摘要: 對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的不同混凝土攪拌機(jī)和攪拌方法進(jìn)行了綜合分析，提出混凝土性能取決于其微觀結(jié)構(gòu)，而微觀結(jié)構(gòu)又取決于其組成成分、養(yǎng)護(hù)條件、攪拌方法以及攪拌機(jī)型。判定一種攪拌方法在特定的工況下是否最優(yōu)，需綜合考慮施工地點(diǎn)與拌和樓的距離、工程所需混凝土量、施工進(jìn)度以及生產(chǎn)成本等因素；并且以混凝土攪拌質(zhì)量為依據(jù)來評(píng)價(jià)混凝土攪拌方法，同時(shí)給出攪拌效率的評(píng)價(jià)方法。
關(guān)鍵詞: 混凝土攪拌機(jī)；攪拌機(jī)效率；組成成分；養(yǎng)護(hù)條件；攪拌方法
中圖分類號(hào): U415.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B 文章編號(hào): 1000- 033X(2007)04- 0025- 03
0 引言
混凝土性能取決于其微觀結(jié)構(gòu)，而其微觀結(jié)構(gòu)又取決于其組成成分、養(yǎng)護(hù)條件、攪拌方法以及攪拌機(jī)型［1］。攪拌過程的控制很重要，涉及到攪拌機(jī)型、投料順序以及攪拌能耗等因素［2］。在對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的不同攪拌機(jī)型及其攪拌方法綜合評(píng)述的基礎(chǔ)上，本文將就其應(yīng)用情況進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)以混凝土質(zhì)量為依據(jù)來評(píng)價(jià)混凝土攪拌方法，并給出攪拌機(jī)效率的評(píng)價(jià)方法。
判定一種攪拌方法是否最優(yōu)，需綜合考慮以下因素：施工地點(diǎn)與拌和樓的距離、工程所需混凝土量、施工進(jìn)度以及生產(chǎn)成本等，但混凝土質(zhì)量是最主要的因素?；炷临|(zhì)量是根據(jù)混凝土的性能及其勻質(zhì)性來評(píng)定的，并常被參考作為攪拌機(jī)效率的評(píng)價(jià)方法。攪拌機(jī)的效率參數(shù)受投料順序、攪拌機(jī)型以及攪拌能耗等因素影響［3］。
1 攪拌機(jī)
1.1 間歇式攪拌機(jī)
根據(jù)攪拌機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的定位方式不同，可以將間歇式攪拌機(jī)分為水平式、傾斜式（鼓筒式攪拌機(jī)）、垂直式（盤式或鍋式攪拌機(jī)）。
1.1.1 鼓筒式
鼓筒式攪拌機(jī)拌筒截面見圖1，攪拌葉片固定在可旋轉(zhuǎn)的鼓筒內(nèi)壁，鼓筒旋轉(zhuǎn)的過程中提升物料，拌筒每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，被葉片提升到一定高度的物料將自落回拌筒底部，如此循環(huán)。主要有3類：非傾翻式鼓筒、反轉(zhuǎn)式鼓筒、傾翻式鼓筒。非傾翻式鼓筒是固定的，骨料從投料端投入，從卸料端卸出，見圖2。反轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)與非傾翻式攪拌機(jī)相似，不同之處是，反轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)的投料口與卸料口是統(tǒng)一的。反轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)一般用于攪拌小于1m3的混凝土；傾翻式鼓筒攪拌機(jī)的鼓筒傾角是可以變
化的，見圖3。攪拌過程中鼓筒軸線一般與水平線成15°傾角，而在卸料時(shí)鼓筒軸線向水平線負(fù)方向傾斜。傾翻式攪拌機(jī)是實(shí)驗(yàn)室和施工現(xiàn)場(chǎng)攪拌小批量（小于0.5m3）混凝土最常用的機(jī)型。
1.1.2 盤式
盤式攪拌機(jī)工作原理基本一致：物料在拌筒內(nèi)受旋轉(zhuǎn)葉片作用進(jìn)行攪拌，刮料葉片將拌筒內(nèi)壁上的粘料刮去。圖4給出了不同形式葉片和拌筒的組合情況，一種情況是葉片旋轉(zhuǎn)軸線與拌筒的軸線是重合的（單漿攪拌機(jī))；另一種情況是攪拌機(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)軸線與拌筒的軸線有偏距(行星式攪拌機(jī)和逆流式攪拌機(jī))，這時(shí)葉片既繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，同時(shí)又繞拌筒中心線旋轉(zhuǎn)；還有一種情況是2根軸同步反向旋轉(zhuǎn)(雙軸攪拌機(jī))，在靠近拌筒內(nèi)壁附近的葉片與軸線成一定角度，作用是將拌筒內(nèi)壁上粘結(jié)的物料刮去，并推向拌筒中心，以便與攪拌葉片產(chǎn)生沖擊。
1.2 連續(xù)式攪拌機(jī)
連續(xù)式攪拌機(jī)工作過程中骨料被持續(xù)加入拌筒以恒定速率進(jìn)行攪拌、卸料。通常具有螺旋帶狀的攪拌葉片，鼓筒向下傾斜，朝向卸料端，攪拌時(shí)間取決于拌筒傾角（通常取15°）。適用于工作時(shí)間短、卸料時(shí)間長(zhǎng)、
施工現(xiàn)場(chǎng)偏遠(yuǎn)并且運(yùn)輸量較小的情況，主要用于低坍落度混凝土(如路面攤鋪)。
2 攪拌方法
2.1 上料、攪拌和卸料
上料方式包括不同骨料的上料順序以及上料過程的持續(xù)時(shí)間。上料時(shí)間是指從開始上料到所有骨料全部投入攪拌機(jī)為止的這段時(shí)間。國(guó)際材料與研究實(shí)驗(yàn)聯(lián)合會(huì)（RILEM）將上料時(shí)間分為2部分：干拌和濕拌（圖5）。干拌是從上料開始到注水之前的這段過程；濕拌是從注水完成或者注水開始到上料結(jié)束的這段時(shí)間［4］，通常攪拌時(shí)間指的是從上料開始到卸料完成的這段時(shí)間。RILEM采取另一種方法定義攪拌時(shí)間為：上料結(jié)束到卸料開始這段時(shí)間（圖5）；攪拌機(jī)卸料時(shí)應(yīng)該考慮提高生產(chǎn)率（要求快速卸料），并且不改變混凝土勻質(zhì)性（要求低速卸料）。比如，如果卸料過程中速率發(fā)生突變時(shí)混凝土各組分可能發(fā)生離析。
2.2 攪拌能耗
攪拌機(jī)的功率消耗與混合料的類型、生產(chǎn)批量以及上料方式有關(guān)，涉及因素比較復(fù)雜，不宜作為衡量攪拌機(jī)效率的指標(biāo)。舉例來說，具有大功率電機(jī)的攪拌機(jī)可能被用于攪拌低工作性、高粘性的混凝土，而其攪拌能耗可能與具有小功率電機(jī)的攪拌機(jī)攪拌較大量、工作性較高的混凝土所消耗的能量相當(dāng)。
3 攪拌機(jī)效率
“攪拌機(jī)效率”概念用于評(píng)價(jià)攪拌機(jī)將各單一組分拌和成均勻混凝土的能力。RILEM認(rèn)為，如果一臺(tái)攪拌機(jī)能夠?qū)⑺袇⑴c攪拌的組分均勻地分散到拌筒空間，那么該攪拌機(jī)效率較好。因此，在評(píng)價(jià)攪拌機(jī)效率時(shí)，應(yīng)該對(duì)物料的離析以及骨料級(jí)配狀況進(jìn)行監(jiān)控。
3.1 間接方法
因?yàn)榛炷恋暮暧^特性受其組成成分影響，通常檢測(cè)指標(biāo)有：新拌混凝土的工作性、稠度、含氣量、抗壓強(qiáng)度。這種方法的缺點(diǎn)是不能直接反映混凝土均勻性。
另外，所選取的測(cè)量方法也許不能精確定位組分的變化，或許因?yàn)闃颖咎?，或者所選取的性能指標(biāo)本質(zhì)上并不受非均勻性的影響。
3.2 直接方法
更直接的判定攪拌機(jī)效率的方法是測(cè)量混凝土的勻質(zhì)性?；炷恋膭蛸|(zhì)性的測(cè)量可以通過判定不同成分，如粗、細(xì)骨料、礦物添加劑成分以及水泥漿等的分布情況來獲得。RILEM建立了一套攪拌機(jī)效率劃分等級(jí)，分為3個(gè)等級(jí)：普通攪拌機(jī)、一般性能攪拌機(jī)、高性能攪拌機(jī)。4個(gè)指標(biāo)來定義：W/F值、F值、粗骨料值以及含氣量。采若干樣本測(cè)量上述幾個(gè)指標(biāo)，分別計(jì)算其均值和方差。離差系數(shù)(COV)衡量了混凝土的均勻性，離差系數(shù)越小說明混凝土拌和物越均勻，見表1。
3.3 混合方法
該方法所選取的幾個(gè)指標(biāo)為：水泥、細(xì)骨料、粗骨料在攪拌筒內(nèi)的分布狀態(tài)、抗壓強(qiáng)度變化、稠度變化。該方法建議采用同一種混凝土來比較不同的攪拌機(jī)。表2給出3種混凝土作為參考選擇，而不是建議3種混凝土都使用。在卸料過程的不同時(shí)間拾取8個(gè)樣本測(cè)量，如果每鍋料測(cè)量指標(biāo)的變化小于6%~8%，則認(rèn)為該攪拌機(jī)效率較高。
3.4 作為效率指標(biāo)的生產(chǎn)率
生產(chǎn)率是指一個(gè)周期內(nèi)生產(chǎn)的混凝土的數(shù)量，不是衡量混凝土勻質(zhì)性的指標(biāo)［5］。對(duì)于間歇式攪拌機(jī)，生產(chǎn)率取決于攪拌機(jī)的上料時(shí)間、攪拌時(shí)間以及清洗時(shí)間。清洗時(shí)間往往不被考慮，不作為攪拌周期的一部分；對(duì)于連續(xù)式攪拌機(jī)忽略清洗時(shí)間是合理的。當(dāng)然，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，生產(chǎn)率應(yīng)該越高越好，但必須保證混凝土攪拌質(zhì)量［6- 7］。
4 結(jié)語
(1) 攪拌過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，受到攪拌機(jī)型、攪拌周期、上料方式以及攪拌能耗等因素的影響。
(2) 攪拌機(jī)的效率是由所生產(chǎn)的混凝土的勻質(zhì)性來評(píng)價(jià)的，也可以認(rèn)為是由生產(chǎn)給定質(zhì)量和勻質(zhì)性要求的混凝土所消耗的能量來評(píng)價(jià)的。這里的勻質(zhì)性指標(biāo)可以由混凝土的組成成分來衡量，也可以由混凝土宏觀特性的變化來衡量，如抗壓強(qiáng)度和工作性。
(3) 攪拌能耗是指攪拌周期內(nèi)的功率消耗，是一個(gè)非常有用的判定混凝土工作性變化的指標(biāo)，可以避免卸料測(cè)試以及測(cè)量坍落度值。不過，還沒有足夠的證據(jù)表明攪拌能耗可以用來判定攪拌機(jī)效率。
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