DW-S型连续强拌站拌和系统混凝土生产工法 葛建忠 鈡彦祥
一、前言
混凝土生产是按照配合比设计的要求，将组成混凝土的各种材料，均匀拌制成能满足工程需要的混凝土拌合物。混凝土生产的拌和站（楼）已经发展到微机集中控制，实现全面自动化的阶段。中国水电第十一工程局有限公司在多个工程对DW-S型连续强拌站的运行和维护的经验基础上，完善了骨料、砂子、水泥和粉煤灰储送、外加剂配置、混凝土拌制等的各项技术，总结并形成了中小型工程采用DW-S型连续强拌站拌和系统的混凝土生产工法。
二、工法特点
DW-S型连续强拌站。具有建站快、施工方便，操作和维护简单、工作稳定、故障率低以及生产量大等优点。该拌和站实际占地面积少，从设计方案和加工过程以及安装调试都注重设备运行的可靠性，以保证系统的长期稳定性，采用微机自动化控制，减少人力资源的投入，保证了混凝土的生产强度，混凝土生产环节连续，运行工序稳定，按本工法生产混凝土，质量达到优良，特别适用于快速、连续生产混凝土的需要。
DW-S系列连续强拌站主要参数见表1。
表1 DW-S系列连续强拌站主要参数表 型 号 典型安装场地：长×宽×高（m） 站体实际占地面积：（m） 装机总容量（kW） 连续生产总用水量（t/h） 2DW120、DW150、DW160、DW180、DW240 32×7.34×21 小于140 不超过140 不大于24 三、适用范围
适用于中、小型水电站工程，碾压混凝土生产以及连续高强度混凝土的生产。 四、工艺原理
（一） DW-S型连续强拌站组成
DW-S型连续强拌站它由砂石、粉料、水与外加剂、传输-搅拌-储存、低压电气及自动控制系统五大分系统组成。DW-S型连续强拌站混凝土生产系统的布置宜遵循下列原则：
1、宜靠近浇筑地点，合理利用地形，主要建筑物应设在稳定、坚实、承载能力满足要求的地基上； 2、统筹兼顾前、后期施工需要，避免中途搬迁，不与永久性建筑物干扰；高层建筑物或料堆应与输电设备及线路保持足够的安全距离。
3、原材料进料方向与混凝土出料方向错开；
4、混凝土生产系统宜集中布置。成品堆料场应根据供给及混凝土浇筑强度设置储量宜满足混凝土浇筑月高峰日平均3d～5d 的需用量。
（二）DW-S型连续强拌站工作原理
砂子、骨料通过传输系统进入拌和站储料仓并进入衡量系统，待衡量准确后并通过皮带系统进入搅拌.................
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缸，同时水泥、粉煤灰、外加剂、水进入拌和站的衡量系统，通过系统精确调试各种材料按照配比要求均匀进入搅拌缸，生产出各种级配的合格混凝土。
工作原理简介：本系统包括水泥计量斗二个、粉煤灰一个、砂石计量斗四个、外加剂计量斗两个以及水涡轮流量计量系统一套。
对于水泥、粉煤灰及外加剂计量斗，检控单元根据计量斗重量及系统的启停状态决定是否开启提升螺旋（或储仓蝶阀、或水泵）加料。其原理是：系统停机时计量斗重量小于一定值时开启提升螺旋或储仓蝶阀、或水泵加料，大于一定值时停止加料，从而保证计量斗内始终有足够的料，确保能正常开机和配料准确。
与给料系统相关的系统由30只称重传感器、1个涡轮流量计、10台变频调速器、6个电磁阀、2个气动蝶阀、4套用于保障粉料正常下料的破拱装置、3台给料用电动滚筒（或减速机）、2台提升螺旋、6个检测控制单元和一套图形中心组成。
各种原料的给料量及比例可通过图形中心输入。图形中心将输入值下装检测控制单元，将瞬时现场信息（物流量、电机转速等）收集起来显示在CRT上，同时根据各个现场信息，统一协调各单元的工作。在实时监控的同时可存储、打印输出统计报表。
砂石、粉料给料原理：检测控制单元从4个称重传感器获得整个料斗的重量，计算机用两次测得重量差和间隔时间求得物流量（瞬时流量），根据要求值并通过一个控制算法求得皮带速度（螺旋速度），进而求得应向变频器输入的频率设置电压值。变频器根据设定电压输出一个频率，电动机在此电源频率作用下输出一定转速，从而调整物流量。
检测控制单元根据测得的实际重量判断料斗内是否有料，料接近完时输出空信号，接近满时输出料满信号。对水泥和粉煤灰来说，上述信号将用于自动启闭储仓蝶阀或提升螺旋，自动上料。对砂石来说，将用驱动指示灯，以提醒辅助系统上料。
水、外加剂给料原理：当水流经涡轮传感器时，传感器内的叶片借助于流体的动能而产生旋转，叶轮即周期性地改变磁感应系统中的磁阻值，使通过线圈的磁通量周期性的发生变化而产生与之成正比的电脉冲信号，经放大器放大后送至检测控制单元，检控单元计算出水的瞬时流量；而对于外加剂，检控单元从外加剂计量斗3个称重传感器获得整个料斗的重量，计算机用两次测得重量之差和间隔时间求得物流量（瞬时流量）。
计算得知瞬时流量后，检控单元根据要求通过控制算法求得应向变频器输入的频率设定电压值，变频器改变水泵转速从而调节流量。
（三）工艺控制原则
工艺控制原则为：“以人为本、用科学发展观”为指导，遵循依靠技术进步，促进生产发展和预防为主的方针，专业管理与员工管理相结合，技术管理与经济管理相结合。运行操作人员应参与由生产厂家的安装、调试工作的全过程并通过培训取得上岗资质，根据DW-s系列混凝土搅拌站维护要求、人员需求及职责分工，制定相应的管理办法。
对DW-s系列混凝土搅拌站系统拌和设备的运行维护严格执行定人、定机、定岗位的责任制，实行机长（站长）负责制，操作人员持证上岗。
DW-s系列混凝土搅拌站生产系统设备运行维护实行统一管理，分级负责。在生产当中设备的技改或自.................
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制加工设备，首先由使用维护车间提出具体的技改方案或自制设备的计划报项目部设备部门，会同监理审核后，再由设备管理部门下达设备技改或自制通知书。
建立健全完整的设备技术挡案，内容主要包括：各种技术文件、运行保养、修理过程等资料。设备管理部门对混凝土生产系统设备实行跟踪监督检查制，建立相应的跟踪管理挡案，从技术上、业务上进行相应指导与监督。
设备的运行维护车间，必须按照技术规范要求定期对设备进行检修，维护保养并形成记录。严禁重使用、轻管理的不良现象发生。为了便于设备工作有序进行，规定每月下旬召开一次设备管理专题会和现场检查考核工作。
进入工地的水泥、掺合料、外加剂等原材料，均须有出厂质量检验单及出厂合格证。且试验室应对每批水泥、掺合料、砂石骨料和外加剂、水进行抽样检测合格方可使用。
五、施工工艺流程及操作要点
（一）DW-S型连续强拌站混凝土生产工艺流程图见图1。
大石仓中石仓小石仓袋式除尘器水泥罐粉煤灰罐胶材罐车
图1 混凝土拌合系统生产工艺流程图
（二）混凝土原材料 1、骨料系统
骨料的贮存及二次筛分粗骨料由粒径为〔5～20mm、20～40mm、40～80mm〕组成，粗料仓总容量需满足高峰3～5天混凝土生产用量。细骨料直接通过胶带机输送至拌和楼，粗细料仓总容量需满足高峰3～5 天混凝土生产用量。二次筛分系统主要各设置筛分设备和骨料输送设备，振动筛将混合骨料进行筛洗分类，胶带机输送机将合格的骨料运至一次风冷料仓进行风冷，筛分楼的冲洗水及筛分石渣进入砂处理单元进行处理。
2、粉料（水泥、粉煤灰）系统运行管理 ⑴ 粉料（水泥、粉煤灰）
根据混凝土的生产强度，设立不同贮存量的水泥和粉煤灰罐，贮存水泥、粉煤灰量可满足高峰月5～7 .................
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天混凝土生产用量；
⑵ 空压机系统单独布置，根据水泥、粉煤灰的需求量和拌和系统的用风量，设置空压机的供风容量。 ⑶ 外加剂系统应合理布置外加剂的配置池和成品池，为更充分的对外加剂和水进行溶解，在外加剂池底加装压风花管进行搅拌，供液、回液管路根据现场情况敷设至搅拌楼，为拌和楼生产提供各种成品外加剂。
（三）连续强拌站 1、搅拌站运行工艺
拌和站其主要工作是将各种粒径〔5～20mm、20～40mm、40～80mm、80～150mm〕的粗骨料，砂子、水泥、粉煤灰、外加剂和水，由料仓卸入秤斗体内，通过电子传感器的精确衡量后，由皮带传输进入搅拌罐，按规定的搅拌时间拌制成合格的混凝土。在生产过程中，要求进行不间断地对拌和楼、骨料、粉料、外加剂、空压机等所有的机械设备进行巡视检查做好预防性工作，认真细致地完成日常维护保养中的每项具体的工作和周计划中安排应做的检修工作。
（1）开机前检查
启动整套设备运行之前，需检查拌和机、皮带机、空压机等，确认是否能够安全开机运行，搅拌机上的急停开关应释放，搅拌机口盖上的安全限位行程开关应可靠压下。
检查动力柜所有的空气开关、接触器、变频器均有控制对象的名称如：水泥、粉煤灰、砂子、小石、中石、大石、水、外加剂、螺旋机、皮带机、空压机、搅拌缸、供水泵、总电源等。
（2）开机运行
开机运行前必须确认能否安全开机。开机运行步骤简述如下： a、弹起控制台上的所有按钮，关闭控制柜稳压电源； b、闭合动力柜中总电源空气开关；
c、闭合动力柜中照明、控制、风扇单级空气开关； d、闭合动力柜中各设备开关；
e、按下动力柜木板上的绿色按钮（绿色指示灯亮、中间接触器吸合） f、打开控制柜稳压电源，使工控机正常启动、软件正常运行； g、按下含水率电源按钮；
h、按下空压机按钮，空压机应启动，空压机空气压力达到一定值时应自动停止运行； i、按下所有物料的上料按钮，其实际上料重量应增加，达到一定值时应自动停止上料；
j、按照生产所需输入配方及方量；操作人员必须按配料单所提供的数据准确输入，当班责任人进行复核，试验室人员最后校核，实行“三检”制度，待确认无误时方可生产。
k、按下红色总启动按钮启动；
l、按下出料启停按钮出料生产，不能生产出料时需要按下复位按钮；
m、单车生产时方式下，出够所设方量时，系统自动停止出料、自动打印单车生产报表、自动上料准备下车生产；
n、继续生产按下复位按钮即可再次启动出料，单车之间间隔时间较长时弹起出料启停按钮、红色总启停按钮待命； .................
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o、生产结束后弹起所有按钮，断开动力柜中各设备空开及控制单级空气开关； p、放空压力容器储气；
q、按下搅拌机上的急停开关，释放搅拌机盖上的限位行程开关，清洗搅拌机。 2、拌和楼设备的运行维护
⑴ 操作人员必须按配料单所提供的数据准确输入，当班责任人进行复核，试验室人员最后校核，实行“三检”制度，待确认无误时方可生产。
⑵ 操作员应注意观察各部门情况，若发现误配、超秤、欠秤或其它情况，须立即停止配料或卸料，待处理完毕后方可继续操作。
⑶ 有计划的实施“日检查、周保养、月检修”强制保养制度，保证设备的完好率和利用率。以责任区形式开展“设备保养责任制”。
六、人员与设备配置见表2、表3。
表2 连续强拌站人员配置及试验人员 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 工种 拌和机工 电器操作工 皮带机工 水泥工 空压机工 修理工 氨压机工 水泵工 试验工 合计 数量（人） 8 6 6 10 4 6 4 2 6 52
表3 混凝土生产主要设备表 序号 名称 型号 DW-S型 HZS50A Φ6m Φ6m Φ3m Φ3m Φ200×12m 功率 1 2 3 4 5 6 7 8 .................
连续式强拌站 强拌站 散装水泥罐 散装粉煤灰罐 散装水泥罐 散装粉煤灰罐 螺旋输送机 空压机 135kW 120kW 15kW 100kW 1座 120～240m/h 1座 1座 1座 1座 1座 4台 3台 33数量 主要技术参数 50m/h 9m/min（1座） 3................. 9 10 11 12 13 皮带机 皮带机 皮带机 皮带机 螺杆式氨压机 B=650×30m B=650×26m B=650×35m B=650×42m KA16C 7.5 kW 7.5 kW 15 kW 15 kW 90kW 5条 3条 2条 1条 2座 44000kcal/h（1座） 备注：应根据工程实际需要确定 七、质量控制
（一）在混凝土拌和过程中，对各生产环节的设备和装置进行合理调整，调整工艺参数，使生产各环节相互协调，达到质量标准规范。拌制现场浇筑混凝土时，拌和运行人员必须严格按照料单提供数据，在工作中严格执行“三检制”
（二）操作人员必须按配料单所提供的数据准确输入，当班责任人进行复核，试验室人员最后校核，实行“三检”制度，对混凝土生产中原材料配合比的输入采取混凝土拌和操作人员一检，拌和负责人二检，再由质控人员打印校核三检后，待确认无误时，方可开机拌合混凝土。
（三）操作员应注意观察各部门情况，若发现误配、超秤、欠秤或其它情况，须立即停止配料或卸料，待处理完毕后方可继续操作。
（四）搅拌时间可根据试验确定，控制混凝土拌和物的称量允许误差，水泥、掺合料、水、冰、外加剂溶液为±1%，骨料为±2%，搅拌时间按试验确定时间控制。
（五）每月对拌和系统的衡量系统进行一次校验，提高衡量系统的准确性，并定期检查放大器、电源盒、传感器等衡量通道工作是否稳定，确保衡量参数的控制范围，使混凝土的综合性能达到优良。
（六）对到货的水泥按出厂批号、袋装或散装等，分别贮放在专用的储罐中，防止因贮存不当引起水泥变质。
（七）胶凝材料的储存罐，必须有明显的标识牌，各项合格证、质检报告及实际物料均要符合有关技术要求。对到货的水泥、粉煤灰按出厂批号，分别贮放在专用的储罐中，防止因贮存不当引起水泥变质。为使水泥具有良好的质量，水泥储存时间不超过6 个月，入罐最高温度不超过65℃。
（八）外加剂质量控制
混凝土所使用的各种外加剂均应有厂家的质量证明书，按国家和行业标准进行试验鉴定，贮存时间过长的应重新取样，严禁使用变质的不合格外加剂。现场掺用的减水剂溶液浓缩物，以5t 为取样单位，引气剂以200kg 为取样单位，对配置的外加剂溶液浓度，每班至少检查一次。
（九）骨料质量控制
骨料由粗骨料及细骨料组成。不同粒径的骨料分别堆存，严禁相互混杂和混入泥土；装卸时，粒径大于40mm 的粗骨料的净自由落差不应大于3m，避免造成骨料的严重破碎。细骨料进行比重、吸水率、石粉含量、细度模数、含水量、云母含量、轻物质含量及有机物含量等试验。粗骨料进行含水量、坚固性、超逊径、有机质含量、吸水率及针片状颗粒含量等试验。
（十）混凝土质量控制 1、混凝土拌和及称量
搅拌楼运行人员严格按照配料单提供数据进行生产，在工作中严格执行“三检制”，以避免质量事故.................
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的发生。混凝土生产过程中，其称量须准确，其称量误差不超过表4的规定；混凝土拌和程序和时间通过试验确定，混凝土搅拌时间的检查不少于每班两次。
表4 混凝土材料称量的允许偏差 材料名称 允许偏差 水 1% 水泥、粉煤灰 1% 粗、细骨料 2% 外加剂 1% 2、拌和衡量系统校准及配合
对于拌和系统的衡量系统，校准每月进行一次。使用的砝码为经国家法定计量器具鉴定机构每年一次周期鉴定合格，并且在有效期限内的四级或以上级别的砝码。
3、搅拌机机型确定后，必须通过试验并对混凝土拌和物均匀性进行检验， 确定拌和时间和投料顺序。 混凝土拌和物均匀性检测结果应符合下列规定：用洗分析法测定粗骨料含量时，两个样品的差值应小于10%；用砂浆容重分析法测定砂浆容重时,两个样品的差值应不大于30kg/m。拌和楼投入运行后，应定期检测。
4、混凝土质量的检测，可在搅拌机口随机取样进行，检测项目和频率按表5规定检测。
表5 混凝土质量检测项目和频率
检测项目 塌落度/Vc值 含气量 温度 抗压强度 检测频率 每2h一次 使用引气剂时，每班1~2次 每2～4h一次 每(300～500)m1次，不足300m，至少每班取333
检测目的 检测碾压混凝土的可碾性，常态混凝土塌落度，控制工作度变化 调整外加剂量 温控要求 检验碾压混凝土质量及施工质量 样一次 注：气候变化较大（大风、雨天、高温）时应适当增加检测次数。 5、常态混凝土塌落度、碾压混凝土拌和物Vc值选定后，机口常态混凝土塌落度允许偏差±2cm、Vc超出±3s控制界限时，应查找原因，修正拌和混凝土的用水量，并保持水胶比不变。
6、严格控制掺引气剂的碾压混凝土的用水量，允许偏差为1%。 八、安全运行措施 （一）安全措施
建立健全三级安全管理网络，强化安全管理机构，充实安全人员，完善各项工作制度。安全检查员，巡视各施工面，检查施工现场的安全状况及是否有违章作业情况，一旦发现及时制止，真正做到班前交待注意事项，班后讲评，把事故消灭在萌芽状态中。遵照《水利水电建筑、安装、安全技术工作手册》和《安全文明生产管理办法》制定各工作面、各工序的安全生产规程，在拌和系统正式运行之前按质量体系文件《人员培训程序》进行安全知识培训，合格后方能上岗，尤其是对新入场的员工坚持“三级安全教育”制度。
1、进入施工现场必须佩戴好安全帽和上岗证，并按照按规定着装。 2、各岗位严格遵守劳动纪律和本岗位安全技术操作规程。 3、严格执行班前五分钟制度和开展预知危险活动。
4、现场起动及停车应有统一的信号，所有设备旁均设紧急傍车按扭及检修保护装置。 .................
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5、公共安全设施的拆除必须以书面形式提出申请，经安全办当班安全员批准后才可实施，拆除后要及时恢复。
6、设备没有断电前严禁进入设备内检修，进入设备内检修时，现场应有监护人员。 7、禁止穿拖鞋、高跟鞋上班，女同志应将长发裹起。 8、严禁闲杂人员进入工作现场。 （二）操作维护安全措施
1、进入搅拌机前必须压下搅拌机端头上的急停开关；确认搅拌机盖上的限位行程开关处于自由状态；动力柜空开断开，锁闭动力柜门挂警示牌。
2、开机前：每次开机启动“总启停”前，必须检查搅拌机及皮带机，在确认能够安全开机的前提下方可开机。
3、在检修维护时应将所检修的部位所有动力关闭，只能在有安全保障的前提下，方能进行维修。 4、与生产无关人员不得进入现场工作区，不得进入控制室，不得靠近或乱动所有设备零部件，以免发生意外。
5、粉料储仓等高大结构物，检修时应系安全带。
6、电器维修时，应遵守电气安全规定，不能在控制柜和电气设备上接入其它负载。
7、平时应观察搅拌站生产线机械部分结构及地基的变化情况，当发现机械部分变形、粉料储仓出现歪斜、地基出现裂痕或塌陷等危险情况时，应及时处理，以免发生意外。
九、环境保护措施
在施工过程中应严格遵守国家和所在省以及所在工地有关环境保护的法律、法规，从执法的高度重视环境保护工作，建立环境保护责任制，加强宣传教育工作，使全体员工自觉执行环境保护措施，防止由于工程施工造成施工区附近地区的环境污染和破坏。
（一）拌和系统的生产场区的污水，采取沉淀、除油处理，达到排放标准后排放。按照已经建好的排水设施，排入大坝施工供排水系统标段的排水管（沟）。
（二）生活区生活污水不准随意向周围的田地和河道排放。应经处理后排至已建的排水设施。 （三）废油、外加剂、酸碱液体等汇入废油处理池，集中回收，尽量重复利用，对不能利用的进行焚烧或中和处理，在施工排水系统的末段设置沉沙池和油水分离器，防止对河道造成淤积和污染。
（四）水泥、粉煤灰卸料、输送，搅拌楼生产等容易产生飞扬细颗粒物料区域应布置收尘设备，尽可能减少粉尘对大气污染；对卸料平台、施工区域内的道路路面进行经常性的检查和维护，配置专人专车每天对路面进行洒水消尘，使路面行车安全、卫生整洁。
十、效益分析
本工法已在招徕河碾压混凝土双曲薄拱坝、杨家园碾压混凝土双曲拱坝、冲乎尔碾压混凝土重力坝等工程成功应用。具有投资少、占地面积少、建设快、优化了工作环境。混凝土生产稳定，混凝土性能能够满足设计以及碾压砼施工规范要求，混凝土质量良好。而且降低了运行成本和劳动力成本，提高了拌和站自动化控制水平，取得了良好的经济效益和社会效益。
十一、工法应用实例
（一）招徕河工程为碾压混凝土高薄双曲拱坝，大坝工程混凝土总量约29.05万m，其中常态混凝土.................
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4.83万m，碾压混凝土24.22万m。碾压混凝土月高峰浇筑强度4.4万m/月，碾压混凝土生产设备选用一座DW-150s型连续式强拌站，铭牌生产能力150m/h。采用了本工法施工校正施工工艺流程；混凝土拌和工艺及质量控制；资源配置、主要施工强度指标的确定、各种施工工艺选定等多项技术问题，创下碾压混凝土拱坝月连续上升27.30m的新记录，创国内碾压混凝土坝坝工界上升新纪录，在2005年度中国十项重大创新项目中，与“神六”载人航天飞船、青藏铁路等项目一起获得2005年度中国十项重大创新项目。该工程提前一年发电而且经济效益显著，节约工程投资800多万元。
（二）新疆冲乎尔水电站为碾压混凝土重力坝，碾压混凝土总方量53.8万m。平均月浇筑强度约5.2万m，根据现场施工条件和施工总体规划，混凝土生产系统采用两岸布置。左岸混凝土拌和系统配置一座DW-150S型连续式强拌站，铭牌生产能力150m/h，实际生产能力120m/h，右岸布置一座DW-240S型连续式强拌站，铭牌生产能力240m/h，实际生产能力176m/h）。冲乎尔水电站作为新疆高寒地区规模较大的电站之一，采用了本工法施工校正施工工艺流程，及时有效解决施工中存在的问题。从混凝土骨料的加工源头做起，通过验证碾压混凝土配合比、机械设备配套、管理体系优化和混凝土拌合工艺等方面实现碾压混凝土大坝快速施工，日生产达6000m/天，月生产达到10万多m，充分发挥碾压混凝土连续、快速的施工特点。工程提前8个月发电而且经济效益显著，节约工程投资1000多万元。
11.3杨家园水电站为碾压混凝土双曲拱坝，混凝土工程总量约13万m。碾压混凝土约7.42万m，其中三级配碾压混凝土约5.79万m，二级配碾压混凝土约1.09万m，二、三级配变态混凝土约0.54万m。选择DW160-S型连续式强拌机，其设计拌和能力为160m/h，其实际拌合能力为136m/h；能满足最大仓号95m/hRCC施工要求。实现大坝整体月上升24m，保证了汛前达到目标。该工程提前3个月发电并节约工程投资300多万元。
审核：刘祥吾 王开义
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