加强工地混凝土拌和站粉料检测管理工作的探讨

郁前军 中国铁路上海局集团有限公司九景衢铁路浙江有限公司

1 引言

新建衢州至宁德铁路浙江段全线210 km，其中隧道工程占约60%，全线共建立25个大型集中混凝土拌和站，大部分设在山区，交通不便，高峰期间每天生产约2万方混凝土，消耗各种混凝土原材料约4.4万t。按照铁路工程混凝土质量管理规范要求，粉料吹入相应的储仓后，必须经过检验合格后方可使用，检验时间为3～4天。在实际管理过程中仅仅依靠制度不能完全达到管理的目标。指挥部尝试用信息化管理手段来加强监控管理。2016年9月指挥部与山东博硕自动化技术有限公司合作，共同研发了粉料吹灰监控系统。并在中铁三局衢宁站前Ⅰ标1号拌和站进行试运行。经过一段时间的试验，该系统的确起到未检先用报警作用，但受制于水泥检验周期长等因素，储罐的利用效率不高，一定程度上制约到了拌和站混凝土生产。为盘活存量，拌和站保持不间断生产，大胆提出了划分交融区的设想。允许同厂家、同品种、同标号不同批次的水泥按进场先后顺序存储在同一储罐内，储罐内的库存量减去新旧水泥交融区的吨位，剩余的已检水泥可继续使用。交融区量值根据不同储罐尺寸、容量确定。为此指挥部分别在中铁三局衢宁站前Ⅰ标1号拌和站、中铁十二局衢宁站前Ⅱ标5号拌和站、中铁隧道局衢宁站前Ⅳ标2号拌和站进行了试验，在积累了大量试验数据的基础上确定了不同规格水泥储罐交融区重量值，并对系统软件进行了优化和升级，增加了其适用性和便捷性。2017年2月19日，指挥部邀请铁科院、铁路总公司工管中心、中国建材研究院、山东大学等技术专家对粉料吹灰监管系统进行了评审。与会专家认为该系统实现了对拌和站粉料使用过程监控的信息化，提高了粉料的利用效率，该系统有利于预防未检先用问题的发生，盘活了储罐的存量，对保证混凝土质量有积极意义。目前指挥部已在衢宁铁路浙江段全线推广应用，并制定了《工地混凝土拌和站粉料吹灰监管系统管理实施细则》（九景衢安发〔2017〕65号），进一步规范了其使用管理，充分保障其发挥功能作用，在对拌和站粉料使用管控方面取得了显著效果。

2 系统目的及意义

（1）实时监测粉料储罐进料和使用情况，做到提前预警，最大限度避免未检先用。

（2）盘活了储罐的存量，提高储罐的利用率，最大限度缓解了山区因交通不便运输困难给拌和站生产造成的影响。

（3）贴片式称重料位的使用，让粉料仓中的库存清晰可见，方便管理人员、生产人员安排相关工作。

（4）电子门禁的使用，防止出现吹灰错罐的情况，避免重大质量事故。

（5）所有粉料来料及使用情况均实时采集、存储，可对质量问题进行历史追溯。

3 系统架构

图1 系统架构

粉料吹灰监管系统，由系统软件平台和系统硬件平台两大部分组成。系统硬件平台，包括BSTCOM吹灰中心处理器、BSQ300终端处理器、吹灰传感器、贴片式料位传感器、吹灰管电子锁等五部分。系统软件平台，包括云平台服务器端软件、浏览器客户端、移动APP客户端软件、生产线客户端软件等四部分（图1）。

4 工作流程及相关要求

工地混凝土拌和站粉料监管系统的过程控制由施工监理单位共同完成，系统通过吹灰传感器将粉料吹灰记录传输至管理平台，该批次粉料处即于待检状态。检测完成后由施工单位试验人员输入该批次粉料的相关信息，并提交试验报告，发出报验申请，由监理单位人员审核通过后，系统显示该批次粉料处于已检可用状态。其工作流程如图2。

图2 工作流程

5 水泥交融区设定

5.1 水泥交融区定义

交融区：粉料罐内储存有已检验合格的粉料，在此情况下向该粉料罐加入未检验的新粉料时，新旧粉料混合的部分就叫交融区；

预警区：在交融区量值的基础上加上一定余量，此区就叫做预警区，目前预警区暂设为5 t；

可用区：储罐内已检验合格库存中去掉交融区和预警区后的部分

5.2 试验方法

选择荧光粉（荧光粉化学成分与河砂一致，不影响混凝土质量；荧光粉用量很少，也不会影响混凝土颜色）；把荧光粉吹入含有已检验的库存水泥储罐，荧光粉自然沉降，均匀分布到库存水泥表层；再吹入新批次水泥后，新老批次的水泥交融区就含有荧光粉；混凝土生产过程中，通过检查水泥螺旋中原料是否含有荧光粉就可确定水泥交融区重量。

5.3 试验结论

针对不同直径的水泥储罐，相同储罐不同库存量的情况，经过大量的试验，得出水泥交融区结论如下：

（1）仓直径2.6 m，容量100 t，不同库存情况下：水泥交融区重量最大16.0 t，最小13.9 t；

（2）仓直径3.2 m，容量150 t，不同库存情况下：交融区水泥重量最大17.9 t，最小15.7 t；

（3）仓直径4.2 m，容量200 t，不同库存情况下：交融区水泥重量最大19.1 t，最小17.5 t；

（4）仓直径4.5 m，容量250 t，不同库存情况下：交融区水泥重量最大22.3 t，最小19.0 t。

在拌和站操作台电脑上能自动显示粉仓料位，用不同颜色显示交融区、预警区，可用区。当粉仓料位一进入预警区时系统就会自动报警。相关人员电脑和手机立即就能收到报警信息。

6 粉料吹灰监管系统的应用效果

（1）通过系统管理平台可以对每个拌和站粉料的进料时间、检验状态、使用状况实时监控，克服了时间、空间、地域上带来的限制，依托信息化管理降低了管理难度。

（2）系统粉料预警区的设定可最大限度避免出现未检先用问题发生，当粉料储罐库存使用到达预警区时，系统会通过手机APP短信的方式提醒管理者，同时拌和站工控电脑会自动弹出报警对话框提醒操作人员，以便采取更换储罐等措施。

（3）系统兼具查询、存储、统计功能，对水泥等粉料质量追溯有着至关重要作用，当某一批次水泥经检验不合格已发生使用情况，利用系统的查询功能可准确查找到该批次水泥吹灰入罐时间、对应使用状态（库存量多少和已使用多少），进而通过拌和站信息管理系统可查询到该批次水泥使用的具体工程部位，便于管理者采取后续处理措施。对拌和站精细化管理、工程事故调查、质量追溯等有着重要意义。

（4）工地混凝土拌和站加装粉料吹灰监管系统作为一项技术管理措施，对施工、监理单位的管理行为也起到了一定监督和促进作用。

7 今后需改进的方面

目前粉料计量数量靠人工输入电脑，今后增加有关设备自动采集，自动生存数据，数量更精确。手机的APP功能需进一步完善。