§3.3混凝土机械

§3.3　混凝土机械

3.3.1　混凝土制备机械

1.混凝土搅拌机

(1)概述

1)用途和分类

混凝土搅拌机是将水、水泥、骨料及可能需要的添加剂等按一定比例配制后的组合料，经过一定时间搅拌生产出混凝土的机械。一台混凝土搅拌机可以配有下列附件:装料斗使用的卷扬机、固定的或轮式的车架、机械铲、水计量装置及料斗计量系统。

为适应不同混凝土搅拌的要求，混凝土搅拌机有多种机型。按工作原理可以分为自落式搅拌机和强制式搅拌机;按工作过程可以分为周期式搅拌机和连续式搅拌机;按卸料方式可以分为倾翻式搅拌机和非倾翻式搅拌机;按搅拌筒的形状可以分为锥式搅拌机、盘式搅拌机、梨式搅拌机和槽式搅拌机以及鼓筒式搅拌机;按搅拌容量可以分为大型(出料容量1～3m³)搅拌机、中型(出料容量0.35～0.75m³)搅拌机和小型(出料容量0.05～0.25m³)搅拌机。按搅拌轴的位置可以分为立轴式搅拌机和卧轴式搅拌机;按所用动力装置不同可以分为电动式搅拌机和内燃式搅拌机两种。

目前，我国混凝土搅拌机的容量、规格发展迅速，容量仅在3000L以下的就有11种之多，它们分别是:50L，100L，150L，200L，250L，350L，500L，750L，1000L，1500L和3000L。这些搅拌机都尚属周期作业式，随着混凝土施工工艺的发展和对搅拌机要求的提高，必将很快推出各种新型的混凝土搅拌机械。

2)主要机构

混凝土搅拌机单机主要由以下机构组成:

搅拌机构——是混凝土搅拌机的主要工作机构，由搅拌筒、搅拌轴、搅拌叶片和搅拌铲(刮铲)等组成。

传动装置——是向搅拌机各工作机构传递力和速度的系统，分由带条、摩擦轮、齿轮、链轮和轴等传动元件组成的机械传动系统和由液压元件组成的液压传动系统两大类。

上料机构——是向搅拌筒内装入混凝土物料的设施，有卷扬提升式料斗、固定式料斗和翻转式料斗三种形式。

配水系统——其作用是按照混凝土的配合比要求定量供给搅拌用水。搅拌机配水系统的型式主要有:水泵—配水箱系统、水泵—水表系统和水泵—时间继电器系统三种。

卸料机构——是将搅拌好的匀质熟料混凝土从搅拌筒中卸出的装置，有溜槽式、螺旋叶片式和倾翻式三种型式。

3)主要参数

①额定容量

混凝土搅拌机的各种不同含义的容量之间有如下关系:

进料容量V₁(又称装料容量)是指装进搅拌筒未经搅拌的干料体积;

出料容量V₂(又称公称容量)是指一罐次混凝土出料后经捣实的体积。

出料容量是搅拌机的主要性能指标，该指标决定着搅拌机的生产率，是选用搅拌机的重要依据。国家标准规定以出料容量L为搅拌机的主参数并将其系列化，即:50L，100L，150L，200L，250L，350L，500L，750L，1000L，1250L，1500L，2000L，2500L，3000L，3500L，4000L，4500L，6000L。

各种容量的关系:

搅拌筒的几何容积V₀(指搅拌筒能容纳配合料的体积)和进料容量V₁的关系

搅拌好后卸出的混凝土体积V₂和进料容量V₁的关系

式中:φ₁——出料系数。

②工作时间

上料时间:从料斗提升开始到料斗内混合干料全部卸入搅拌筒的时间;

出料时间:从搅拌筒内卸出的不少于公称容量的90%(自落式)或93%(强制式)的混凝土拌合物所用的时间;

搅拌时间:从混合干料中粗骨料全部投入搅拌筒开始，到搅拌机将混合料搅拌成匀质混凝土所用的时间;

工作周期:从上料开始至出料完毕一罐次作业所用时间。

③生产率

混凝土搅拌机生产率的计算公式为

式中:Q——生产率，m³/h;

V₁——进料容量，m³;

t₁——每次上料时间，s。使用上料斗进料时，一般为8～15s。通过料斗或链斗提升机装料时，可取15～26s;

t₂——每次搅拌时间，s。随混凝土坍落度和搅拌机容量的大小而不同，可以参考搅拌机有关性能参数;

t₃——每次出料时间，s。出料时间一般为10～30s;

φ₁——出料系数，对混凝土一般取0.65～0.7，砂浆取0.85～0.95。

若搅拌机每小时的出料次数为Z，且为连续生产，则搅拌机的生产率亦可以按下式计算

式中:k——时间利用系数，根据施工组织而定，一般为0.9。

(2)自落式混凝土搅拌机

1)锥形反转出料搅拌机

锥形反转出料搅拌机是20世纪50年代发展起来的一种自落式搅拌机。这种搅拌机的出料通过改变搅拌筒的旋转方向来实现，省去了倾翻机构，在中、小容量的范围内(0.15～1.0m³)是一种较好的机型。锥形反转出料搅拌机适用于拌制骨料最大粒径在80mm以下的塑性和半干硬性混凝土。可以供各种建筑工程和中、小型混凝土制品厂使用、锥形反转出料搅拌机性能参数如表3.3.1所示。

表3.3.1　锥形反转出料搅拌机性能参数表

续表

锥形反转出料搅拌机主要由进料机构、搅拌筒、传动系统、供水系统、电气控制系统和底盘等机构组成。如图3.3.1所示为JZ350型锥形反转出料搅拌机总体布置图。

1—牵引架;2—前支轮;3—上料架;4—底盘;5—料斗;6—中间料斗;

7—锥形搅拌筒;8—电器箱;9—支腿;10—行走轮;

11—搅拌动力和传动机构;12—供水系统;13—卷扬系统

图3.3.1　JZ350型锥形反转出料搅拌机总体布置图

①搅拌筒

锥形反转出料搅拌机的搅拌筒呈双锥形，如图3.3.2所示。

②传动系统

目前，国内生产的锥形反转出料搅拌机，其传动机构有两种形式:

齿轮传动——具有不打滑，传动比准确等特点;

摩擦传动——具有噪声小，结构紧凑简单，但遇油、水容易打滑而降低生产率等特点。

③进料机构

锥形反转出料搅拌机的进料机构根据搅拌机出料容量的大小有所不同。一般由上料架、进料斗及提升装置等组成。

1—进料口;2—挡料叶片;3—主搅拌叶片;

4—出料口;5—出料叶片;6—滚道;

7—副叶片;8—搅拌筒筒身

图3.3.2　JZ350型锥形反转出料搅拌机搅拌筒构造简图

④供水系统

锥形反转出料搅拌机的供水系统大多采用时间继电器控制离心水泵电机运转时间的方式。该装置由电动机、水泵、节流阀及管路等组成。

⑤电气系统

电气系统的作用是控制搅拌筒的正转、反转及停止;料斗提升、下降和水泵的转动或停止;时间继电器和安全装置的控制。

2)锥形倾翻出料混凝土搅拌机

锥形倾翻出料混凝土搅拌机是自落式搅拌机的一种，该机种与锥形反转式搅拌机相比较其优点在于搅拌筒的容积利用系数高，其容积利用系数可以达0.5左右，在公称容量相同的情况下其搅拌功率小，卸料迅速，是小型工地和水工混凝土搅拌楼广泛使用的一种机型。锥形倾翻出料混凝土搅拌机通常为固定式，故只有以电动机为动力的JF型系列，表3.3.2列出了锥形倾翻出料混凝土搅拌机的型号和基本参数。

表3.3.2　锥形倾翻出料搅拌机的型号和基本参数表

续表

图3.3.3为JF1000型搅拌机，其主要机构有搅拌系统和倾翻机构，因大部分用做混凝土搅拌楼的主机，故该机的加料装置、供水装置以及空气压缩装置等辅助机构需另行配置。

(3)强制式混凝土搅拌机

1)卧轴强制式混凝土搅拌机

卧轴强制式混凝土搅拌机兼有自落式搅拌机和强制式搅拌机两种机型的优点，即搅拌质量好、生产效率高、耗能低，不仅能搅拌干硬性、塑性或低流动性混凝土，还可以搅拌轻骨料混凝土、砂浆或硅酸盐等物料。卧轴强制式混凝土搅拌机在结构上有单卧轴和双卧轴之分。两者在搅拌原理、功能特点等方面十分相似。表3.3.3列出了卧轴强制式混凝土搅拌机性能参数。

表3.3.3　卧轴强制式混凝土搅拌机性能参数表

续表

①双卧轴混凝土搅拌机

双卧轴混凝土搅拌机由搅拌传动系统、上料装置、搅拌筒、供水系统、卸料机构、供油装置、电气控制系统等组成整机结构，如图3.3.4所示。

②单卧轴混凝土搅拌机

单卧轴混凝土搅拌机已批量生产有JD150型、JD200型、JD250型、JD350型等型号，都是移动式的，各型结构基本相似，现以JD150型为例，简述其构造。

JD150型单卧轴混凝土搅拌机总体结构如图3.3.5所示。工作时由4条支腿支撑。为减轻后台上料的劳动强度，加料时料斗可以降入地坑，斗口和地面平齐。在工地现场作短

1—倾翻气缸;2—大齿圈;3—小齿铆;4—行星摆线针轮减速机;

5—电动机;6—倾翻机架;7—锥形轴;8—单列圆锥滚子轴承

图3.3.3　JFI000型搅拌机外形图

距离转移时，接长导轨可以翻折固定，用机动车辆牵引转移。若需整机装车运输时，上料架顶部可以下折，以降低高度。

2)立轴强制式混凝土搅拌机

立轴强制式混凝土搅拌机是一种适用于搅拌干硬性混凝土、高强度混凝土和轻质混凝土的搅拌机。立轴强制式混凝土搅拌机分蜗桨式搅拌机和行星式搅拌机，其搅拌筒均为水平布置的圆盘。

1—进料斗;2—上料架;3—卷扬机构;4—搅拌筒;5—搅拌装置;6—搅拌传动系统;

7—电气系统;8—机架;9—供水系统;10—卸料机构

图3.3.4　双卧轴混凝土搅拌机整机示意图

立轴强制式混凝土搅拌机常用规格的性能参数如表3.3.4所示。

表3.3.4　立轴强制式搅拌机规格及性能参数表

续表

1—搅拌装置;2—上料架;3—料斗操纵手柄;4—料斗;5—水泵;6—底盘;

7—水箱;8—供水装置操纵手柄;9—车轮;10—传动装置

图3.3.5　JD150型单卧轴搅拌机结构示意图

①强制式蜗桨混凝土搅拌机

强制式蜗桨混凝土搅拌机依靠安装在搅拌筒中央带有搅拌叶片和刮铲的立轴旋转时将混凝土物料挤压、翻转和抛掷等复合动作进行强制搅拌。与自落式搅拌机相比较，具有搅拌混凝土效率高、搅拌质量好，并适合拌合干硬性混凝土、高强度混凝土和轻质混凝土的优点，是当今国内外混凝土生产较为普遍采用的机型，尤其适合在混凝土制品厂、商品混凝土生产的搅拌楼(站)中以及大型施工现场选用。

如图3.3.6所示为JW1000型固定强制式蜗桨混凝土搅拌机的外形结构。该机主要由搅拌系统、传动机构、气动系统、供水系统、电气系统等组成。作业时，主电动机通过行星齿轮减速机构带动搅拌筒中央立轴旋转，迫使搅拌叶片和刮铲对混凝土物料进行强制拌合，一次搅拌循环时间在2min以内，拌出的匀质混凝土为lm³。

1—搅拌筒;2—主电动机;3—行星减速器;4—搅拌叶片总成;5—搅拌叶片;6—润滑油泵;

7—出料门;8—调节手轮;9—水箱;10—水泵及五通阀;11—水泵电动机

图3.3.6　JWl000型固定强制式蜗桨混凝土搅拌机外形结构图

②强制式行星混凝土搅拌机

强制式行星混凝土搅拌机有两个根回转轴，分别带动几个拌合铲。行星式搅拌机又可以分为定盘式搅拌机和盘转式搅拌机。在定盘式搅拌机中，拌合铲除了绕自己的轴线转动(自转)外，两根拌合铲的轴还共同绕盘的中心线转动(公转)。在盘转式搅拌机中，两根装拌合铲的轴不做公转，而是整个盘作相反方向的运动。行星式搅拌机构造复杂，但搅拌强度大。

在行星式搅拌机中，盘转式搅拌机消耗能量较多，结构上由于整个搅拌盘在转动，也不够理想。定盘式搅拌机由于消除了离心力对骨料的影响，不容易产生离析现象。所以，盘转式搅拌机已逐渐为定盘式搅拌机所代替。立轴强制式搅拌机都是通过盘底部的卸料口卸料，所以卸料迅速。但是，如果搅拌时卸料口密封不好，水泥浆容易从这里漏掉。所以，不适于搅拌流动性大的拌合料。

如图3.3.7所示为JN1000型强制式行星混凝土搅拌机外形简图。

2.混凝土搅拌楼(站)

(1)用途和分类

混凝土搅拌楼(站)是用来集中搅拌混凝土的联合装置，又称为混凝土预拌工厂。混凝土搅拌楼(站)由供料、贮料、称量、搅拌和控制等系统及结构部件组成，用以完成混凝土原材料(水泥、砂、石子等)的输送、上料、贮料、配料、称量、搅拌和出料等工作。混凝土搅拌楼(站)自动化程度高、生产率高，有利于混凝土的商品化等特点，所以常用于混凝土工程量大，施工周期长，施工地点集中的大中型建设施工工地。

图3.3.7　JN1000型强制式行星混凝土搅拌机外形简图

混凝土搅拌楼(站)按其结构形式可以分为固定式搅拌楼(站)、装拆式搅拌楼(站)及移动式搅拌楼(站);按生产工艺流程可以分为单阶式搅拌楼(站)和双阶式搅拌楼(站);按作业形式可以分为周期式搅拌楼(站)和连续式搅拌楼(站)。

单阶式搅拌楼(站)是把砂、石、水泥等物料一次提升到楼顶料仓，各种物料按工艺流程经称量、配料、搅拌，直到制成混凝土拌合料装车外运。搅拌楼(站)自上而下分成料仓层、称量层、搅拌层和底层。单阶式搅拌楼(站)工艺流程合理、生产率高，但要求厂房高，因而投资较大，一般混凝土搅拌楼(站)多采用这种形式。

双阶式搅拌楼(站)是物料的贮料仓，搅拌设备大体上在同一水平上，集料经提升送至贮料仓，在贮料仓下进行累计称量和分别称量，然后再用提升斗或带式输送机送到搅拌机内进行搅拌。由于物料需经两次提升，生产率较低，但能使全套设备的高度降低，拆装方便，并可以减少投资，一般混凝土搅拌楼(站)多采用这种形式。

单阶式搅拌楼(站)与双阶式搅拌楼(站)的工艺流程如图3.3.8所示。

混凝土搅拌楼是一座自动化程度高、生产效率高的混凝土生产工厂，采用单阶式搅拌楼(站)生产工艺流程，整个生产过程用计算机控制。要配备2～4台搅拌设备和大型骨料运输设备，可以同时搅拌多种混凝土。

混凝土搅拌站是一种装拆式或移动式的大型搅拌设备，只需配备小型运输设备，平面布置灵活，但效率和自动化程度较低，一般只安装一台搅拌机，适用于中小产量的混凝土工程。

(2)混凝土搅拌楼(站)的组成

以下简述早期使用较广，现仍在使用的HZ25型和近年来使用较广的HZS75型两种搅拌站。

图3.3.8　混凝土搅拌楼(站)工艺流程图

HZ25型搅拌站是一种移动式、自动化的混凝土搅拌设备，该设备将砂、石、水泥等的贮存、配料、称量、投料、搅拌及出料等装置全部组装在一个整体机架上，可以用一台8t载重汽车装载，具有结构紧凑、重量轻、占地面积小、移动方便等特点。其外形结构如图3.3.9所示。

HZS75型搅拌站是应用国内外先进技术自行研制的新型搅拌站，采用加强型工控微机，实现搅拌站的自动计量、混凝土配比的自动选择和生产现场的自动化管理;能搅拌各种类型的混凝土，搅拌时间短，搅拌质量优异。适用于中等规模以上的建筑施工、水电、公路、桥梁、港口等工程建设及大中型预制厂及商品混凝土生产基地，该机拆装方便，便于运输转移。该机由物料供应、计量、搅拌及电气控制系统等组成。其外形组成如图3.3.10所示。

3.3.2　混凝土运输机械

混凝土运输机械是将混凝土运送到施工现场的机械，目前广泛采用的是混凝土输送车和混凝土泵等专用机械和设备。

1.混凝土搅拌输送车

混凝土搅拌输送车是安装在自行式底盘上或拖车上能够生产和运送匀质混凝土的搅拌设备，其特点是在运量大、运距远的情况下，能保证混凝土的质量均匀，一般适于混凝土制备点(商品混凝土站)与浇筑点距离较远时采用。其运送方式有两种:一是在10km范围内作短距离运送时，只作运输工具使用，即将拌和好的混凝土接送至浇筑点，在运输途中为防止混凝土分离，搅拌筒只作低速搅动，避免混凝土拌和物分离或凝固;二是在运距较长时，搅拌、运输两者兼备:即先在混凝土拌和站将干料(砂、石、水泥)按相关配比装入搅拌鼓筒内，并将水注入配水箱，开始只作干料运送，然后在到达距使用点10～15min路程时，启动搅拌筒回转，并向搅拌筒注入定量的水，这样在运输途中边运输边搅拌成混凝土拌和物，送至浇筑点卸出。

(1)混凝土搅拌输送车的分类

1—搅拌机观察口;2—水箱;3—添加剂箱;4—砂贮存斗;5—石贮存斗(1);6—石贮存斗(2);7—水泥贮存斗;8—水泥进料口;9—水泥称量斗;10—混凝土出料口;11—搅拌机;12—螺旋输送机;13—裙边胶带输送机;14—水泥称量螺旋输送机;15—砂、石称量斗;16—电气控制箱;17—裙边胶带输送机电动机; 18—料位指示器;19—电磁阀箱;20—接线盒JX3;21—贮气筒; 22—计量表头箱(砂、石);23—空气压缩机;24—水泥计量螺旋输送机电动机;25—接线盒JX2;26—水泥投料螺旋输送机电动机;27—计量表头箱;28—电气操作箱;29—搅拌机电动机

图3.3.9　HZ25型搅拌站外形结构简图

按运载底盘结构形式的不同，可以分为普通载重汽车底盘和专用半拖挂式底盘两类。一般采用载重汽车底盘。

按搅拌装置传动方式的不同，可以分为机械传动和液压传动两类。早期国产的混凝土搅拌运输车采用机械传动，现普遍采用液压传动。

按搅拌筒的动力供给方式的不同，可以分为共用运载底盘发动机和增加搅拌筒专用发动机两类。

搅拌筒使用运载底盘发动机的，按发动机的动力引出方式不同，有飞轮取力和轴前端取力，也可以从运载底盘传动系统中的分动箱或专设的动力输出轴引出。国产混凝土搅拌运输车都采用轴前端取力，即由发动机曲轴的前端加装取力齿轮箱和液压泵连接，输出压力油，驱动液压马达，再经减速器和链传动带动搅拌筒。

(2)混凝土搅拌输送车的构造

混凝土搅拌输送车由汽车底盘和搅拌装置构成，其外形结构如图3.3.11所示。

图3.3.10　HZS75型搅拌站外形组成示意图

1—液压泵;2—取力装置;3—油箱;4—水箱;5—液压马达;6—减速器;

7—搅拌筒;8—操纵机构;9—进料斗;10—卸料槽;11—出料斗;12—加长斗;

13—升降机构;14—回转机构;15—机架;16—爬梯

图3.3.11　混凝土搅拌输送车外形结构简图

搅拌装置主要由搅拌筒、加料装置、卸料装置、传动系统、供水系统等组成，如图3.3.12所示。

①搅拌筒

搅拌筒可以分为外部结构、内部结构和筒口结构三部分。

外部结构——搅拌筒的壳体是一个变截面不对称的双锥体，外形如梨。底段锥体较短，端面封闭;上段锥体较长，端部开口。上段锥体的过渡部分有一条环形滚道，环形滚道焊接在垂直于搅拌筒轴线的平面圆周上。整个搅拌筒通过中心轴和环形滚道倾斜卧置固定于机架上的调心轴承和一对支承滚轮所组成的三点支承结构上，这样能使搅拌筒平稳地

1—搅拌筒;2—链传动;3—油箱;4—水箱;5—液压传动系统操纵手柄;

6—发动机;7—取力万向节传动轴;8—液压油泵;9—集成式液压阀;

10—中心支承装置;11—液压马达;12—齿轮减速器;13—机架;14—支承滚轮

图3.3.12　混凝土搅拌输送车的搅拌装置图

绕其轴线转动。在搅拌筒的底端面上安装着传动件(链轮和齿圈)，和液压马达传动装置相接。

内部结构——搅拌筒内部结构如图3.3.13所示，搅拌筒从筒口到筒底沿内壁对称地焊接着两条连续的带状螺旋叶片，当搅拌筒旋转时，两条叶片作围绕搅拌筒轴线的螺旋运动，叶片的作用是对混凝土拌合料进行搅拌或卸出。为了加强搅拌效果，一般在螺旋叶片间加装辅助搅拌叶片。

1—搅拌筒;2—叶片;3—搅拌叶片;4—安全盘;5—辅助叶片;

6—进料圆筒;7—隔离环

图3.3.13　搅拌筒内部结构简图

筒口结构——在搅拌筒的筒口部位沿两条螺旋叶片的内边缘还焊接一段进料圆筒，将筒口以同心圆形式分隔为内外两部分，中心部分的圆筒为进料口，圆筒和筒壁形成的环形空间为出料口。卸料时，混凝土拌合料在叶片反向螺旋运动的顶推作用下，从出料口排出。

②加料和卸料装置

加料装置——如图3.3.14所示，加料斗为一广口漏斗，卸料孔朝向搅拌筒口和进料口贴合。整个加料斗铰接在门形支架上，可以绕铰接轴向上翻转，以便露出搅拌筒口进行清洗和维护。

卸料装置——如图3.3.14所示，在卸斗口两侧、V形设置两片断面为弧形的固定卸料溜槽，固定卸料溜槽固定在两侧的门架上，其上端包围着搅拌筒的卸料口，下端向中间聚拢对着活动卸料溜槽。活动卸料溜槽通过调节机构置在汽车尾部的机架上。调节转盘能使活动卸料溜槽作180°的扇形转动，丝杆伸缩臂又可以使活动卸料溜槽在垂直平面内作一定角度的仰伏，以适应不同的卸料位置。

1—加料斗;2—搅拌筒;3—活动卸料溜槽;4—活动溜槽调节臂;

5—活动溜槽调节转盘;6—门形支架;7—固定卸料溜槽

图3.3.14　搅拌筒加料和卸料装置简图

③传动系统

搅拌装置的传动，一般采用液压—机械混合传动方式，即:发动机—取力装置—液压油泵—控制阀—液压马达—齿轮减速器—链传动—搅拌筒。这种传动系统的特点是主要通过液压传动部分调速，利用机械传动部分减速。其机械传动结构一般是由液压马达连接减速器和一级开式链减速传动装置组成。采用挠性传动件和搅拌筒连接，是为了适应运行时汽车底盘产生的变形情况并消除对传动件连接精度造成的影响。目前，这种液压—机械传动系统在调速性能上有很大改进，可以实现无级调速，具有控制平稳、结构紧凑、操纵便利的特点。

④供水系统

供水系统主要用于清洗搅拌装置，也可以用做干料注水搅拌的用水。一般由水泵、水箱和量水器等组成，和一般搅拌机供水系统相似但要设置水泵的驱动装置。

2.混凝土输送泵和混凝土泵车

混凝土泵是利用水平管道或垂直管道连续输送混凝土到浇筑点的机械，能同时完成水平和垂直输送混凝土，工作可靠。混凝土泵适用于混凝土用量大、作业周期长及泵送距离较远和高度较大的场合，是高层建筑施工的重要设备之一。

臂架式混凝土泵通称为泵车，是把混凝土泵和臂架直接安装在汽车底盘上的混凝土输送设备。并用液压折叠式臂架管道来输送混凝土，臂架具有变幅、曲折和回转三个动作，输送管道沿臂架铺设，在臂架活动范围内可以任意改变混凝土浇筑位置，不需在现场临时铺设管道，节省了辅助时间。泵车具有机动性好、布料灵活、功效高的特点，适用于混凝土需求量大、质量要求高和零星分散工程的混凝土输送。

(1)混凝土泵及泵车的分类

混凝土泵按其移动方式可以分为拖式泵、固定式泵、臂架式泵和车载式泵等，常用的为拖式泵。按其驱动方法可以分为活塞式泵、挤压式泵和风动式泵，其中活塞式泵又可以分为机械式泵和液压式泵。挤压式混凝土泵适用于泵送轻质混凝土，由于压力小，故泵送距离短。机械式混凝土泵结构笨重，寿命短，能耗大，已不生产。目前生产和使用较多的是液压活塞式混凝土泵。

混凝土泵车按其底盘结构可以分为整体式泵车、半挂式泵车和全挂式泵车，生产和使用较多的是整体式泵车。

(2)混凝土泵及泵车的主要参数

混凝土泵及泵车的主要参数有排量、输送压力和最大输送距离等。

①排量

混凝土泵的实际排量，是用泵的理论排量和容积效率的乘积来表示。活塞式泵的实际排量(m³/h)可以用下式求得

Q=60K1ZFSn　　　　　　　　　　(3.3.5)

式中:Q——泵的实际排量(m³/h);

Z——工作缸数，一般为双缸;

F——工作缸断面积，F=πR²(m²)，R为工作缸的半径(m);

S——工作缸的活塞行程长度(m);

n——个缸活塞每分钟往复行程次数;

K₁——混凝土被吸入“充填”工作缸的容积效率，一般为0.7～0.9。

②输送压力

液压活塞式泵是通过压力油推动活塞，再通过活塞杆推动混凝土工作缸中的活塞压送混凝土的。泵的输送压力主要由混凝土工作缸的活塞推压力来决定，而活塞的推压力又取决于液压系统中主液压泵的额定压力。混凝土泵选用的液压泵额定压力一般为15～22MPa，最高达28MPa，而工作缸的活塞推压力一般为液压系统额定压力值的。

泵的输送压力应能足以克服混凝土在管内的输送阻力。而输送阻力则受输送距离、管径、管道的转弯角度、曲率半径及次数、管道断面变化情况、混凝土配合比、坍落度以及混凝土在管道内流动速度等因素的影响。

③最大输送距离

泵的最大输送距离取决于工作缸活塞的推压力。当泵的推压力确定后，输送距离决定于输送管径、混凝土在管路内流速以及混凝土的坍落度。

泵的排量、输送压力和最大输送距离的相互关系是:当排量增大时，输送压力降低，输送距离也就减小;反之，排量减小，则输送压力升高，输送距离也相应增大。

(3)混凝土泵及混凝土泵车的构造

①混凝土泵的构造

混凝土泵根据其排量(输送量)的大小，划分为多种型号。早期生产的混凝土泵排量较小(8～15m³/h)，现已向大排量发展，最大排量达100m³/h。不论排量大小，其工作原理都是通过液压缸的压力推动活塞，再通过活塞杆上的工作活塞来压送混凝土。虽然各种类型混凝土泵的排量不同，但其构造相似。现以产量多、使用较普遍的HB30型混凝土泵为例，简述其构造。

HB30型混凝土泵属于中排量、中等输送距离的双缸液压活塞式混凝土泵，有A、B两种改进型，其区别在液压系统:HB30型采用叶片泵混凝土泵，A、B改进型采用齿轮泵。

HB30型混凝土泵的构造如图3.3.15所示，主要由料斗及搅拌装置、泵送及分配机构、传动及液压系统、机架及行走机构等组成。

1—机架及行走机构;2—电动机及电气系统;3—液压系统;

4—机械传动系统;5—推送机构;6—机罩;

7—料斗及搅拌装置;8—分配阀;9—输送管道

图3.3.15　HB30型混凝土泵组成示意图

②混凝土泵车的构造

国产混凝土泵车已有多厂生产，但都属于从国外引进技术或合作生产，其中一些关键部件(如液压泵等元件)多来自国外，因而其构造及技术性能和国外同型产品相似，并经过多次改进，如改进后的85B—2型泵车是安装在SJR461型载重汽车经过改装的底盘上，其功率大，机动性好，整个工作机构采用液压传动和控制，可以根据工作需要自动控制混凝土的输送量和压力。上车设有“Z”形三段液压折叠式臂架，前端附有橡胶软管，能作360°全回转，作业范围大，输送管径为125mm时，可以对垂直距离110m、水平距离520m的远处进行泵送和浇筑。85B—2型混凝土泵车的外形如图3.3.16所示。

1—汽车底盘;2—布料杆回转台;3—第一节布料杆;

4—第二节布料杆;5—第三节布料杆;6—伸缩杆;

7—混凝土输送泵;8—操纵台;9—受料台;

10—输送管;11—Y形管;12—后支腿;13—前支腿

图3.3.16　85B—2型混凝土泵车外形结构简图

3.3.3　混凝土密实成型与喷射机械

在混凝土工程施工中，无论是浇灌在模板中或敷砌在构筑物表面的混凝土，都要求振捣密实成型，才能达到预期的强度和工作要求。因此，振捣密实成型是混凝土工程施工中的一道重要工序。完成这道工序常用的机械有混凝土振动器和混凝土喷射机。

1.混凝土振动器

利用机械密实混凝土的工艺方法很多，如挤压法、振动法、离心法、碾压法等。其中以振动密实混凝土的方法最为普遍，应用最广泛。

振动密实混凝土的作用原理在于受振混凝土呈现出所谓“重质液体状态”，从而大大提高混凝土的流动性，促进混凝土在模板中迅速有效填充。当产生振动的机械将一定频率、振幅和激振力的振动能量通过某种方式传递给混凝土时，受振混凝土中所有骨料颗粒都在强迫振动之中。骨料颗粒彼此之间原来赖以平衡，并使混凝土保持一定塑性状态的粘着力和内摩擦力随之大大降低，因而骨料颗粒犹如悬浮在液体中，在其自重作用下向新的位置沉落滑移，排除存在于混凝土中的气体，消除空隙，使骨料和水泥浆在模板中能得到致密的排列和充分的填充。

(1)混凝土振动器的分类

混凝土振动器的种类繁多，可以按照其作用方式、驱动方式和振动频率等进行分类。

①按作用方式分类

按照对混凝土的作用方式，可以分为插入式内部振动器、附着式外部振动器和固定式振动台三种。附着式振动器加装一块平板可以改装为平板式振动器。各类混凝土振动器的特点及应用范围如下。

插入式振动器——利用振动棒产生的振动波捣实混凝土，由于振动棒直接插入混凝土内振捣，因此效率高、质量好。适用于大面积、大体积的混凝土基础和构件，如柱、梁、墙、板以及预制构件的捣实。

附着式振动器——振动器固定在模板外侧，借助模板或其他物件将振动力传递到混凝土中，其振动作用深度为25cm。适用于振动钢筋较密、厚度较小及不宜使用插入式振动器的混凝土结构或构件。

平板式振动器——振动器的振动力通过平板传递给混凝土，其振动作用的深度较小。适用于面积大而平整的混凝土结构物，如平板、地面、屋面等构件。

振动台——动力大、体积大，需要有牢固的基础。适用于混凝土制品厂振实批量生产的预制构件。

②按驱动方式分类

按照振动器的动力源可以分为电动式振动器、气动式振动器、内燃式振动器和液压式振动器等。电动式振动器结构简单，使用方便，成本低，一般情况都采用电动式振动器。

③按振动频率分类

按照振动器的振动频率，可以分为高频式振动器(133～350Hz或8000～20000次/min)、中频式振动器(83～133Hz或5000～8000次/min)、低频式振动器(33～83Hz或2000～5000次/min)三种。高频式振动器适用于干硬性混凝土和塑性混凝土的振捣，其结构形式多为行星滚锥插入式振动器;中频式振动器多为偏心振子振动器，一般用做外部振动器;低频振动器用于固定式振动台。

由于混凝土振动器的类型较多，施工中应根据混凝土的集料粒径、级配、水灰比、稠度及混凝土构筑物的形状、断面尺寸、钢筋的疏密程度以及现场动力源等具体情况进行选用。同时要考虑振动器的结构特点，以及使用、维修、能耗等技术经济指标。

(2)混凝土振动器的技术性能与构造

1)内部振动器的技术性能与构造

内部振动器通称为插入式振动器，由原动机、传动装置和工作装置三部分构成。其工作装置是一个棒状空心圆柱体，通称为振动棒，棒内装有振动子，在动力源驱动下，振动子的振动使整个棒体产生高频微幅的机械振动。其驱动方式有电动、风动、内燃机驱动等多种型式，风动振动器需要有空气压缩机提供风源，内燃机驱动的振动器结构复杂，只有在缺乏电源的场合使用，建筑工程中使用的都是电动的。按其电动机和振动棒之间的传动方式可以分为一般小型振动器采用的软轴式和大型振动器采用的直联式。按其振动子激振原理的不同，又可以分为行星滚锥式振动器(简称行星式振动器)和偏心轴式振动器两种，其中行星式振动器因滚锥在较低转速下能得到高频振动，从而具有延长其使用寿命等较多优点，因而使用最广。插入式振动器主要技术性能指标如表3.3.5所示。

表3.3.5　插入式振动器主要技术性能指标表

各类插入式振动器的结构分述如下:

①电动行星插入式振动器

电动行星插入式振动器采用高频、外滚、软轴连接，由电动机、防逆装置、软轴软管组件和振动棒四部分组成，如图3.3.17所示。

1—振动棒;2—软轴;3—防逆装置;4—电动机;5—电源开关;6—电动机底座

图3.3.17　电动行星插入式振动器外形结构简图

②电动偏心插入式振动器

电动偏心插入式振动器依靠偏心振动子在振动棒内旋转时产生的离心力来造成振动，除振动棒外，其他结构和行星式振动器相同。偏心式振动棒的结构和振动原理如图3.3.18所示。

1—偏心轴;2—套管;3—轴承

图3.3.18　偏心式振动棒结构和工作原理示意图

③电动直联插入式振动器

电动直联插入式振动器是一种棒径大、生产率高的大型混凝土振动器，由和电动机联成一体的振动棒以及配套的变频机组两部分组成，利用变频机组提高交流电频率，以提高电动机转速，从而提高振动器的振动频率，因而不需增速机构，结构比较简单，振动子可以采用行星式或偏心式，适用于振捣塑性混凝土、低流态混凝土及一般干硬性混凝土。

如图3.3.19所示，振动棒壳体由端塞、尾盖和中间壳体三部分采用螺纹连接成一体，棒壳内上部安装着电动机，电动机轴向下延伸部分固定套置偏心轴，偏心轴的两端用滚珠轴承支持在棒壳体上。棒壳尾盖上接有连接管，其上部设置减振器，以减少上部引出端的振动。减振器上端再通过连接管与吊挂器或手柄连接。引出电缆通过连接管引出并以适当长度和变频机组相连接。

1—端塞;2—轴承;3—偏心轴;4—中间壳体;5—电动机;6—轴承;

7—接线盖;8—尾盖;9—减振器;10—连接管;11—引出电缆

图3.3.19　电动直联插入式振动器结构简图

2)外部振动器的技术性能与构造

外部振动器是在混凝土外部或表面进行振动密实的振动设备。根据作业的不同需要，可以分为附着式振动器和平板式振动器两种;按其动力源的不同，又可以分为电动式振动器、电磁式振动器和风动式振动器三种，建筑施工中普遍使用电动式振动器。附着式振动器的主要技术性能指标如表3.3.6所示。平板式振动器的主要技术性能指标如表3.3.7所示。

表3.3.6　附着式振动器的主要技术性能指标表

表3.3.7　平板式振动器的主要技术性能指标表

各类外部振动器的结构分述如下:

①附着式振动器的构造

附着式振动器是依靠其底部螺栓或其他锁紧装置固定在模板、滑槽、料斗、振动导管等上面，间接将振动波传递给混凝土或其他被振密的物料，作为振动输送、振动给料或振动筛分之用。附着式振动器还可以安装在混凝土搅拌(站)楼的料仓上用做“破拱器”。在一个成形构件的模板上或成形机上，可以根据振动频率需要，装上一台或数台附着式振动器，同时进行混凝土振密作业。

附着式振动器按其动力及频率的不同，有多种规格，但其构造基本相同，都是由主机和振动装置组合而成，如图3.3.20所示。

1—端盖;2—偏心振动子;3—平键;4—轴承压盖;5—滚动轴承;6电缆;7—接线盒;

8—机壳;9—转子;10—定子;11—轴承座盖;12—螺栓;13—轴

图3.3.20　附着式振动器结构示意图

②平板式振动器的构造

平板式振动器又称为表面振动器，是直接浮放在混凝土表面上，可以移动地进行振捣作业。平板式振动器的振动深度一般为150～250mm。适用于坍落度不太大的塑性、平塑性、干硬性、半干硬性的混凝土或浇筑层不厚、表面较宽敞的混凝土捣实，如用于预制构件板、路面、桥面等最为合适。

平板式振动器的构造和附着式振动器相似，如图3.3.21所示。不同处是振动器下部装有钢制振板，振板一般为槽形，两边有操作手柄，可以系绳提拖着移动。振板能使振动器浮放在混凝土上达到振实混凝土的作用。

1—底板;2—外壳;3—定子;4—转子轴;5—偏心振动子

图3.3.21　平板式混凝土振动器外形结构简图

3)混凝土振动台的技术性能与构造

混凝土振动台又称为台式振动器，是混凝土拌和料的振动成形机械。振动台的机架支承在弹簧上，机架下装有激振器，机架上安置成形制品钢模板，模板内装有混凝土拌和料，在激振器作用下，机架连同装有混凝土拌和料的模板一起振动，使混凝土在振动下密实成形。台式振动器是预制构件厂的主要成形设备，用于大批量生产空心板、壁板以及厚度不大的混凝土构件。混凝土振动台的技术性能指标如表3.3.8所示。

表3.3.8　混凝土振动台的技术性能指标表

振动台根据其载重量不同有多种型号，除台面尺寸不同外，其构造基本相同，现以ZT3型振动台为例(如图3.3.22所示)，简述其构造。

1—上部框架(台面);2—下部框架;3—振动子;4—支承弹簧;

5—齿轮同步器;6—电动机

图3.3.22　ZT3型振动台结构示意图

振动台的最大优点是其所产生的振动力和混凝土的重力方向是一致的，振波正好通过颗粒的直接接触由下向上传递，能量损失较少。而插入式振动器只能产生水平振波，和混凝土重力的方向不一致，振波只能通过颗粒间的摩擦来传递，所以其效率不如振动台高。

2.混凝土喷射机

喷射混凝土是指将速凝混凝土喷向岩石或结构物表面，从而使结构物得到加强或保护。完成喷射混凝土施工的主要机械是混凝土喷射机。喷射混凝土与泵输送混凝土不同之处在于混凝土是以较高的速度(50～70m/s)从喷嘴喷出而粘附于结构物表面上。

用混凝土喷射机施工，具有不用模板、施工简单、进度快、劳动强度低、工程质量高以及经济效果好等优点，主要适用平巷、竖井、隧道、涵洞等地下建筑物的混凝土支护或锚喷支护，地下水池、油池、埋设大型管道的抗渗混凝土施工，混凝土构筑物的浇筑和修补，各种工业炉，特别是大型冶金炉的炉衬快速修补等。

(1)混凝土喷射机的分类

按混凝土拌和料的加水方法不同混凝土喷射机可以分为干式喷射机、湿式喷射机和介于两者之间的半湿式喷射机三种:

干式喷射机——按一定比例的水泥及集料，搅拌均匀后，经压缩空气吹送到喷嘴和来自压力水箱的压力水混合后喷出。这种方式施工方法简单，速度快，但粉尘太大，喷出料回弹量损失较大，且要用高标号水泥。国内生产的喷射机大多为干式喷射机。

湿式喷射机——进入喷射机的是已加水的混凝土拌和料，因而喷射中粉尘含量低，回弹量也减少，是理想的喷射方式。但是湿料易于在料罐、管路中凝结，造成堵塞，清洗麻烦，因而未能推广使用。

半湿式喷射机——也称潮式喷射机，即混凝土拌和料为含水率5%～8%的潮料(按体积计)，这种料喷射时粉尘减少，由于比湿料粘结性小，不粘罐，是干式喷射和湿式喷射的改良方式。

按喷射机结构型式可以分为缸罐式喷射机、螺旋式喷射机和转子式喷射机三种:

缸罐式喷射机——缸罐式喷射机坚固耐用。但机体过重，上、下钟形阀的启闭需手工繁重操作，劳动强度大，且易造成堵管，故已逐步被淘汰。

螺旋式喷射机——螺旋式喷射机结构简单、体积小、重量轻、机动性能好。但输送距离超过30m时容易返风，生产率低且不稳定，只适用于小型巷道的喷射支护。

转子式喷射机——转子式喷射机具有生产能力大、输送距离远、出料连续稳定、上料高度低、操作方便、适合机械化配套作业等优点，并可以用于干喷、半湿喷和湿喷等多种喷射方式，是目前广泛应用的机型。

(2)混凝土喷射机的性能参数

转子式混凝土喷射机的基本参数如表3.3.9所示。

表3.3.9　转子式混凝土喷射机的基本参数表

(3)混凝土喷射机的工作原理与构造

如图3.3.23所示，以广泛使用的转子式喷射机(ZP—V111型)为例，简述其工作原理及构造。

1—振动筛;2—料斗;3—上座体;4—密封板;5—衬板;6—料腔;

7—后支架;8—下密封板;9—弯头;10—助吹器;11—轮组;12—转子;

13—前支架;14—减速器;15—气路系统;16—电动机;17—前支架;

18—开关;19—压环;20—压紧杆;21—弹簧座;22—振动器

图3.3.23　上转子式喷射机外形结构示意图

①工作原理

电动机动力经过减速器减速后，通过输出轴带动转子旋转，料斗中的混凝土拌和料搅拌后落入直通料腔中，当该料随转子转到出料口处时，压缩空气经上座体的气室，吹送料腔中的物料进入出料弯头，在此，通过助吹器，另一股压风呈射流状态再一次吹送物料进入输料管，再经喷头处和水混合后，喷至工作面上。转子连续旋转，料腔依次和弯头接通，如此不断循环，实现连续喷射作业。

②喷射机构造

转子式喷射机主要由驱动装置、转子总成、压紧机构、给料系统、气路系统、输料系统等组成。

驱动装置——驱动装置由电动机和减速器组成。电动机轴端连接主动齿轮轴，通过减速器减速后，驱动安装在输出轴上的转子旋转。传动齿轮由减速器箱体内的润滑油飞溅润滑，并由测油针测定油位。

转子总成——主要由防粘料转子，上、下衬板和上、下密封板组成。防粘料转子的每个圆孔中内衬为不易粘结混凝土的耐磨橡胶料腔，该结构提高了喷射机处理潮料的能力，减少了清洗和维修工作。转子上、下面各有一块衬板，采用耐磨材料制造，其使用寿命较长;上、下密封板由特殊配方的橡胶制成，其耐磨性能好。

压紧机构——压紧机构由前、后支架及压紧杆、压环等组成。前、后支架在圆周上固定上座体，压紧杆压紧后通过压环把压力传递给上座体，使转动的转子和静止的密封板之间有一个适当的压紧力，以保持结合面间的密封。拆装时，压环带动上座体绕前支架上的圆销转动，可以方便维修和更换易损件。

给料系统——主要由料斗、振动筛、上座体和振动器等组成。上座体是固定料斗的基础，其上设有落料口和进气室。振动器为风动高频式，有进气口，安装时须注意进气口处的箭头标志，防止反接。

气路系统——主要由球阀、压力表、管接头和胶管等组成。空气压缩机通过贮气罐提供压缩空气，三个球阀分别用于控制总进气和通入转子料腔内的主气路以及通入助吹器的辅助气路，另外一个0.5英寸球阀用以控制向振动器供给压缩空气。系统中设有压力表，以便监视输料管中的工作压力。

输料系统——主要由出料弯头和喷射管路等组成。出料弯头设有软体弯头和助吹器，用以减少或克服弯头出口处的粘结和堵塞，喷头处设有水环，通过球阀调节进水量。螺旋喷头采用聚胺酯材料制成，其耐磨性能好。