王延辉，刘学峰，刘鹏，王超，施庆永

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221000）

浅谈搅拌站膨胀剂系统设计和计量精度保证

王延辉，刘学峰，刘鹏，王超，施庆永

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221000）

在高性能混凝土中掺入膨胀剂能够提高混凝土的密实性和体积稳定性能，并能减少混凝土裂缝，因此，膨胀剂在大型构筑物建设中使用愈来愈广。本文回顾了膨胀剂及膨胀混凝土的特点，重点介绍了搅拌站膨胀剂系统设计的经验，提出了保证膨胀剂系统的计量精度措施，展望了绿色高性能混凝土的发展前景。

膨胀剂；膨胀混凝土；计量系统；计量精度

1 膨胀剂及膨胀混凝土

随着科技的进步，水泥混凝土逐渐向高强和高性能方向发展，但同时混凝土的开裂现象也日趋严重。大量的研究和实践证明，掺加一定量的膨胀剂能够使混凝土产生膨胀补偿收缩，是抑制混凝土早期开裂的最方便、最经济、最有力的措施。随着大型构筑物的建设，尤其地下混凝土结构自防水工程不断增多，掺有膨胀剂的混凝土使用越来越广泛。

膨胀剂是众多混凝土外加剂大家庭的一种，是与水泥、水拌合后经水化反应生成钙矾石和氢氧化钙，使混凝土产生体积膨胀的外加剂。混凝土膨胀剂按化学成分的不同可分为硫铝酸钙类、氧化钙类、硫铝酸钙－氧化钙类混凝土膨胀剂。

膨胀剂能够减少或消除混凝土干缩和凝缩时的体积收缩小，使混凝土结构物的裂缝出现概率减少、裂缝出现的时间推迟，从而改善混凝土的质量。

2 搅拌站膨胀剂系统设计

混凝土生产中实际使用的膨胀剂一般是以粉料形式存在，根据不同的包装形式，如袋装或散装，在搅拌站设计中，膨胀剂系统既可以作为一个独立的系统进行设计，也可以与水泥、掺合料等粉料一起合并设计。

针对不同布局形式的搅拌站膨胀剂系统应采用不同的设计方案。合理的布局、结构设计，可使系统的计量精度高，同时具有较好的适用性和可维修性。

2.1 膨胀剂随骨料采用斜皮带输送方式

搅拌站设计中，骨料的输送采用斜皮带输送较多，骨料的储存一般有钢制料仓和混凝土地仓两种。膨胀剂系统的设计方案可采用下述两种不同的形式。

2.1.1 膨胀剂螺旋输送方案

膨胀剂储存和计量采用独立筒仓和计量称，通过专用螺旋输送机将膨胀剂输送至计量秤中，计量好的膨胀剂随骨料沿斜皮带输送至搅拌机，见图 1。

2.1.2 膨胀剂直落型方案

对于采用混凝土结构的骨料仓，可以在骨料仓前部将膨胀剂筒仓和计量秤串联在一起，膨胀剂通过重力自落至计量称内，见图 2。完成计量的膨胀剂随骨料一起输送至搅拌机。

图1 膨胀剂螺旋输送方案

图2 膨胀剂直落型方案

2.2 膨胀剂随骨料采用提升机输送方案

采用提升机输送骨料的搅拌站，结构紧凑，场地狭小，一般是在骨料仓前部皮带秤前端设置计量秤，通过专用螺旋输送机将膨胀剂输送至计量秤中，见图 3。完成计量的膨胀剂随骨料一起输送到提升机的提斗内，然后通过提斗将骨料和膨胀剂一起投入到搅拌机内。

图3 匹配提升机螺旋输送方案

2.3 膨胀剂采用同粉料的输送方案

首先要求膨胀剂是散装形式，和水泥等粉料一样通过散装运输车运输及输送。膨胀剂系统设计即和水泥粉料的设计一样采用单独的筒仓进行储存粉状膨胀剂，通过专用螺旋输送机将膨胀剂输送至主楼的单独或累加的计量称，计量好的膨胀剂直接输送至搅拌机（见图 4）。

图4 与粉料相同的输送方案

2.4 设计小结

在实际生产中除了上述常用的膨胀剂系统设计形式外，还有一些特殊形式，比如满足同时储存两种膨胀剂、两套螺旋输送形式，通过采用储存仓设置隔板间隔，两套下料口满足设计要求。再如，提供满足商混搅拌站安装完毕后增加膨胀剂系统的，一套储存仓、两套计量系统满足双站使用膨胀剂要求的等等。随着不同的客户需求，膨胀剂种类的增加和新材料的应用，将会有更多的结构形式满足设计要求。

3 搅拌站膨胀剂计量精度保证

3.1 控制系统对计量精度保证

膨胀剂控制系统一般采用 PLC＋配料控制器的架构形式，工控机辅助生产管理和人机交互使用，采用高性能的硬件设备、配有专用微处理芯片，对于温度变化、传感器非线性补偿、热噪声处理满足国家计量认证要求。在配料落差精确控制方面的技术创新降低了混凝土生产过程的计量误差，提高了计量精度，减少了原材料的消耗。

控制系统能够超差自动处理，在称量误差超出语序范围会自动报警，并自行处理，当净重值在“目标量－精计量”和“目标量－允差范围”之间时，进行点配补称，补料采用快速断料和点动补料的形式。快速断料能够大幅降低配料过冲量，配料结束时，如果总的净重值超差，净重值大于总目标量的允差范围，系统输出报警，并进行扣称处理。自动处理可有效地提高配料精度，减少人为干预，提高生产效率。

控制系统采用新的接口通讯，在搅拌站原接口通讯的基础上引入新的机制，使串行接口的通信速率得到提高，避免了某些通讯超时引起的数据丢失，可靠性增强，同时适用性增强。

3.2 结构上保证计量精度的措施

（1）采用合理的结构设计，三点吊秤结构，保证整体结构的对中性好，抗干扰能力强。

（2）下料口处连接采用波纹橡胶软连接，排除物理连接对计量的干扰。

（3）充分利用气压平衡技术，避免正负压对计量系统稳定性能的干扰。

4 结论

防治混凝土施工阶段出现裂缝是一项涉及多方面、多学科的系统工程，需要综合防治。膨胀剂有自己的适用范围和使用条件，其在混凝土中的掺量需由专业人员试配，通过试验数据的积累和工程实例的调研和分析来最终确定。随着工程设计对混凝土要求越来越高，绿色高性能混凝土越来越受到青睐，同时膨胀剂和其他添加剂组合的多重添加剂配方使混凝土的性能更加完善，混凝土搅拌站生产企业也随着对膨胀剂等新型添加剂的研究不断加深，对物料的输送和计量准确度能精准把握，新的科学创新技术应用，将会使绿色高性能混凝土发展到一个新的阶段。

[1] 吴中伟．补偿收缩混凝土[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1979.

[2] 戴会生．混凝土搅拌站实用技术[M]．北京：中国建材工业出版社，2014.

[3] 王铁梦．工程结构裂缝控制[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997.

[4] GB 23439－2009．混凝土膨胀剂[S]．

［通讯地址］江苏省徐州市金山桥开发区桃山路 29号（061000）

王延辉（1970－），徐州徐工施维英机械有限公司工程师。