预拌混凝土生产技术及其应用

摘要　介绍了预拌混凝土生产技术发展概况、生产工艺过程及其特点，结合兰化化建公司实际应用情况，提出几点体会。

关键词　预拌混凝土　输送　泵送　应用

    预拌混凝土亦称商品混凝土，系指在混凝土搅拌工厂根据用户的订货要求，制备出用户所需品种和强度等级的混凝土拌合物,并通过专用的运输设备(混凝土搅拌输送车) ，在计划的时间内把混凝土拌合物运往施工现场；或者用专用泵将混凝土拌合物通过管道输送到指定的施工现场模板内。此项技术的应用实现了混凝土生产的工厂化和施工机械化。

1　技术发展概况

    1903 年德国建造了世界第一座预拌混凝土工厂，由于客观条件限制发展速度缓慢。自50 年代起液压传动技术在机械行业得到广泛应用后，这一技术在世界各国才得到普及和应用。目前在经济发达国家，预拌混凝土的产量几乎占全部混凝土产量的60% 以上,德国、美国、瑞典、日本等国均在80% 以上。70 年代末，全世界大约有三万个预拌混凝土工厂，产量达到5亿m³，从业人员40万人。预拌混凝土已成为一个独立的工业部门在这些国家出现，服务范围除建筑外还包括道路、桥梁、港口等方面。

    我国预拌混凝土技术发展起步较晚，70年代末，首次从日本购进成套混凝土搅拌站、搅拌输送车和输送泵，开始了我国预拌混凝土生产和泵送混凝土施工。1978 年常州市建立预拌混凝土搅拌站，以商品形式向用户提供混凝土。同年，上海宝钢购进日本成套设备，建成生产能力50万m³ 预拌混凝土搅拌站。这些年来，建设部推出一系列优惠政策，有力地促进了预拌混凝土技术的发展。

    1995 年全国共建成预拌混凝土搅拌站600余座，预拌混凝土设计生产能力6000万m³,上海、北京、大连、广州等城市预拌混凝土产量已达到混凝土总量的60%～ 80% ，已接近发达国家水平。但全国发展很不平衡，还有个别省份尚属空白，因此全国预拌混凝土产量占混凝土的比例还不足10%。

    近几年，我国在吸收、消化外国技术的基础上，开始制造国产预拌混凝土生产施工设备。在推广高等级混凝土、特种混凝土及泵送技术方面也取得了一定的成绩。

    预拌混凝土技术是现浇混凝土技术的重大进步，是建筑施工走向现代化的重要标志。预拌混凝土在混凝土生产总量中所占的比例，从一定程度上反映了一个国家、一个企业建筑施工水平的高低。我国建设部已将发展预拌混凝土技术列为建筑工程十项新技术之一，要求2000 年预拌混凝土产量达到全国现浇混凝土总量的20%，设计生产能力达到8000万m³，国家重点项目和各大中城市城建用预拌混凝土不低于混凝土总量80%。

2　工艺技术

2.1　传统技术

    长期以来，混凝土生产是人工上料、杠杆称计量、现场分散搅拌，混凝土拌合物浇灌则全靠手推车、吊斗、井架和吊车等工具。该生产施工方法劳动强度大，生产效率低、产品质量不稳定、现场污染严重，从而制约着建筑水平的提高。

2.2　新工艺技术

    2.2.1　混凝土搅拌新工艺采用搅拌站集中生产混凝土，亦称预拌混凝土。根据原材料运送流程，搅拌站分为单阶式和双阶式两种。

    在单阶式工艺中，原材料一次提升到需要高度，卸到储料斗内，然后靠自重下落进入称量配料，最后进入混凝土搅拌机，这种工艺工序时间短，效率高，但占地面积大。双阶式工艺流程中，原材料经第一次提升进入贮料斗，经称量配料后，再经第二次提升送入混凝土搅拌机。这种工艺搅拌站运输设备较简单,占地面积较小。

    预拌混凝土搅拌站流程的选择，取决于混凝土产量、投资、原材料供应、厂区面积及机械化程度等因素。我国已能制造成套混凝土搅拌站，生产能力有30m³/h、50 m³/h等多种，以供用户选用。

    搅拌站主要设备为混凝土搅拌机，机型分为立轴和卧轴式两种，性能比较见表1。

    卧轴式搅拌机是一种新的机型，它大大提高了混凝土的均匀性，是国内预拌混凝土搅拌站首选机型。

    搅拌站控制系统由上料、配料、称量和搅拌控制等部分组成。该系统已由手动、半自动操作向卡片式全自动和电子计算机操作方向发展。微机控制使上料、配料、称量、搅拌、卸料全部工艺过程一体化，计量精度高，实现了预拌混凝土技术的现代化管理。

2.2.2　预拌混凝土运输车

    预拌混凝土运输采用专用的混凝土搅拌输送车，该车在运输途中，搅拌筒始终处于转动状态，从而使筒内的混凝土拌合物在运输过程中不致产生离析。我国混凝土搅拌输送车大多采用容量为6m³的搅拌筒，它是由载重汽车改制而成，从汽车发动机引出动力，以液压传动来驱动搅拌筒转动。

2.2.3　泵送混凝土

    泵送混凝土使混凝土运输实现现代化施工。按能否移动泵体分为固定式泵、拖挂式泵和汽车式泵。按驱动方式分为活塞式泵和挤压式泵。我国目前多采用液压活塞式泵，其主要构件是泵体分配阀，分配阀分为闸板阀和S 管形阀。S 管形阀是近期才发展的新型分配阀，其动力消耗低、输送混凝土平稳、不易堵塞管道，是混凝土分配阀发展的方向。

    由于泵送压力不同，可分为低压泵、中压泵及高压泵。混凝土排量30～ 60m³/h，输送管道大多采用Dn125mm。可根据施工浇灌速度和浇灌距离选择不同性能的泵型。

    汽车式泵配有可折叠并能自由旋转的布料管道20～ 30m,利用布料管道把混凝土输送到指定的浇灌地点模板内，它可以自由行走和短距离浇灌，具有很大的灵活性。

    与普通混凝土相比，泵送混凝土除应满足工程设计对混凝土要求的强度、抗渗、抗冻等性能外，尚应保证混凝土的可泵性，即混凝土拌合物在泵的作用下，能连续平稳地通过管道而不产生离析，具体包括以下几点：

    (1) 每m³混凝土中水泥最低用量不少于300kg。泵送时混凝土拌合物坍落度应大于10cm。

    ( 2) 骨料最大粒径： 砾石不超过管径1/3；碎石不超过管径1/4。

    ( 3) 砂率应比普通混凝土提高7%～9% ，要求粒径小于0.315mm 的骨料应占骨料总数15% 以上。

    (4) 外加剂： 为增大混凝土的流动度和延缓凝结时间，应在泵送混凝土中加入减水剂。根据混凝土强度等级要求可分别选用木质素磺酸钙、萘系列高效减水剂、泵送剂等。

    (5) 掺合料： 在泵送混凝土中掺一部分半活性材料，可以改善混凝土的使用性能和泵送性能，又可代替一些水泥，达到节约水泥的目的。一般在泵送混凝土中掺入10%～15%的磨细粉煤灰，粉煤灰质量应符合GBJ - 90标准规定指标。

2.3　新工艺优越性

    预拌混凝土技术是将分散的混凝土搅拌方式变成集中专业化工厂生产，并以商品的形式向用户提供混凝土，它将混凝土搅拌、输送、布料三个工序紧密结合在一起，使混凝土生产施工技术产生了一次根本的变革。实践证明，使用该技术具有以下优越性：

    (1) 提高劳动生产率250% 以上；减少砂、石损耗12% ，节约水泥用量10%～ 15%;节约土建临设费用30%～ 50%。

    (2) 混凝土产品质量可靠、稳定。

    (3) 施工进度快，工期短，且噪声低。

3　实际应用

    兰化化建公司于1986 年从日本引进一套生产能力为44 m³/h的自动化混凝土搅拌站，并配有载量6m³混凝土搅拌输送车和输送量为60 m³/h汽车式泵。44 m³/h自动化混凝土搅拌站，为单阶可拆移动式。主机为750L 双卧轴搅拌机；砂石用装载机与四条30m皮带上料；两个50t散装水泥储罐，水泥通过螺旋输送机与斗式提升机上料；电子秤计量；卡片式全自动操作系统控制。

    汽车式泵为15t三菱底盘，车上装有DC- A 800B 施维茵泵，配有<125 mm三节折叠布料管，管长18m ，可在半径20m范围内浇灌混凝土；分配阀为闸板式，泵送量60 m³/h，泵送压力10MPa，可以输送坍落度10～15cm ，混凝土水平距离440m，垂直高度125m。

    自1989 年以来，这套设备在兰化技改项目低密度聚乙烯、丙烯腈、乙烯、大化肥等工程上使用，运行正常，共生产预拌混凝土15万m³，产值3500万元，取得利润750万元,混凝土试块强度保证率达到100%。其它指标也均符合设计要求。该技术的应用在甘肃省内尚属首家，1995 年经省市两级主管部门评审，取得了一级商品混凝土生产许可证书。

4　几点体会

    (1) 预拌混凝土技术必将取代传统的现场搅拌和浇灌方式，这是我国建筑业发展的必然趋势；另外我国水泥年产量居世界首位,为此预拌混凝土在我国更具应用潜力。

    (2) 预拌混凝土是一种特殊商品，在生产过程中应严格控制材料质量，加强工序管理，确保其质量符合设计要求。

    (3) 搅拌站的设置必须统筹规划，达到合理布局。

    (4) 预拌混凝土是一个具有高效益、高风险的产业，目前在我国尚处起步阶段，政府要规范市场行为，加强监督。企业要加强管理,不断开发新技术、降低成本，使其沿着健康道路发展。