摘要: 对实际应用中的不同混凝土搅拌机和搅拌方法进行了综合分析，提出混凝土性能取决于其微观结构，而微观结构又取决于其组成成分、养护条件、搅拌方法以及搅拌机型。判定一种搅拌方法在特定的工况下是否最优，需综合考虑施工地点与拌和楼的距离、工程所需混凝土量、施工进度以及生产成本等因素；并且以混凝土搅拌质量为依据来评价混凝土搅拌方法，同时给出搅拌效率的评价方法。
关键词: 混凝土搅拌机；搅拌机效率；组成成分；养护条件；搅拌方法
中图分类号: U415.5 文献标识码: B 文章编号: 1000- 033X(2007)04- 0025- 03
0 引言
混凝土性能取决于其微观结构，而其微观结构又取决于其组成成分、养护条件、搅拌方法以及搅拌机型［1］。搅拌过程的控制很重要，涉及到搅拌机型、投料顺序以及搅拌能耗等因素［2］。在对实际应用中的不同搅拌机型及其搅拌方法综合评述的基础上，本文将就其应用情况进行检验，同时以混凝土质量为依据来评价混凝土搅拌方法，并给出搅拌机效率的评价方法。
判定一种搅拌方法是否最优，需综合考虑以下因素：施工地点与拌和楼的距离、工程所需混凝土量、施工进度以及生产成本等，但混凝土质量是最主要的因素。混凝土质量是根据混凝土的性能及其匀质性来评定的，并常被参考作为搅拌机效率的评价方法。搅拌机的效率参数受投料顺序、搅拌机型以及搅拌能耗等因素影响［3］。
1 搅拌机
1.1 间歇式搅拌机
根据搅拌机旋转轴的定位方式不同，可以将间歇式搅拌机分为水平式、倾斜式（鼓筒式搅拌机）、垂直式（盘式或锅式搅拌机）。
1.1.1 鼓筒式
鼓筒式搅拌机拌筒截面见图1，搅拌叶片固定在可旋转的鼓筒内壁，鼓筒旋转的过程中提升物料，拌筒每转一转，被叶片提升到一定高度的物料将自落回拌筒底部，如此循环。主要有3类：非倾翻式鼓筒、反转式鼓筒、倾翻式鼓筒。非倾翻式鼓筒是固定的，骨料从投料端投入，从卸料端卸出，见图2。反转式搅拌机与非倾翻式搅拌机相似，不同之处是，反转式搅拌机的投料口与卸料口是统一的。反转式搅拌机一般用于搅拌小于1m3的混凝土；倾翻式鼓筒搅拌机的鼓筒倾角是可以变
化的，见图3。搅拌过程中鼓筒轴线一般与水平线成15°倾角，而在卸料时鼓筒轴线向水平线负方向倾斜。倾翻式搅拌机是实验室和施工现场搅拌小批量（小于0.5m3）混凝土最常用的机型。
1.1.2 盘式
盘式搅拌机工作原理基本一致：物料在拌筒内受旋转叶片作用进行搅拌，刮料叶片将拌筒内壁上的粘料刮去。图4给出了不同形式叶片和拌筒的组合情况，一种情况是叶片旋转轴线与拌筒的轴线是重合的（单浆搅拌机)；另一种情况是搅拌机的叶片旋转轴线与拌筒的轴线有偏距(行星式搅拌机和逆流式搅拌机)，这时叶片既绕自身轴线旋转，同时又绕拌筒中心线旋转；还有一种情况是2根轴同步反向旋转(双轴搅拌机)，在靠近拌筒内壁附近的叶片与轴线成一定角度，作用是将拌筒内壁上粘结的物料刮去，并推向拌筒中心，以便与搅拌叶片产生冲击。
1.2 连续式搅拌机
连续式搅拌机工作过程中骨料被持续加入拌筒以恒定速率进行搅拌、卸料。通常具有螺旋带状的搅拌叶片，鼓筒向下倾斜，朝向卸料端，搅拌时间取决于拌筒倾角（通常取15°）。适用于工作时间短、卸料时间长、
施工现场偏远并且运输量较小的情况，主要用于低坍落度混凝土(如路面摊铺)。
2 搅拌方法
2.1 上料、搅拌和卸料
上料方式包括不同骨料的上料顺序以及上料过程的持续时间。上料时间是指从开始上料到所有骨料全部投入搅拌机为止的这段时间。国际材料与研究实验联合会（RILEM）将上料时间分为2部分：干拌和湿拌（图5）。干拌是从上料开始到注水之前的这段过程；湿拌是从注水完成或者注水开始到上料结束的这段时间［4］，通常搅拌时间指的是从上料开始到卸料完成的这段时间。RILEM采取另一种方法定义搅拌时间为：上料结束到卸料开始这段时间（图5）；搅拌机卸料时应该考虑提高生产率（要求快速卸料），并且不改变混凝土匀质性（要求低速卸料）。比如，如果卸料过程中速率发生突变时混凝土各组分可能发生离析。
2.2 搅拌能耗
搅拌机的功率消耗与混合料的类型、生产批量以及上料方式有关，涉及因素比较复杂，不宜作为衡量搅拌机效率的指标。举例来说，具有大功率电机的搅拌机可能被用于搅拌低工作性、高粘性的混凝土，而其搅拌能耗可能与具有小功率电机的搅拌机搅拌较大量、工作性较高的混凝土所消耗的能量相当。
3 搅拌机效率
“搅拌机效率”概念用于评价搅拌机将各单一组分拌和成均匀混凝土的能力。RILEM认为，如果一台搅拌机能够将所有参与搅拌的组分均匀地分散到拌筒空间，那么该搅拌机效率较好。因此，在评价搅拌机效率时，应该对物料的离析以及骨料级配状况进行监控。
3.1 间接方法
因为混凝土的宏观特性受其组成成分影响，通常检测指标有：新拌混凝土的工作性、稠度、含气量、抗压强度。这种方法的缺点是不能直接反映混凝土均匀性。
另外，所选取的测量方法也许不能精确定位组分的变化，或许因为样本太大，或者所选取的性能指标本质上并不受非均匀性的影响。
3.2 直接方法
更直接的判定搅拌机效率的方法是测量混凝土的匀质性。混凝土的匀质性的测量可以通过判定不同成分，如粗、细骨料、矿物添加剂成分以及水泥浆等的分布情况来获得。RILEM建立了一套搅拌机效率划分等级，分为3个等级：普通搅拌机、一般性能搅拌机、高性能搅拌机。4个指标来定义：W/F值、F值、粗骨料值以及含气量。采若干样本测量上述几个指标，分别计算其均值和方差。离差系数(COV)衡量了混凝土的均匀性，离差系数越小说明混凝土拌和物越均匀，见表1。
3.3 混合方法
该方法所选取的几个指标为：水泥、细骨料、粗骨料在搅拌筒内的分布状态、抗压强度变化、稠度变化。该方法建议采用同一种混凝土来比较不同的搅拌机。表2给出3种混凝土作为参考选择，而不是建议3种混凝土都使用。在卸料过程的不同时间拾取8个样本测量，如果每锅料测量指标的变化小于6%~8%，则认为该搅拌机效率较高。
3.4 作为效率指标的生产率
生产率是指一个周期内生产的混凝土的数量，不是衡量混凝土匀质性的指标［5］。对于间歇式搅拌机，生产率取决于搅拌机的上料时间、搅拌时间以及清洗时间。清洗时间往往不被考虑，不作为搅拌周期的一部分；对于连续式搅拌机忽略清洗时间是合理的。当然，出于经济性考虑，生产率应该越高越好，但必须保证混凝土搅拌质量［6- 7］。
4 结语
(1) 搅拌过程是一个复杂的过程，受到搅拌机型、搅拌周期、上料方式以及搅拌能耗等因素的影响。
(2) 搅拌机的效率是由所生产的混凝土的匀质性来评价的，也可以认为是由生产给定质量和匀质性要求的混凝土所消耗的能量来评价的。这里的匀质性指标可以由混凝土的组成成分来衡量，也可以由混凝土宏观特性的变化来衡量，如抗压强度和工作性。
(3) 搅拌能耗是指搅拌周期内的功率消耗，是一个非常有用的判定混凝土工作性变化的指标，可以避免卸料测试以及测量坍落度值。不过，还没有足够的证据表明搅拌能耗可以用来判定搅拌机效率。
参考文献:
［1］冯忠绪.混凝土搅拌理论与设备［M］.北京：人民交通出版社，2001.
［2］许安，崔建飞，汪建卫.混凝土搅拌机性能评定指标的探讨［J］.西安公路交通大学学报,1999,19(2)：70- 72.
［3］克利斯托夫·科曼.采用双卧轴搅拌技术高效生产混凝土［J］.建筑机械,2003,23(7)：23- 25.
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［6］凌杰，王荣庆.优化理论在沥青路面机械化施工中的应用［J］.筑路机械与施工机械化，2001,18（1）：22- 24.
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