混凝土攪拌站是用來集中攪拌混凝土的聯合裝置,又稱混凝土預拌工廠,是混凝土生產的成套設備。混凝土攪拌站的類型較多,它的組成部分也是各式各樣的,但它的基本組成部分為:供料系統、計量(稱量)系統、攪拌系統、電器系統和輔助設備(如空氣壓縮機、水泵等),用以完成混凝土原材料水泥、水、砂、石子和摻合料、添加劑等的輸送、上料、儲存、配料、攪拌和出料等工作。混凝土攪拌站的稱量精度和生產率的高低是衡量一個攪拌站性能好壞的重要指標。而在滿足稱量精度和生產率的前提下,攪拌站各系統參數的選擇是否匹配是評價一套攪拌站設計合理性的關鍵。本文僅以攪拌站生產率為基準提出攪拌站各機構參數的設計依據。
1 設計的依據
嚴格來講,一套混凝土攪拌站的設計應依據其所加工混凝土的配比和國家有關標準對攪拌站各機構用時及攪拌機周期的相關規定來確定。
1.1 組成混凝土各物料的配比
在進行混凝土攪拌站設計時,混凝土配比可參照以下兩種方式確定:
(1)根據國家標準GB9142/T---2000 及《混凝土攪拌機產品質量檢驗程序規范》規定的不同容量攪拌機標準試驗配料表如表1 所示。
(2)工地常用的混凝土配比如表2 所示。
1.2 攪拌站周期可按照以下方法確定
攪拌機的工作周期按GB/9142-2000 中3.14 規定,從上料開始至出料完成一罐次所用的時間。即各種規格攪拌機的最短循環周期為S=St + S m + Sc (式中St為投料時間,S m 為攪拌時間,Sc 為卸料時間)。而攪拌站個機構的最短循環周期應小于或等于攪拌機的最短循環周期S 為最佳。
攪拌機的各工作時段的時間可按下列方法確定:依據《GB/T9142-2000 混凝土攪拌機》國家標準5.
1.2 規定:攪拌時間應符合表3。
(1)同樣根據<GB/T9142-2000 混凝土攪拌機>國家標準5.1.3 規定:“⋯⋯自落式錐形傾翻出料攪拌機和強制式攪拌機應在15s 內、自落式錐形反轉出料攪拌機應在30s 內將攪拌好的物料卸凈⋯⋯.”
(2) 攪拌機的投料時間一般根據經驗取得。由以上三點可以確定,各種以強制式攪拌機為攪拌主機的混凝土攪拌站的周期見表4,由表4 可以看出,公稱容量≤ 1500L 的攪拌主機可以根據骨料上料方式的不同設計成為每小時50 個或60 個循環的攪拌站,而公稱容量≥ 2000L 的攪拌主機最短工作循環次數小于50 次/h。所以,按過去的習慣將皮帶機上料帶骨料集料斗的攪拌站設計為循環次數為60 次/h 是不正確的。
這樣,不僅浪費資源和能源,而且絲毫不能提高攪拌站的效率。除非有攪拌時間小于35s 的新型的大型的攪拌主機出現。
2 兩種不同形式的攪拌站的工作時序
(1) 爬斗上料攪拌站的時序圖(見圖1)。
(2 )皮帶機上料的攪拌站時序圖(見圖2 )。
3 攪拌站各機構參數的確定
從攪拌站工作時序圖圖1 和圖2 不難看出:要使攪拌站的設計合理就必須保證骨料、粉料、水、添加劑等工作系統的循環周期小于或等于該攪拌站所采用攪拌機的最短循環周期S 。
3.1 對于爬斗上料的攪拌站而言
(1)骨料投料時間St + 料斗下降時間Sd+ 配料機出料時間Sg+ 料斗上升時間Sd ≤ S,才能保證該攪拌站取得最佳的生產率;這一過程是整個攪拌站周期的關鍵,它直接影響著攪拌站循環周期的長短。
(2 )水泥和粉煤灰配料、卸料的時間總和小于或等于該攪拌站所采用攪拌機的最短循環周期S。但考慮到水泥起拱、螺旋機生產效率等因素,2000 型以下的攪拌機,水泥配料、卸料的時間總和最好不大于60s,2000 型以上的攪拌機,水泥配料、卸料的時間總和最好不大于70s。
(3)水、添加劑等其他物料均按60~70s以內設計。
3.2 對于皮帶上料的攪拌站而言
對于皮帶上料的攪拌站而言,由于機構中增設的骨料集料皮帶機和骨料中間緩存斗,故骨料投料時間St+ 骨料輸送時間Ss ≤ S;而骨料輸送時間Ss= 配料機出料時間S c + 每斷面物料在皮帶機上走過的時間(皮帶長度÷帶速)。
其他物料的要求與爬斗上料的攪拌站相同。
根據以上兩條原則,可以確定出攪拌站各機構的主要參數如表6 和表7:
表中的參數可作為攪拌站設計時各機構參數的參考值,當用戶要求攪拌站的結構方式發生變化時,(如半地下安裝,延長軌道、增加攪拌時間等)都會影響到攪拌站的生產效率,以上參數也應相應調整。
4 結 論
由攪拌機各機構的主要參數表5 可以看出:
(1 )皮帶上料攪拌站和爬斗上料攪拌站對配料機出料速度的要求是不一樣的,設計時應予以考慮。(采用不同的配料方式)
(2)水系統的給水泵排量與水稱排水泵排量應該區別,這樣,既不影響效率還可提高稱量精度,節約成本。
(3)骨料輸送皮帶應該以提高速度,減小帶寬。這樣可提高效率。
(4)優化攪拌主機的性能,提高攪拌效率和出料速度,是提高攪拌站生產率的關鍵。
這些參數還要根據相應機構的規格系列及系列設計原則進行圓整。本文只是強調在攪拌站設計時,要先由時序進行系統的參數匹配,而不應該單一追求某一個機構的效率。因為攪拌站是一個系統,系統的效率就是它的效率。