外加剂的储、输、计量问题探讨,必看!
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2023-05-10 14:56:27
外加剂，被喻之为现代混凝土的“味精”，在预拌混凝土生产中的作用举足轻重。因此，搅拌站内混凝土外加剂的储、输、计量系统的设置、运行、维护是否合理得当，将直接影响着生产产品的质量，因此必须予以足够的重视与不时地改进。现将笔者对该系统的认识与心得体会浅议如下：目前搅拌站所使用的地面储罐，大部分为搅拌楼的配套附属物、由成套设备厂制造；公仅有小部分为外加剂厂加工配与搅拌站使用的。在设计、规格、功能上各各相异，多少存在一些缺点，未能完全与混凝土的生产相适应。笔者认为：①罐形宜取圆柱形。圆柱形在罐体的力学结构、用材量、占地面积方面均优于立方体形，且无死角，便于清淤、排淤，在冬季电加热溶晶时，温度场也易分布均匀。②上盖、下底宜为浅锥形。上盖的功能为散水，锥角可稍小；下底的功能为汇聚，锥角宜稍大。③外加剂储罐不宜敞口，以防止降水带入的菌落群引起外加剂发酵变质。但要在上盖设弯弧形排气管（开口朝下），利于外加剂进仓时的排气和随时将少量的发酵产气排出，以免涨罐和保证工人进入储罐内清理作业时的安全。④外加剂输出口宜设在罐侧，正向焊接，管径>1.5英寸，配法兰球阀，出口中心距底高700mm，位于淤积层以上。⑤罐侧开圆形排淤作业人孔，螺栓法兰连接形式，孔径>600mm，中心高约500mm。储罐锥底正中设排淤底阀，阀口径>2.0英寸。储罐支撑柱的长度应使阀底距地面的净空高度不小于650mm，以便于在罐底的作业。⑥储罐料位显示，可选“罐内导管-浮子、罐顶滑轮牵重锤”式的料位计（能自制），实用、直观，罐内液位、外加剂现存数在罐侧的标尺上一目了然。也可直接订购DW906型浮球液位计（只需本体，约3500元/只）安装于罐侧。⑦罐容，考虑外加剂生产厂的送货路程、罐内本批产品与下一批次产品的续接均化等因素，以搅拌站36小时（1.5日）的消耗量为宜。例：1.5日×1200m3/日（混凝土方量均值）×380kg/m3（粉料/混凝土）×（1.4~2.0）%（掺量）×1.3(生产不均衡系数)=12.5~17.8吨。⑧设均化打回流的管道泵、并配回流管，回流管的入罐口以切线方向进入为好，在罐内可产生一定的涡流搅拌效应，入罐口的高度约900mm。在新批次外加剂进仓和停机歇产时间较长重新开机时，要启动泵打回流，促使罐内的外加剂迅速达到均一化状态；回流管道泵宜选扬程稍高的，借以冲刷淤积物，协助清淤。⑨沪苏浙纬度地区使用萘系外加剂的储罐，冬季要设防结晶电热装置，储量20吨以下的，可配置3根3KW的电发热棒，发热棒呈“品”字形设置、包夹外加剂的输出口，发热棒和接线盒要设遮雨、防尘罩。罐体如能设为双层、中填50~70mm的岩棉保温最好。①建议在搅拌楼顶部适当、且允许的空间处，增设高位缓冲储罐，其位置在外加剂计量筒的上方1.5~2.0m处。③设高位缓冲储罐的优点是可改泵送计量作业为自流计量作业。以一台2m3的搅拌机为例，如日产1200m3混凝土，外加剂输送泵需做频繁的启、停作业约600余次，且这种启、停为瞬间式的切换，外加剂液流在高位（压头近10米）急停、下冲返回地面储罐时所引起的、流体力学称之为“水锤”的瞬间冲击流，对输送泵的损害很大。如依本例，高位储罐自流计量可将输送泵日启、停600余次降至6~8次，大大节约了输送泵的电费并延长其使用寿命。①除因正式管线检修、清理淤堵时，可允许临时性地启用备用的软质塑料管外，正规、永久性地安装布管必须使用硬质的金属管。因金属管可以承受清淤、排淤时的敲击与冬季化晶时的烧烤。②为减少某些不溶物偏高的外加剂品种引起的沉淀、淤积，和使清理作业容易起见，连接外加剂储运体系输管的管径选型宜粗不宜细，最好>1.5英寸；同理，管线配用的弯头尽量选45°，以减轻外加剂中的不溶物在转角处的失速沉淀、淤积。搅拌楼上层的外加剂管段，每一层的每一段如能以一定倾斜度走管的，尽量斜走，在布置上就可顺自然力使外加剂在每一段都能流畅、流尽，无潴留，少淤积。③软质管伸入计量筒的末段节的长度应<0.5×D(D-计量筒直径),即一定要限止在不致碰擦到计量筒壁并可靠固定之。因在泵启、泵停时，由于管内外加剂流体的脉动，会致软质管段产生蠕动，呈悬臂状伸出的偏长末尾管段会一撅一撅地敲打计量筒壁，导致控制台屏的显示数产生闪跳。④搅拌楼的上层，空间局狭，如有改造更新，凡弃用的管段、装置宜拆去，以不致干扰、影响其他上料、计量装置的运行与检修的安全。⑤搅拌楼外加剂的计量筒，一般为单传感器悬挂式，其工作前提是在运行时能处于完全自由的悬挂状态，无摩擦、碰触。因此，绝不能将软管用铁丝临时绑扎在挂称上。建于平敞开阔之地的搅拌楼顶层的围护窗及玻璃，要注意保持完好，因为外加剂计量筒的总体重量较小，极易受高空侧向风吹动而晃动，致使控制台屏计量显数闪跳。某些搅拌站常年地敞开窗户、引穿堂风入室，以求散尘、消尘的做法是不正确的。在外加剂计量筒的正下方，建议设一个系钩，在定期例行校称时，既方便、又使吊挂砝码能处在中心垂线位置，确保校称的精度。⑥定期清理。搅拌楼顶是高粉尘区，应对外加剂的计量筒进行定期清理粉尘，特别是传感器和悬挂部位。另外，计量筒壁因液流的频繁冲溅风干，日久会有一定量的外加剂干片痂形成。此片痂将是隐患，因其意外的脱落及滞溶，会致计量超掺失准事故。⑦众所周知，提高搅拌楼生产效率的关键在于科学地缩短搅拌周期，其中以缩短落料时间段的潜力与可能性为最大。在投入搅拌机的诸种固液态物料的卸落占时中，以在管道内行进的液态拌和水拖时最长（管内流体运动存在与管壁的粘滞），乃效率之“瓶颈”所在。因此，外加剂的上料泵，以选小型多级泵为宜，吸上真空度约8m，扬程20~25m，流量5~8m3/h，与拌楼给定的单次泵送量和计量作业的限时相匹配。同样，如在给水管段中插入一台管道泵，变自由落体排水为动力施压驱水，约可节省5~8秒的排空时间，可达到提高生产效率的目的。需要注意的是：给水管道泵的选型，流量宜稍偏大，安装位置也宜尽量地前靠、贴近搅拌机。⑨笔者认为，科学合理的外加剂“革新组合滞后加入法”，在等效的前提下约可节约25%~35%的剂量，具有技术、经济双重效益，可作为搅拌站推广的备选实用技术。如是新建站，则应在设计阶段考虑外加剂计量筒与拌和水计量筒的合理布置位置，以能适应于、或利于今后过渡采用“滞后加入法”。从某种意义说，只要是复配外加剂，均有沉淀，区别只是多少而已。夏季搅拌站外加剂储罐的淤积物，大多呈泥糊状。主要有缓凝保塑功能组份自身的原生不溶物沉淀、以及复配后与萘磺酸盐等母料生成的二次沉淀。特别是配伍中木质素磺酸钙、磷酸盐、多聚磷酸盐、焦磷酸盐比例偏高的，在复配生产厂预沉淀处理又不彻底的那种产品（恶劣的是，有被讽之为“山寨式”的复配厂，为降成本，甚至故意在临送货前打回流以强力搅起沉淀，将本该应由生产者完成的预澄清工序推给用户，加剧了搅拌站储罐的淤积），进站入罐后淤积速度较快，量也较多。而冬季搅拌站外加剂储箱的淤积物，以十水硫酸钠的针纤状结晶屑为主，杂有泥糊状物。2）在进出料时因液流的冲击，使淤积物重新泛起悬浮迁移，二次沉积在管道的弯头、阀门等狭窄处，造成管道堵塞、阀门闭合不严而发生渗液漏液事故，影响搅拌站的正常生产和预拌混凝土的质量。正常的清淤周期，取决于罐内的淤积量，而淤积量取决于所供复配外加剂的配方。以一个月产2.8~3.2万m3的拌站为例，一般配方达到临界淤积厚度为500~600mm，夏季通常为2~4月；冬季通常为1~1.5月，在此间隔内必须清淤一次。清淤选择于停产停机时段进行。将罐内存料抽吸降至人孔以下，打开人孔用强力风机对准孔口，先行驱出罐内的滞积气体，换入新鲜空气以策安全，再将稀状淤积物盛袋转出，继用水枪冲洗，液体由罐锥底正中的排淤底阀排出。在冬季则需备喷灯，烧烤因析晶堵塞的管段阀门，促其熔化通畅。然后启泵用清水反复冲刷回路，以清除弯头、阀门等处的淤积物。对清出的淤积物及含泥冲洗水，目前尚无较理想的无公害回收、回用办法。而且随着全球绿色环保的强力推行，优质木本植物的木质素磺酸盐资源日将益紧缩、短缺，木质素磺酸盐类原料的低质化趋势不可避免，今后，复配外加剂的沉淀淤积量有可能日趋增多，清淤周期将进一步缩短。如若复配外加剂的配方合理且用料精致，先天沉淀量很微，尚可一试压缩空气方案：即基本不停地向储罐内鼓气（罐底进气）、以强力扰动外加剂液，不使悬浮物沉降下来，这样，沉淀物就可化整为零、均衡地消化于每一盘次之中。在现行多项实用的冬季抗晶设防措施中，笔者比较倾向看好“极值气温临界饱和浓度”或“加热保温”技术方案，其具有经济、有效、安全、必要前提少等优点。详见拙文《关于冬季低浓萘系及其衍生复配产品抗晶设防的技术方案与比较》（刊于《上海混凝土》2008年1期P27~34），本文不再重复赘述。暖湿季节的外加剂储、用系统维护，主要是防腐。凡复配型外加剂的组方，一般均含有糖类、羟基羧酸盐类等缓凝保塑组份，此类原料无一不归类于食品及食品添加剂。既然是食品及食品添加剂，“人食得，菌亦食得”，因此当条件适宜时，外加剂滋生细菌而霉变是必然的，区别只在于霉变程度的轻重及是否影响到质量而已。搅拌站外加剂的霉变，多发于长节假日及停产之后。因储箱内的外加剂多日不耗不补、再无跟进的新鲜无菌、低菌外加剂补充，同时又处于不吸不泵的静止状态，“霉菌爆生”的条件具备，极有可能发生霉变。（注：合适条件下，细菌一个昼夜竟可繁殖72代。震惊全国的06年2月20日牡丹江市饮用取水口，被上游酒厂排放的酒糟废料致生的“水栉霉菌”所污染的事故，即是“霉菌爆生”的典型例子）外加剂霉变的“三特征”：①外加剂液的pH值降低，幅值一般约0.5~2.0；②储罐侧壁和液面有绿色、浓绿色的菌片、菌毯和浅色绒毛状或棉絮状的菌丝体生成；③储罐内不时有串状气泡由底部泛起。发生霉变后，应立即刮铲、捞除已生成的菌丝、菌片、菌毯，勿使其发展蔓延。然后取样检验，变质轻微无碍的视情降级处理，严重的退回外加剂生产厂做处理，千万不能硬用。98年、04年夏广东某市，曾两次发生糖蜜系泵送剂霉变、致混凝土急凝而连凿5车混凝土的事故。搅拌站外加剂霉变的预防措施：①储罐加盖，杜绝降水带入菌落、菌种；②定期清罐，及时刮铲捞除菌丝、菌片；③清罐后对罐体喷洒杀菌剂、灭活；④选用配方中营养基成分较少的外加剂品种，或配方中添加杀菌剂的外加剂品种。搅拌站外加剂的使用事故，主要集中在计量失准上。其中，超掺远多发于欠掺，故本文仅对超掺作浅议。▶ 3.1 搅拌站外加剂超掺的4种类型与仪表显示特征①外加剂计量筒的放料蝶阀发生故障、闭合不上（有机械、控制两方面的原因），在输送泵接指令启动向内泵液时，仪表台外加剂显数闪烁管的数值会在零值附近摇摆，由于筒畅底，因此永达不到称量值。②也是放料蝶阀故障，但仅属闭合不严，有漏缝。当输送泵启动泵液时，一边进液一边漏液，此时，仪表台上泵送剂的显数闪烁管的数值的递增速度一是慢于正常状态（蝶阀漏缝越宽，数值递增速度越慢），二是泵一停，数值就往下降。③计量系统故障或其元件、如传感器失灵，输送泵上料时，要么闪烁管不亮、要么不合逻辑地胡乱显数。④蝶阀故障不能开启、而同时计量系统的停泵反馈信号亦发不出时，外加剂就会连续不停地进料，直至从斗内盛满溢出，接入正下方的拌和水计量斗中。在搅拌楼上，外加剂与拌和水的计量系统的空间布置通常是外加剂（斗容约50公斤）在上，拌和水（斗容约500公斤）在正下，由于拌和水计量斗的容积和计量的数量级（约10:1）远大于外加剂，因此，这4种超掺不易被立即察觉。待发现时，只能做弃料处理。但一般搅拌楼的拌和水计量筒往往不设旁路放水管、阀，只有流经搅拌机再弃料。①电子称的接触插头松动，传递的电信号不稳定，显示数会乱跳，时正时负。③拌楼顶层窗户及玻璃破损严重，大风天气里，穿堂风直接吹动称体、激起传感器压敏元件传送意外电信号，干扰显数。也可造成计量配料误差。①外加剂超掺，质量监控员在该盘料放料时，对其卸落状态：如下泻的速度、拌和料的粘滞性、撞击搅拌车受料斗反斜面所发出的声响等即可做出判断——是否超掺以及超掺的程度，回身控制室与搅拌工检查、分析原因，并予排除。A：小斗车在推行中稍有轻微晃动，混凝土表面就大量泌水。如用配置的强光手电照射，则因水膜的光反射率很强。B：混凝土表层泌出的水，泛黄色、浅黄色；并能嗅到较平时更为浓烈的外加剂所特有气味。如是普通型泵送剂超掺，会散发出木质素或糖类的甜味；如是萘系中效、高效泵送剂，则是萘系所特有的煤焦油味。C：斗车内的混凝土坍落度不正常地变得很大，且表面微小气泡数剧增，密密麻麻布满整个的斗车表面。技术工作，遵循“预则立，不预则废”的规律，在预拌混凝土生产中亦然。只要我们善于提前发现外加剂储、输、计量系统，在设置、运行、维护方面存在的问题，并及时地予以处理、解决，就可将生产事故消灭在既发之前或萌芽状态，实现体系安全和高质量的运行。
龙湖春江彼岸
