓可架空跨接在混凝土出料線上。目前國產(chǎn)拌和樓料秤布置密集，無法加設(shè)冰秤，只好利用多余的骨料秤位置設(shè)置冰秤或在拌和樓外稱冰直接向集中斗送冰。

c. 大中型混凝土工廠的水泥倉庫一般采用水泥儲罐，其位置要結(jié)合水泥卸載站和拌和樓考慮。從水泥儲罐到拌和樓采用機械輸送時，其水平運距一般不宜超過100m，水泥儲罐地面高程也不宜低于拌和樓，水泥進料方向應(yīng)與拌和樓的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)；氣力輸送時則布置比較靈活，水平運距可達500m，地面高程也可低于拌和樓，具體數(shù)據(jù)由計算確定。

d. 混凝土工廠堆料場應(yīng)設(shè)在地形平坦和排水良好的地段，便于受料和向拌和樓供料。堆料場骨料的活容量一般為3～5d的需用量，特別困難條件下可減少到4h需用量。冬夏季施工按特殊要求確定。

e. 水泥輸送用壓縮空氣的壓力一般僅需2～4kgf/cm2，為減少電耗，混凝土工廠宜設(shè)專用的壓縮空氣站。

f. 為便于料罐沖洗，應(yīng)在運輸線附近設(shè)料罐沖洗間，沖洗用水的壓力一般為2～3kgf/cm2。

g. 為便于處理廢棄的混凝土，應(yīng)在拌和樓或出料線附近設(shè)置適當?shù)膹U料棄料設(shè)施。

2.2 拌和樓的進料和出料

拌和樓的砂石進料和混凝土出料線布置應(yīng)按樓的形式和結(jié)構(gòu)，結(jié)合當?shù)貤l件進行。目前國產(chǎn)方形樓的進出料線相互垂直，六角形樓的進出線夾角成60°，八角形樓進出料線垂直或成45°夾角。改變進出料線的夾角，要對拌和樓作相應(yīng)的改裝。

拌和樓的進料，對于砂石，使用帶式輸送機；對于水泥，有氣力輸送和機械輸送兩種；而干摻合料，用機械輸送。

拌和樓的出料用無軌運輸。拌和樓底層的凈空尺寸應(yīng)滿足運輸工具的通行要求。從混凝土發(fā)料斗下口到運輸工具頂部的凈空不小于0.4m。無軌運輸一般有汽車、料罐車、裝料罐的載重車和攪拌車等幾種方式，其出料線宜采用環(huán)行道，轉(zhuǎn)彎半徑由所用汽車的技術(shù)性能決定，但在拌和樓前后至少各有10m的直線段。

自卸汽車運輸漏漿不易避免，路面須設(shè)置不少于5‰的縱坡，兩側(cè)設(shè)排水溝，以利沖洗排水。

3 混凝土工廠的設(shè)備選型

3.1 混凝土工廠的生產(chǎn)能力

3.1.1 混凝土高峰月的澆筑強度

一般應(yīng)按施工計劃確定，如無進度計劃，可按式下式進行估算：

Qm=KmV/N

式中Qm——混凝土的高峰月澆筑強度，m3；

V——在計算時段內(nèi)由該混凝土廠供應(yīng)的混凝土量，m3；

N——相應(yīng)于V的混凝土澆筑月數(shù)，月；

Km——月不平均系數(shù)，當V按全工程的混凝土量計算時，Km=1.8～2.4；V為估算高峰年混凝土澆筑量時，取Km=1.3～1.6。對規(guī)模較大，結(jié)構(gòu)簡單，受水文氣象因素影響較小，管理水平較高的混凝土工程，Km取較小值，反之取較大值。

所以，Qm=1.5×52×104/8=9.75萬m3

3.1.2 混凝土工廠小時生產(chǎn)能力

從高峰月強度換算成工廠的小時生產(chǎn)能力Qh，可按式下式計算：

式中Qh——小時生產(chǎn)能力，m3/h；Kh——小時不均勻系數(shù)，可取1.5。

3.2 拌和樓的選型

選擇拌和樓時應(yīng)注意：

a. 按最大骨料粒徑選用相應(yīng)容量的攪拌機。

b. 主體工程用的混凝土，由于質(zhì)量要求較高，稱量三種和三種以上骨料的累計秤精度較差，一般不宜采用。

c. 一個混凝土工廠配置的拌和樓以1～2座為宜，一般不超過3座。

d. 盡量采用通用的拌和樓，如工程有特殊要求時，亦可提出要求專門訂購，但須考慮后續(xù)工程利用的可能性和合理性。

e. 拌和樓選定以后，砂石、水泥、外加劑和摻合料的供應(yīng)均應(yīng)按拌和樓的生產(chǎn)能力進行配套。供冷設(shè)施則可按實際需要配置。

根據(jù)觀音閣水庫的實際情況，使用兩座由業(yè)主提供的KBP-BH型拌和樓，系日本光洋機械產(chǎn)業(yè)株式會社制造，分別于1990年4月和9月投產(chǎn)。

拌和機攪拌強勁，拌和均勻，其功能齊全，自動化以及安全等性能較佳，適宜于干硬性混凝土的拌和?；炷涟韬皖~定拌和量2×2.5m3/次，設(shè)定純拌和時間60s，設(shè)計每座攪拌能力為碾壓混凝土180m3/h；常態(tài)混凝土240m3/h。

4 摻和料和外加劑的摻加措施

4.1 摻和料

摻和料以粉煤灰使用最廣。對其質(zhì)量要求及主要特性見下表。

粉煤灰質(zhì)量要求表

在觀音閣水庫摻合料中選用干法摻加。干粉煤灰顆粒較細，摻加效果較好，其裝卸儲運均可采用和水泥相同的方法。由于粉煤灰的比重小，宜用機械輸送；斗式提升機要用淺斗、慢速。氣力輸送時要特別注意密封和收塵。

干法如同水泥一樣可直接加入攪拌機混合。由于粉煤灰的顆粒有集結(jié)成團的特性，按照國外經(jīng)驗，宜將粉煤灰、水泥和水先投入攪拌機，然后在投入其他材料。干法也可將水泥和粉煤灰按需要的比例事先混合均勻，配置成粉煤灰水泥。這樣可以簡化粉煤灰的運輸、儲存和計量作業(yè)，不必延長拌和時間，也有利于穩(wěn)定混凝土質(zhì)量。

4.2 外加劑

混凝土的外加劑很多，包括引起劑、減水劑、緩凝劑、早強劑和速凝劑等，可根據(jù)施工需要和混凝土的質(zhì)量性能要求，采用適當?shù)耐饧觿?/p>

常用的減水劑有亞硫酸鹽紙漿廢液、木質(zhì)素磺酸鈣、糖蜜等。引起劑有松香熱聚物、松脂皂和乳化劑OP等。觀音閣水庫大壩碾壓混凝土使用吉林開山屯的木質(zhì)素磺酸鈣減水劑。而常態(tài)混凝土除摻木鈣外，同時摻入上海麥斯特公司生產(chǎn)的AEA202引起劑。

5 混凝土骨料的冷卻

5.1 冷卻方式

a. 堆料廠骨料初冷，包括料堆表面噴水、料堆內(nèi)部通風冷卻以及設(shè)置遮陽棚，保持一定的儲料量和料層厚度等措施，以穩(wěn)定、降低骨料的初始溫度。

b. 凍水拌和。

c. 以冰代水、加冰拌和。

d. 風冷粗骨料。

e. 水冷粗骨料，有浸泡冷卻、罐內(nèi)循環(huán)水冷卻和噴淋水冷卻等方法。

f. 真空汽化法冷卻粗、細骨料。

g. 在熱交換器內(nèi)冷卻水泥和砂子。

h. 在氣力輸送系統(tǒng)中用液氮冷卻水泥，用液氮直接冷卻水或正在拌和中的混凝土。

觀音閣水庫采用堆料場骨料初冷,冷凍水拌和,水冷骨料等方式進行冷卻。

5.2 堆料場骨料冷卻

觀音閣水庫堆料場冷卻采用以下幾種方法。

a. 適當增大堆料高度(一般為6～8m，視工地實際情況而定)，延長堆存時間，在低溫時間上料，適當延長換料的間隔時間以及在骨料堆料場上搭蓋遮陽棚等措施。由于料層本身的隔熱性能，可使料堆內(nèi)部的骨料溫度基本穩(wěn)定，不受太陽暴曬、晝夜氣溫劇烈變化的影響。

b. 在堆料場表面少量噴水，以經(jīng)常保持表面濕潤為度。噴霧也有一定效果，但噴霧主要從大氣吸熱，雖可降低堆料場上空氣溫，但由于增加了大氣濕度，不利于骨料表面水的蒸發(fā)和從骨料直接吸取熱量。

蒸發(fā)制冷可抵消從太陽、大氣吸收的大部分熱量，使堆料溫度低于月平均氣溫。但當表面溫度低于氣溫后，蒸發(fā)量就開始大大減少。一般噴水量不宜過多，否則多余水分向下滲流，把從表面吸收的熱量帶到料堆內(nèi)部，對降溫不利。為保持表面濕潤，須經(jīng)常補充適量的水分。

c. 料堆內(nèi)部通風冷卻。對于粒徑40mm以上的粗骨料，若當?shù)厝找箿夭钶^大，相對濕度較低，可考慮在夜間鼓入低溫自然空氣，費用低而效果明顯。

d. 料堆內(nèi)埋管道冷卻水冷卻。對于砂和5～20mm一級細石，由于對空氣的穿透阻力大，又不易脫水，一般都避免直接進行水冷和風冷。但因堆場堆存的時間較長，在潮濕狀態(tài)下，砂和小石的導(dǎo)熱系數(shù)較干料高，如冷卻要求不高，可在堆場內(nèi)用循環(huán)水進行冷卻。

5.3 水冷骨料

觀音閣水庫采用噴淋法冷卻骨料，這種方式在帶式輸送機上進行。噴淋水管布置在帶式輸送機上方，管道可以連續(xù)也可以分段。噴淋水量分段控制，水溫為10℃。淋水廊道為隔熱結(jié)構(gòu)，骨料進入帶式輸送機前宜先沖洗干凈。帶式輸送機分冷卻段和脫水段。冷卻段傾角約1%～2%，脫水段傾角較大(5%～7%或更大)此時不再噴淋冷水。脫離帶式輸送機后的骨料常用雙層振動篩脫水。每噸骨料的噴淋水量視降溫幅度而定。

5.4 冷凍水拌和

觀音閣水庫在拌和混凝土?xí)r采用加冷水，首先在一個大水池內(nèi)冷卻水，使它達到預(yù)期溫度并保持此溫度，用此水進行拌和，這樣就可以降低混凝土的出口溫度。

6 結(jié) 語

在觀音閣水庫采用噴淋法冷卻骨料，這種方式在調(diào)節(jié)料倉到拌和樓的帶式輸送機上進行，工藝簡單易行，節(jié)省時間和投資，降低了工作量，提高了工作效率。在混凝土的拌和時采用預(yù)制冷水進行拌和，溫度為4℃，由于碾壓混凝土的含水量較低，而此種方式有利于控制混凝土中的含水量，更有利于對混凝土出口溫度的控制，是一種簡單、經(jīng)濟而有效的方式。

[1] 翁定伯.混凝土冷卻和節(jié)能[J].建設(shè)機械技術(shù)與管理，2007(5).

[2] 葉志強,焦生杰,葉敏.混凝土骨料預(yù)冷熱力學(xué)仿真分析[J].水利水電技術(shù)，2014(1).

[3] 葉敏,葉志強,焦生杰.混凝土骨料預(yù)冷系統(tǒng)能源優(yōu)化仿真研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2014(11).

[4] 戴榮華.從骨料風冷淺議拌和樓料倉改造[J].人民長江，1992(6).

[5] 龍慧文,張駿.混凝土預(yù)冷二次風冷骨料技術(shù)研究與應(yīng)用[J].水力發(fā)電學(xué)報，2009(6).

[6] 龍慧文,李紅麗,張駿.混凝土骨料二次風冷技術(shù)[J].湖北水力發(fā)電，2007(4).

Description on concrete factory planning and aggregate cooling

ZHANG Yongjiu

(LiaoningSuizhongCountyWaterConservancyTechnologyExtensionStation,Suizhong125200,China)

In the paper, concrete factory planning, layout, equipment selection, admixture and additive adding measures, concrete aggregate cooling and other aspects are described to provide reference for related departments.

concrete factory; equipment; admixtures; additive; cooling

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.06.016

TV42

A

1005-4774(2017)06- 0065- 04