高层建筑施工中的3种混凝土运输机械

在混凝土结构的高层建筑中，混凝土的运输量非常大，因此，在施工中正确选择混凝土运输机械就显得尤为重要。现在高层建筑中普遍应用的混凝土运输机械有混凝土搅拌运输车、混凝土泵和混凝土泵车。

（一）混凝土搅拌运输车

混凝土搅拌运输车简称混凝土搅拌车，是混凝土泵车的主要配套设备。其用途是运送拌和好的、质量符合施工要求的混凝土（通称湿料或熟料）。在运输途中，搅拌筒进行低速转动（1～4r/min），使混凝土不产生离析，保证混凝土浇筑入模的施工质量。在运输距离很长时也可将混凝土干料或半干料装入筒内，在将要达到施工地点之前注入或补充定量拌合水，并使搅拌筒按搅拌要求的转速转动，在途中完成混凝土的搅拌全过程，到达工地后可立即卸出并进行浇筑，以免运输时间过长对混凝土质量产生不利影响。

1.混凝土搅拌运输车的分类与构造

混凝土搅拌运输车按公称容量的大小，分为2m3、2.5m3、4m3、5m3、6m3、7m3、8m3、9m3、10m3、12m3等，搅拌筒的充盈率为55%～60%。公称容量在2.5m3以下者属轻型混凝土搅拌运输车，搅拌筒安装在普通卡车底盘上制成；公称容量在4～6m3者，属于中型混凝土搅拌运输车，用重型卡车底盘改装而成；公称容量在8m3以上者，属大型混凝土搅拌运输车，以三轴式重型载重卡车底盘制成。实践表明，公称容量为6m3的混凝土搅拌运输车的技术经济效果最佳，目前国内制造和应用的以及国外引进的大多属这类档次的混凝土搅拌运输车。

混凝土搅拌运输车（图4-17）主要由底架、搅拌筒、发动机、静液驱动系统、加水系统、装料及卸料系统、卸料溜槽、卸料振动器、操作平台、操纵系统及防护设备等组成。

搅拌筒内安装有两扇螺栓形搅拌叶片，当鼓筒正向回转时，可使混凝土得到拌和，反向回转时，可使混凝土排出。

2.混凝土搅拌运输车的选用及使用注意事项

（1）选用混凝土搅拌运输车，考核技术性能时应注意以下几点：

1）6m3混凝土搅拌运输车的装料时间一般需40～60s，卸料时间为90～180s；搅拌车拌筒开口宽度应大于1050mm，卸料溜槽宽度应大于450mm；

2）装料高度应低于搅拌站（机）出料口的高度，卸料高度应高于混凝土泵车受料口的高度，以免影响正常装、卸料；

图4-17　混凝土搅拌运输车示意

3）搅拌筒的筒壁及搅拌叶片必须用耐磨、耐锈蚀的优质钢材制作，并应有适当的厚度；

4）安全防护装置齐全；

5）性能可靠，操作简单，便于清洗、保养。

（2）新车投入使用前，必须经过全面检查和试车，一切正常后才可正式使用。

（3）搅拌车液压系统使用的压力应符合规定，不得随意调整。液压的油量、油质和油温应符合使用说明书中的规定；换油时，应选用与原牌号相当的液压油。

（4）搅拌车装料前，应先排净筒内的积水和杂物。压力水箱应保持满水状态，以备急用。

（5）搅拌车装载混凝土，其体积不得超过允许的最大搅拌容量。在运输途中，搅拌筒不得停止转动，以免混凝土离析。

（6）搅拌车到达现场卸料前，应先使搅拌筒全速（14～18r/min）转动1～2min，并待搅拌筒完全停稳不转后，再进行反转卸料。

（7）当环境温度高于25℃时，混凝土搅拌车从装料到卸料包括途中运输的全部延续时间不得超过60min；当环境温度低于25℃时，全部延续时间不得超过90min。

（8）搅拌筒由正转变为反转时，必须先将操纵手柄放至中间位置，待搅拌筒停转后，再将操纵手柄放至反转位置。

（9）冬期施工时，混凝土搅拌运输车开机前，应检查水泵是否冻结；每日工作结束时，应按以下程序将积水排放干净：开启所有阀门→打开管道的排水龙头→打开水泵排水阀门→使水泵作短时间运行（5min）→最后将控制手柄转至“搅拌-出料”位置。

（10）混凝土搅拌运输车在施工现场卸料完毕，返回搅拌站前，应放水将装料口、出料漏斗及卸料溜槽等部位冲洗干净，并清除黏结在车身各处的污泥和混凝土。

（11）在现场卸料后，应随即向搅拌筒内注入150～200L清水，并在返回途中使搅拌筒慢速转动，清洗拌筒内壁，防止水泥浆渣黏附在筒壁和搅拌叶片上。

（12）每天下班后，应向搅拌筒内注入适量清水，并高速（14～18r/min）转动5～10min，然后将筒内杂物和积水排放干净，以使筒内保持清洁。

（13）混凝土搅拌运输车操作人员必须经过专门培训并取得合格证，方准上岗操作；无合格证者，不得上岗顶班作业。

（二）混凝土泵和混凝土泵车

1.混凝土泵

混凝土泵经过半个世纪的发展，已从立式泵、机械式挤压泵、水压隔膜泵、气压泵发展到今天的卧式全液压泵。目前，世界各地生产与使用的混凝土泵大都是液压泵。按照混凝土泵的移动方式不同，液压泵可分为固定泵、拖式泵和混凝土泵车。

以卧式双缸混凝土泵为例，其工作原理为：两个混凝土缸并列布置，由两个油缸驱动，通过阀的转换，交替吸入或输出混凝土，使混凝土平稳而连续地输送出去，如图4-18所示。液压缸的活塞向前推进，将混凝土通过中心管向外排出，同时混凝土缸中的活塞向回收缩，将料斗中的混凝土吸入。当液压缸（或混凝土缸）的活塞到达行程终点时，摆动缸运作，将摆动阀切换，使左混凝土缸吸入，右混凝土缸排出。在混凝土泵中，分配阀是核心机构，也是最容易损坏的部分。泵的工作性能好坏与分配阀的质量和形式有着密切的关系。泵阀大致可分为闸板阀、S形阀、C形阀三大类，如图4-19～图4-22所示。

图4-18　泵送机构

1—结合块；2—活塞；3—混凝土泵缸；4—吸入导管；5—料斗格；6—料斗；7—搅拌机构；8—摆动缸；9—活塞杆；10—液压缸

图4-19　混凝土泵的平置式闸板分配阀

1—排出闸板；2—左液压缸；3—料斗出料口；4—左混凝土缸；5—右混凝土缸；6—吸入闸板；7—右液压缸；8—Y形输送管

图4-20　混凝土泵的斜置式闸板分配阀

1—工作活塞；2—液压缸；3—集料斗；4—输送管；5—闸板；6—混凝土工作缸

图4-21　混凝土泵的S形阀

1—连接法兰；2—减磨压环；3、9—蕾形密封圈；4—护帽；5、8—Y形密闭圈；6—密封环；7—阀体；10—轴套；11—O形圈；12—密封圈座；13—切割环；14—装料斗；15—支承座；16—调整垫片

图4-22　混凝土泵的C形阀

1—集料斗；2—管形阀；3—摆动管口；4—工作缸口；5—可更换的摩擦板面；6—缸头；7—工作缸；8—清水箱；9—液压缸；10—输送管口

2.混凝土泵车

混凝土泵车（图4-23）是将混凝土泵安装在汽车底盘上，利用柴油发动机的动力，通过动力分动箱将动力传给液压泵，然后带动混凝土泵进行工作。通过布料杆，可将混凝土送到一定高程与距离。对于一般的建筑物施工，这种泵车具有移动方便、输送幅度与高度适中、可节省一台起重机等优点，在施工中很受欢迎。

图4-23　混凝土泵车

1—回转支承装置；2—变幅液压缸；3—第1节臂架；4、6—伸缩液压缸；5—第2节臂架；7—第3节臂架；8—软管；9、11—输送管；10—泵体

3.混凝土泵的选择

采用混凝土泵施工时，应根据工程结构特点、施工组织设计要求、不同泵型的技术参数以及技术经济比较等进行选用。

混凝土泵按其压力的高低，分为高压泵和中压泵两种。凡混凝土泵缸活塞前端压力大于7N/mm2者为高压泵，小于等于7N/mm2者为中压泵。高压泵的输送距离（高度）大，但价格高、液压系统复杂、维修费用高，且需配用厚壁输送管。

一般浇筑基础或高度为6～7层以下的结构工程，以采用汽车式混凝土泵进行混凝土浇筑为宜；当垂直输送高度为80～100m时，可以采用一台高压泵到顶，也可采用两台固定式中压混凝土泵接力输送。

混凝土泵的主要参数是混凝土泵的实际平均输出量和混凝土泵的最大水平输送距离。

混凝土泵的实际平均输出量，可根据混凝土泵的最大输出量、配管情况和作业效率，按下式计算：

式中　Q1——每台混凝土泵的实际平均输出量（m3/h）；

　　　Qmax——每台混凝土泵的最大输出量（m3/h）；

　　　α1——配管条件系数，可取0.8～0.9；

　　　η——作业效率，根据混凝土搅拌运输车向混凝土泵供料的间断时间、拆装混凝土输送管和布料停歇等情况，可取0.5～0.7。

混凝土泵的最大水平输送距离，可通过试验或查阅产品的性能表（曲线）确定，也可根据混凝土泵的混凝土最大出口压力（可从技术性能表中查出）、配管情况、混凝土性能指标和输出量按下式计算：

式中　Lmax——混凝土泵的最大水平输送距离（m）；

　　　Pe——混凝土泵的额定工作压力（MPa）；

　　　Pf——混凝土泵送系统附件及泵体内部压力损失，当缺乏详细资料时，可按表4-10取值累加计算（MPa）；

表4-10　混凝土泵送系统附件的估算压力损失

　　　ΔPH——混凝土在水平输送管内流动每米产生的压力损失，可按下列公式计算（Pa/m），采用其他方法确定时，宜通过试验验证：

式中　r——混凝土输送管半径（m）；

　　　K1——黏着系数（Pa）；

　　　K2——速度系数（Pa·s/m）；

　　　——混凝土泵分配阀切换时间与活塞推压混凝土时间之比，当设备性能未知时，可取0.3；

　　　v2——混凝土拌和物在输送管内的平均流速（m/s）；

　　　α2——径向压力与轴向压力之比，对普通混凝土取0.90。

当配管情况复杂，有水平管也有向上垂直管、弯管等时，先按表4-11进行换算，然后再进行计算。

表4-11　混凝土输送管水平换算长度

续表

图4-24　布管计算角度示意

4.输送管配管

输送管是混凝土泵送设备的重要组成部分，管道配置与敷设是否合理，常影响到泵送效率和泵送作业的顺利进行。一般施工前应根据工程周围情况、工程规模认真进行配管设计，并应满足以下技术要求：

（1）进行配管设计时，应尽量缩短管线长度，少用弯管和软管，以便于装拆、维修、排除故障和清洗。

（2）应根据骨料最大粒径、混凝土输出量和输出距离、混凝土泵型号、泵送压力等选择输送管材、管径。泵送混凝土的输送管应采用耐磨锰钢无缝钢管制作。最常用的管径是φ100、φ125、φ150，壁厚在3.2mm以上。在同一条管线中应用相同直径的输送管，新管应布置在泵送压力较大处。管径与骨料最大粒径的比值应符合表4-12的规定。

表4-12　输送管道直径与混凝土骨料最大粒径

5.混凝土泵和泵车的使用

（1）混凝土泵应安放在平整、坚实的地面上，周围不得有障碍物，在放下支腿并调整后应使机身保持水平和稳定，轮胎应楔紧。

（2）泵送管道的敷设应符合下列要求：

1）水平泵送管道宜直线敷设。

2）垂直泵送管道不得直接装接在泵的输出口上，应在垂直管前端加装长度不小于20m的水平管，并在水平管近泵处加装逆止阀。

3）敷设向下倾斜的管道时，应在输出口上加装一段水平管，其长度不应小于倾斜管高低差的5倍。当倾斜度较大时，应在坡度上端装设排气活阀。

4）泵送管道应有支承固定，在管道和固定物之间应设置木垫作缓冲，不得直接与钢筋或模板相连，管道与管道间应连接牢靠；管道接头和卡箍应扣牢密封，不得漏浆；不得将已磨损管道装在后端高压区。

5）泵送管道敷设后，应进行耐压试验。

（3）砂石粒径、水泥强度等级及配合比应按出厂规定，满足泵机可泵性的要求。

（4）作业前应检查并确认泵机各部位的螺栓紧固，防护装置齐全可靠，各部位的操纵开关、调整手柄、手轮、控制杆、旋塞等均在正确位置，液压系统正常无泄漏，液压油符合规定，搅拌斗内无杂物，上方的保护格网完好无损并盖严。

（5）输送管道的管壁厚度应与泵送压力匹配，近泵处应选用优质管子。管道接头、密封圈及弯头等应完好无损。在高温烈日下应采用湿麻袋或湿草袋遮盖管路，并应及时浇水降温，在寒冷季节应采取保温措施。

（6）应配备清洗管、清洗用品、接球器及有关装置。开泵前，无关人员应离开管道周围。

（7）启动后，应空载运转，观察各仪表的指示值，检查泵和搅拌装置的运转情况，确认一切正常后，方可作业。泵送前应向料斗中加入10L清水和0.3m3水泥砂浆以润滑泵及管道。

（8）泵送作业中，料斗中的混凝土平面应保持在搅拌轴轴线以上。料斗格网上不得堆满混凝土，应控制供料流量，及时清除超粒径的集料及异物，不得随意移动格网。

（9）当进入料斗的混凝土有离析现象时应停泵，待搅拌均匀后再泵送。当集料分离严重，料斗内灰浆明显不足时，应剔除部分集料，另加砂浆重新搅拌。

（10）泵送混凝土应连续作业；当因供料中断被迫暂停作业时，停机时间不得超过30min。暂停时间内应每隔5～10min（在冬季为3～5min）做2或3个冲程反泵-正泵运动，再次投料泵送前应先将料搅拌。当停泵时间超限时，应排空管道。

（11）垂直向上泵送中断后再次泵送时，应先进行反向推送，使分配阀内的混凝土吸回料斗，经搅拌后再正向泵送。

（12）泵机运转时，严禁将手或铁锹伸入料斗或用手抓握分配阀。当需在料斗或分配阀上工作时，应先关闭电动机和消除蓄能器压力。

（13）不得随意调整液压系统的压力。当油温超过70℃时，应停止泵送，但仍应使搅拌叶片和风机运转，待降温后再继续运行。

（14）水箱内应储满清水，当水质浑浊并有较多砂粒时，应及时检查处理。

（15）泵送时，不得开启任何输送管道和液压管道；不得调整、修理正在运转的部件。

（16）作业中，应对泵送设备和管路进行观察，发现隐患应及时处理。磨损超过规定的管子、卡箍、密封圈等应及时更换。

（17）应防止管道堵塞。泵送混凝土应搅拌均匀，控制好坍落度；在泵送过程中，不得中途停泵。

（18）当出现输送管堵塞时，应进行反泵运转，使混凝土返回料斗；当反泵几次仍不能消除堵塞时，应在泵机卸载的情况下拆管排除堵塞。

（19）作业后，应将料斗内和管道内的混凝土全部输出，然后对泵机、料斗、管道等进行冲洗。当用压缩空气冲洗管道时，进气阀不应立即开大，只有当混凝土顺利排出时，方可将进气阀开至最大。在管道出口端前方10m内严禁站人，并应用金属网篮等收集冲出的清洗球和砂石粒。对凝固的混凝土，应采用刮刀清除。

（20）作业后，应将两侧活塞转到清洗室位置，并涂上润滑油。各部位的操纵开关、调整手柄、手轮、控制杆、旋塞等均应复位。液压系统应卸载。