第十节 混凝土质量控制的新技术与辅助仪器
影响混凝土质量的因素很多，如原材料中石料的强度、粒度，砂石的含泥量，水泥的质量等。对于混凝土搅拌过程而言，搅拌材料的配合比和称量精度，水灰比的控制，拌合物匀质性的检查是至关重要的，也是衡量搅拌站电气控制系统性能的重要技术指标。
1．电子称量配料仪
电子称量配料仪的功能是接收称量装置上传感器的重量信号，经取样滤波放大和模数转换处理，与仪表设定或计算机输入的配料重量信号进行运算比较，通过PLC指令供料机构的执行装置实施关停或起动。配料仪与称量装置对应配置，具备标称、落差调整、秤斗去皮、称量显示等功能，与PLC配合能保证各种原材料在设定的配合比和规定的精度范围内进行动态计量。与工控机配合能实施传送配方、实时监控、过程显示、统计打印等功能。
电子称量配料仪运行速度快，工作可靠性强，能适用各种电阻应变式测力传感器和远距离的信号传输，而且操作方便、外形美观，被搅拌站各种电气控制系统广泛利用。
2．砂石含水率测定仪
砂石含水量的变化将改变混凝土的水灰比和稠度，影响混凝土的施工性能和强度。因此，测定砂石表面含水率并修正配合比，即所谓减水加砂，以保证设计水灰比值不变是保证混凝土品质的重要环节。
通常采用骨料储仓落料口取样，实验室烘干法测出含水率，将砂含水率输入搅拌站的控制系统，计算机对砂和水的设定值进行自动修正，实现设计水灰比值不变。
高资质的商品砼搅拌站可以配置在线测湿系统。在线测量含水率的工作原理有电阻法、中子法、电容法、微波法等几种，实践证明微波测湿误差小，稳定性好，应用前途良好。微波测湿系统由安装在骨料仓壁上的棒形测湿探头，操作台的显示仪表和屏蔽输送电缆组成。探头检测流动物料的湿度和含水率，显示仪表既可显示瞬间湿度，也可显示在一段时间的平均湿度百分比，显示仪表与计算机控制程序连通，对观察到的砂石含水率进行混凝土配比调整。英国Hydronix公司开发的微波测湿器的测湿量程达12﹪，通常用于砂含水率测定，石子的表面含水率较小，一般不用配置在线测湿系统。
微波法测量原理是利用水分子在交变电磁场中产生共振吸收微波能量，然后根据微波能量损耗的多少间接测算出骨料含水率的。常态水分子中两个带正电的氢原子和一个带负电的氧原子形成电偶极子的极性排列是混乱无序的，在电场中水分子的极性排列立即变得整齐有序。在高频率的交变电磁场中，水分子的极性排列反复变化但跟不上交变电磁场的变化而变得混乱不堪，并且与邻近分子碰撞产生能量，家用微波炉的工作原理就是通过发射中等频率的微波将食品加热。在低频率的交变电磁场中水分子的极性排列能与交变电场同步。微波测湿的工作原理是探头发射与砂或混凝土等被测物质的共振频率尽量接近的低频电磁波，并接收测量被测物料系统变化了的共振频率和振幅，由于被测物料系统的共振频率是与物料的介电常数有关的，而水的介电常数大约是砂或混凝土介电常数的50倍，可见含水率的变化引起介电常数的变化，而介电常数的变化又改变了被测物料系统共振频率，共振频率变化了，振幅也跟随变化。因此，通过探头传感器利用模拟技术测量被测物料系统与被测物质两者共振电磁波振幅的差值，便可获取被测物料的含水率信息。
微波测湿探头的关键技术是发射低频电磁波的频率，而发射与接收天线的长度一般约为150㎜是保证有足够吸收信号的重要指标。
3．混凝土稠度仪
稠度是表示搅拌过程中拌合物的流动性和匀质性的一个综合概念。分析搅拌工作周期中不同时间段搅拌功率或电流的变化曲线，投料时间段电流上升直至峰值，搅拌时间的前段称为K1段电流在高位基本没变化，搅拌时间中段称为K2段电流呈线性变化逐渐减小，搅拌时间后段称为K3段电流在低位变化也很小，当达到一个稳定幅度值时说明搅拌达到了匀质性能，可进入卸料时间段。如果较长时间搅拌随着骨料的破碎电流值反而上升，搅拌时间应根据电流变化情况确定。分析搅拌工作周期中拌合物的导电率或电阻的变化曲线，投料时间段电阻逐渐减小，K1段电阻呈线性变化逐渐减小，K2段电阻缓慢减小至低值，K3段电阻基本不变。分析不同水灰比混凝土的变化曲线，干硬性混凝土呈K1段的变化特性，塑性混凝土呈K2段变化特性，流动性混凝土呈K3段变化特性。
稠度测量有测量电机功率或电流，测量拌合物的导电率或电阻，以及微波测量拌合物的湿度三种方法。综合上述分析，测量电流法只适用稠度特性为K2的塑性混凝土，电阻法只适用稠度特性为K1的干硬性混凝土，而微波法则可适用各种水灰比的混凝土。尤其是当稠度只允许在很小的偏差范围内波动的混凝土制品或要求进行在线随机检测并能自动调整的混凝土制备中得到应用。
微波测量稠度方法中测量混凝土含水率的原理与测定砂石含水率一样，只是测湿探头安装在搅拌机侧壁或底板上，探头的外形为圆盘形。显示仪表配置流量计及其他操作监视元器件组成的坍落度控制器与计算机控制系统连通，可以实现在线检测和稠度控制，达到很高的稠度控制精度。
混凝土稠度的微波检测和控制的使用前提是在搅拌基本均匀后进行，在搅拌初始阶段进行检测和调整会造成失误。
第六章 用户选购指南
搅拌站楼类别与特点
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产品型式 |
拉铲式 |
组合式 |
直投式 |
兼容型 |
仿楼型 |
搅拌楼 |
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搅拌站型式代号 |
HZS-A |
HZS-B |
HZS-D |
HZS-C |
HZS-E |
HLS |
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适配主机规格(m3) |
0.5～1.5 |
0.5～1 |
0.5～2 |
1～3 |
1.5～4 |
1.5～4 |
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系统配置 |
骨料粉料液剂完整性 |
比较完整适用较低配置 |
完整齐全适用各种配置 |
最齐全带粉剂 |
配置复杂庞大 |
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骨料粉料液剂计量方式 |
累积计量 |
累积计量或独立计量 |
独立计量 |
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控制系统 |
继电器 |
PLC |
增设微机控制监视管理 |
增设工业电视远程监视 |
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设备外型装饰 |
裸站不包封 |
操作室包封 |
主体和操作室都包封 |
主体操作室皮带廊全包装 |
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骨料流程特点 |
骨料料场特点 |
储料有限 |
料场分离储存物流适应性强 |
料场加盖建屋可全天候生产 |
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骨料储料形式 |
扇形料场 |
独立料场 |
隔墙料场 |
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骨料供料方式 |
悬臂拉铲 |
（装载机）
配料机 |
地沟 |
地沟供料
皮带机提升
主体贮料
再配料投料 |
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骨料配料装置 |
料车 |
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骨料提升装置 |
料车 |
皮带机 |
皮带机 |
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骨料投料装置 |
中途斗 |
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经济技术性能指标 |
设备和基础初期投资 |
较低 |
稍低 |
适中 |
较大 |
很大 |
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设备运行和保养费用 |
易损件费用较大 |
运行能耗与保养费用适中 |
能耗保养都大 |
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成套设备占地面积 |
较小 |
稍小 |
适中 |
较大 |
很大 |
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设备拆装与移动性 |
较好 |
可以 |
较差 |
固定式 |
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产品技术性能与功能 |
符合GB/T10172标准要求 |
符合商品砼生产要求 |
最好 |
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产品适用规格 |
小型 |
中型 |
大型 |
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产品适用用途 |
通用 |
工程站 |
通用 |
商混站 |
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产品综合性价比 |
☆☆ |
☆☆ |
☆☆☆☆ |
☆☆☆☆☆ |
☆☆☆☆ |
☆☆☆ |
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