黃賢德 李躍興 郭大軍

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 長(zhǎng)沙市 410007）

1 概述

1.1 工程概況

沐若水電站大壩混凝土拌和系統(tǒng)布置于大壩下游左岸200 m 處，高程為（502.0～535.0）m。主要承擔(dān)混凝土重力壩、壩身表孔溢洪道的碾壓混凝土和常態(tài)混凝土的生產(chǎn)任務(wù)。

根據(jù)施工總進(jìn)度安排，本系統(tǒng)承擔(dān)混凝土供應(yīng)總量約166 萬(wàn)m3，其中大壩碾壓混凝土約152 萬(wàn)m3。混凝土系統(tǒng)生產(chǎn)能力需滿足混凝土月高峰澆筑強(qiáng)度12.9 萬(wàn)m3，其中碾壓混凝土為12.7 萬(wàn)m3/月，常態(tài)混凝土0.2 萬(wàn)m3/月，最大骨料直徑為80 mm（三級(jí)配混凝土）。系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力：常態(tài)混凝土600 m3/h，預(yù)冷碾壓混凝土450 m3/h?；炷脸鰴C(jī)口溫度：常溫混凝土30℃、預(yù)冷碾壓混凝土21.0℃。

1.2 水文、氣象條件

沐若水電站大壩壩址屬熱帶季風(fēng)氣候，降雨呈微弱性季節(jié)性，一般旱季7～9月，雨季降雨高峰出現(xiàn)在12月～次年3月之間。平均最旱月份的降雨量約為60 mm，平均月降雨量表明，季節(jié)分布不均勻，在12月～次年1月，東北季風(fēng)帶來(lái)大量雨水。平均年降雨量約為4 456 mm。最低溫度高于18℃，季節(jié)性溫度變化不大，而相對(duì)濕度全年都比較高。見(jiàn)表1。

表1 當(dāng)?shù)貧鉁靥匦员?/p>

1.3 混凝土配合比

沐若大壩溫控的重點(diǎn)難點(diǎn)均為碾壓混凝土，常態(tài)混凝土量較小，除基礎(chǔ)墊層混凝土外其他部位均為結(jié)構(gòu)混凝土，大壩碾壓混凝土施工配合比如表2。

表2 推薦碾壓混凝土配合比

2 混凝土拌和系統(tǒng)布置

混凝土拌和系統(tǒng)布置于左壩下游，共分502 m高程、515 m 高程、535 m 高程、543 m 高程4個(gè)平臺(tái)布置。主要建筑物包括：1 座HZ300-2S4500L 的強(qiáng)制式拌和樓，2 座HZ150-1S4500L 的強(qiáng)制式拌和樓，1 座制冷車間，2 組骨料風(fēng)冷料倉(cāng)，骨料輸送膠帶機(jī)，外加劑車間，空壓機(jī)站，膠凝材料罐，變電所、辦公室、修理車間等。

3 座混凝土拌和樓均布置在502 m 高程的平臺(tái)上，混凝土出料高程為502 m。每座樓出料線均采用互不干擾、相互獨(dú)立的環(huán)形布置，出料通暢。

大壩混凝土施工前期全部采用汽車運(yùn)輸混凝土，中、后期配合采用膠帶機(jī)出料。2#、3#拌和樓在主樓下安裝移動(dòng)式膠帶機(jī)，可以同時(shí)滿足膠帶機(jī)和汽車運(yùn)輸混凝土要求，1#拌和樓設(shè)能全部移動(dòng)的膠帶機(jī)。中、后期2#、3#混凝土拌和站主要生產(chǎn)大壩碾壓混凝土，1#混凝土拌和站主要生產(chǎn)大壩常態(tài)壓混凝土。大壩拌和系統(tǒng)平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 大壩拌和系統(tǒng)平面布置圖

3 混凝土拌和系統(tǒng)工藝流程

大壩混凝土粗、細(xì)骨料由人工砂石加工系統(tǒng)供應(yīng)，骨料采用B=800 mm，V=2.5 m/s 的兩組皮帶機(jī)自砂石加工系統(tǒng)的成品料倉(cāng)運(yùn)輸至混凝土系統(tǒng)的風(fēng)冷料倉(cāng)，其中3個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)存粗骨料，1個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)存細(xì)骨料。骨料倉(cāng)大石倉(cāng)設(shè)緩降器，料倉(cāng)下設(shè)出料膠帶機(jī)，粗骨料由骨料調(diào)節(jié)料倉(cāng)下設(shè)的變頻電動(dòng)振動(dòng)給料機(jī)按施工時(shí)混凝土配合比將各級(jí)混凝土粗骨料混合給出料膠帶機(jī)供料。細(xì)骨料料倉(cāng)下設(shè)出料膠帶機(jī)，采用電控氣動(dòng)弧門給料，通過(guò)膠帶機(jī)給拌和樓供料。

大壩混凝土拌和系統(tǒng)工藝流程圖見(jiàn)圖2。

4 砂石骨料儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施

混凝土拌和系統(tǒng)的風(fēng)冷料倉(cāng)（配料倉(cāng)）布置在515 m 高程的平臺(tái)上，考慮到砂石成品料倉(cāng)緊靠混凝土系統(tǒng)，粗、細(xì)骨料采用2 組膠帶機(jī)由砂石加工系統(tǒng)的成品儲(chǔ)料倉(cāng)直接給混凝土拌和系統(tǒng)風(fēng)冷料倉(cāng)供料，每組膠帶機(jī)分別運(yùn)送粗、細(xì)骨料能給任意一個(gè)料倉(cāng)供料。運(yùn)送骨料膠帶機(jī)技術(shù)參數(shù)：B=800 mm、帶速V=2.5 m/s、運(yùn)輸能力600 t/h。

系統(tǒng)共設(shè)2個(gè)風(fēng)冷料倉(cāng)，1#風(fēng)冷料倉(cāng)分隔為4個(gè)倉(cāng)，單倉(cāng)尺寸為5 m×6 m×12.3 m，分別儲(chǔ)存大、中、小石和碾壓混凝土砂，給1#拌和樓供料；2#風(fēng)冷料倉(cāng)分隔為5個(gè)倉(cāng)，粗骨料倉(cāng)單倉(cāng)尺寸為5 m×6 m×12.3 m，分別儲(chǔ)存大、中、小石、常態(tài)混凝土和碾壓混凝土用砂，給2#、3#拌和樓供料。風(fēng)冷料倉(cāng)下的氣動(dòng)弧門、骨料秤量裝置、集料膠帶機(jī)和上主樓膠帶機(jī)由拌和樓附屬配置。

圖2 大壩拌和系統(tǒng)工藝流程圖

5 膠凝材料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)

系統(tǒng)共設(shè)6個(gè)水泥、粉煤灰罐，其規(guī)格均為Φ10 000 mm 的鋼罐，其中2個(gè)為水泥罐，4個(gè)為粉煤灰罐，均布置在535 m 高程平臺(tái)上。水泥、粉煤灰罐罐頂之間均設(shè)鋼棧橋，以便檢查維修。水泥、粉煤灰卸料平臺(tái)為543 m 高程，并設(shè)有1 臺(tái)80 t 的水泥、粉煤灰計(jì)量衡。

混凝土膠凝材料由散裝罐車將其運(yùn)輸至左岸下游混凝土拌和系統(tǒng)543 m 高程平臺(tái)，經(jīng)膠凝材料稱量站計(jì)量后，利用罐車自帶氣力輸送裝置送進(jìn)儲(chǔ)料罐中儲(chǔ)存。每個(gè)罐的儲(chǔ)存情況可通過(guò)導(dǎo)波雷達(dá)料位指示裝置進(jìn)行控制，采用下引倉(cāng)式泵輸送裝置將水泥煤灰輸送至拌和樓，該倉(cāng)式泵輸送裝置方便PLC程控。

水泥、粉煤灰罐儲(chǔ)存量按高峰生產(chǎn)7 天考慮，其儲(chǔ)量需分別達(dá)到2 528 t 和3 612 t。系統(tǒng)內(nèi)布置有2個(gè)1 500 t 水泥儲(chǔ)存罐，可儲(chǔ)存水泥量為3 000 t；4個(gè)1 000 t 粉煤灰儲(chǔ)存罐，可儲(chǔ)存粉煤灰4 000 t，儲(chǔ)備量均滿足混凝土澆筑強(qiáng)度要求。

6 供氣系統(tǒng)

系統(tǒng)供風(fēng)項(xiàng)目主要有散裝水泥罐車卸灰供氣及除塵、外加劑車間攪拌、各罐除塵、各膠凝材料儲(chǔ)罐破拱、風(fēng)冷料倉(cāng)氣動(dòng)弧門及氣閥等的供氣、膠凝材料氣力輸送入罐以及上樓以及排堵裝置的二次進(jìn)氣閥等?；炷料到y(tǒng)的供風(fēng)裝機(jī)容量為120 m3/min?？諌簷C(jī)站配置2 臺(tái)LGD-40/7 螺桿空壓機(jī)，2 臺(tái)LGD-22/7 螺桿空壓機(jī)，以及附屬油水分離器、無(wú)熱再生干燥器、粉塵過(guò)濾器及貯氣罐等。

7 外加劑儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)

系統(tǒng)外加劑車間布置在535 m 高程的平臺(tái)上，由庫(kù)房、攪拌間、儲(chǔ)液池、值班室組成。減水劑、引氣劑的儲(chǔ)量按滿足混凝土澆筑30 天的用量考慮。攪拌間布置4個(gè)配藥池進(jìn)行外加劑的配制，設(shè)4個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸為3.00 m×6.00 m×2.5 m 的儲(chǔ)液池，4個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸為3.0 m×3.0 m×2.0 m 的攪拌池。貯液池頂部低于攪拌池底10 cm，配制好的外加劑溶液可自流入貯液池。外加劑溶液通過(guò)自流輸送至拌和樓。

8 混凝土預(yù)冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

8.1 設(shè)計(jì)條件

（1）氣溫、水溫、相對(duì)濕度。見(jiàn)設(shè)計(jì)依據(jù)氣象資料。

（2）水泥、粉煤灰。參考當(dāng)月氣溫取值（表3）。

表3 水泥、粉煤灰溫度表 ℃

（3）混凝土級(jí)配。見(jiàn)設(shè)計(jì)依據(jù)混凝土參考配合比（表2）。

（4）混凝土原材料物理熱學(xué)性質(zhì)參考表4。

表4 混凝土原材料熱物理性質(zhì)表

（5）其它相關(guān)參數(shù)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)以5月份多年月平均氣溫、多年月平均水溫及混凝土各原材料配比為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，其相關(guān)參數(shù)如下：

①夏季室外計(jì)算氣溫：27.1℃

②混凝土拌和機(jī)械熱：6 281 kJ/m3

③粗骨料溫度：27.1℃

④細(xì)骨料溫度：25.1℃

8.2 預(yù)冷工藝設(shè)計(jì)

混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力：常態(tài)混凝土600 m3/h，預(yù)冷碾壓混凝土450 m3/h?；炷脸鰴C(jī)口溫度：常溫混凝土30℃、預(yù)冷碾壓混凝土21.0℃。風(fēng)冷骨料倉(cāng)單倉(cāng)容積為300 m3，在風(fēng)冷骨料倉(cāng)內(nèi)有足夠的時(shí)間使粗骨料冷卻到設(shè)計(jì)值。根據(jù)生產(chǎn)預(yù)冷混凝土的經(jīng)驗(yàn)和混凝土出機(jī)口溫度的計(jì)算，本工程預(yù)冷混凝土采用以“風(fēng)冷粗骨料、加低溫水拌和混凝土”的預(yù)冷工藝，可以滿足混凝土的溫控要求。

8.2.1 混凝土出機(jī)口溫度計(jì)算

將選定的各參數(shù)計(jì)算混凝土出機(jī)口溫度。

根據(jù)熱平衡原理按下式計(jì)算：

式中 To——混凝土出機(jī)口溫度；

Wi——每m3混凝土中各種原材料的重量（kg／m3）；

Ci——混凝土各種原材料的比熱（kJ／kg·℃）；

Ti——混凝土各種原材料的溫度（℃）；

Gc——每立方米混凝土的加冰量（kg），本項(xiàng)目不加冰，Gc=0；

η——冰的冷量利用率，0.8～0.9；

q——混凝土拌和時(shí)的機(jī)械熱（kJ/m3），q=6 281 kJ/m3；

本工程計(jì)算得：To=20.35℃，滿足設(shè)計(jì)的要求。

8.2.2 混凝土預(yù)冷措施

根據(jù)本工程確定的預(yù)冷工藝：一次風(fēng)冷粗骨料為主、加低溫水拌和混凝土，混凝土預(yù)冷措施為：

（1）系統(tǒng)粗骨料風(fēng)冷。骨料風(fēng)冷由攪拌樓的粗骨料倉(cāng)、空氣冷卻器、離心風(fēng)機(jī)及相應(yīng)的制冷設(shè)施等組成。骨料風(fēng)冷料倉(cāng)分4個(gè)料倉(cāng)，可分別存放G1、G2、G3、砂4 種骨料，砂不進(jìn)行風(fēng)冷，粗骨料倉(cāng)由上而下也分成進(jìn)料區(qū)、冷卻區(qū)、儲(chǔ)料區(qū)3個(gè)區(qū)域，通過(guò)風(fēng)冷使骨料溫度進(jìn)一步降到設(shè)計(jì)值?？諝饫鋮s器、離心風(fēng)機(jī)與攪拌樓粗骨料倉(cāng)一對(duì)一配置，組成各自獨(dú)立的冷風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)。將粗骨大石、中石、小石由27.1℃冷卻至所需的終溫平均10℃（混凝土拌和時(shí)粗骨料的初始溫度）?？諝饫鋮s器的冷源由制冷車間提供。

（2）加（3～5）℃冷水拌和?；炷涟韬陀美渌稍O(shè)于制冷車間內(nèi)的螺旋蒸發(fā)器生產(chǎn)，冷水經(jīng)水泵輸送到拌和樓的冷水箱，經(jīng)稱量斗稱量后進(jìn)入集料斗加入拌和機(jī)。

8.2.3 混凝土預(yù)冷系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

混凝土制冷系統(tǒng)的制冷容量根據(jù)預(yù)冷混凝土系統(tǒng)生產(chǎn)能力450 m3/h，出機(jī)口溫度21℃的要求以及其它相關(guān)參數(shù)，通過(guò)以往制冷系統(tǒng)施工的經(jīng)驗(yàn)和詳細(xì)計(jì)算并考慮一定的富余量，確定本工程制冷容量4 326 kW（350×104 kCal/h）。

主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表5。

表5 混凝土制冷系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

9 結(jié)語(yǔ)

大壩混凝土拌和系統(tǒng)于2010年10月30日調(diào)試成功投入生產(chǎn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，運(yùn)行管理應(yīng)注意做好以下幾點(diǎn)：

（1）在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)使粗骨料在風(fēng)冷料倉(cāng)內(nèi)有一定的料高，使粗骨料充分冷卻后達(dá)到設(shè)計(jì)溫度的連續(xù)性，保證混凝土出機(jī)口溫度的穩(wěn)定。

（2）由于本混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)沒(méi)有采用二次篩分，粗骨料含粉塵比較大，本身對(duì)骨料冷卻不利，同時(shí)又會(huì)有部分石粉隨回風(fēng)進(jìn)入空氣冷卻器附著在空氣冷卻器的散熱片上，影響空氣冷卻器的傳熱效果，為了減小石粉附著在空氣冷卻器散熱片上的不利影響，提高空氣冷卻器的效率，要經(jīng)常沖霜。

（3）控制砂和粗骨料的含水率，在骨料倉(cāng)處做好排水處理，不讓遮陽(yáng)防雨棚上和外界的雨水流入骨料倉(cāng)，砂倉(cāng)卸料口輪流放料。