混凝土攪拌機抱軸問題及解決辦法

宋兆文

（中鐵十六局集團第四工程有限公司）

圖1為攪拌機主軸抱軸問題，可見抱軸區(qū)域的結(jié)塊有持續(xù)增加的變化特點，該部分會受到相鄰攪拌軸葉片的剮蹭，隨運行時間的延長而逐步缺失，由此顯現(xiàn)出不規(guī)則的偏心結(jié)塊。圖2為攪拌葉片被抱住的情況，此時產(chǎn)生的結(jié)塊規(guī)模較小，所處位置遠離攪拌軸中心，在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，攪拌軸轉(zhuǎn)動時有較強的離心力，進而干擾攪拌機運轉(zhuǎn)，使其穩(wěn)定性受到影響。

圖1 主軸抱軸現(xiàn)象圖

圖2 攪拌葉片抱軸現(xiàn)象圖

1 混凝土攪拌機抱軸的不良影響

1.1 降低混凝土的品質(zhì)

混凝土生產(chǎn)期間按順序投入原材料，在攪拌葉片和刮板的聯(lián)合作用下實現(xiàn)對材料的充分?jǐn)嚢瑁纬傻幕旌狭显诠摅w內(nèi)呈不規(guī)則運動，由于抱軸結(jié)塊的形成制約了攪拌作用，部分物料因攪拌不充分而在某處聚集，從而影響混凝土的均勻性[1]。針對此問題，可通過延長攪拌時間的方式解決，攪拌時間通常達到30～60s，但在實際生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)效率，部分情況下攪拌時間短于30s，混凝土不均勻的問題凸顯。

1.2 干擾攪拌機的正常運行

⑴增加設(shè)備運行能耗。攪拌機出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象后結(jié)塊的阻礙作用加強，加大了攪拌機運行的阻力，設(shè)備負載提高，隨之出現(xiàn)能耗量較大的問題。

⑵加快軸端密封件的磨損。攪拌機抱軸時產(chǎn)生的結(jié)塊擾亂了攪拌軸運轉(zhuǎn)時的徑向平衡，攪拌軸運行期間在徑向承受較大的外力，該部分力將直接作用于軸端密封組件處，受此影響，密封組件有磨損的情況[2]。

2 混凝土攪拌機抱軸的主要原因

膠凝粉料在攪拌主軸上，遇水后增強砂、石等骨料的粘結(jié)性，使其聚集在主軸處，主軸根部的線速度較低（相比于攪拌臂），產(chǎn)生攪拌的“低效區(qū)”，該范圍內(nèi)的物料雖然發(fā)生運動但運動效率和范圍均有限，因此產(chǎn)生結(jié)塊且隨著攪拌作業(yè)進程的推進而逐步擴大，最終出現(xiàn)攪拌機抱軸的情況。攪拌機抱軸的原因錯綜復(fù)雜，應(yīng)對關(guān)鍵原因形成準(zhǔn)確認(rèn)識，進而采取解決辦法。

2.1 粉料投料方位

攪拌機上蓋設(shè)置有粉料接口，該部分的高度、寬度、傾斜度等均是關(guān)鍵的控制對象，若某項或多項參數(shù)不合理則會導(dǎo)致粉料接口投料方向產(chǎn)生偏差，投入的粉料難以沿著既定的“路徑”向攪拌機內(nèi)部轉(zhuǎn)移，有部分粉料聚集在主軸上，易引發(fā)抱軸問題。

2.2 物料投入順序

石子是混凝土生產(chǎn)中不可或缺的物料，其具有阻止抱軸形成的作用，若按照先石子、后粉料的順序?qū)⑾嚓P(guān)物料投入攪拌機內(nèi)，石子在攪拌期間將持續(xù)性且較為強烈地碰撞攪拌軸，較好地避免了凝膠材料附著在攪拌軸的情況，但摻料順序不合理時則會加大抱軸的發(fā)生概率。

2.3 攪拌機容積利用率

若生產(chǎn)中采用的是容積率較小的攪拌機，其主軸易局部甚至完全暴露在混凝土上方，主軸上的粘結(jié)物難以在攪拌期間被刮除干凈，逐步在該處凝結(jié)成塊，隨時間的推移而擴大，從而抱軸。此外，若攪拌機容積利用率偏大也容易出現(xiàn)抱軸，其原因在于主軸和攪拌臂將完全在混凝土中，影響混凝土的流動性，混凝土結(jié)塊而導(dǎo)致抱軸。

2.4 管理

混凝土生產(chǎn)作業(yè)以攪拌機為主體設(shè)備，期間也需得到人員的參與，但易由于人為因素而導(dǎo)致抱軸問題的出現(xiàn)。混凝土結(jié)塊所導(dǎo)致的抱軸是一個持續(xù)性的過程，若能夠在發(fā)現(xiàn)結(jié)塊后及時清理，則可規(guī)避抱軸，但初期清理不及時或是不徹底時均容易引發(fā)抱軸問題。此外，生產(chǎn)暫停時間過長且未及時對攪拌機做全面的清理，混凝土在攪拌機內(nèi)部凝結(jié)，也是導(dǎo)致攪拌機抱軸的人為因素。

3 混凝土攪拌機抱軸的解決辦法

3.1 設(shè)計改進

⑴在設(shè)計投料裝置時，使水泥和粉煤灰進料口位置位于兩個攪拌軸之間，并使下料角度沿攪拌機的軸向方向。同時，在進料口下方接一個上部呈圓形下部呈橢圓的橡膠筒，并使攪拌臂剛好能夠碰到橡膠筒。這樣就能保證粉料很好地投入到兩個攪拌軸之間的位置，同時橡膠筒的振動還能使筒內(nèi)的水泥更好地流出防止筒內(nèi)積料。

⑵在攪拌主機的制造過程中，應(yīng)保證噴水裝置的安裝焊接位置，以實現(xiàn)沖水點的正確位置和沖洗方向。在攪拌裝置供水系統(tǒng)的設(shè)計過程中，要確保沖洗部分壓力的可靠性。可以增加沖洗專用加壓泵或者采用高位水箱。

⑶在攪拌主機的設(shè)計過程中，應(yīng)保證合理的容積利用率，使定量混凝土攪拌過程中，攪拌主軸被攪動的混凝土淹沒，軸表面不斷地受到?jīng)_擊和磨擦，使混凝土無法粘結(jié)凝固在軸表面，將有效解決“抱軸”現(xiàn)象的發(fā)生。

⑷優(yōu)化攪拌機攪拌臂布置形式的設(shè)計，盡可能加快物料軸向大循環(huán)運動的頻次，同時增加物料合理逆流，從而增加物料與攪拌葉片直接接觸并發(fā)生強制作用的機會，來消除攪拌低效區(qū)，提高攪拌質(zhì)量，減少“抱軸”現(xiàn)象。骨料進料口位置的確定上也要保證進料口位置相對于攪拌臂的排列形式有合理的逆流相位差，即大于單軸攪拌臂的相位角，從而保證投入的骨料可以充分地從拌筒投料端運動到另外一端。設(shè)備操作人員在攪拌卸料完畢后，應(yīng)及時清理、沖洗罐內(nèi)，保證除去粘附的混凝土。設(shè)備操作人員應(yīng)定期檢查計量系統(tǒng)中計量斗的連接和關(guān)閉密封性情況，注意是否泄漏，如有則及時消除。

⑸在攪拌臂的每個中間位置安裝一至二個干擾環(huán)，干擾環(huán)的內(nèi)徑大于軸徑30～60mm，在攪拌軸轉(zhuǎn)動過程中，靠干擾環(huán)緩慢轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的偏心運動，破壞“抱軸”的混凝土層。

⑹在攪拌軸上，連接用橡膠薄板制作的長套筒式抱箍。由于橡膠與水泥、粉煤灰的親和力小，即使粘附上混凝土，稍加敲擊便可振落，便于對攪拌軸的沖洗和清理。

3.2 加強對攪拌機的清理

受原材料供應(yīng)不足、現(xiàn)場施工中斷、設(shè)備故障等因素的影響，設(shè)備被迫停機，若實際停機時間達到2h以上，應(yīng)及時用清水沖洗攪拌機內(nèi)部殘留的混凝土，避免其在內(nèi)部凝結(jié)。此外，攪拌機腔內(nèi)殘留物料具有較大的強度，此時向其中添加適量石子和清水予以攪拌處理，通過沖擊作用清理該部分殘留物料。若攪拌機腔內(nèi)存在小規(guī)模的結(jié)塊，可安排人員做全面的清理，以免其繼續(xù)變大。

3.3 采取高壓清洗措施

工程施工現(xiàn)場對混凝土的供應(yīng)量以及供應(yīng)品質(zhì)均提出較高的要求，攪拌機混凝土生產(chǎn)壓力較大，需在保證混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的前提下縮短作業(yè)時間。為提高攪拌機投料速度，在水投料進水端適配加壓泵，通過該裝置的應(yīng)用縮短投水時間，且利用該設(shè)備加大出水壓力。宜配置螺旋噴嘴，將水和物料在短時間內(nèi)充分混合，但也存在局限之處，即打散的水霧缺乏沖擊力，在沖洗攪拌軸聚積物方面的應(yīng)用優(yōu)勢受到抑制，同時水霧、粉塵混合后容易粘附在攪拌機頂蓋等部位，其清理難度較大。顯然，僅憑加壓泵所帶來的應(yīng)用效果有限，對此應(yīng)用攪拌機內(nèi)部的高壓清洗設(shè)備，其特點在于旋噴噴頭的靈活性強，可以提供較大的噴水壓力，對攪拌機內(nèi)部腔體做全面的沖洗，及時消除附著物，規(guī)避抱軸問題。

4 結(jié)束語

抱軸是混凝土攪拌機生產(chǎn)期間較為普遍的問題，容易影響混凝土的正常生產(chǎn)，導(dǎo)致混凝土生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品品質(zhì)低。攪拌機抱軸的成因錯綜復(fù)雜，只有在準(zhǔn)確梳理具體的成因后方可采取針對性的解決辦法。