浅谈水泥混凝土路面机械化施工搅拌设备的选择

方少岩

(衡水市桃城区交通局道路桥梁工程处)

1 公路混凝土路面工程不得采用自落式小滚筒搅拌机

大量的施工实践表明，一字排列3-6台自落式小滚筒搅拌机生产水泥混凝土的方法，由于加水量无法控制，其它混凝土原材料的计量精度也很差，所生产的水泥混凝土材料质量低劣。所以各等级公路水泥混凝土路面的施工均必须使用自动控制的搅拌机生产路面用水泥混凝土，须知，路面材料不精良所铺出的路面是难以承受高速公路上交通荷载的破坏作用的。自落式小滚筒搅拌机在上等级公路水泥混凝土路面工程上不得使用。从水泥混凝土搅拌原理上讲，自落式小滚筒搅拌机生产效率和产品均匀性比强制式搅拌机差，特别是滑模推铺水泥混凝土路面采用的高粘度系数，大粘聚性，低坍落度(0～5 cm)的混凝土拌和物，自落式小滚筒搅拌机生产的水泥混凝土质量是满足不了其质量要求的。

国内有的厂家引进国外技术，通过对滚筒内叶片的改进和增加原材料的自动计量系统，生产的产量最高的120～250 t/h大型自落式滚筒混凝土搅拌机，实践证明，混凝土质量不错，不在禁止使用之列。

2 公路水泥混凝土路面工程必须采用强制式混凝土搅拌机

强制式混凝土搅拌机的搅拌机型式有4种结构:单立轴式、多立轴行星式、单卧轴式与双卧轴式。按目前国际上公认概念和路面工程实践，证明生产高粘聚性路面水泥混凝土的最好采用多立轴行星式和双卧轴搅拌机。单立轴和单卧轴适宜生产流态混凝土，不适合生产偏干硬的大粘聚性混凝土，原因是它们在搅拌半干硬和干硬性混凝土时，混凝土内部阻力很高，搅拌过程中形不成设计中要求的回旋混合涡流，不仅搅拌均匀性不高，搅拌时间较长，而且主电动机的启动和运转扭矩很大，启动冲击电流和运转电能很大，主电动机过热而影响主电动机的运行可靠性。而多立轴行星式和双卧轴搅拌机，阻力分散，搅拌速度快，生产效率高，电动机的可靠性较高。

所以，水泥混凝土路面工程必须使用强制式搅拌机，并应优先选用多立轴行星式和双卧轴搅拌方式。

3 优先选择移动式连续式混凝土搅拌机

公路工程流动性很大，为了便于搬迁，快速设置搅拌站和减少搅拌站的搬迁建设安装费用，在固定式和移动式搅拌机中，应优先选择搬迁机动性好的移动式混凝土搅拌机。

间歇式搅拌机与连续式搅拌机相比，间歇式搅拌机的混凝土配料精度高，搅拌质量好，但体积大，占地多，整机的可靠性较差。连续式搅拌机的生产能力大，占地面积小，可靠性较高，但配料精度调整不易控制，弃料较多。在配备先进可靠的计算机计量控制系统条件下，连续式搅拌机更优越，较适宜稳定均匀大容量的混凝土生产。当前国内外间歇式搅拌机所占的比例远大于连续式，质量高的间歇式搅拌机的选择余地较大。

从概率理论上讲，连续式的混凝土搅拌机的可靠性远高于间歇式，间歇式搅拌机上有30台以上的电动机和同样数量的开关在搅拌一盘混凝土中，均需启闭一次。假定每个电动机及其开关的可靠概率为0.998，则整个搅拌机在搅拌一盘中不出故障的概率为0.998120=0.786，每天搅拌上千盘混凝土的可靠性显然更低了。又假定每个电动机及其开关的可靠概率为0。999，整个搅拌机在搅拌一盘混凝土的可靠性是概率乘法，为0.999120=0.8869，另外，电动机的启闭比正常运转时的电流大，故障率高得多。这就是目前我们所采用的间歇式搅拌机可靠性不高、故障率较多、混凝土供应时断时续的根本原因。施工实践表明:进口间歇式搅拌机只有88%左右的可靠性，而国产间歇式搅拌机，达不到这样高，仅有大约75%左右的可靠性。而连续式搅拌机开动起来，不停机，同样条件下的整机可靠性为0.99970=0.9324，比间歇式搅拌机搅拌一盘混凝土的可靠性都高，只要解决了动态计量的精度控制问题，保证了混凝土质量，连续式搅拌机应当是大规模快速施工的滑模摊铺水泥混凝土生产的首选设备。但是保证计量精度和搅拌优质混凝土的原则不能动摇，目前达不到这个要求的连续混凝土搅拌机仍不能在滑模摊铺水泥混凝土生产中使用。

4 应配备自动称量两级反馈计量的计算机控制系统的搅拌机

路面水泥混凝土的搅拌机必须至少配备两级加水量的反馈控制，目前，国际上先进的水泥混凝土搅拌机有三级加水量控制:

(1)扣除外加剂用水量的加水量自动精确控制;

(2)砂石料含水量的下一盘或当盘反馈控制;

(3)主电动机转矩(坍落度)反馈控制，搅拌机的计算机可以打印输出全

部转矩负载曲线和所有拌和混凝土均匀稳定性的统计参数。

滑模摊铺水泥混凝土要求至少有前两级加水量控制，才能生产出质量达到水泥混凝土路面要求的混凝土，特别是搅拌机上砂石料含水量的反馈控制，在我国砂石料露天堆放，日晒雨淋，含水量变化很大的条件下，这一要求显得很重要也很必要。因此，为减小雨雪和太阳辐射的不利影响，规定应搭建不少于10 d施工使用的防雨雪和防晒篷。

在砂石含水量二级反馈控制中，接触式检测探头经常被成团湿料包裹而失效，测出的砂含水量是失真的，成倍高出砂石真实含水量。这样经反馈得到的加水量必然过小，使混合料不能符合控制精度的要求。应该选择非接触式的微波或超声波等物理含水量检测方式。并且应该发展和提倡先进的三级加水量反馈控制的搅拌机。发达国家某些型号的搅拌机，如德国Stetter，使用三级控制方式，可以将半年时间所有生产的混凝土配料精度平均控制在1/万以内。

目前世界上先进的搅拌机都配备有计算机配料操作系统，某些进口水泥混凝土搅拌机如德国的Stetter搅拌机的操作界面已全部中文化，而且能够储存、打印混凝土搅拌过程中每一盘混凝土搅拌轴上承受的转矩曲线或电能消耗曲线，这就为我们严格控制混凝土拌和物均匀稳定性提供了条件。为保障能生产出精细高性能道路水泥混凝土材料提供了技术装备和控制基础。应当成为滑模摊铺水泥混凝土生产的首选搅拌设备。

用于水泥混凝土路面施工的混凝土要求掺加外加剂，且外加剂称量精度要求很高，如使用的引气剂，仅为水泥用量的1/万～2/万，减水剂仅为水泥用量的千分之几。由此，大型混凝土搅拌机应具备高精度的外加剂自动计量控制系统，以满足新拌混凝土对外加剂高精度称量控制的要求。