浅析干混砂浆生产设备的选型

吕晓光

（天津市森保建筑材料有限公司，天津 300480）

0 引言

由于社会分工和专业化，在混凝土实现商品化后，预拌砂浆的应用在国内悄然兴起。但由于干混砂浆在国内依然是新生事物，其生产设备选型及应用技术均处于探索、实践阶段。干混砂浆分为普通和特种两个大类，普通型需求量大，对设备计量精度要求相对较低，但要求大规模、自动化生产；特种型需求量小，对设备计量精度要求较高。本文主要研究不同投资情况下，普通干混砂浆大规模生产设备的选型。

1 干混砂浆目前在国内的应用情况

我国推广干混砂浆始于上个世纪九十年代，蓬勃发展则始于本世纪初。为了控制大气污染，降低粉尘排放，减少雾霾天气，全国各地市级城市大部分已出台相关措施，鼓励发展干混砂浆，禁止城区内的施工现场搅拌砂浆。此举推动了我国干混砂浆应用技术水平和生产设备规模的快速提升。以天津市为例，截止到 2013 年 9 月，已备案的干混砂浆生产企业 29 家、生产线 34 条，年实际生产能力约 400 万吨。

2 干混砂浆生产设备的选型

国内目前有众多干混砂浆生产线制造商，生产线实际建成数量较多的有南方路机、三一重工、天地重工、新乡北海等。不同厂家的生产线设计各具特点，可总结为以下三类：

（1）塔式生产线

其特点是投资高、产能大、占地小。设备垂直式、紧凑式布置。塔式生产线适用于大规模生产袋装和散装砂浆。设备的垂直式布置，可大量使用溜管而非螺旋机作为物料输送管道，最大限度地减少了生产和维护成本，同时提高生产效率，设备的生产能力最高可达 200 吨/小时。但是由于设备高度在 40～50 米，导致物料下落高度过大，容易导致离析；其次，设备的检修难度、风险加大。

（2）水平阶梯式生产线

其特点为投资少、产能较低、占地较大。设备为阶梯式布置，高度较低。当规划部门对建筑高度有限制时，该生产线可以满足要求。该生产线的生产能力可达 50 吨/小时。由于高度限制，大多物料需要水平螺旋输送，干砂计量完毕后需要二次提升。设备的增多导致维修量加大，输送、计量较慢，导致生产效率降低。

（3）塔式、阶梯结合式生产线

该类生产线集合塔式、阶梯式的优点，将阶梯式生产线的部分干砂仓设置在计量层之上，用溜管替代输送螺旋，缩短配料时间、提高了生产效率，最大生产能力可达 100 吨/每小时。其投资、产能、占地、高度介于塔式及阶梯式之间。

3 干混砂浆各主要生产设备的性能

干混砂浆的生产涉及烘干、筛选、提升、计量、搅拌、仓储、运输等过程，下面分工序介绍各种关键生产设备。

3.1 烘干

由于混合机的生产能力大于烘干系统的生产能力，因此烘干系统产能应较基准指标提高 25%～30%。烘干设备目前主要是沸腾炉和机械滚筒式干燥机。

沸腾炉的燃料为热量为 4000～5000 大卡的燃煤。沸腾炉燃烧效率较高、维修率低。除沸腾炉外设备商一般还会提供煤粉炉、燃气炉。煤粉炉燃烧率高，但维修量大，不适合大型生产线。燃气炉成本低、维修量小，但燃料贵，一般建在化工区的企业可考虑采用。

机械滚筒式干燥机分为双滚筒分开干燥冷却式、单滚筒干燥强制风冷却式。单滚筒干燥强制风冷却式又分为两回程、三回程干燥冷却式等两种类型。目前国内应用较多的是单滚筒两回程式，烘干能力每小时 20～100 吨。

3.2 筛选

干砂筛分机有圆形筛、投影式筛分机和传统的水平式筛分机等。圆形筛及水平式筛分机筛余率高、废料排放不方便、产量较低，不适用于大规模工业化生产。目前国内选用的多是投影式筛分机，该型号设备采用概率筛分原理，通过合理选择筛网孔径和筛面倾角使物料迅速过筛，筛分效率高。

3.3 提升

物料提升过程主要使用斗式提升机，包括环链式、板链式两种。环链式抛射角大，适合煤、湿砂等物料的提升，但其提升效率较低、维修量大；板链式适用于成品砂浆、干砂等干燥物料的提升，提升效率高、维修量小。

3.4 计量

干粉砂浆的计量装置一般使用梅特勒·托利多公司的 S型拉式数字重量传感器，能够保证计量精度。

3.5 搅拌

混合搅拌是干混砂浆生产工艺过程中极为重要的一道工序。高质量的砂浆是将胶凝材料、功能外加剂均匀地分布在骨料的表面。要达到此要求，必须将各组分搅拌均匀。主要混合设备有无重力双轴桨叶混合机、卧式螺带混合机、犁刀式混合机三种机型。

目前国内厂商配备的大多是单轴犁刀式混合机，品牌有意大利 WAM、德国罗帝格等。在保证分散率的前提下选用较大的混合机有利于提高产能。由于下料高度低，可有效降低砂浆在下落过程的离析问题。

3.6 仓储

干混砂浆可以根据实际需求选择筒仓数量，一般配备四个储存仓，单仓容量为 90m³ 左右。

3.7 运输

目前国内使用的运输车是在散装水泥运输车的基础上改造而来。一般车载罐体体积为 25m³。

3.8 施工现场存储

干混砂浆企业会在施工现场配备一定数量的储存罐，每个专用储存罐体积为 23m³，约储存干混砂浆 35 吨。由于干混砂浆使用期一般为 3 至 6 个月，导致储存罐有不可避免的闲置情况，因此储存罐的数量大于实际使用量。根据天津生产企业的统计分析，平均年销售 1 万吨干混砂浆建议配备 10个储存罐。

4 影响干混砂浆生产设备选型的技术问题

干混砂浆是由多组分构成，且各组分比重相差很大，各组分间通过表面吸附作用混合在一起，容易发生相对运动，导致离析，影响产品质量，且高温对产品质量亦有明显影响。因此在设备选型时，应注意以下几个方面：

4.1 仓储过程中的离析问题

干混砂浆由混合机混合均匀后经斗提机提升至成品仓顶。物料在入仓过程中，胶凝材料等粉料由于颗粒细小、比表面积大，受到的空气阻力大，所以下落缓慢；而作为骨料的砂等材料，颗粒较大、比表面积较小，受到的空气阻力小，下落较快。大量物料的下落导致筒仓内气流向上运动，加剧了粉料的漂浮，导致粉料、骨料分离，砂浆离析。

一般采用的储存仓容量 90m³、仓体直径 3.0m、仓体高13m。以物料中各组分所占比例超出配合比 ±2% 为离析标准。以仓体出料口为基点，在仓体内没有物料的情况下生产至满仓。基点 5m 以内，产品均有不同程度的离析。

目前解决该问题的最有效措施是取消成品储存。物料由混合机混合均匀后直接进入运输车辆，因此在管理规范、维修保障率高的企业，可以不设置成品储存仓，减少离析的发生。

4.2 高温对砂浆性能的影响

干混砂浆的主要特征是采用烘干后的砂子作为骨料，而目前的热源主要采用天然气、煤燃烧产生的热气将滚筒内的湿砂烘干。根据实际生产中得到的数据，为保证砂烘干后的含水率在 0.5% 以下，其出滚筒温度一般控制在 65℃ 以上。砂入干砂仓后温度降低较慢，很难在使用前降温到 50℃ 以下。由于干混砂浆的主要外加剂——纤维素醚，随着温度的升高粘度降低，失去增稠作用，严重影响砂浆性能，因此，采用多回程滚筒及入仓前通风强制降温有助于保证产品质量。

5 目前干混砂浆设备选型中存在的误区

通常设备商所称的年生产能力，是按照式 (1) 计算而来：

注：*0.80 为砂子在干混砂浆中所占比例的平均值。

如果砂浆生产企业根据式 (1) 来选定生产设备，将进入严重的误区，影响投资回收。以设备商所称 20 万吨生产线为例，配套的烘干系统生产能力为 30t/h。根据式 (1) 可得到烘干系统的生产能力约为 33t/h，两者相当，理论上可行。问题是占据干混砂浆用量 80% 以上的住宅建筑，砌筑、抹灰工作通常集中在春季和秋季集中进行，因此砂浆生产企业应能够保证在 200 个工作日，生产全年产量 80% 的产品。

通过“三班”24 小时生产的方案，能够解决产能问题，但考虑到仓储、运输设备的投资、设备的维护及非施工季节时人工成本的增加，此方案并不可行。因此在设备选型时，应仔细调查本地区的建筑业施工情况，以保证产品供应。

6 干混砂浆生产设备的选用组合及选用原则

6.1 生产设备的选用组合

针对设备的关键指数，根据企业投资情况、产能要求的不同，可参考表1 选择相应设备。

表1 设备选用组合表

6.2 生产设备的选型原则

（1）准确定位。

设备选型前应充分考察当地建筑市场，对当地建筑业的发展前景及问题要有充分的认识，当地政府部门是否有“禁止现场搅拌砂浆”的规定，以此确定产品类型及所需产能。

（2）按需配置。

在根据市场考察的情况确定生产类型及所需产能后，应按产能需求确定各个系统的生产能力。以混合机生产能力为基准指标，烘干系统等上游工序具备仓储功能，产能应较基准指标提高 25%～30%；提升系统等下游工序产能与基准指标等同即可。

（3）类型兼顾。

设备应保证普通砂浆与特种砂浆均可生产；散装产品与袋装产品均能够保证供应。

7 结语

干混砂浆目前在国的应用逐渐兴起，作为一种新型、环保、节能的建筑材料，干混砂浆的发展面临着各种机遇与挑战。由于起步阶段的推广困难，及砂浆产品本身的技术问题，导致大多数砂浆厂设备运转率较低，而干混砂浆设备的选型工作决定了干混砂浆生产企业的生产能力、未来的发展空间等一系列问题。因此，企业在投资前应仔细研究该行业在当地的发展形势，充分做好可行性研究，本着准确定位、按需配置、类型兼顾的原则进行设备选型及市场开发，从企业优化管理方面入手，提高效益，不可盲目追求规模，以免影响投资回收。

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