淺談攪拌站膨脹劑系統(tǒng)設計和計量精度保證

王延輝，劉學峰，劉鵬，王超，施慶永

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221000）

淺談攪拌站膨脹劑系統(tǒng)設計和計量精度保證

王延輝，劉學峰，劉鵬，王超，施慶永

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221000）

在高性能混凝土中摻入膨脹劑能夠提高混凝土的密實性和體積穩(wěn)定性能，并能減少混凝土裂縫，因此，膨脹劑在大型構筑物建設中使用愈來愈廣。本文回顧了膨脹劑及膨脹混凝土的特點，重點介紹了攪拌站膨脹劑系統(tǒng)設計的經(jīng)驗，提出了保證膨脹劑系統(tǒng)的計量精度措施，展望了綠色高性能混凝土的發(fā)展前景。

膨脹劑；膨脹混凝土；計量系統(tǒng)；計量精度

1 膨脹劑及膨脹混凝土

隨著科技的進步，水泥混凝土逐漸向高強和高性能方向發(fā)展，但同時混凝土的開裂現(xiàn)象也日趨嚴重。大量的研究和實踐證明，摻加一定量的膨脹劑能夠使混凝土產(chǎn)生膨脹補償收縮，是抑制混凝土早期開裂的最方便、最經(jīng)濟、最有力的措施。隨著大型構筑物的建設，尤其地下混凝土結構自防水工程不斷增多，摻有膨脹劑的混凝土使用越來越廣泛。

膨脹劑是眾多混凝土外加劑大家庭的一種，是與水泥、水拌合后經(jīng)水化反應生成鈣礬石和氫氧化鈣，使混凝土產(chǎn)生體積膨脹的外加劑。混凝土膨脹劑按化學成分的不同可分為硫鋁酸鈣類、氧化鈣類、硫鋁酸鈣－氧化鈣類混凝土膨脹劑。

膨脹劑能夠減少或消除混凝土干縮和凝縮時的體積收縮小，使混凝土結構物的裂縫出現(xiàn)概率減少、裂縫出現(xiàn)的時間推遲，從而改善混凝土的質(zhì)量。

2 攪拌站膨脹劑系統(tǒng)設計

混凝土生產(chǎn)中實際使用的膨脹劑一般是以粉料形式存在，根據(jù)不同的包裝形式，如袋裝或散裝，在攪拌站設計中，膨脹劑系統(tǒng)既可以作為一個獨立的系統(tǒng)進行設計，也可以與水泥、摻合料等粉料一起合并設計。

針對不同布局形式的攪拌站膨脹劑系統(tǒng)應采用不同的設計方案。合理的布局、結構設計，可使系統(tǒng)的計量精度高，同時具有較好的適用性和可維修性。

2.1 膨脹劑隨骨料采用斜皮帶輸送方式

攪拌站設計中，骨料的輸送采用斜皮帶輸送較多，骨料的儲存一般有鋼制料倉和混凝土地倉兩種。膨脹劑系統(tǒng)的設計方案可采用下述兩種不同的形式。

2.1.1 膨脹劑螺旋輸送方案

膨脹劑儲存和計量采用獨立筒倉和計量稱，通過專用螺旋輸送機將膨脹劑輸送至計量秤中，計量好的膨脹劑隨骨料沿斜皮帶輸送至攪拌機，見圖 1。

2.1.2 膨脹劑直落型方案

對于采用混凝土結構的骨料倉，可以在骨料倉前部將膨脹劑筒倉和計量秤串聯(lián)在一起，膨脹劑通過重力自落至計量稱內(nèi)，見圖 2。完成計量的膨脹劑隨骨料一起輸送至攪拌機。

圖1 膨脹劑螺旋輸送方案

圖2 膨脹劑直落型方案

2.2 膨脹劑隨骨料采用提升機輸送方案

采用提升機輸送骨料的攪拌站，結構緊湊，場地狹小，一般是在骨料倉前部皮帶秤前端設置計量秤，通過專用螺旋輸送機將膨脹劑輸送至計量秤中，見圖 3。完成計量的膨脹劑隨骨料一起輸送到提升機的提斗內(nèi)，然后通過提斗將骨料和膨脹劑一起投入到攪拌機內(nèi)。

圖3 匹配提升機螺旋輸送方案

2.3 膨脹劑采用同粉料的輸送方案

首先要求膨脹劑是散裝形式，和水泥等粉料一樣通過散裝運輸車運輸及輸送。膨脹劑系統(tǒng)設計即和水泥粉料的設計一樣采用單獨的筒倉進行儲存粉狀膨脹劑，通過專用螺旋輸送機將膨脹劑輸送至主樓的單獨或累加的計量稱，計量好的膨脹劑直接輸送至攪拌機（見圖 4）。

圖4 與粉料相同的輸送方案

2.4 設計小結

在實際生產(chǎn)中除了上述常用的膨脹劑系統(tǒng)設計形式外，還有一些特殊形式，比如滿足同時儲存兩種膨脹劑、兩套螺旋輸送形式，通過采用儲存?zhèn)}設置隔板間隔，兩套下料口滿足設計要求。再如，提供滿足商混攪拌站安裝完畢后增加膨脹劑系統(tǒng)的，一套儲存?zhèn)}、兩套計量系統(tǒng)滿足雙站使用膨脹劑要求的等等。隨著不同的客戶需求，膨脹劑種類的增加和新材料的應用，將會有更多的結構形式滿足設計要求。

3 攪拌站膨脹劑計量精度保證

3.1 控制系統(tǒng)對計量精度保證

膨脹劑控制系統(tǒng)一般采用 PLC＋配料控制器的架構形式，工控機輔助生產(chǎn)管理和人機交互使用，采用高性能的硬件設備、配有專用微處理芯片，對于溫度變化、傳感器非線性補償、熱噪聲處理滿足國家計量認證要求。在配料落差精確控制方面的技術創(chuàng)新降低了混凝土生產(chǎn)過程的計量誤差，提高了計量精度，減少了原材料的消耗。

控制系統(tǒng)能夠超差自動處理，在稱量誤差超出語序范圍會自動報警，并自行處理，當凈重值在“目標量－精計量”和“目標量－允差范圍”之間時，進行點配補稱，補料采用快速斷料和點動補料的形式。快速斷料能夠大幅降低配料過沖量，配料結束時，如果總的凈重值超差，凈重值大于總目標量的允差范圍，系統(tǒng)輸出報警，并進行扣稱處理。自動處理可有效地提高配料精度，減少人為干預，提高生產(chǎn)效率。

控制系統(tǒng)采用新的接口通訊，在攪拌站原接口通訊的基礎上引入新的機制，使串行接口的通信速率得到提高，避免了某些通訊超時引起的數(shù)據(jù)丟失，可靠性增強，同時適用性增強。

3.2 結構上保證計量精度的措施

（1）采用合理的結構設計，三點吊秤結構，保證整體結構的對中性好，抗干擾能力強。

（2）下料口處連接采用波紋橡膠軟連接，排除物理連接對計量的干擾。

（3）充分利用氣壓平衡技術，避免正負壓對計量系統(tǒng)穩(wěn)定性能的干擾。

4 結論

防治混凝土施工階段出現(xiàn)裂縫是一項涉及多方面、多學科的系統(tǒng)工程，需要綜合防治。膨脹劑有自己的適用范圍和使用條件，其在混凝土中的摻量需由專業(yè)人員試配，通過試驗數(shù)據(jù)的積累和工程實例的調(diào)研和分析來最終確定。隨著工程設計對混凝土要求越來越高，綠色高性能混凝土越來越受到青睞，同時膨脹劑和其他添加劑組合的多重添加劑配方使混凝土的性能更加完善，混凝土攪拌站生產(chǎn)企業(yè)也隨著對膨脹劑等新型添加劑的研究不斷加深，對物料的輸送和計量準確度能精準把握，新的科學創(chuàng)新技術應用，將會使綠色高性能混凝土發(fā)展到一個新的階段。

[1] 吳中偉．補償收縮混凝土[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1979.

[2] 戴會生．混凝土攪拌站實用技術[M]．北京：中國建材工業(yè)出版社，2014.

[3] 王鐵夢．工程結構裂縫控制[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[4] GB 23439－2009．混凝土膨脹劑[S]．

［通訊地址］江蘇省徐州市金山橋開發(fā)區(qū)桃山路 29號（061000）

王延輝（1970－），徐州徐工施維英機械有限公司工程師。