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)

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(jìn)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(chǔ)運(yùn)、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(yán)格要求，因此必須實(shí)行混凝土的工廠化生產(chǎn)，這對(duì)保證工程的順利進(jìn)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(shí)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于混凝土工廠的設(shè)置，一般應(yīng)進(jìn)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(gè)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(duì)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(kù)選用集中設(shè)廠，設(shè)置一個(gè)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(jì)，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(yùn)營(yíng)費(fèi)用比較低。觀音閣水庫(kù)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(yùn)營(yíng)費(fèi)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(dòng)，要避免同其他施工活動(dòng)互相干擾。

b. 廠址應(yīng)便于拌和樓接受各種材料和運(yùn)出混凝土，為了減少運(yùn)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(guó)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(wú)降溫隔熱設(shè)施時(shí)，運(yùn)距應(yīng)按混凝土出機(jī)到入倉(cāng)的時(shí)間不超過(guò)40min考慮。

c. 廠址一般宜設(shè)在大壩下游，如因受骨料來(lái)源、交通、地形等條件限制而必須設(shè)在上游時(shí)，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(kù)蓄水后的混凝土供料問(wèn)題。

d. 廠址宜選擇在地質(zhì)好、地形比較平緩處，當(dāng)廠址系從陡坡上開挖出來(lái)時(shí)，則要特別注意高邊坡的穩(wěn)定和危石處理，同時(shí)還應(yīng)研究臺(tái)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(dāng)拌和樓的位置。拌和樓的地基必須堅(jiān)實(shí)。當(dāng)一個(gè)混凝土工廠采用兩個(gè)或兩個(gè)以上拌和樓時(shí)，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(dú)的出料線，一般不宜串聯(lián)；進(jìn)出料線應(yīng)互不干擾；砂石和水泥要從砂石堆料場(chǎng)和水泥庫(kù)一側(cè)進(jìn)料；拌和樓如需分期安裝，樓與樓間應(yīng)留有必要的施工場(chǎng)地。

b. 對(duì)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(fēng)和冷水。冷凍樓的位置應(yīng)進(jìn)緊靠拌和樓進(jìn)冰側(cè)，必要時(shí)冷凍樓可架空跨接在混凝土出料線上。目前國(guó)產(chǎn)拌和樓料秤布置密集，無(wú)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(cāng)庫(kù)一般采用水泥儲(chǔ)罐，其位置要結(jié)合水泥卸載站和拌和樓考慮。從水泥儲(chǔ)罐到拌和樓采用機(jī)械輸送時(shí)，其水平運(yùn)距一般不宜超過(guò)100m，水泥儲(chǔ)罐地面高程也不宜低于拌和樓，水泥進(jìn)料方向應(yīng)與拌和樓的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)；氣力輸送時(shí)則布置比較靈活，水平運(yùn)距可達(dá)500m，地面高程也可低于拌和樓，具體數(shù)據(jù)由計(jì)算確定。

d. 混凝土工廠堆料場(chǎng)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(chǎng)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(yùn)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(dāng)?shù)膹U料棄料設(shè)施。

2.2 拌和樓的進(jìn)料和出料

拌和樓的砂石進(jìn)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(dāng)?shù)貤l件進(jìn)行。目前國(guó)產(chǎn)方形樓的進(jìn)出料線相互垂直，六角形樓的進(jìn)出線夾角成60°，八角形樓進(jìn)出料線垂直或成45°夾角。改變進(jìn)出料線的夾角，要對(duì)拌和樓作相應(yīng)的改裝。

拌和樓的進(jìn)料，對(duì)于砂石，使用帶式輸送機(jī)；對(duì)于水泥，有氣力輸送和機(jī)械輸送兩種；而干摻合料，用機(jī)械輸送。

拌和樓的出料用無(wú)軌運(yùn)輸。拌和樓底層的凈空尺寸應(yīng)滿足運(yùn)輸工具的通行要求。從混凝土發(fā)料斗下口到運(yùn)輸工具頂部的凈空不小于0.4m。無(wú)軌運(yùn)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(yùn)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(qiáng)度

一般應(yīng)按施工計(jì)劃確定，如無(wú)進(jìn)度計(jì)劃，可按式下式進(jìn)行估算：

Qm=KmV/N

式中Qm——混凝土的高峰月澆筑強(qiáng)度，m3；

V——在計(jì)算時(shí)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(dāng)V按全工程的混凝土量計(jì)算時(shí)，Km=1.8～2.4；V為估算高峰年混凝土澆筑量時(shí)，取Km=1.3～1.6。對(duì)規(guī)模較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wàn)m3

3.1.2 混凝土工廠小時(shí)生產(chǎn)能力

從高峰月強(qiáng)度換算成工廠的小時(shí)生產(chǎn)能力Qh，可按式下式計(jì)算：

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

3.2 拌和樓的選型

選擇拌和樓時(shí)應(yīng)注意：

a. 按最大骨料粒徑選用相應(yīng)容量的攪拌機(jī)。

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(jì)秤精度較差，一般不宜采用。

c. 一個(gè)混凝土工廠配置的拌和樓以1～2座為宜，一般不超過(guò)3座。

d. 盡量采用通用的拌和樓，如工程有特殊要求時(shí)，亦可提出要求專門訂購(gòu)，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(jìn)行配套。供冷設(shè)施則可按實(shí)際需要配置。

根據(jù)觀音閣水庫(kù)的實(shí)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(jī)械產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社制造，分別于1990年4月和9月投產(chǎn)。

拌和機(jī)攪拌強(qiáng)勁，拌和均勻，其功能齊全，自動(dòng)化以及安全等性能較佳，適宜于干硬性混凝土的拌和。混凝土拌和額定拌和量2×2.5m3/次，設(shè)定純拌和時(shí)間60s，設(shè)計(jì)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(duì)其質(zhì)量要求及主要特性見(jiàn)下表。

粉煤灰質(zhì)量要求表

在觀音閣水庫(kù)摻合料中選用干法摻加。干粉煤灰顆粒較細(xì)，摻加效果較好，其裝卸儲(chǔ)運(yùn)均可采用和水泥相同的方法。由于粉煤灰的比重小，宜用機(jī)械輸送；斗式提升機(jī)要用淺斗、慢速。氣力輸送時(shí)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(jī)混合。由于粉煤灰的顆粒有集結(jié)成團(tuán)的特性，按照國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，宜將粉煤灰、水泥和水先投入攪拌機(jī)，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(jiǎn)化粉煤灰的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和計(jì)量作業(yè)，不必延長(zhǎng)拌和時(shí)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(qiáng)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(dāng)?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(kù)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(shí)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(fēng)冷卻以及設(shè)置遮陽(yáng)棚，保持一定的儲(chǔ)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(fēng)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(xì)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(kù)采用堆料場(chǎng)骨料初冷,冷凍水拌和,水冷骨料等方式進(jìn)行冷卻。

5.2 堆料場(chǎng)骨料冷卻

觀音閣水庫(kù)堆料場(chǎng)冷卻采用以下幾種方法。

a. 適當(dāng)增大堆料高度(一般為6～8m，視工地實(shí)際情況而定)，延長(zhǎng)堆存時(shí)間，在低溫時(shí)間上料，適當(dāng)延長(zhǎng)換料的間隔時(shí)間以及在骨料堆料場(chǎng)上搭蓋遮陽(yáng)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(yáng)暴曬、晝夜氣溫劇烈變化的影響。

b. 在堆料場(chǎng)表面少量噴水，以經(jīng)常保持表面濕潤(rùn)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(chǎng)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(yáng)、大氣吸收的大部分熱量，使堆料溫度低于月平均氣溫。但當(dāng)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(guò)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(duì)降溫不利。為保持表面濕潤(rùn)，須經(jīng)常補(bǔ)充適量的水分。

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

d. 料堆內(nèi)埋管道冷卻水冷卻。對(duì)于砂和5～20mm一級(jí)細(xì)石，由于對(duì)空氣的穿透阻力大，又不易脫水，一般都避免直接進(jìn)行水冷和風(fēng)冷。但因堆場(chǎng)堆存的時(shí)間較長(zhǎng)，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(chǎng)內(nèi)用循環(huán)水進(jìn)行冷卻。

5.3 水冷骨料

觀音閣水庫(kù)采用噴淋法冷卻骨料，這種方式在帶式輸送機(jī)上進(jìn)行。噴淋水管布置在帶式輸送機(jī)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(jìn)入帶式輸送機(jī)前宜先沖洗干凈。帶式輸送機(jī)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(shí)不再噴淋冷水。脫離帶式輸送機(jī)后的骨料常用雙層振動(dòng)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(kù)在拌和混凝土?xí)r采用加冷水，首先在一個(gè)大水池內(nèi)冷卻水，使它達(dá)到預(yù)期溫度并保持此溫度，用此水進(jìn)行拌和，這樣就可以降低混凝土的出口溫度。

6 結(jié) 語(yǔ)

在觀音閣水庫(kù)采用噴淋法冷卻骨料，這種方式在調(diào)節(jié)料倉(cāng)到拌和樓的帶式輸送機(jī)上進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單易行，節(jié)省時(shí)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(shí)采用預(yù)制冷水進(jìn)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(duì)混凝土出口溫度的控制，是一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而有效的方式。

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

[2] 葉志強(qiáng),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(qiáng),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(bào)，2014(11).

[4] 戴榮華.從骨料風(fēng)冷淺議拌和樓料倉(cāng)改造[J].人民長(zhǎng)江，1992(6).

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

[6] 龍慧文,李紅麗,張駿.混凝土骨料二次風(fēng)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