混凝土生产的全新模式——混凝土工厂

导语：土建工程与人民生活福祉息息相关，钢筋混凝土构造又为工程最常用之型式，不只成本低廉，且施工方法为业界较为熟悉，故材料质量及施工良好与否，对构造物之安全关系甚巨，但由于设计，工法，环保，经济等方面因素，导致混凝土使用材料种类增多，各材料之间相互交相互影响，强度等级提高胶凝材料用量加大，使得混凝土粘性增大，稍有不慎就会使混凝土坍落度损失较快，给混凝土运输浇注带来不利影响，甚至发生堵管堵泵或加水的现象，造成混凝土质量上的影响，因此应高度重视新拌混凝土工作性能的控制，已经是一件刻不容缓的事情。

从目前砂石、混凝士行业发展情况而言，行业整体具有生产方式简单粗放、技术含量简单、环保意识滞后、成本过高、治污无法达标等一系列问题。我们正在努力探索行业发展的规律，寻找一些更适且利于推动行业发展的技术和模式，而且也取得了—定的进展。

近几年国家一直强调要建立新型社会主义和谐社会，坚持可持续发展。由此政府也提出了对混凝士行业发展的新要求——建立新型化、规模化、高效、节能的绿色砂石产业和混凝土产业。因此，为了顺应社会发展的新要求，有人提出了一套全新的混凝土生产概念——混凝土工厂。

“混凝土工厂”的设计理论基础是通过对骨科明确筛分粒径、整形使其粒径能达到连续分布，减少了骨料之间的空隙率；骨料级配更接近富勒曲线，从而减少胶凝材料的使用量；同时，采用了高分子材料外加剂，提高胶凝材料的分散性，使胶凝材料在混凝土中能更好的发挥作用，实现水泥用量的减少。利用准确的称量系统进行搅拌，配合高可靠性的工控设备，调整投料的时序，提高混凝土质量；而智能、及时的管理系统，采用互联网的云端技术，提升整体的管理水平，确保产品的品质，减少了偶发性，从而达到混凝土的施工质量和强度质量。

“混凝土工厂”由5+3模式组成，是指5个硬件系统和3个软件系统。其中，5个硬件系统是指“砂石整形系统、混凝土搅拌系统、污水处理系统、外加剂复配系统、石粉回收利用系统”，3个软件系统是指“A.P.M.S自动配比管理系统、I.P.C人工智能控制系统、E.R.P云端管理系统”。

“混凝土工厂”在设计时充分考虑到在混凝土生产过程中，直接影响混凝土品质的诸多因素，如，砂石品质的好坏、搅拌机的搅拌效率与均匀度、施工配比的准确生产执行等等，建设了一整套高效、节能、环保的混凝士生产设备。基于以上因素，衍生出以下五大特性：

(1)级配的可调性；

(2)称量的准确性；

(3)搅拌的匀质性；

(4)经济与环保性；

(5)管理的智能性。

“混凝土工厂”的配置概念可以依据各个地区及客户的条件量身规划，有下列三种型式：

Type 1：从矿山的开采到砂石的生产，整形，再到混凝土的搅拌生产为一体，市场是周边的公路、铁路建设。

Type 2：从一破的石头的生产整形到混凝土的搅拌生产为一体。

Type 3：采用成品砂石骨料，只有混凝土的搅拌生产设备。

混凝土的成分中有70%是砂石骨科，优质的砂石骨料是能否生产出良好品质混凝土的关键。什么样的砂石骨科才算是优质的？(1)连续级配；(2)骨材含粉量≤4.5%；(3)骨材扁平率≤10%；(4)细骨料#50(0.3mm)筛过筛率：10%-30%；(5)细骨材F.M.值范围：2.7-3.1。

要生产优质的砂石原材料，首先需要有高效标准的生产工艺技术与先进可靠的设备。同时须有灵活的制程可供选择，目前的生产制程技术有3种：

(1)全干法生产制程技术

(2)全湿法生产制程技术一制程中产品全部水洗

(3)半干式生产制程技术一制程中部分产品水洗

全干法制程的生产设置主要采用封闭式厂房、鼓风收尘器来控制粉尘的排放量。在连续级配生产工艺上，主要是对成品进行整形处理，保证成品骨料的针片状在规定范围，确保骨料为多棱体形状。在0-5mm细骨料石粉含量控制上，采用变频除粉机在细骨料进仓之前进行除粉处理。而0-5mm细骨料细度模数保证措施是在工艺设计方面来完成，将0-5mm细骨料分为0-2.5mm与2.5-5mm两级来应对原料的变化所导致的成品细骨料的级配变化。为了保证砂石骨料含水率，在骨料进仓之前进行加湿处理，主要方式是在骨料进仓之前进行喷淋或用加湿机进行处理。另外，我们在工艺流程设计时，考虑设计相应大小的料仓与闭路循环系统相结合的方式，来实现系统生产的延续性与平衡性。

这种砂石生产整形系统具有以下特点：

(1)产能大，最大产能达900T/H

(2)级配稳定，并可根据需要调整

(3)砂石粒径覆盖0.075 - 31.5mm，砂石粒型圆润

(4)含泥和粉量控制在3%以下

(5)经过四道破碎及整形，针片状碎石减少30%，同时提高机制砂产量

(6)连续级配使砂石空隙率相对降低，可相应降低混凝土胶结材使用量

(7)环保指标要求的完全确实达标

众所周知，外加剂在混凝土的组成中虽占据较少的量，却是影响混凝土性能的重大因素。由于外加剂能有效地改善混凝土的性能，是混凝土中不可或缺的材料，同时也能带来良好的经济效益。因此，现在的混凝土技术研究专家们越来越多的倾向于对混凝土外加剂的研究。选择什么样的外加剂？添加量的多少？怎样才能将外加剂的性能最大化体现出来？这些问题是我们所要思考的。影响外加剂的因素有：

(1)工地需要的混凝土性能（普通混凝土、高流动性混凝土、自密实混凝土)不同；

(2)原材枓特性；

(2)环境温度；

(4)施工条件(泵送、非泵送、泵送时间、距离等);

(5)运输时间；

(6)工程特性（公路工程、桥梁等>。

为了有效控制这些因素，我们采用混凝土生产现场的外加剂复配系统。利用集成化一体技术，将外加剂复配与混凝土实际生产相结合，以实验室实验数据为依托，可根据上述因素对成分组态进行现场及时调整复配，实现外加剂复配组分合理、添加掺量合理，从而避免了对混凝土安全性、工作性、耐久性等产生的影响，保证混凝土生产品质（降低混凝土品质风险），同时降低生产成本。

外加剂复配系统的特点可以总结为：

(1)灵活、便搶、可随时调整组分配比；

(2)降低外加剂生产成本；

(3)节约运输成本和时间成本。

“混凝土工厂”加入污水处理系统和石粉回收利用系统，这两种系统的设计是出于环保的需要，将废弃资源回收再利用，合理利用有限的资源的同时也改善了工作环境，提髙工作效率，“污水处理系统”主要用于混凝土搅拌站及搅拌车的淸洗和弃物中的砂、石、泥浆等的分离、收集、再利用。其主要特点:

(1)结构简单，设计精巧，处理能力强，且大量不会产生堵料现象；

(2)砂石分离干净，表面无粉灰残留，出料口所出的石料可直接回用；

(3)电器控制简单可靠，可满足不同用户要求，提供不同配置的电器接口，方便用户对废弃的混凝土进行各种深入的处理。

“石粉回收利用”系统是将收集到的石粉加入一定比例的胶质材料、高分子材料，通过混炼造粒机，制成所需要的材料。用途广泛，如:公路路基的填埋、非陶粒材料、保温材料、土壤改良、河道景观等。

A.P.M.S自动配比管理系统，是在混凝土生产过程中，混凝土产品质量信息来源为工地（客户> 和实验室（材料），材料信息透过品管人员输入系统，调度中心依客户需求将配比四要素（塌落度、强度、料性及胶结材组态）输入至系统，可立即计算出正确的相应配比，系统将相应配合比给生产中控，指挥工控系统产制混凝土，再运输至工地施工。APMS系统设计的配比，以“优化的工作性”为前提，以“最致密填充理论”为方法，透过试验让配比原材料间皆有数理依据，保持恒定的配比质量水平，而传统设计的配比结构，骨材与胶结材并无数理联结，常引用一些经验值作为计算依据，这样得出的配比会 有一定程度的偏差和错误。

IPC准确控制系统，可以为客户准确地控制直接成本，提供一个十分信赖的产品，客户可以借助这个工具有效降低运行成本，包括直接与间接的。 不在生产过程中因控制原因产生废料，发挥机械极限能力，降低机械设备的运行成本。同时以简单实用的概念培训客户操作或维护人员，客户使用得好才是产品的最终目标。控制系统预留相当灵活的扩展能力，另外，提供真实气可靠的记录数据（如时序表，动态偏差），这个对于客户控制成本至关重要， 特别是水泥等髙成本原材料的准确统计，内核软件支持通用数据接口，与企业数据库连网需接口协议。

ERP智能管理系统是一套运用于管理搅拌站各个环节和层次的全面性资源、决策、管理解决方案。它可以使得搅拌站的运行数据更加准确、及时、全面、详实，同时对各种信息进一步地加工，方便搅拌站领导层能对生产、经营和决策掌握充分数据，更具科学性，更迅速地把握商机，创造更多的发展机会。

同时ERP智能管理系统有利于搅拌站科学化、合理化、制度化、规范化的管理，使搅拌站的管理 水平跨上新台阶，为搅拌站，持续，健康，稳定的发展打下基础，系统能够真正成为搅拌站的神经中枢，使搅拌站的计算机化管理变成一种创造利润的工具。

近年来，混凝土结构物中许多牵涉设计，施工和材料之间的问题，造成了许多的问题和争执。检讨其原因，不外乎与设计不当，施工不确实；材料忽略质量控制及商业竞争等种种因素，造成了质量不佳之后果，尤其是混凝土的浇筑工作性。再加上由于近年来，环保意识之抬头，技术工人劳力之短缺，工人素质之普遍低落，更加深了改善混凝土质量之实务工作有诸多的困难。有鉴于此，应研发一种除符合设计需求外，还能有效提髙混凝土质量，同时具有良好的施工效率（工作性-Working ability )， 并具备有优良经济性能的“髙性能混凝土”。

结语：“混凝土工厂”的概念正是解决目前上述行业问题的有效手段，总结主要是为了提高混凝土的五大特性——工作性、耐久性、经济性、安全性、环保性。