混凝土预湿骨料设备的研究
朱效荣
（北京灵感科技发展有限公司，北京 100036）
摘要：本文介绍了预湿骨料设备的安装和应用技术以及使用效果，为预拌混凝土行业提供了提供了一种降低成本，保证质量的工艺技术设备，值得推广应用。
关键词：预拌混凝土；预湿骨料；设备；成本
Abstract: This paper introduces the pre-wetted aggregate equipment installation and application technology and effect, provides a lower cost for the ready-mixed concrete industry, ensure the quality of the process technology and equipment, it is worthy of popularization and application.
Keywords: ready-mixed concrete; pre-wetted aggregate; equipment; cost
1 技术背景
由于砂石料质量的不断劣化，减水剂在混凝土生产应用过程中出现了许多新的问题。特别是当砂石含泥量较高时，经常出现外加剂在做水泥净浆流动度试验时效果很好，但当用相同掺量配制混凝土时，混凝土拌和物流动性很差，或者干脆不流。为了使混凝土拌和物满足泵送施工要求，在生产过程中混凝土生产企业将外加剂的掺量成倍增加，使企业的生产成本大大增高，影响混凝土生产成本和直接经济效益；有的企业采用多加水的办法来解决混凝土拌和物流动性不足的问题，导致混凝土实际水胶比变大，严重影响混凝土的强度。
2 工作原理
2.1 预湿骨料技术原理
考虑到现有的混凝土搅拌站的实际情况，我们提出在混凝土搅拌站上料皮带头中间仓位置增加两排小喷头喷水的办法，对砂石进行喷淋预湿，使砂石料所含泥充分润湿，内部空隙充分吸水饱和，达到砂石料进入搅拌机时内部充分饱水和表面全部湿润的状态。
生产混凝土的过程中，由于砂石已经达到了内部饱水和表面湿润，砂石料首先进入搅拌机，当胶凝材料进入搅拌机时，胶凝材料很快被粘结到润湿的砂石表面，外加剂和水分按设计比例进入了胶凝材料，在搅拌过程中，胶凝材料形成的浆体在搅拌机内做切线运动，很快变得均匀，实现了拌和物工作性良好，初始坍落度较大。
当搅拌机停止运转时，混凝土拌和物处于静止状态，由于流动性胶凝材料浆体内部的水分密度与砂石料内部的水分的密度接近，因此渗透压接近平衡，砂石料及其所含的粉末料内的水分无法渗透到胶凝材料浆体中，胶凝材料浆体内的水分和外加剂无法渗透进入砂石以及其所含的粉末料内部。由于胶凝材料浆体中的拌和水量等于配合比设计时确定的水量，外加剂的实际掺加量等于按胶凝材料设计的掺加量，实现了拌和物出机后状态稳定，坍落度损失很小。在混凝土生产过程中实现了拌和物搅拌顺畅，出机坍落度适中、坍落度损失最小、外加剂用量最少、混凝土强度最高、技术经济效果最佳的目的。
2.2 水路系统工作原理
水路系统的工作按照水流动的方向组成封闭回路，首先从水箱处安装进水管（10），然后依次安装离心泵（9）、电磁阀和流量计（7），再安装喷水管（4）和喷水管（5），最后安装泄压出水管（6）。
3 预湿骨料成套设备研究
混凝土预湿骨料设备的研究主要包括三个方面，第一部分为恒压供水系统，包括抽水水泵、电机变频控制器、远传压力表、压力出水罐和水管路组成；第二部分为水量控制系统，主要包括流量传感器、电磁阀、水量控制器、数显表和水管路组成；第三部分为预湿骨料喷水系统，主要包括止回阀、球阀、U型管路、喷水嘴和泄压器组成。
3.1 水量控制系统
水量控制系统主要解决预湿骨料水量的设定问题和延时控制问题，预湿骨料水量的设定主要是为了实现砂石骨料合理吸水量的准确计量；延时控制主要是为了解决砂石投料和喷水时间的协调统一。
3.1.1 水量控制器操作说明
（1）供水量设定：启动前先按水量设定键，当光标闪烁时在拨码开关相应位置按“左”、“右”、“+”和“—”键，直到需要的设定值为止。
（2）检查流量传感器、电磁阀、220V电源线、连线是否正确。电磁阀接线不分颜色，但流量传感器接线必须严格按导线颜色接线，否则会损坏传感器，导致控制器损坏不工作。
（3） “电源”按钮，必须确保接线完全无误后方可通电使用，按下右边第一个红色按钮“电源”灯亮，按钮自锁，再次按一下“电源”按钮，电源关断，“电源”灯灭。
（4）“启动”按钮，按下“启动”按钮，电磁阀打开，开始供水直到水量达到设定水量时电磁阀自动关闭，一次供水完成。
（5） “停止”按钮，在供水过程中由于种种原因需要停水时，可按下“停止”按钮，电磁阀关闭；如需继续供水再次按下“启动”按钮，电磁阀又打开，又继续供水。
（6） “自动／手动”转换开关，选择“自动”方式时只需按下电源按钮，整个供水过程自动完成，不需任何人工操作。生产过程中出现意外和故障时可以按下“停止”按钮，中断供水，生产现场出现问题不要继续供水时，按下“复位”按钮，准备重新开始供水。转换开关，选择“手动”方式时，传送带开关不起作用，按下“启动”按钮，电磁阀打开，开始供水，直到水量达到设定值时电磁阀自动关闭，一次供水完成。“停止”按钮不受限制，任何情况下按下“停止”按钮都将关闭电磁阀。
3.1.2 水量控制器主要技术性能
（1）供电电源：AC 220V±10％，50Hz．
（2）工作环境温度：10—40℃。
（3）工作环境湿度：≤80％
（4）工作环境不应有强电场、磁场干扰及振动、冲击。
（5）流量传感器工作电压：DCl2V
（6）电磁阀作电压：交流220V
（7）供水设定范围：不限
（8）供水设定分辨率：l公斤
3.1.3 流量控制安装电路原理图
流量控制系统的安装主要包括流量传感器、电磁阀、控制箱和管路四部分。
3.2 恒压供水系统
3.2.1恒压供水原理
恒压供水系统主要解决预湿骨料水源的稳定性和流量的稳定性问题，预湿骨料水源的稳定性主要通过远传压力表和变频控制器实现水源的持续稳定补充，确保压力罐内始终有足够用的水量，压力的调整可以解决流量的稳定性问题，当压力较高时，水的流量大，压力小时水的流量小。例如当压力为0.3MPA时流量为6kg/s，当压力为0.2MPA时流量为3.5kg/s。
3.2.2 压力控制安装电路原理图
压力控制系统的安装主要包括远传压力表、变频控制器、控制箱和电机四部分。
3.3 安装注意事项
（1）流量传感器可水平、垂直安装，垂直安装时流体方向必须向上，液体应充满管道，不得有气泡。安装时液体流动方向应与传感器外壳上指示流向的箭头方向一致。传感器上游端至少应有20倍公称通径长度的直管段，下游端与电磁阀安装距离应大于0.5m长度的直管段，其内壁应光滑清沾，无凹痕、积垢等缺陷。传感器的管道轴心应与相邻管道轴心对准，连接密封用垫圈不得深入管道内腔。传感器、电磁阀应远离外界电场、磁场，必要时应采取有效的屏敞措施，己避免外部干扰。
（2）流量传感器在开始使用时，应先将流量传感器内缓慢的充满液体，然后再开启出口阀门，严禁流量传感器处于无液体状态时受到高速流体的冲击。
（3）在安装流量传感器和电磁阀之前，首先清除管道内各种灰尘及杂物确保管道内壁光滑清洁，并安装过滤装置，电磁阀只能水平安装，不可倒置或垂直安装。
（4）输送水管采用内外镀锌，自常压水箱到压力水箱采用50mm直径管，自压力水箱经电磁阀、传感器到球阀G采用40mm直径管安装，安装参考设备安装示意图。
3.4 维护和保养
（1） 流量传感器维护周期一般为半年，拆下清洗时请注意勿损伤测量腔内的零件，特别是叶轮。详见流量传感器使用说明书。
（2）水量控制器主机内驱动电磁阀继电器一年更换一次。
（3）凡属质量原因所造成的定量供水控制器主机故障，产品自购买之日起流量传感器、电磁阀一年内保修。
4 生产应用
在唐山盾石混凝土公司五条生产线试验成功的基础上，我们试制了预湿骨料成套设备安装到唐山冀东混凝土有限公司、山东临沂沂南鲁碧混凝土公司、沂南铜像建材有限公司和中联盛玛特混凝土有限公司，经过近三年的使用证明，预湿骨料自动喷淋设备，解决了当前由于砂石骨料质量波动引起的混凝土拌和物初始坍落度小、坍落度经时损失大以及外加剂用量高的技术难题，具体效果如下：
（1）降低了砂石进入中间仓时粉尘的数量，有利于环境卫生的改善。
（2）混凝土拌合物出机坍落度和泵送坍落度较为稳定，可减少混凝土工作性的调整次数，有效提高台时产量。
（3）搅拌机电流峰值大大降低，可节电0.033kwh/m3，由于搅拌电流降低，搅拌叶片和衬板的生产磨损相比将有所减轻，可延长电机、搅拌叶片和衬板的使用寿命1.5年。
（4）总用水量增加5kg/m3，有利于改善混凝土拌和物坍落度1小时保留值，便于混凝土的施工，预湿骨料后可有效缓解混凝土泌水现象。
（5）节省混凝土外加剂掺量10%--25%。
（6）可提高混凝土中28d标准养护强度(2-3)Mpa
通过以上企业将近二百条生产线实际使用证明，预湿骨料设备运行稳定，技术效果良好，经济效益显著。
5 结论
混凝土预湿骨料成套设备的研制成功从生产工艺上提出了解决由于砂石骨料含泥量高引起的混凝土拌和物初始坍落度小、坍落度经时损失大以及外加剂用量高的技术难题，安装简单快捷，操作简单易学，技术效果和经济效益明显，在同行业具有广泛的推广应用前景。
