干拌混凝土搅拌运输车产品技术及发展态势分析

雷燕

【摘 要】干拌搅拌车能够实现干料搅拌或预拌混凝土的运输双功能，具有优良的搅拌特性，能确保输送均匀、混凝土品质优质；在配套干料搅拌站的条件下，干拌搅拌车具有设备投入成本低和满足长距离运输的优势。针对国内外混凝土搅拌车技术需求和发展状况，文章提出了干拌搅拌车性能要求和产品技术的设计参数要求；在对比分析国内外干拌搅拌车发展状况的基础上，提出了干拌搅拌车在国内外市场的应用领域及推广应用中需要注意的问题，为干拌搅拌车的开发与市场推广提供指导。

【关键词】干拌搅拌车；预拌搅拌车；搅拌性能；搅拌均匀

【中图分类号】U469.65 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）10-0054-04

0 前言

混凝土搅拌运输车，其输送方式根据混凝土搅拌楼（站）至施工现场的距离和材料供应条件的不同，搅拌车输送可分为以下3种[1]。

（1）预拌混凝土输送。从混凝土搅拌站装进预拌好的混凝土到搅拌车的罐筒内，在运输途中，搅拌筒以1～3 r/min的低速转动，使预拌混凝土在罐筒内不停地慢速搅动，防止混凝土出现离析或初凝等现象。

（2）搅拌混凝土后输送。当搅拌站无搅拌机时，搅拌车罐筒可作为搅拌机使用。把一定比例的沙石骨料、水泥及水等配合料加入搅拌筒内，以进料方向快速旋转搅拌筒就地完成搅拌作业，将搅拌均匀的混凝土运输送至施工现场。

（3）干配合料搅拌输送。通常是将沙石骨料、水泥等按一定比例进行干配合料装进搅拌车的搅拌筒内运输，在途中或达到施工现场后，以进料方向边加水边搅拌直至混凝土搅拌均匀后，反转即可在施工现场卸料。

本文所表述的干拌混凝土搅拌运输车分别是干配合料搅拌输送车、搅拌混凝土后输送及半干配合料搅拌输送车，下文简称干拌（干式）搅拌车。在国内，混凝土搅拌运输车通常认为是预拌好的混凝土输送车，下文简称预拌（湿式）搅拌车。

目前，国内外市场上使用预拌搅拌车或干拌搅拌车，其工作原理基本相同，通过底盘发动机的动力由变速器经全功率取力器输出，通过传动轴传递到液压泵，液压泵与液压马达形成闭式回路将机械能转换为液压能，再通过减速机减速增扭驱动搅拌筒转动，实现对搅拌筒的正转、反转、停止及搅动等动作，通过搅拌筒内2条对称的螺旋叶片完成混凝土的装料、卸料及搅拌功能，确保输送均匀优质的混凝土[2]。在实车操作上，通过控制车辆尾部两侧的操纵手柄或驾驶室操纵手柄来控制变量泵控制阀手柄动作即可实现搅拌车作业。

干拌搅拌车与预拌搅拌车相比的主要优点如下：{1}干拌搅拌车除具有预拌搅拌车所有功能外，具有高强的搅拌功能，搅拌筒可当搅拌机使用，可直接装运未经搅拌的干料（一定配比的水泥、沙子、石子或水），通过搅拌筒搅拌获得均匀的混凝土，当然也可输送预拌好的混凝土。{2}干拌搅拌车具有驱动扭矩大、搅拌转速高、搅拌筒钢板材料强度高、耐磨性好等优点。主要缺点如下：{1}相同搅动容量的干拌拌车比预拌搅拌车成本增加将1%～6%。{2}干拌搅拌车耗油量高于预拌搅拌车，经济性能指标稍低[3]。国内大多数厂家的搅拌车产品功能未能完全达到干拌搅拌车的要求。

1 干拌搅拌车性能要求

根据东南亚、中东及南非等国家和地区对干拌搅拌车的市场需求及获悉实际使用要求，在国内预拌搅拌车基本性能指标基础上，提出了更高的性能设计参数要求。本文从搅拌筒转速、液压驱动系统的匹配性、搅拌筒材料及搅拌性能4个方面对干拌搅拌车的性能要求进行技术分析。

1.1 搅拌筒转速要求

通过对不同区域的客户实际使用情况进行调查分析后发现，提高搅拌筒的转动速度，是有效提高搅拌车搅拌性能的重要途径之一。干拌搅拌车满载时，搅拌筒的最高转速要求达到18 r/min，常用的搅拌速度要求在12～16 r/min；国内搅拌车的搅拌筒的最高转速一般为14 r/min左右，常用的搅拌速度要求在6～10 r/min。可见，国内多数预拌搅拌车未能达到干拌搅拌车的转速要求。因此，要想提高搅拌筒的转动速度，需配置液压驱动系统。

1.2 液压驱动系统的选取要求

液压驱动系统包含液压泵、液压马达、减速机、传动轴及底盘发动机。干拌搅拌车的搅拌筒转速要求更高、驱动扭矩需求更大，技术上需重新核算参数，以搅动容量为8 m3搅拌车为例说明，选取符合使用要求的匹配的液压驱动系统如图1所示。

液压件选用“伊顿公司”的液压泵、马达产品，其型号参数见表1。

减速机选取“邦飞力公司”的产品，其型号参数见表2。

发动机选取目前市场畅销的“重汽豪沃”底盘的其中一款，具体型号参数见表3。

液压泵、马达参数计算公式如下：

Q=Vg×n×Nv/1000

式中：Q为流量，L/min；n为转速，r/min；Vg为排量，mL/r；Nv为容积效率。

依据上述提供的参数进行反推计算[4]，搅拌筒要达到比较理想的搅拌转速，且拥有较大的液压驱动力，要求选取排量大的液压泵，而马达排量则要求比液压泵的排量低，减速机型号选取要求大输出扭矩。因此，液压驱动系统的推荐配置是6423-279型液压泵、4633-552型液压马达和580L型减速机，该配置保证了发动机转速在1 200～1 500 r/min是液压驱动系统具有较好的动力性和搅拌筒转速达到12～16 r/min的理想值，满足干拌搅拌车驱动力和转速的要求，并通过市场验证和客户的认可。

国内预拌搅拌车一般配置是4623-552型液压泵、4633-045型液压马达和575 L型减速机，若该配置用于干拌搅拌车时，将可能出现动力不足、启动时发动机无法带动搅拌筒转动、启动后无法驱动或快速驱动搅拌筒转动、搅拌筒转动时突然发動机熄火等质量问题。

1.3 搅拌筒的材料选取要求

由于干拌搅拌车的输送介质是干料且搅拌均匀，而干料搅拌过程对搅拌筒的材料磨损程度比湿料预拌混凝土快，因此搅拌筒钢材的机械性能要求提高强度和耐磨性，否则将影响搅拌筒的使用寿命。

现在，国内大多数搅拌车产品的搅拌筒常用材料是B520JJ、QStE420TM或Q345耐磨板，其钢板厚度在3～6 mm薄板钢材的机械性能参数见表4。

随着汽车业的快速发展，汽车材料生产技术不断提升，新材料、新工艺、新技术在钢板材料上应用广泛。搅拌筒选用的钢板要求强度高、耐磨性好及延伸率不能太低，如B620JJ、B750GJ或BW300TP等材料在搅拌车产品上得到广泛的应用，其钢板厚度在3～6 mm的薄板钢材的机械性能参数见表5。

为确保搅拌筒的使用寿命和搅拌性能，干拌搅拌车产品推荐采用上述高强、耐磨材料，其中AG620JJ、B750GJ耐磨性比B520JJ提高30～50%，BW300TP耐磨性比B520JJ提高2倍以上，既能有效提高搅拌筒的使用寿命，又实现了产品的轻量化设计。

1.4 搅拌筒的搅拌性能

干拌搅拌车的使用状况与预拌搅拌车相比，搅拌筒及叶片受到的摩擦阻力更大，叶片所需承载力也更大，搅拌性能要求更高。产品设计上，针对搅拌性能的要求，可通过调整搅拌筒的叶片螺旋角、叶片曲面结构、叶片宽度及叶片放置角度等参数，提高搅拌筒的搅拌性能，其三维搅拌混凝土运动如图2所示。

攪拌筒在快速旋转过程中，2条螺旋叶片将混凝土连续不断地向搅拌筒前部推进，混凝土到达前端时又被搅拌筒前端壁顶推反转回来，这样混凝土做前后的翻滚运动；罐筒不停的旋转带动混凝土连续地旋转，同一位置上的混凝土通过这种运动发生连续不断的变化，实现对混凝土的充分搅拌作业，若搅拌筒转速越高混凝土的搅拌性能将越充分，从而获得均匀、优质的混凝土[5]。

基于混凝土三维运动轨迹，干拌搅拌车对搅拌筒设计[6]参数要求如下：第一，搅拌筒是随着叶片螺旋角的逐渐增大，混凝土沿着搅拌罐轴线方向的运动分量逐渐提高，叶片的搅拌作用和卸料能力都得到增强。因此，要求提高叶片螺旋角的设计参数，而国内多数厂家的设计参数均不同。第二，由于干拌搅拌车要求具有较高的搅拌性能，在叶片三维曲面设计时，要求叶片曲面设计应有利于向前推进混凝土的结构形式，促进混凝土的搅拌。第三，适当地增加叶片宽度，有利于提高搅拌罐的搅拌性能。第四，叶片放置角度也是影响搅拌筒搅拌性能的重要因素之一，要求叶片放置角度在满足卸料功能的基础上调至叶片安装角度向进料方向倾斜，搅拌筒转动时能提高混凝土循环运动的推动力。通过改进上述搅拌筒参数设计，提高了搅拌车的搅拌性能。

此外，搅拌筒的几何容量也是影响搅拌性能的因素之一。在相同搅动容量的前提下，提高搅拌筒的几何容量，降低搅拌筒的填充率，使搅拌混凝土具有足够的搅拌空间，有利于促进混凝土的充分搅拌。当然，搅拌筒的填充率不能无限低，在国内搅拌筒容量的设计上应满足2015年年初中机车辆服务中心出台的《关于规范混凝土搅拌运输车〈公告〉管理要求的通知》中的第二点内容“混凝土搅拌运输车的搅拌筒填充率应不小于51.5%”的要求[7]，国外对出口搅拌车填充率方面要求需进一步考究。

2 干拌搅拌车国内外发展态势分析

当前，全球经济形势严峻，中国经济进入一个新常态，搅拌车市场竞争日趋激烈，在个性化需求上，产品技术上实现改变一个功能、升级一个功能及增加一个功能，就能创造一个新的细分市场[8]。干拌搅拌车产品技术推广应用就是一个很好的诠释，满足客户的特殊使用要求。

2.1 国外市场干拌搅拌车发展状况

近几年，东南亚作为后起的发展中国家，东盟各国经济增长迅速，以及中东、南非等国家对混凝土搅拌运输车的市场需求空间较大。由于国家不同、区域不同、使用条件不同，对输送混凝土方式也有所不同。据目前市场需求分析，不少国家如马来西亚、印尼及沙特等国均建有干拌混凝土运输方式的搅拌站，干拌搅拌车存在较大的市场发展空间。

在国外某些特殊地区，气候比较炎热、运输路程较远的情况下，预拌搅拌车由于水分流失而影响混凝土的塌落度或运输过程混凝土易出现离析现象，直接影响输送的混凝土质量。干拌搅拌车能有效地解决上述问题，满足客户的特殊使用要求。

2.2 干拌搅拌车的国内发展状况

目前，在国内普遍投建的是湿式预拌好的混凝土搅拌站，没有干拌式的搅拌站，很少有搅拌车做搅拌机使用。当然，干拌搅拌车可代替预拌搅拌车作业，反之则不行，干拌搅拌车在国内是否存在一定的市场需求。

首先，干拌搅拌车的主要优点如下：第一，投资商在前期投入时，无需大量资金投入建设预拌混凝土的搅拌站，借助简易的辅助设备或投建干拌式的搅拌站，就可以进行干料搅拌输送均匀的混凝土。第二，在输送距离较远或要求现场搅拌的特殊施工场合的情况下，干拌搅拌车均满足其特殊要求，而国内大多数的预拌搅拌车无法实现长距离混凝土运输或干料搅拌功能。

其次，干拌搅拌车同样存在2个问题：第一，当配备有干料式的搅拌站时，按一定比例装载水泥、沙子和石子干料，运输到施工现场后再加水搅拌均匀的混凝土难以精确保证混凝土坍落度指标而影响混凝土强度质量的稳定性。第二，干拌混凝土的作业现场一般粉尘污染较大，这是否符合国家相关法律、法规。这将会影响干拌搅拌车产品在国内市场的推广。

众所周知，国内的乡镇、县城或城市郊区随处可见的小型混凝土搅拌机，一些小投资商、小工程队及小包工头在承接一些民房工程、农作物晾晒场地及简易建筑物等时，施工现场通常配备的是小型搅拌机，投入成本更低，但该作业模式存在人力劳动强度高和生产效率低下的缺点，而干拌搅拌车产品弥补了小型混凝土搅拌机的劣势。

综合上述分析，在气候炎热地区、运输距离较远的特殊条件下或对混凝土质量要求不高的特定场合等对干拌搅拌车有使用需求。

3 结语

本文分析了国内混凝土搅拌车产品的性能特点，提出了能够同时满足预拌搅拌和干拌搅拌要求的混凝土搅拌车产品的性能要求和系统参数配置，并对干拌搅拌车的国内外市场发展状况及前景进行了分析，得到以下几个方面的结论。

（1）目前，国内多数混凝土搅拌车性能指标无法满足干料搅拌均匀的要求，通过加大液压驱动系统的功率扭矩、提高搅拌筒转速、增强罐筒钢板材料的强度及耐磨性及调整搅拌筒的结构设计等技术参数配置，可以大幅提高搅拌车的搅拌性能，实现混凝土搅拌车的干料搅拌输送和预拌混凝土的运输双功能。

（2）具备干料搅拌输送和预拌混凝土的运输双功能的混凝土搅拌车产品，既能满足干拌式的搅拌站设施的简易化、气候炎热及输送距离远的条件下应用，也能够适合预拌混凝土搅拌设施较完善，对混凝土搅拌质量要求比较高的应用领域。

（3）为了提高干拌搅拌车的混凝土强度质量，要对装载的水泥、沙石骨料及水按一定配比，做好精确控制，干料搅拌站需要配置相应的配料供料装置。

（4）干配合料搅拌作业过程中，易产生粉尘污染，为了满足环境保护法律法规要求，需要根据干拌搅拌车的应用区域配置相应的防尘除尘装置。

参 考 文 献

[1]金先龙.混凝土搅拌输送车的新结构和新技术[J].专用汽车，1999（3）：23-25.

[2]International Organization for St andardization.ISO 6336—6：2006（E）Calculation of load capacity of spurand helical gears[S].Switzerland：International Organization for Standardization，2006：10-14.

[3]程建民.基于CRUISE的混凝土搅拌车底盘动力性与燃油经济性仿真分析[J].建筑机械，2016（3）：49-54.

[4]吕元昆，张根志，鞠新靖.混凝土搅拌车液压驱动系统及取力器匹配校核[J].专用汽车，2015（7）：96-101.

[5]江继辉.混凝土搅拌输送车搅拌筒搅拌过程的运动分析[J].工程机械，1991（2）：28-30.

[6]赖宝.混凝土搅拌运输车搅拌筒的研究与设计[D].西安：西安建筑科技大学，2010.

[7]QC—T—667—2010，混凝土攪拌运输车技术条件和试验方法[S].

[8]纪鹏飞.盘点：2015年专用汽车行业关键词[J].专用汽车，2016（2）：35-38.

[责任编辑：陈泽琦]