混凝土生產的全新模式——混凝土工廠

導語：土建工程與人民生活福祉息息相關，鋼筋混凝土構造又為工程最常用之型式，不只成本低廉，且施工方法為業界較為熟悉，故材料質量及施工良好與否，對構造物之安全關系甚巨，但由于設計，工法，環保，經濟等方面因素，導致混凝土使用材料種類增多，各材料之間相互交相互影響，強度等級提高膠凝材料用量加大，使得混凝土粘性增大，稍有不慎就會使混凝土坍落度損失較快，給混凝土運輸澆注帶來不利影響，甚至發生堵管堵泵或加水的現象，造成混凝土質量上的影響，因此應高度重視新拌混凝土工作性能的控制，已經是一件刻不容緩的事情。

從目前砂石、混凝士行業發展情況而言，行業整體具有生產方式簡單粗放、技術含量簡單、環保意識滯后、成本過高、治污無法達標等一系列問題。我們正在努力探索行業發展的規律，尋找一些更適且利于推動行業發展的技術和模式，而且也取得了—定的進展。

近幾年國家一直強調要建立新型社會主義和諧社會，堅持可持續發展。由此政府也提出了對混凝士行業發展的新要求——建立新型化、規模化、高效、節能的綠色砂石產業和混凝土產業。因此，為了順應社會發展的新要求，有人提出了一套全新的混凝土生產概念——混凝土工廠。

“混凝土工廠”的設計理論基礎是通過對骨科明確篩分粒徑、整形使其粒徑能達到連續分布，減少了骨料之間的空隙率；骨料級配更接近富勒曲線，從而減少膠凝材料的使用量；同時，采用了高分子材料外加劑，提高膠凝材料的分散性，使膠凝材料在混凝土中能更好的發揮作用，實現水泥用量的減少。利用準確的稱量系統進行攪拌，配合高可靠性的工控設備，調整投料的時序，提高混凝土質量；而智能、及時的管理系統，采用互聯網的云端技術，提升整體的管理水平，確保產品的品質，減少了偶發性，從而達到混凝土的施工質量和強度質量。

“混凝土工廠”由5+3模式組成，是指5個硬件系統和3個軟件系統。其中，5個硬件系統是指“砂石整形系統、混凝土攪拌系統、污水處理系統、外加劑復配系統、石粉回收利用系統”，3個軟件系統是指“A.P.M.S自動配比管理系統、I.P.C人工智能控制系統、E.R.P云端管理系統”。

“混凝土工廠”在設計時充分考慮到在混凝土生產過程中，直接影響混凝土品質的諸多因素，如，砂石品質的好壞、攪拌機的攪拌效率與均勻度、施工配比的準確生產執行等等，建設了一整套高效、節能、環保的混凝士生產設備。基于以上因素，衍生出以下五大特性：

(1)級配的可調性；

(2)稱量的準確性；

(3)攪拌的勻質性；

(4)經濟與環保性；

(5)管理的智能性。

“混凝土工廠”的配置概念可以依據各個地區及客戶的條件量身規劃，有下列三種型式：

Type 1：從礦山的開采到砂石的生產，整形，再到混凝土的攪拌生產為一體，市場是周邊的公路、鐵路建設。

Type 2：從一破的石頭的生產整形到混凝土的攪拌生產為一體。

Type 3：采用成品砂石骨料，只有混凝土的攪拌生產設備。

混凝土的成分中有70%是砂石骨科，優質的砂石骨料是能否生產出良好品質混凝土的關鍵。什么樣的砂石骨科才算是優質的？(1)連續級配；(2)骨材含粉量≤4.5%；(3)骨材扁平率≤10%；(4)細骨料#50(0.3mm)篩過篩率：10%-30%；(5)細骨材F.M.值范圍：2.7-3.1。

要生產優質的砂石原材料，首先需要有高效標準的生產工藝技術與先進可靠的設備。同時須有靈活的制程可供選擇，目前的生產制程技術有3種：

(1)全干法生產制程技術

(2)全濕法生產制程技術一制程中產品全部水洗

(3)半干式生產制程技術一制程中部分產品水洗

全干法制程的生產設置主要采用封閉式廠房、鼓風收塵器來控制粉塵的排放量。在連續級配生產工藝上，主要是對成品進行整形處理，保證成品骨料的針片狀在規定范圍，確保骨料為多棱體形狀。在0-5mm細骨料石粉含量控制上，采用變頻除粉機在細骨料進倉之前進行除粉處理。而0-5mm細骨料細度模數保證措施是在工藝設計方面來完成，將0-5mm細骨料分為0-2.5mm與2.5-5mm兩級來應對原料的變化所導致的成品細骨料的級配變化。為了保證砂石骨料含水率，在骨料進倉之前進行加濕處理，主要方式是在骨料進倉之前進行噴淋或用加濕機進行處理。另外，我們在工藝流程設計時，考慮設計相應大小的料倉與閉路循環系統相結合的方式，來實現系統生產的延續性與平衡性。

這種砂石生產整形系統具有以下特點：

(1)產能大，最大產能達900T/H

(2)級配穩定，并可根據需要調整

(3)砂石粒徑覆蓋0.075 - 31.5mm，砂石粒型圓潤

(4)含泥和粉量控制在3%以下

(5)經過四道破碎及整形，針片狀碎石減少30%，同時提高機制砂產量

(6)連續級配使砂石空隙率相對降低，可相應降低混凝土膠結材使用量

(7)環保指標要求的完全確實達標

眾所周知，外加劑在混凝土的組成中雖占據較少的量，卻是影響混凝土性能的重大因素。由于外加劑能有效地改善混凝土的性能，是混凝土中不可或缺的材料，同時也能帶來良好的經濟效益。因此，現在的混凝土技術研究專家們越來越多的傾向于對混凝土外加劑的研究。選擇什么樣的外加劑？添加量的多少？怎樣才能將外加劑的性能最大化體現出來？這些問題是我們所要思考的。影響外加劑的因素有：

(1)工地需要的混凝土性能（普通混凝土、高流動性混凝土、自密實混凝土)不同；

(2)原材枓特性；

(2)環境溫度；

(4)施工條件(泵送、非泵送、泵送時間、距離等);

(5)運輸時間；

(6)工程特性（公路工程、橋梁等>。

為了有效控制這些因素，我們采用混凝土生產現場的外加劑復配系統。利用集成化一體技術，將外加劑復配與混凝土實際生產相結合，以實驗室實驗數據為依托，可根據上述因素對成分組態進行現場及時調整復配，實現外加劑復配組分合理、添加摻量合理，從而避免了對混凝土安全性、工作性、耐久性等產生的影響，保證混凝土生產品質（降低混凝土品質風險），同時降低生產成本。

外加劑復配系統的特點可以總結為：

(1)靈活、便搶、可隨時調整組分配比；

(2)降低外加劑生產成本；

(3)節約運輸成本和時間成本。

“混凝土工廠”加入污水處理系統和石粉回收利用系統，這兩種系統的設計是出于環保的需要，將廢棄資源回收再利用，合理利用有限的資源的同時也改善了工作環境，提髙工作效率，“污水處理系統”主要用于混凝土攪拌站及攪拌車的淸洗和棄物中的砂、石、泥漿等的分離、收集、再利用。其主要特點:

(1)結構簡單，設計精巧，處理能力強，且大量不會產生堵料現象；

(2)砂石分離干凈，表面無粉灰殘留，出料口所出的石料可直接回用；

(3)電器控制簡單可靠，可滿足不同用戶要求，提供不同配置的電器接口，方便用戶對廢棄的混凝土進行各種深入的處理。

“石粉回收利用”系統是將收集到的石粉加入一定比例的膠質材料、高分子材料，通過混煉造粒機，制成所需要的材料。用途廣泛，如:公路路基的填埋、非陶粒材料、保溫材料、土壤改良、河道景觀等。

A.P.M.S自動配比管理系統，是在混凝土生產過程中，混凝土產品質量信息來源為工地（客戶> 和實驗室（材料），材料信息透過品管人員輸入系統，調度中心依客戶需求將配比四要素（塌落度、強度、料性及膠結材組態）輸入至系統，可立即計算出正確的相應配比，系統將相應配合比給生產中控，指揮工控系統產制混凝土，再運輸至工地施工。APMS系統設計的配比，以“優化的工作性”為前提，以“最致密填充理論”為方法，透過試驗讓配比原材料間皆有數理依據，保持恒定的配比質量水平，而傳統設計的配比結構，骨材與膠結材并無數理聯結，常引用一些經驗值作為計算依據，這樣得出的配比會 有一定程度的偏差和錯誤。

IPC準確控制系統，可以為客戶準確地控制直接成本，提供一個十分信賴的產品，客戶可以借助這個工具有效降低運行成本，包括直接與間接的。 不在生產過程中因控制原因產生廢料，發揮機械極限能力，降低機械設備的運行成本。同時以簡單實用的概念培訓客戶操作或維護人員，客戶使用得好才是產品的最終目標。控制系統預留相當靈活的擴展能力，另外，提供真實氣可靠的記錄數據（如時序表，動態偏差），這個對于客戶控制成本至關重要， 特別是水泥等髙成本原材料的準確統計，內核軟件支持通用數據接口，與企業數據庫連網需接口協議。

ERP智能管理系統是一套運用于管理攪拌站各個環節和層次的全面性資源、決策、管理解決方案。它可以使得攪拌站的運行數據更加準確、及時、全面、詳實，同時對各種信息進一步地加工，方便攪拌站領導層能對生產、經營和決策掌握充分數據，更具科學性，更迅速地把握商機，創造更多的發展機會。

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近年來，混凝土結構物中許多牽涉設計，施工和材料之間的問題，造成了許多的問題和爭執。檢討其原因，不外乎與設計不當，施工不確實；材料忽略質量控制及商業競爭等種種因素，造成了質量不佳之后果，尤其是混凝土的澆筑工作性。再加上由于近年來，環保意識之抬頭，技術工人勞力之短缺，工人素質之普遍低落，更加深了改善混凝土質量之實務工作有諸多的困難。有鑒于此，應研發一種除符合設計需求外，還能有效提髙混凝土質量，同時具有良好的施工效率（工作性-Working ability )， 并具備有優良經濟性能的“髙性能混凝土”。

結語：“混凝土工廠”的概念正是解決目前上述行業問題的有效手段，總結主要是為了提高混凝土的五大特性——工作性、耐久性、經濟性、安全性、環保性。