混凝土生產中水泥配料誤差初探

      摘要：本中文就水利工程常用攪拌樓生產混凝土時，水泥配料誤差形成的原因及對策進行分析。
      關鍵詞：混凝土生產：水泥配料；誤差；探討

0 引言

    水利工程工地都離不開混凝土攪拌樓，現(xiàn)在的攪拌樓幾乎都使用電子秤，電子秤的配料精確度直接關系到混凝土的生產質量。在攪拌樓各部設備的安裝、調試中，以電子秤部分要求最高。在這些電子秤當中，又以水泥秤為最。一般，骨料秤幾個小時就可調試好，而水泥秤用一天時間能調試出來的則很少；在攪拌樓運行一段時間之后，比如三五個月，還可能會發(fā)現(xiàn)。庫存的水泥多出一些或少了一些。本文對混凝土生產中水泥配料的誤差進行分析。

1 自動配料電子秤的配料原理與精確度

1．1 自動配料過程

    一座攪拌樓通常會有多臺電子秤同時工作，每一臺電子秤都具有一定的獨立性，但這些電子秤只有傳感器大小不一，結構都如圖1，配料流程也都如圖2。

    對于圖1，如果是粉狀物料(比如水泥)，門1以下到衡量料斗之間可能裝有螺旋輸送機的開、關與衡量門1的開關同步進行。

    圖2是一個簡化的通用流程圖。有些功能被省略了，如含水量的測定及校正，預設修正量M(M表示儲料倉至衡量料斗間余料)的自動修正，初、精稱控制等。配料原理可簡述如下：

    各物料預先儲存在專用的儲料倉內，衡量時，電子秤一邊將物料送入衡量料斗，一邊讀取送入料斗的物料的重量，并與設定的重量值Q進行比較，到設定值Q時停止送料，完成一個衡量循環(huán)。周而復始，自動進行。

1．2 配料精度

    電子秤的衡量精確度是配料過程中所有誤差的總和，也叫配料精度。表示方法一直都使用相對誤差，定義為：衡量誤差＝最大絕對誤差/量程×100％。

    電子秤的調試也叫校秤，是一種模擬加重實驗。即在衡量料斗上加上一定數量的砝碼，看電子秤的示值是否與砝碼重量一致，然后據偏差情況進行一些機械、電氣或軟件上的調整。調好后再進行全量程的加重實驗，如果達到該類電子秤的規(guī)定值就算校好。這時算得的誤差可稱作稱重誤差(有些資料稱為標秤精度)。它反映的是電子秤的稱重精度。一般，對不同類別的電子秤，稱重誤差是不一樣的，如微機類電子秤，標稱值不會大于0．5％，實際上常能校到0．1％ 。但無論哪一類別電子秤的稱重誤差不會小于1％ 。這是因為有許多配料中的誤差因素都無法在校秤中模擬。

    各種電子秤的技術參數里都有會有稱重誤差和衡量誤差，前者就是電子秤現(xiàn)場調試應該校出的稱重精確度水平，而后者應該是一個統(tǒng)計數據，或期望值。因為衡量精確度的準確數值實際上只能由生產出的混凝土通過實驗獲得。由于有這個緣故。各種電子秤的技術資料給出的衡量誤差不小于稱重誤差的4倍。而實際數據，還是要看配料中實際存在的誤差情況，以及為克服這些誤差，電子秤采取了哪些手段，效果如何。

1．3 克服隨機誤差的手段

    上述的衡量誤差高于稱重誤差，也說明了配料中隨機誤差的不可忽視。攪拌樓電子秤克服隨機誤差的應對策略如下：

    1)預設一個修正量M、以克服圖1中關門時殘余料柱的數量的影響；對于流動性好，即下料速度均勻的物料，此法較有效。如果下料不均勻，則較難設置修正量。

    2)每一個衡量循環(huán)清零一次，以清除某種不平衡因素對本次衡量的影響；這種不平衡因素通常是物料在料斗上的少量沾附，但它總會被卸入攪拌機，一旦卸入攪拌機，就造成一個沒有任何記錄的誤差。

    3)扣秤和補秤操作，從理論上講，無論什么原因引起了超稱和欠稱，都可以在這里得到校正。實際上．它只在超、欠稱的數量比較大時才有效。因為這種操作多是手動進行，加上機構的動作延遲、下料的不均勻性，它本身的準確性比較低。少量的超稱可能扣不下來，少量的補稱多半會補出一個更大量的超稱。除水泥秤外，其它秤的絕對誤差在5kg以下多半不會進行這種操作，不是不愿操作，而是操作后效果不好。

2 水泥衡量的特殊性

    1)水泥在儲料倉(叫水泥罐)中會頻繁“起拱”，也就是在水泥罐的料口處形成一個拱形的空洞，這時基本上無料可出，只有這個“拱”破了以后才能正常下料。大量的“拱”是隨著底部物料的少量而緩慢的流出、f-j 1的開關振動、系統(tǒng)中的其他意外振動而自行破除的(有些攪拌樓設有專用的振動電機)，如果這個過程慢到不能忍受，就要通入一個高壓的風將其吹破，在整個起拱及破拱的過程中，水泥通過門1的下料速度將由接近零突變到最大值。而在這個過程之外，則是一個大于零而小于最大值之間隨機數值。也就是說，水泥的下料速度經常都是不均勻的。

    2)這種下料的不均勻，首先使修正量的預測難于準確，超、欠稱也就比別的物料更頻繁。

    3)水泥易吸潮，粘附性也比其他物料更強，因此造成的誤差也就更大。

    4)除此之外，水泥因為要防塵，要在密封的條件下衡量，這種要求也會引入誤差。

        通常的密封方式是用帆布或橡皮做成筒形密封件、可稱為密封簡，用它在供料口之間進行密綁扎，使粉塵不往環(huán)境中擴散。多少年來，采用的密封方式一直都如圖3所示，口徑300mm左右。

    理論上這種綁扎可以綁扎得與衡量料斗沒有力的聯(lián)系，實際上并不容易，故而校秤時也可能要反復綁扎幾次才能將秤校好，而綁扎好以后，也極不容易保持，這些都將直接加大電子稱的稱重誤差。另外，它也會帶來更多的隨機誤差。綜述如下：

    1)密封筒本身是傳輸管路的一部分，在受料口的綁扎處經常都會積累物料使密封筒張緊而受力。

    2)使用中橡膠會老化變硬、帆布也會因粘附了粉塵布受潮變硬。也同樣可能產生一個作用力；

    3)受料口—側的綁扎處實際上有—個環(huán)形平臺，只要一衡量就會積累物料，其作用與料斗內粘附一樣，都會引入誤差。

    4)該處出現(xiàn)諸塞事故的幾率實際上要比別的秤更大，而且多出現(xiàn)在緊張的生產中，處理時多半要拆除綁扎，處理完成以后，當然要重新綁扎，因不可能校秤，是否已經恢復了原狀，誰也不敢下斷言。

    上述問題主要是因密封筒兼作了輸送管道，且粉狀物料本身容易粘附和起拱而造成的。據此，可稍作改進，具體做法是將受料口加大，使供料口加長后能伸入受料口之內，并且使供料口的下端口徑比上端略大，如圖4所示。這樣，物料只要進入圖示的供料口部分，就能直接下落而不在這一部分堆積或堵塞，粘附量也會小得多。密封筒不再是輸送管道的一部分，因而可以把它做得大一些，甚至可將受料口處的綁扎取消，因綁扎而造成的力的聯(lián)系也徹底不存在了。

    水泥的流動性比其他非粉狀物料要差，粘附性要大，誤差因素也要多，雖然按本文的方法可以克服密封綁扎引入的誤差，但因為還有前述的其它原因，水泥秤的衡量精確度水平在攪拌樓各電子秤中就很難是最高的。這與混凝土的生產要求是矛盾，因此，還需要對其他誤差原因進行綜合分析處理。

3 結語

    混凝土生產中對水泥衡量的精確度要求最高。對于水泥電子秤，無論是靜態(tài)的校秤，還是動態(tài)時的配料，其誤差來源都要比別的物料更多，而校秤時校精確度又不易保持，配料中使用的克服手段也不是很理想，這都使水泥秤的衡量精確度實際上不如別的電子秤。于是水泥秤難校，運行一段時間后，也可能會出現(xiàn)引言中所說的水泥實際用量與理論值有些出入的情形。本文對這個問題進行了初步的探討，結論是：

    在盡可能采用新技術、大幅提高所有電子秤的稱重精確度的前提下，也應該充分照顧水泥衡量的特殊性。

    1)水泥衡量斗上、下兩處的密封只能專用于密封防塵，不能兼作輸送管道。

    2)料斗的制作應具有一定的對稱性，料斗的外表面最好為一旋轉面。

    3)傳感器要均勻對稱布置在料斗的周圍，使受力均勻，不發(fā)生偏載。