1、中建五局混凝土有限公司專業創新 持續改進 關于研究多功能混凝土取砼器的制備方案 單位：中建五局混凝土公司梅溪湖 方案設計人：王曙、龔中文 時間 2014 年11月21日關于實用多功能混凝土取砼器的研制方案 11. 取砼器制備背景：12. 研究混凝土取樣機的目的：13. 不同取樣方式分析比較：23.1 攪拌樓上用鏟子取樣如圖1-1（a）23.2 攪拌樓下斗車接料如圖1-1（b）：23.3 攝像頭屏幕直接看砼質量23.4 采用創新多功能取砼器的優缺點：34.混凝土取樣機的可行性制備方案流程：44.1 設備方案確定44.1.1從塔吊結構到混凝土取樣機的設想:44.1.2從泵車懸臂結構到混凝土取樣機的

2、設想:44.1.3綜合考慮方案:54.2 技術要求54.3 草圖（詳細圖紙見附件1）54.4 模型生產64.4配件生產以及購買74.5 組裝調試以及結果觀察84.6 整機安裝實際試運行情況以及存在的問題和相應的改進措施95. 取砼器經濟可行性分析95.1從廢料利用的情況上來說：95.2剩退料情況經濟問題105.3從設備制造成本角度分析106.使用說明書（詳細使用說明書附件2）107.項目參與人員介紹118.項目總結和感謝12最后的話1314 關于實用多功能混凝土取砼器的研制方案 一. 取砼器制備背景： 混凝土攪拌機是把水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的機械。主要由拌筒、加料和卸料機構

3、、供水系統、原動機、傳動機構、機架和支承裝置等組成。在目前市面上的自落式攪拌機、強制式攪拌機、連續式攪拌機等都具有完整的混凝土制備系統，可以制備高品質混凝土。一般工地對于混凝土的技術要求主要以塌落度為主，例如實際泵送混凝土需求為220。在實際生產過程中，影響混凝土質量的因素較多。在傳統質量監督方案中，攪拌樓質檢員主要通過攝像頭觀察料進入罐車料斗內瞬間來判斷砼狀態，一方面混凝土流速較快，攝像頭幀數質量不穩定可靠，另一方面某些時間段光線反射導致看不清砼情況。最主要的是，某些特殊情況砼的狀態實際情況和從攝像頭中得到砼信息完全相反。 在沒有特殊情況下，我認為靠眼睛看攝像頭資料來確定塌落度要求是非常不明

4、智的。因此要想了解混凝土最終出站狀態，最佳的方式便是取樣直視，直接做出塌落度這個技術指標，簡單明了。力爭讓每一車出站的混凝土能夠符合220的塌落度這一技術參數。在我做質檢工作的過程中，學習了實際生產的流程。我發現如下問題：質檢員下樓用斗車接料存在麻煩、廢料難處理導致浪費、信息交流不順暢回饋不及時、人精力有限不能對每一個工地開盤料檢測、夜間取樣不方便等缺陷。在實際生產的需求下，我們決定自行設計制備在攪拌樓上的混凝土取樣設備。特別適合用于地鐵等對混凝土質量要求非常嚴格的重點項目。二. 研究混凝土取樣機的目的：上網查找資料沒有任何信息關于混凝土取樣機這方面內容，因此我們感覺到了機會。我們的目的是要創

5、新，制造一個全國都沒有的設備，能夠讓質檢員能第一時間了解砼真實情況（特別是對待高標號，重點項目混凝土質量控制上），從而對混凝土剩下幾盤料即時做出調整。確保攪拌站能夠向外輸出高品質的混凝土，保證塌落度數據可靠性，提高公司的綜合實力與行業競爭力。 三. 不同取樣方式分析比較： 實際生產過程中取樣方式主要分為傳統方式和創新改進方式。傳統方式主要采用以下手工取樣觀察的方式。通過了解不同類型取樣的方式比較，我們能夠更加有效的制造可行的設備。 3.1 攪拌樓上用鏟子取樣如圖1-1（a） 優點：設備簡單，就是一把鏟子，取樣迅速。能夠對每一盤混凝土做出及 時的調整，保證出站質量 缺點：1.人的力量有限，不能夠

6、把一滿鏟子混凝土通過尖端握住，所以只 能取非常少量砼，導致判斷不準確； 2. 取少量的混凝土，一則缺少代表性，二則混凝土中的漿會溜走， 3. 混凝土不能作為判斷依據；最大的缺點是用鏟子取樣非常危險。 3.2 攪拌樓下斗車接料如圖1-1（b）： 優點：大量放料，看料直觀，可信度較高； 缺點：1、質檢員精力有限，不可能24小時能隨時下樓放料 2、料斗接料看，會減少整車容重，一旦工地過磅，結算扯皮 3、廢料難處理，只能夠倒掉，造成浪費，污染環境，不環保 4、接料較慢，不能夠保證每盤料情況相同，一旦每盤都放料入斗車， 正常容重損失非常嚴重； 5、一旦罐車內有水，則會影響料斗結料的可信度 3.3 攝像頭

7、屏幕直接看砼質量 優點：看料直觀，可信度一般。且能實現連續查看，精力耗費較小； 缺點：1、白天光線反射看不清內部情況，晚上對比度不夠看不清晰； 2、某些料和真實情況有較大的誤差； 3、和機器操作人員的經驗有關系，存在較大的認為誤差； 說明：下圖為梅溪湖站1#線實景拍攝 ba圖1-1不同取砼方式實物圖 a 鏟子取樣 b料斗取樣 3.4 采用創新多功能取砼器的優缺點： 優點：1、能夠對出貨單上標明混凝土塌落度數據負責，能夠應對上級監測 機構的檢查，而不是隨便書寫，有依據； 2、力爭使五局混凝土成為全國唯一一家出站砼有實際塌落度數據測 量的公司，為此能夠提高行業競爭力，增大公司影響力； 3、操作簡單

8、，一個質檢員無須下樓就可以接料查看混凝土情況，節 省人力； 4、可以對每一盤料進行查看，對混凝土有及時的把控； 5、看完的料可以重新進入罐車，不會造成浪費，不會對混凝土造成 影響，更不會減容重； 6、長期用照片記錄可以便于公司對混凝土記錄質量數據，形成數據 庫，對將來實現自動化控制混凝土奠定基礎； 缺點：需要定期維護，保證設備的正常運行；二次制造較困難如下表1-1例舉了不同方式之間的差別： 表1-1混凝土取樣方式優缺點砼是否直觀操作是否簡單砼的代表性罐車容重人精力消耗是否及時廢料處理數據統計投入人工鏟子不直觀是最低無影響低及時容易無最低斗車放料直觀否一般容重減少最高不及時難一般一般取樣器接樣直

9、觀是高無影響低及時容易高高 四.混凝土取樣機的可行性制備方案流程： 4.1 設備方案確定 4.1.1從塔吊結構到混凝土取樣機的設想: 思路：塔吊可以實現對重物的360度旋轉，我們對取樣機的設計方案中采用旋轉機構具有一定的可行性 需解決的問題：旋轉支撐機構一般作為塔吊，泵車，挖機等重要工程機械的重要部位，旋轉支撐機構一面需要支持360度旋轉，一面需要受局部應力，因此在沒有現成旋轉機構購買的情況下，自行制造旋轉機構存在困難。如果定制，價格非常昂貴。 4.1.2從泵車懸臂結構到混凝土取樣機的設想: 思路：攪拌機下接料空間有限，豎直可利用高度400，橫向2000，因此采用塔吊是不適宜的，考慮實際情況泵

10、車臂可以折疊伸長，因此，保守估計，利用仿泵車臂旋轉的方式取樣可能具有可行性。 需解決的問題：泵車為精密設計設備，以目前的能力和資金水平，要仿造泵車臂的方式來折疊接料沒有必要，對取樣機的制造必需機構精簡，操作簡單。 4.1.3綜合考慮方案: 思路：采用塔吊的旋轉形式，將接料斗至于塔尖，不過將塔吊負重轉移至地面，重物平面通過限制來對力實現轉移，一則可以保證結構的整體性，二則取樣時用力較小，倒料方便。 需解決的問題：材料不足，一切都只是理論，每一個零件都需要自己的解決，任務看似簡單，實則需要付出大量精力； 4.2 技術要求 取砼器需要滿足如下5點要求： 1 能夠完成攪拌樓上取樣的基本工作 2 能夠直

11、接測量塌落度 3 廢料清理容易，少量廢料不影響使用 4 組成零件配置常見，便于普及制作 5 便于操作，簡便易行，人員操作省力 6 制造成本不高，使用壽命長，性價比高 4.3 草圖（詳細圖紙見附件1） 說明： 本小節只提供最新一代取砼器提供簡略正視圖圖紙，俯視圖和左視圖暫不提供，圖紙和實物之間存在一定的偏差，在設計制造過程中本工程圖紙還需要進一步修改，此處只作為參考用。（參數以實物為準，略有誤差。 如下圖1-2為多功能取砼器正視草圖。圖1-2 多功能取樣機草圖 4.4 模型生產 2014年10月19日我們制作了圖1-3的模型，我們暫時將這命名為一代模型機。第一次模型由于很多零件得不到，所以只能夠

12、使用一些生活中物品所以看起來比較粗糙，但正常取樣使用還是沒有問題。其中連接件采用的是25鋼管，接料器焊接的不銹鋼瓢，固定夾使用的是鋁合金窗架捶打而成，底座使用的是轉轉椅底座，以及部分螺桿等 。圖1-3 一代取砼器模型 圖1-4是在11月10安裝使用的二代機。安裝在梅溪湖站1#號線上，在一代機的基礎上強化了取大體積樣的功能。可以比一代機取更多樣便于觀察，同時操作更加簡單。整個取樣-觀察-放料過程只需30秒即可，完全滿足要求。圖1-4 二代取砼器實物圖 圖1-5為11月17日安裝使用的三代機。除可以實現取樣觀察的功能之外，同時能夠測量本盤混凝土的塌落度，屬于改進產品。整體結構相對于前面兩代產品有了

13、較大的改動，為了實現在攪拌樓上對每車混凝土測量塌落度的要求，三代機采用了很多精細的機械設計來滿足這一個功能，屬于一大創新點。圖1-5 三代多功能取砼器實物圖 4.4配件生產以及購買 原料來源簡單主要有以下零部件：25鋼管、2mm鋼板等日常常見的金屬材料焊接而成。考慮到設備的可靠性，后期可能需要采用機床車來提高精度，從而延長設備的使用壽命且提升性能。 4.5 組裝調試以及結果觀察 下圖1-6、1-7、1-8、1-9為部分生產過程中的圖片資料展示 圖1-6 川塘小學C30 圖1-7 高嶺地鐵C30水下樁 圖1-8 步步高C55碎石 圖1-9 地鐵C35水下樁 從圖中可以看出，在使用了取砼器后，能夠

14、非常直觀的查看混凝土的實際狀態，不再只是簡單的靠經驗估計，特別是在對待一些重點項目的時候，如地鐵，高標號混凝土等，能夠及時采取有效的控制措施。 4.6 整機安裝實際試運行情況以及存在的問題和相應的改進措施 自行安裝運行之日到今天止。由于升級改造之用，一代機已經報廢，價值已經得到了體現。二代機到現在還在梅溪湖站1#號線上正常使用，3代機由于操作失誤，導致底板損毀一塊。另外在使用過程中發現，2代機由于不需要用水沖洗因此，使用較為頻繁，鋼管已經出現了輕微的變形，如果繼續制造還需要加強鋼管尺寸。3代機可以直接測量塌落度，因此必須用水沖洗干凈才能下次順利操作，為此操作過程多了幾個步驟，稍顯麻煩。但是經過

15、我自己親自多次測試，熟練之后，完全可以一個人1分鐘之內完成流程得到塌落度參數。另外水管沖洗還需要裝置一個水龍頭，由于時間關系也一直遲遲沒有解決。等解決完所有的瑕疵，取樣時間會進一步的縮短，效率會進一步的提高。 由于目前的幾代機器全部采用的是手工打造的形式，零配件之間連接存在較大的間隙，所以如果有量產的必要，還需要優化零配件的制造來源，減小誤差，提高機器的使用壽命；五取砼器經濟可行性分析 5.1從廢料利用的情況上來說： 在保證質量的前提下，傳統斗車接料的方式廢料主要用途主要是用來做試塊，其他的則直接倒掉。當批量比較大的情況下，如果采用斗車接料看料，會在一定程度上浪費一部分混凝土。從資源回收角度來

16、說取砼器廢料可以重新送入罐車不會造成浪費，按照每斗車0.2立方來計算，按照0.2的盈余系數來計算，每斗車砼重量為M=0.2*（1-0.2）*2400=384Kg。按照每車標準12方來計算M總=12*2400=28800Kg。誤差造成為1.3%，別看誤差比較小，如果某工地過磅顯示某車容重少400Kg，每批次按照這車來計算結算款，那會造成很大的沒必要麻煩。假設某方混凝土單價300，系統誤差1.3%，則工地按照扣除誤差后的結算價結算為X=300*(1-1.3%)=296。可以得到每方混凝土大致少了4塊，假設工地需要5萬方混凝土，則兩者之間的結算價格會相差4*5=20萬。從工地的角度考慮為了減少建筑成

17、本，若果抽到剛好斗車取樣這車必然會死抓容重不夠這點說事，會采取批量扣量的方式而不會考慮混凝土公司是由于用斗車接料看質量而造成的容重不足。理所當然容重的不足會給后期商務部門的結算工作添加很多困難。特別是梅溪湖中心，佳兆業，東方紅小學的個工地要求甚嚴。因此要采取合理的方式利用好廢料，使用多功能取樣機一則可以在保證混凝土的容重前提下查看混凝土的質量，二則廢料不會污染環境，省掉很多后期麻煩。 5.2剩退料情況經濟問題 以往輸出混凝土都是通過傳統的方式來保證質量，因此有很多情況下由于各種原因會造成混凝土質量不合格退料的情況，據大致統計每個月退料140方，在不報廢等嚴重事故的前提下，大概就會有5000多損

18、失，一年就是50000。由于取砼器才剛開始投入使用，期望能夠起到提高砼質量來減少退料，提高公司的受益，這點具體經濟消息，還希望在得到普及使用后來對比，我會持續關注取砼器使用前后一年剩退料車數這個經濟系數。 5.3從設備制造成本角度分析 本小節主要分析討論設備制造成本問題。一款良好的機械設計產品，在滿足使用需求的前提下還必須滿足經濟性。我們主要從單個多功能取砼器材料成本、制造成本以及研發成本無形投入三個方面計算： 材料成本：25鋼管*2m=10*2=20元； 鋼板3M2=15元 ；30鋼管*0.2m=5元；硬質彈簧*2=5元 ； 夾子*2=10元；總價55元 制造成本：由于不能采用現成塌落度桶，

19、手工焊接需1d，受力架以及連接件按照2d（每d按150元計算），電費5元，焊條10元。總價465元 研發成本：從10月1日開始立項研發，到11月17日多功能取砼器安裝測試完畢，犧牲了兩個人的休息時間，排除各種方案，成本無從計算。如果能夠看著自己的成果在公司順利使用，做出貢獻也就值了，暫且股價1元。 總價材料陳本+制造陳本+研發成本=55元+465元+1元=521元六.使用說明書（詳細使用說明書附件2）本小節使用規范以三代機使用方法為例，流程圖如下1-10：STEP1：將取樣機各零部件組裝完成，添加適當潤滑油，來回轉動3次，地面用水稍微潤濕；STEP2：將取樣桶倒立，雙手按住提手的同時按下彈簧夾

20、子，放上地板，用夾子卡好STEP3：將取砼筒整體放在掛鉤上，等待下料STEP4：在下料過程中，轉動把手用取樣桶接好料只會，判斷接滿只會，反方向轉動把手，將料取出STEP5:：松開夾子，提起取樣桶，用卡尺兩處塌落度STEP6：用鏟子取出底板，用鏟子鏟掉混凝土，打開水龍頭清洗干凈設備，等待下次使用。取樣器準備，地板潤濕轉動把手均勻取樣測量實際塌落度 清洗完畢圖1-10 三代多功能取砼器使用流程圖七.項目參與人員介紹八.項目總結和感謝實際問題出現是，我們心中有股巨大的力量推動自己去動手。不管前面遇到的困難是什么，我們善于用自己的雙手去解決，爭做一個行動的巨人。我想只要我們愿意去做，上帝會給我們力量！研究一個市面上沒有的新產品還是有點難得，思緒很多很難統一。但是我們要的就是要創新，要做的就是從來沒有的，要做就做全國第一！讓我們公司