摘要：介紹了混凝土攪拌方法，混凝土攪拌裝置的工作原理及攪拌裝置的分類和特點，闡述了攪拌裝置的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：混凝土；裝置；方向

混凝土是指由砂、石作集料、水、外加劑等原材料按一定比例攪拌而成的混合料，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國防、水利、市政和民用等基礎(chǔ)建設(shè)工程中，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。隨著社會的發(fā)展和建設(shè)施工技術(shù)的進步，社會對混凝土品質(zhì)的要求越來越高，促進了混凝土向高強、

輕質(zhì)、耐久、抗暴、抗震等方面發(fā)展。隨著社會的需求，國家將逐步減少普通混凝土的用量，重點發(fā)展綠色環(huán)保型高性能混凝土，然而要獲得高性能的混凝土，除了原材料配比的重要性外，對混凝土的攪拌方法和攪拌裝置也要求逐漸趨向于專業(yè)化、高效化和大型化。因此加強對混凝土攪拌方法和攪拌設(shè)備的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1攪拌裝置的工作原理

攪拌是混凝土形成過程中的一道重要工序。由于混凝土配合比例的配置是按細骨料恰好填滿骨料之間的空隙設(shè)定的，而水泥膠質(zhì)均勻分布粗骨料表面，因此只有將配合料充分的攪拌均勻才能得到高質(zhì)量的混凝土。而攪拌剛好能滿足這一要求，通過攪拌可以塑化、強化混凝土，因此混凝土攪拌裝置是混凝土生產(chǎn)的核心裝置之一，用于完成混凝土的均勻拌和，達到混凝土的宏觀和微觀的均質(zhì)性（圖1）。同時，混凝土攪拌裝置又受到混凝土生產(chǎn)的整個施工工藝的影響，如裝置的性能和參數(shù)要與混凝土施工的要求相適應(yīng)。如：攪拌機的出料容量應(yīng)與攪拌輸送車的裝料容量相配套，與工程大小相配套。一般混凝土攪拌裝置應(yīng)用擴散、剪切及對流、擠壓機理達到均化混凝土的目的，如常見的自落式攪拌機主要利用擴散機理使物料在重力作用下相互穿插、翻拌、混合以達到均勻混合的目的，而強制式攪拌機主要是依據(jù)剪切原理強制物料沿滑移面產(chǎn)生相互滑動以達到均勻混合。

2混凝土攪拌裝置的分類及其特點

混凝土攪拌裝置按不同的角度可分成很多類，從攪拌機理來分，分為自落式和強制式兩種。

自落式攪拌裝置主要是利用攪拌筒旋轉(zhuǎn)和筒內(nèi)材料的自重進行工作，工作時葉片不斷地將拌合料帶到約0.7倍直徑處，下滑角約為45°，然后材料因自重而沿葉片滑落下來，如此反復(fù)作用達到均勻目的。由于混凝土材料本身的粘著力和摩擦力的影響，因此自落式攪拌裝置只適用于攪拌塑性混凝土和低流動性混凝土。對于干硬性混凝土和輕骨料混凝土攪拌效果不理想。

強制式攪拌裝置是強制物料按預(yù)定軌跡運動，對半干硬性、干硬性混凝土和輕骨料混凝土攪拌效果理想，但能耗較大，成本高。為了增加細小的水泥顆粒與拌合水進一步均勻分布，增加混凝土的微觀勻質(zhì)性，采用了一系列強化攪拌措施，如振動攪拌、超聲攪拌及熱攪拌等。強制式品種較多，以雙臥軸為主流形式，同時單臥軸、渦漿式、行星式等也較常見。

2.1自落式攪拌裝置

自落式攪拌機是最常見的自落式攪拌裝置（圖2），攪拌機的攪拌筒內(nèi)壁焊有弧形葉片，攪拌筒繞水平軸旋轉(zhuǎn)，葉片不斷將物料提升到一定高度，然后物料自由落下，互相摻合。工作時正轉(zhuǎn)攪拌，反轉(zhuǎn)出料，可攪拌塑性和半干硬性混凝土以及大骨料混凝土（圖3）。主要機型有200～1200L，傳動方式分齒輪傳動和摩擦傳動，其特點是生產(chǎn)成本低、效率較高，應(yīng)用廣泛。由于反轉(zhuǎn)卸料，該機存在一個重載起動的問題，因此攪拌機容量存在一定的缺陷。

自落式攪拌機工作時呈現(xiàn)以下3個特點：

（1）混合料運作的空間軌跡比較復(fù)雜。

（2）由于本身的工作特點降低了混合料的粘合系數(shù)，增加物料的流動性，加速了物料的宏觀均質(zhì)化，同時為產(chǎn)生微觀“勻質(zhì)”的混凝土提供了條件。

（3）混合料運動主要集中在拌筒的柱體部分，攪拌運動影響區(qū)域相對增大。

2.2雙臥軸攪拌機

雙臥軸攪拌機是強制式攪拌裝置類型的一種，適用廣泛，用于攪拌干硬性混凝土、半干硬性混凝土、輕骨料混凝土及各種砂漿。此類攪拌裝置設(shè)計十分緊湊，攪拌系統(tǒng)由驅(qū)動系統(tǒng)、攪拌缸、攪拌裝置、機架、軸端密封等部分組成。其中攪拌裝置由兩根臥軸、攪拌臂、攪拌槳葉等部件組成。攪拌缸由殼體、襯板、蓋板等部件組成。進料口設(shè)置在攪拌缸一端蓋板的上部，卸料門設(shè)在攪拌缸的下方，用于攪拌機的卸料。攪拌缸呈ω形，攪拌缸內(nèi)裝有兩根水平布置的攪拌軸，軸上分別裝有攪拌臂，攪拌臂上裝有攪拌葉片，相鄰攪拌臂之間的夾角有45°、60°、90°、120°、135°、180°，可根據(jù)不同需要進行設(shè)計。通常45°、60°的夾角都是針對大型和特大型攪拌裝置，這種結(jié)構(gòu)對于大骨料的混凝土攪拌性能較好。因為這種設(shè)計的料流空間大，大骨料可更好地在其內(nèi)部循環(huán)，同時大骨料的運動起到攪拌的作用，增加了裝置攪拌能力。攪拌臂與軸之間、葉片與攪拌臂之間都采用螺栓連接，在攪拌臂上設(shè)有長條孔用來調(diào)整葉片與襯板間隙，在靠近攪拌缸兩端的攪拌臂上分別裝有側(cè)葉片，其目的是用來清理端面上的混凝土。

為了能使攪拌物料在攪拌缸內(nèi)呈現(xiàn)螺旋狀運動，產(chǎn)生較強的立體攪拌空間，在兩個攪拌循環(huán)中心形成一個強渦流以及失重的參合區(qū)，從而達到在短時間內(nèi)充分攪拌物料，特意在攪拌軸上裝有反向旋轉(zhuǎn)的攪拌葉片（圖4），此種設(shè)計具有攪拌性強、勻質(zhì)性好、生產(chǎn)效率高、耗能低的優(yōu)點。

2.3立軸行星攪拌機

立軸行星攪拌機同樣也是強制式攪拌裝置類型的一種，主要適用于干硬性混凝土（碾壓混凝土）的攪拌，可生產(chǎn)鋼纖維混凝土、彩色混凝土、干砂漿。立軸行星攪拌機對細骨料的攪拌效果非常好，攪拌強度也較大，被稱之為"碾輪"。其種類主要有定軸式和定盤式兩種。它們之間的區(qū)別在于，前者是軸自轉(zhuǎn)不公轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)攪拌，而后者是盤不轉(zhuǎn)，通過軸的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)來帶動攪拌裝置運動實現(xiàn)攪拌，如圖5所示。

該機的攪拌裝置同樣是由攪拌臂和葉片兩部分組成，固定在從動盤上和行星架上，該裝置上的葉片有兩種：與行星架相連的攪拌葉片和與動盤相連的攪拌葉片。前者公轉(zhuǎn)不自轉(zhuǎn)，起到刮料作用；后者公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)，起到攪拌作用。

僅作公轉(zhuǎn)運動，不自轉(zhuǎn)，用于實現(xiàn)刮料功能，既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)，用于實現(xiàn)攪拌功能。從其攪拌軌跡（圖6）可以看出，攪拌運動非常復(fù)雜，每個從動軸上的攪拌臂，每時每刻都做不同的變速運動（采用復(fù)變函數(shù)，由向量合成可求），形成復(fù)雜的變速渦旋流場，攪拌劇烈，攪拌無死角，物料在攪拌缸內(nèi)充分攪拌。

若采用對流攪拌，兩大股渦旋料流相互沖擊，攪拌作用更為強烈，能使那些難溶的材料快速攪拌，特別適用于制備細顆粒混凝土。但對流式攪拌由于自身的特點也存在一定缺陷，就是骨料直徑不能大于60mm。

3攪拌裝置發(fā)展探討

上面簡述的幾種攪拌裝置雖然存在不同的差異，但都是由攪拌臂和可裝拆的攪拌葉片及襯板作為其基本單元，因此對各種混凝土攪拌裝置的設(shè)計關(guān)鍵就是基本單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計。所以將不同攪拌裝置的優(yōu)點匯集一處，是攪拌裝置設(shè)計開發(fā)的理念。

博德機械推出的雙螺旋軸攪拌機便是在此理念上開發(fā)設(shè)計的一種新型裝置，如圖7所示。

其優(yōu)點就是“無”水平主軸，不產(chǎn)生混凝土骨料黏合中心軸上結(jié)塊形成抱軸現(xiàn)象，對加工粘性較強和添加有纖維的特種混凝土材料特別有效。該機對骨料、粉料投料點的設(shè)計和制造無特殊要求。由于該機沒有"無"攪拌臂和軸，攪拌缸內(nèi)空間更大，攪拌過程流暢，骨料混合劇烈，混凝土效果更好。攪拌時間短、耗能小，同雙臥軸攪拌機相比，節(jié)省一半的時間。

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