混凝土搅拌机抱轴问题及解决办法

宋兆文

（中铁十六局集团第四工程有限公司）

图1为搅拌机主轴抱轴问题，可见抱轴区域的结块有持续增加的变化特点，该部分会受到相邻搅拌轴叶片的剐蹭，随运行时间的延长而逐步缺失，由此显现出不规则的偏心结块。图2为搅拌叶片被抱住的情况，此时产生的结块规模较小，所处位置远离搅拌轴中心，在设备运转过程中，搅拌轴转动时有较强的离心力，进而干扰搅拌机运转，使其稳定性受到影响。

图1 主轴抱轴现象图

图2 搅拌叶片抱轴现象图

1 混凝土搅拌机抱轴的不良影响

1.1 降低混凝土的品质

混凝土生产期间按顺序投入原材料，在搅拌叶片和刮板的联合作用下实现对材料的充分搅拌，形成的混合料在罐体内呈不规则运动，由于抱轴结块的形成制约了搅拌作用，部分物料因搅拌不充分而在某处聚集，从而影响混凝土的均匀性[1]。针对此问题，可通过延长搅拌时间的方式解决，搅拌时间通常达到30～60s，但在实际生产中，为提高生产效率，部分情况下搅拌时间短于30s，混凝土不均匀的问题凸显。

1.2 干扰搅拌机的正常运行

⑴增加设备运行能耗。搅拌机出现抱轴现象后结块的阻碍作用加强，加大了搅拌机运行的阻力，设备负载提高，随之出现能耗量较大的问题。

⑵加快轴端密封件的磨损。搅拌机抱轴时产生的结块扰乱了搅拌轴运转时的径向平衡，搅拌轴运行期间在径向承受较大的外力，该部分力将直接作用于轴端密封组件处，受此影响，密封组件有磨损的情况[2]。

2 混凝土搅拌机抱轴的主要原因

胶凝粉料在搅拌主轴上，遇水后增强砂、石等骨料的粘结性，使其聚集在主轴处，主轴根部的线速度较低（相比于搅拌臂），产生搅拌的“低效区”，该范围内的物料虽然发生运动但运动效率和范围均有限，因此产生结块且随着搅拌作业进程的推进而逐步扩大，最终出现搅拌机抱轴的情况。搅拌机抱轴的原因错综复杂，应对关键原因形成准确认识，进而采取解决办法。

2.1 粉料投料方位

搅拌机上盖设置有粉料接口，该部分的高度、宽度、倾斜度等均是关键的控制对象，若某项或多项参数不合理则会导致粉料接口投料方向产生偏差，投入的粉料难以沿着既定的“路径”向搅拌机内部转移，有部分粉料聚集在主轴上，易引发抱轴问题。

2.2 物料投入顺序

石子是混凝土生产中不可或缺的物料，其具有阻止抱轴形成的作用，若按照先石子、后粉料的顺序将相关物料投入搅拌机内，石子在搅拌期间将持续性且较为强烈地碰撞搅拌轴，较好地避免了凝胶材料附着在搅拌轴的情况，但掺料顺序不合理时则会加大抱轴的发生概率。

2.3 搅拌机容积利用率

若生产中采用的是容积率较小的搅拌机，其主轴易局部甚至完全暴露在混凝土上方，主轴上的粘结物难以在搅拌期间被刮除干净，逐步在该处凝结成块，随时间的推移而扩大，从而抱轴。此外，若搅拌机容积利用率偏大也容易出现抱轴，其原因在于主轴和搅拌臂将完全在混凝土中，影响混凝土的流动性，混凝土结块而导致抱轴。

2.4 管理

混凝土生产作业以搅拌机为主体设备，期间也需得到人员的参与，但易由于人为因素而导致抱轴问题的出现。混凝土结块所导致的抱轴是一个持续性的过程，若能够在发现结块后及时清理，则可规避抱轴，但初期清理不及时或是不彻底时均容易引发抱轴问题。此外，生产暂停时间过长且未及时对搅拌机做全面的清理，混凝土在搅拌机内部凝结，也是导致搅拌机抱轴的人为因素。

3 混凝土搅拌机抱轴的解决办法

3.1 设计改进

⑴在设计投料装置时，使水泥和粉煤灰进料口位置位于两个搅拌轴之间，并使下料角度沿搅拌机的轴向方向。同时，在进料口下方接一个上部呈圆形下部呈椭圆的橡胶筒，并使搅拌臂刚好能够碰到橡胶筒。这样就能保证粉料很好地投入到两个搅拌轴之间的位置，同时橡胶筒的振动还能使筒内的水泥更好地流出防止筒内积料。

⑵在搅拌主机的制造过程中，应保证喷水装置的安装焊接位置，以实现冲水点的正确位置和冲洗方向。在搅拌装置供水系统的设计过程中，要确保冲洗部分压力的可靠性。可以增加冲洗专用加压泵或者采用高位水箱。

⑶在搅拌主机的设计过程中，应保证合理的容积利用率，使定量混凝土搅拌过程中，搅拌主轴被搅动的混凝土淹没，轴表面不断地受到冲击和磨擦，使混凝土无法粘结凝固在轴表面，将有效解决“抱轴”现象的发生。

⑷优化搅拌机搅拌臂布置形式的设计，尽可能加快物料轴向大循环运动的频次，同时增加物料合理逆流，从而增加物料与搅拌叶片直接接触并发生强制作用的机会，来消除搅拌低效区，提高搅拌质量，减少“抱轴”现象。骨料进料口位置的确定上也要保证进料口位置相对于搅拌臂的排列形式有合理的逆流相位差，即大于单轴搅拌臂的相位角，从而保证投入的骨料可以充分地从拌筒投料端运动到另外一端。设备操作人员在搅拌卸料完毕后，应及时清理、冲洗罐内，保证除去粘附的混凝土。设备操作人员应定期检查计量系统中计量斗的连接和关闭密封性情况，注意是否泄漏，如有则及时消除。

⑸在搅拌臂的每个中间位置安装一至二个干扰环，干扰环的内径大于轴径30～60mm，在搅拌轴转动过程中，靠干扰环缓慢转动产生的偏心运动，破坏“抱轴”的混凝土层。

⑹在搅拌轴上，连接用橡胶薄板制作的长套筒式抱箍。由于橡胶与水泥、粉煤灰的亲和力小，即使粘附上混凝土，稍加敲击便可振落，便于对搅拌轴的冲洗和清理。

3.2 加强对搅拌机的清理

受原材料供应不足、现场施工中断、设备故障等因素的影响，设备被迫停机，若实际停机时间达到2h以上，应及时用清水冲洗搅拌机内部残留的混凝土，避免其在内部凝结。此外，搅拌机腔内残留物料具有较大的强度，此时向其中添加适量石子和清水予以搅拌处理，通过冲击作用清理该部分残留物料。若搅拌机腔内存在小规模的结块，可安排人员做全面的清理，以免其继续变大。

3.3 采取高压清洗措施

工程施工现场对混凝土的供应量以及供应品质均提出较高的要求，搅拌机混凝土生产压力较大，需在保证混凝土生产质量的前提下缩短作业时间。为提高搅拌机投料速度，在水投料进水端适配加压泵，通过该装置的应用缩短投水时间，且利用该设备加大出水压力。宜配置螺旋喷嘴，将水和物料在短时间内充分混合，但也存在局限之处，即打散的水雾缺乏冲击力，在冲洗搅拌轴聚积物方面的应用优势受到抑制，同时水雾、粉尘混合后容易粘附在搅拌机顶盖等部位，其清理难度较大。显然，仅凭加压泵所带来的应用效果有限，对此应用搅拌机内部的高压清洗设备，其特点在于旋喷喷头的灵活性强，可以提供较大的喷水压力，对搅拌机内部腔体做全面的冲洗，及时消除附着物，规避抱轴问题。

4 结束语

抱轴是混凝土搅拌机生产期间较为普遍的问题，容易影响混凝土的正常生产，导致混凝土生产效率低、产品品质低。搅拌机抱轴的成因错综复杂，只有在准确梳理具体的成因后方可采取针对性的解决办法。