混凝土搅拌站设计与选用教材Word下载.docx
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mm
4
骨料计量
砂石料仓容量
4×
17.5
计量范围
0-4800
kg
计量精度
±
2%
5
水泥计量
计量范围
0-1200
1%
Kg
粉
煤
灰
计
量
0-500
6
水
计
7
液态附加剂
0-100
8
干粉附加剂
9
平
皮
带
带宽
1000
带速
1.6
m/s
22
10
倾
斜
800
2.0
30
11
螺
旋
输
送
长度
根据现场尺寸确定
直径
水泥273，粉煤灰219
生产率
水泥80，粉煤灰40
t/h
水泥15，粉煤灰11
12
路
系
统
水泵型号
200QJ63-17
流量
63
扬程
17
m
电机功率
5.5
13
附
加
剂
供给系统
耐腐泵型号
IHWR40-125（Ⅰ）
12.5
20
1.5
14
气路系统
空压机型号
LB150320
排气量
m3/min
排气压力
0.9
Mpa
15
整机功率
198
16
整机重量
120
t
HZS180混凝土搅拌站主要技术参数
180
搅
拌
机
MAO4500/3000
55×
骨料
计量
吨
0-3600
水泥
计量
0-1650
粉煤灰
0-750
水计量
液态附加剂计量
干粉附加剂计量
0-150
水平
皮带机
7.5
倾斜
37
螺旋
输送机
长度
10500
直径
水泥325，粉煤灰273
水泥110，粉煤灰60
水泥22，粉煤灰15
水路
系统
山东双轮
电机功率
附加剂供
给系统
上海国泰
气路系统
美国猎豹
功率
整机功率
285
整机重量
185
混凝土搅拌站设计与选用
前言
混凝土搅拌站泛指配置了制备混凝土所需用的各种原材料的储料、供料、配料、搅拌和控制等装置，将各种骨料、粘结剂、掺合料、添加剂和水按一定配比通过搅拌机，采用集中搅拌供应新鲜混凝土的方式生产混凝土的成套设备。
自从水泥被开发后，以水泥为粘结剂，石子和砂为骨料制成的混凝土成为应用最为广泛的一种建筑材料，制备混凝土的搅拌机械装备随即诞生和发展。
早期的混凝土制备采用单机搅拌形式，而在搅拌机基础上配置砂石、水泥和水的供料计量和控制装置便构成了搅拌站的雏形，并逐渐发展形成了紧凑式、组合式、卧式、直投式、立式等各种结构形式的搅拌站。
随着混凝土工程施工技术的不断进步和商品混凝土的应用与推广，对混凝土制备装置性能和功能的要求不断提高。
同时，粉煤灰、矿渣粉等活性矿物掺合料和膨胀剂、减水剂、泵送剂、缓凝剂、增强剂、速凝剂、防冻剂、塑化剂等添加剂的相继开发和应用，制备混凝土的原材料元素增加，对搅拌站配置及技术要求也相应提高。
与早期产品相比如今混凝土搅拌站无论是成套设备的配置和技术条件，还是整机的功能和性能指标，以及产品的适用性和可靠性都有了明显的变化和显著的进步。
本文结合了混凝土搅拌站产品标准的术语定义和业内人士的通俗称谓，对混凝土和搅拌站的相关名词概念作了系统的描述；
介绍了混凝土搅拌站发展历史、现状和趋势；
综述了各种型号规格产品的结构特点及适用条件；
详细地分析了成套设备各系统配置实现相关功能和效果的技术条件和设计规范。
本文的内容是全面了解和掌握混凝土搅拌站用途的入门知识，可用作产品销售和售前技术服务人员的培训教材，引导用户合理地选购产品，使产品的配置与技术规格具有理想的适用条件和性价比。
本文的内容也是对产品技术标准的诠释，有助于混凝土搅拌站的从业人员提高对产品技术的认知水平，可用作产品技术开发、机械设计选型、控制软件设计和安装调试等工作的参考资料。
作者希望各位读者阅后作进一步的交流和指正，以便补充完善，推动混凝土搅拌站的技术发展。
第二章搅拌站术语与概念
第一节搅拌站术语
1、混凝土搅拌站（楼）：
由供料、贮料、配料、搅拌、出料、控制等系统及结构部件组成，用于生产混凝土的成套设备。
2、混凝土搅拌站（楼）生产率：
在规定的试验工况下，混凝土搅拌站（楼）每小时生产出的混凝土量（以捣实后体积计）。
试验工况指：
ａ，混凝土各组成材料供料充分，成品混凝土出料及时，混凝土搅拌站（楼）连续运转；
ｂ，混凝土配合比不变，骨料级配、水泥种类和标号、混凝土标号和塌落度及用水量等均按GB4477的规定；
ｃ，每一次循环搅拌的混凝土量应以混凝土搅拌机组的公称容量计算；
ｄ，不加掺和料和附加剂，不进行干搅拌。
3、混凝土搅拌站（楼）型号：
由混凝土搅拌站（楼）的组代号、装机台数、搅拌机形式代号、主参数和变型或更新代号等组成。
其中，组代号HZ为混凝土搅拌站，HL为混凝土搅拌楼；
装机台数用阿拉伯数字标准，单机可省略；
搅拌机型式代号S为双卧轴式，D为单卧轴式，T为行星式，W为涡浆式，F为锥形倾斜出料式，Z为锥形反转出料式；
主参数代号为生产率，单位ｍ3/h；
变更或更新代号用A、B、C…表示。
4、引用标准与使用范围
GB/T10171混凝土搅拌站（楼）分类，适用于生产普通混凝土的周期式混凝土搅拌站（楼）。
GB/T10172混凝土搅拌站（楼）技术条件，适用于GB/T10171中规定的搅拌站（楼）。
GB/T9142混凝土搅拌机，适用于周期式混凝土搅拌机、混凝土搅拌站（楼）中配套的搅拌机。
GB/T4477混凝土搅拌机性能试验方法。
第二节搅拌站和搅拌楼的概念
从产品标准的术语定义来看，混凝土搅拌站（楼）按照骨料在混凝土生产流程中需要提升的次数，分为混凝土搅拌楼和混凝土搅拌站。
骨料经一次提升而完成全部生产流程的称为搅拌楼，骨料提升两次或两次以上的称为搅拌站。
从混凝土生产流程的工作程序和功能内容来看，料场贮存的石子和砂，筒仓贮存的水泥等大宗原材料，分别通过骨料和粉料集运系统转运提升到设备主体上部的储料仓，各种物料在设备主体内从上到下完成储料、配料、搅拌、出料工作流程的为搅拌楼。
设备主体没有储存仓，骨料经配料后再提升向搅拌机投料，粉料则由螺旋输送机直接向主体的计量装置供料的为搅拌站。
从产品结构特点和成套设备的配置来看，搅拌楼的主体是全封闭的，自上而下分别为受料室、储料室、计量室、搅拌室和控制室、支腿和搅拌输送车接料室。
储存仓的容量一般可供20分钟以上连续生产，主体的高度重量和设备基础较大。
搅拌楼的骨料和粉料的集运方式及其配置形式多种多样，因地制宜，较典型的形式是砂石料场下设接料斗，通过地槽水平皮带机、倾斜皮带机送至主体，水泥由筒仓通过斗式提升机、翻板机构、卸料导管或螺旋送入主体。
搅拌楼的控制系统包括骨料集运流程、粉料集运流程和混凝土生产流程的控制。
搅拌站的结构特点和配置与搅拌楼相比，首先是主体没有储存仓，因此高度重量和设备基础都缩小；
其次是物体集运与混凝土生产流程合为一体，成套设备的配置大为简化，流程更为简捷；
另外，控制系统对成套设备的工作统一控制，操作与管理较为简便。
搅拌站的型式多样，主要区别在于骨料的储供配料及提升形式的区别和组合变形的多样性，按照产品研制的发展历程，搅拌站大致可分为以下型式。
1．第一代产品为拉铲集料式搅拌站。
早期引进的紧凑式搅拌站和国产搅拌站的骨料系统采用扇形料场储料、悬臂拉铲集料、卸料门下带称量斗、料车提升投料的方式，代号A型。
拉铲式搅拌站还有称量斗与提升料斗分别设置或合二为一，提升轨道为直轨或弯轨，轨道角度60°
～90°
，料车底门投料或倾翻投料，不同的混凝土卸料高度等结构变型，采用涡浆式搅拌机时主机悬挑型式，以及料场分隔仓改为储料仓用装载机上料方式等各种变更型式。
国外还有270°
以上扇形料场，用皮带机上料，拉铲集料门下设皮带秤等形式。
拉铲式搅拌站的主机规格以0.5ｍ3、1ｍ3、1.5ｍ3为主，国外产品还有2ｍ3。
拉铲的悬臂长度为8ｍ、12ｍ、16ｍ，国外产品达20ｍ。
拉铲式搅拌站的建站投资比较低，因此被广泛采用。
但在实际应用中逐渐显露其不足：
1）拉铲卷扬的钢丝绳和铲斗的磨损量大，拉铲的作业环境差，劳动强度大；
2）料场的堆积容积有限而且死料多，对砂石供应流通领域的物流要求较高；
3）受拉铲与提升装置的规格和露天料场的影响，搅拌站的规格和资质升级也受限制。
因此，拉铲式搅拌站虽曾独领风骚，随着产品的技术进步和规格品种的发展而逐渐被淘汰。
2．第二代产品为配料机组合式搅拌站。
骨料配料机又称配料站，是集砂石的储供料、计量和配料输出的功能于一体的模块化骨料后台装置，它与骨料提升装置组合的形式逐渐替代了拉铲式搅拌站的骨料系统。
配料机的隔离式储料仓有多种数量和容积的规格，计量方式有称量斗独立计量或累积计量、皮带机累积秤、行走小车累积计量等形式，上料方式一般采用装载机将独立料场的砂石料转运到配料机储料仓，也有用多根斜皮带机直接或转接对配料机储料仓上料形式，国外还有在配料机储料仓上方安置行走式拉铲的集料方式。
配料机组合式搅拌站骨料贮存采用的独立料场形式是符合国情的普遍形式，配料机与拉铲形式相比建站投资相近，但性价比提高，适用性更强，因此配料机投入实际应用后便风靡市场。
组合式搅拌站的基本形式是配料机与直轨料车提升组合的骨料系统，代号B型，主机规格仍以0.5ｍ3、1ｍ3、1.5ｍ3为主，主体结构比较简单，60°
直轨结构占地面积较小，建站投资也较低，应用在工程施工现场比较多见。
然而，骨料系统采用料车提升方式的搅拌站也有难以逾越的弱点：
1）是提升卷扬的钢丝绳磨损较大，钢丝绳缠绕和料车轨道运行的维护保养工作量较大；
2）是受提升驱动和制动装置配套的局限，规格难以再大；
3）是骨料流程中由于料车下降时间的因素存在，批次骨料的工作循环周期相应增加，提高生产率受到限制。
3．第三代产品为皮带机提升仿楼式搅拌站。
倾斜皮带机是搅拌楼传统的骨料集运装置，采用倾斜皮带机提升骨料，再加上全封闭的主体，使设备宏观外形与搅拌楼相似，俗称仿楼式。
提升皮带机按皮带机的带型区别有通用槽形皮带机，人字型浅花纹皮带机和波形档边形大倾角皮带机等形式。
骨料提升采用倾斜皮带机的方式优点很多：
1）皮带机是一种通用输送设备，各种配置技术成熟，运行稳定，工作可靠；
2）不同的技术规范及输送能力能满足各种主机规格和主体结构形式搅拌站的设计条件；
3）搅拌站的工作循环周期可以按搅拌机的搅拌周期设定，以提高搅拌站的生产率；
4）成套设备的不同配置和布局方式可以适应不同现场的条件和不同用户的需求。
搅拌站第三代产品的骨料系统有两种形式，一种是斜皮带机前加置配料机，骨料提升至主体的中途斗暂存再投料的基本形式，代号C型，适配的主机规格为1m3、1.5m3、2m3、3m3、；
另一种是隔墙料场下的地槽里加置独立计量的砂、石计量斗，批次骨料经水平皮带机输送，倾斜皮带机提升到主体的中途斗暂存后投料的仿楼流程形式，代号E型，适用主机规格为1.5m3、2m3、3m3、4m3。
实际应用中，双机组对称布置，全封闭集中统一的控制和主体结构形式被广泛应用，成为商品砼搅拌站的理想模式；
隔墙料场加地槽形式常被高资质的商品砼搅拌站采用，料场上可加盖或建屋，以适应各种气候条件下作业；
配料机形式适用独立露天料场，常被扩大规模或升级改造的商品砼工厂采用；
人字形浅花纹皮带机形式占地面积较小，常被场地受限制的商品砼工厂和混凝土制备要求高的工程用搅拌站采用。
搅拌站第三代产品结构合理，性能优越，配置先进，功能齐全，成套设备布局能适应商品砼和工程站的使用要求和适用条件，一经面世便大有一统天下之势。
然而C型砼搅拌站虽然兼顾了商品站和工程站的适用条件，但是专用为工程站时难免有所欠缺，为此，我公司在C型砼搅拌站基础上，开发了专用于工程站的第四代产品。
4．第四代产品为骨料直投式砼搅拌站，代号D型，适配主机规格以1m3、1.5m3、2m3为主。
其结构特点是骨料提升采用人字花纹带型的倾斜皮带机，皮带机输出直接投料。
主体没有中途暂存斗，计量系统将水泥与掺合料，水与添加剂的计量装置及其架体采用模块化结构设计，并直接坐落在搅拌机上。
其优点是骨料流程简捷，结构紧凑，设备占地面积小，设备主体结构安装调试简捷，拆迁移动便利，外观简洁美观，主体台面通畅，维护保养方便，而且能采用砂浆裹石搅拌工艺，满足拌制高性能砼的要求，是工程站的理想配置模式。
第三节搅拌站的各种称谓
1．商混站和工程站
商混站指适用商品砼生产和供应方式的搅拌站，工程站指适用施工现场拌制混凝土的搅拌站。
两者在产品的性能与功能方面都应符合国家的标准要求，成套设备应配套齐全、完善，工艺合理、可靠，能满足各种混凝土的生产。
商品站更强调的是产品的生产效率和管理功能，工程站更期望的是较好的拆装移动性和较少的初期投资。
从产品的适用性看E型砼搅拌站是典型的商混站，D型砼搅拌站是专用的工程站，C型搅拌站则是商混与工程兼容性搅拌站。
2．固定式和移动式搅拌站
固定式与移动式是个相对的概念。
商混站一般是不会迁移的，产品的结构设计是固定的，如搅拌楼、E型搅拌站。
而工程站一般施工周期要小于产品使用寿命，施工结束后需拆迁转移场地，因此产品结构设计应减少拆装部套件，同时考虑设备基础费用与拆迁成本。
如B型搅拌站组合形式的拆迁移动性较好，A型D型C型搅拌站的移动性能则逐一次之。
搅拌站初期产品中有的结构设计是可以整体拖运或配料机与主体拆卸拖行的，称为移动式搅拌站，一般规格较小，配置简单，适用于道路，隧道等延伸性工程。
随着工程施工技术与管理的进步，砼输送泵与布料杆的应用，以及汽车起重机的普及，牵引拖运形式的移动式搅拌站已消声蹑迹，但性能优良且移动性良好的工程站则受用户的青睐。
3．强制式与自落式搅拌站
主机采用立轴涡浆、立轴行星、单卧轴、双卧轴等强制式搅拌机的通称强制式搅拌站，其搅拌周期较小，生产率较高，其中双卧轴搅拌机是应用最广泛的机型。
主机采用锥形反转出料或锥形倾翻出料等自落式搅拌机的通称自落式搅拌站，其搅拌周期较长，能适应大粒径骨料而且驱动功率较小，采用多台锥形倾翻出料搅拌机的搅拌楼是生产水工混凝土的常见机型。
4．周期式与连续式搅拌站
国家标准定义的混凝土搅拌机和搅拌站都是周期式的，也就是混凝土生产的配料、投料、搅拌、出料按周期进行循环作业的方式。
还有应用螺旋式搅拌原理，物料在拌筒里边搅拌边输送到卸料位置的搅拌机称为连续式搅拌机，主机采用连续式搅拌机，配料采用流量计量，供料装置也连续供应的成套设备则称为连续式搅拌站，这种形式的特点是能用较小的结构尺寸得到较大的生产率，但计量精度和可靠性较难保证，搅拌效果也不如周期式搅拌机，适用于批量较大标号较小的道路工程制备混凝土。
周期式搅拌站的工作循环周期指主机两次卸料间的时间间隔，也就是成套设备完成配料、投料、搅拌、出料等工作循环所需的最长时间。
设工作循环周期为T（S），搅拌主机额定容量为E（m3）则搅拌站生产率Q=3600E/T（m3/h）。
设计时将骨料、粉料、液料各系统和搅拌流程的工作时序相互交叉重叠，使工作循环周期尽量接近搅拌工作周期，以提高搅拌站的生产率。
对于搅拌楼，由于砂、石水泥等大宗材料的集运提升流程与配料计量流程分离，各种物料通过重力下落采用开启斗门等方式完成计量，工作周期要小于搅拌机工作周期，因此，同样规格容量主机的搅拌楼生产率能更高些。
而选择搅拌工作周期较长的自落式搅拌机的水工混凝土搅拌楼，则可以配置3至4台主机使多次配料的循环周期与搅拌工作周期接近，充分发挥成套设备的生产效率。
第三章：
混凝土搅拌站、楼的生产工艺流程
第四章搅拌站机械设计与配置的技术条件
第一节搅拌系统
搅拌机以作业方式来划分可分为周期式和连续式两类。
国家标准定义的搅拌机和搅拌站为周期式（batching）。
关于连续式可参见“搅拌站术语与概念”有关章节。
搅拌机以搅拌原理来划分可分为强制式和自落式两类。
强制式的罐体不动，搅拌轴旋转，通过搅拌臂带动搅拌叶片对罐体内的物料进行强制导向搅拌；
自落式拌筒旋转，借助安装在拌筒内的搅拌叶片，使物料抬起，物料靠自身重力跌落，并产生轴向串动，从而实现搅拌效果。
两者相比，强制式的搅拌作用强烈，一般在30-60秒的搅拌时间就可将混合物拌成匀质性混凝土，制备专用或特种混凝土时，则需较长时间；
自落式的搅拌时间需翻倍甚至更长，搅拌特种混凝土困难甚至不可能。
在相同的搅拌容量下，强制式与自落式相比搅拌机的驱动功率较大，相应的设备装机总功率及配电设施要增加，但是工作周期较短，所以生产混凝土的单位能耗增加不大。
以双卧轴强制式与锥形倾翻出料自落式为例两者相比，搅拌机的驱动功率约为2.4倍，单位能耗则约为1.3倍。
综合搅拌的效率、功能、质量、能耗各方面因素，搅拌站应选择强制式搅拌机作为主机，只有在骨料采用较大粒径如150㎜以上的碎石时才优先选用自落式搅拌机。
强制式搅拌机按结构型式区分为两类，一类是立式搅拌轴，有涡浆式和行星式两种，另一类是卧式搅拌轴，有单卧轴和双卧轴两种。
立轴与卧轴型式的搅拌效果都很良好，两者相比立轴型式的功率消耗要高于卧轴型式，同一规格机型的搅拌额定功率一般要高20﹪。
对骨料粒径的适应范围立轴型式最大粒径一般为60㎜，规格1500L以上为80㎜，卧轴型式最大粒径一般为80㎜，规格1500L以上可达100㎜，增大驱动功率时可达120-150㎜。
立轴型式的规格最大可达4m3,受拌筒直径运输尺寸的限制，大规格的机型应用较少。
卧轴型式的规格最大可达6m3,双卧轴甚至做到9m3。
两者的结构特点，立轴搅拌机的上盖部位受驱动装置安装位置与维修条件的限制，用作搅拌站的主机，不利于骨料投料装置和粉料计量装置的结构设计，而卧轴搅拌机的驱动装置在罐体旁侧位置，罐体上方可合理布置骨料投料和粉料计量装置，驱动装置的维护保养工作也更方便。
综合各方面因素，卧轴搅拌机更适合用作搅拌站主机。
双卧轴与单卧轴型式相比，搅拌叶片的线速度低，耐磨损；
罐体各部位衬板的磨损程度比较接近，衬板的使用寿命长，经济性好；
驱动装置可采用双套同步运行，更有利于大规格机型的配套条件和产品系列化发展，因此，双卧轴搅拌机成为应用最广泛的搅拌站主机。
双卧轴搅拌机由罐体、搅拌轴装置、轴端密封和支承装置、驱动装置、卸料门装置和上盖等组成。
我公司的JS系列双卧轴搅拌机，采用整体的罐体结构，铸钢的搅拌臂、座与方管状搅拌轴螺栓联接，相邻搅拌臂夹角90°
，大尺寸搅拌叶片的欧式搅拌罐结构形式，对混凝土坍落度和骨料粒径的适应范围大。
同时采用了多项公司专有技术和专利技术，如搅拌轴偏心技术，菱形衬板，卸料门偏心技术，独特的五道密封结构组成的轴端密封装置，轴端支承与轴端密封分离的结构形式等。
采用两套驱动装置并列同步驱动方式，减速器有平行轴传动和直角轴传动两种型式，使搅拌机的工作运行更加可靠，维护检修更加便利，使用寿命明显提高。
参见JS型混凝土搅拌机的图片。
第二节骨料配料机
骨料配料机是集砂与石子的贮料、计量、配料输出等功能于一体，模块化设计的骨料流程装置。
不仅在工程站被广泛应用，也常用于商混站。
配料机的型式用代号PL表示，规格用单位为升的阿拉伯数字表示与搅拌主机的进料容量适配的批次骨料配料容量，如PL1600表示适配1m3搅拌机，其额定出料容量为1000L，进料容量也就是骨料的配料容量为1600L。
按贮料仓的数量区分，配料机有2斗、3斗、4斗等多种，以3斗配料机为典型，能适应各种级配的骨料贮存。
每仓贮料容量一般在5-15m3，大容量贮料仓上部可做成装配式以适应运输条件。
为了提高有效容积，料仓下部应做成两个锥形斗的落料形式，供料采用气动控制底门开启方式。
按计量方式区分，配料机有砂、石独立计量和累积计量两种。
独立计量方式的配料机在每个料仓下设置称量斗，完成配料后通过开启气动底门，分别投落到下方的水平皮带机输出。
累积计量方式的配料机在水平皮带机上设置档板与皮带构成计量槽，骨料落入计量槽与皮带机一起完成累积计量。
两种计量方式都采用电子称重形式，动态计量精度都能符合标准规范要求。
两者相比，独立计量方式的配料机结构高度是有所增加，装载机上料作业坡道要相应加长。
而累积计量方式的配料机在同样的装载机上料高度条件下，料仓结构的高度及相应的贮料容量能增加，因此更受用户青睐。
累积计量方式配料机的水平皮带输送机是重载起动工作，因此驱动装置的电机功率需增加，同时计量槽的结构型式应减小运行时下部流动骨料的截面尺寸和上部骨料的压力，以降低工作能耗。
累积计量方式的配料机，骨料累积计量的实施用时t1=∑G/Qt（S），其中：
∑G（㎏）为批次骨料总重量，一般∑G=2000E，式中：
E（m3）为搅拌主机的额定容量；
Qt（㎏/s）为骨料的供料流量，Qt=S1·
Qg，式中：
S1（d㎡）为贮料仓底门的开口截面面积，Qg（㎏/S·
d㎡）为骨料自由落体时单位面积流量，经验数据Qg=12㎏/S·
d㎡。
水平皮带机将完成配料的批次骨料送出配料机的实施用时t2=∑G/Qs+l/v（s），其中：
Qs（㎏/s）为皮带机的输送
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