水泥搅拌技术原理（小小搅拌全球首创）

顶端新闻·河南商报记者 郭丁然 文图

在河南许昌有不少“全国之最”——发制品生产规模最大的河南瑞贝卡股份有限公司；同行业中规模最大、品种最全的专业化生产厂家许昌远东传动轴有限公司；全国最大的超硬材料生产基地……

近几年，成功研发生产出全球首台振动搅拌混凝土机械的许昌德通振动搅拌科技股份有限公司（以下简称“德通搅拌”）正在迅速崛起，未来有望为许昌增添新的“全国乃至全球之最”。

全球首台，颠覆行业

混凝土，大家都不陌生，广泛应用在如今的建筑领域。它是将水泥、集料（碎石等）、水与各种掺合物按一定比例配合，经过搅拌、浇注和硬化而成的复合材料。早期人们曾称混凝土为“人工石”，因此国内用一个字来概括叫做“砼（拼音为tóng）”。

1934年，年仅25岁的德国机械师FriedrichWilhelmSchwing发明了最早的混凝土搅拌机，通过机械来实现混凝土的批量化生产。在随后的几十年中，全球的混凝土搅拌机械都是基于这种静力搅拌技术，没有出现过重大改变。

这种传统的搅拌方式，存在均匀性差、结构耐久性低等缺点。打个比方，就好比我们冲泡芝麻糊，时常会出现不好搅匀的疙瘩。这种情况出现在混凝土搅拌过程中，会让混凝土的强度低，也会造成了水泥等原料的浪费。

（德通振动搅拌机模型）

德通搅拌经过多年研发、测试，首创了位移式激振和振动能量定向传播等关键技术，成为了全球率先成功实现振动搅拌技术产业化的企业。

他们的设备填补了全球混凝土搅拌行业的技术及设备空白，使混凝土工作性质、力学性能以及耐久性能得到革命性提升。

搅拌均匀，每年可为全国节省水泥超2亿吨

混凝土是当今国内外最大宗的建筑材料，在国民经济中占有重要地位。

振动搅拌，不仅能使混凝土更坚固还能节省水泥用量。在搅拌的同时加以高频振动，使水泥颗粒处于颤振状态，从而破坏水泥凝聚团，使水泥颗粒均匀分布，以达到混凝土在宏观和微观上的匀质。

（采用德通振动搅拌的混凝土凝结后的截面样品）

顶端新闻·河南商报记者了解到，试验数据表明，在同等条件下，振动搅拌与传统的强制（静力）式搅拌相比，当水泥用量不变时，混凝土强度提高8%以上；当混凝土强度不变时，可节省水泥5%~25%；搅拌时间可缩短20%以上，节能约30%。

根据国家统计局最新数据，2021年全年水泥产量23.63亿吨，按照节省水泥10%来结算，使用振动搅拌设备后每年可节省水泥2.36亿吨，每年可以节约人民币944亿元（按水泥400元一吨计算）。此外，生产1吨水泥大约需排放0.75吨左右的二氧化碳。应用振动搅拌技术后，可减少1.77亿吨二氧化碳气体排放。

由于优越的性能，目前德通搅拌在振动搅拌设备细分领域国内市场占有率达95%以上，占据振动搅拌行业的龙头地位。

读博偶遇“新技术”，果断改变课题

这看似简单的搅拌机背后倾注了两代人20年的心血。

（早年的振动搅拌试验机型）

“这个项目源自于我读博时期的导师，接触到这项技术也是个偶然。”许昌德通振动搅拌科技股份有限公司董事长张良奇博士告诉顶端新闻·河南商报记者，

2009年，张良奇已经是拥有一家路桥养护集团的成功企业家。为了企业的升级发展，他来到长安大学攻读机械设计博士学位，方向是道路养护设备自动化。

来到学校后，他了解到导师冯忠绪教授多年来一直在研究混凝土振动搅拌技术。

张良奇介绍，1931年苏联和德国的科学家发现由于搅拌不够均匀，混凝土存在微观重大缺陷，由此拉开了混凝土微观均匀的科学探索，但长期以来世界范围内没有人能突破相关技术难题。

“冯忠绪教授1992年创建混凝土搅拌的数学和物理模型，以全新理念开启混凝土振动搅拌技术研发。”张良奇说，“我意识到这是将是一个改变行业格局的重大发明，对我国乃至世界的土木建筑工程领域意义很大，就果断将博士方向改变为‘混凝土振动搅拌设备研发’。志在将这项技术成功的实现产业化。”

股东反对，自己当“车间主任”亲自干

研发过程的困难自不必说，仅研发经费就投入了2000多万元。

张良奇说，当时身边的人都觉得自己“疯了”。有人甚至直言不讳：“那么行业内多大公司大企业都没搞出来，咋可能轮到你？”

（德通搅拌的车间一角）

张良奇顶住了外界的质疑，经过与导师一起不断地尝试，振动搅拌设备试验机研制成功，进入中试阶段。中试设备就在张良奇自己的公司的车间内进行调试生产，但4个月过去了没有进展。

“后来我了解到，原来是公司股东怕我把公司的老本都花光了，就采取‘消极怠工’的方式反对继续试验。”张良奇说，看到这种情况他就亲自担任起“车间主任”带着工人们一起进行设备的改进调试。

功夫不负有心人，2012年他们研制出世界首台混凝土振动搅拌机。

2015年12月26日，由中国“振动利用工程”学科的开拓者、中国科学院学部委员（院士）、东北大学教授闻邦椿任主任委员的技术鉴定委员会鉴定认为，长安大学和德通公司共同研发完成的“混凝土振动搅拌主机”、“稳定土振动搅拌主机”两个项目科技成果属国际首创，多项技术填补了国内外空白，处于国际领先水平。

中国工程机械协会原理事长史来德教授等行业知名专家也认为，这是我国工程机械新技术转化领域的一个经典案例。

不断创新，未来要推动超高强度水泥应用

凭借突出的性能德通振动搅拌机迅速得到市场认可，如今客户涵盖中国建筑、中国交建、中国中铁等大型企业。

设备所生产的混凝土产品已在雄安新区京德、荣乌高速，五峰山长江大桥，天府机场等全国30个省市600余项工程应用。

不仅国内热销，他们的设备还走出了国门，销往“一带一路”沿线的塞内加尔、老挝等7个国家和地区。

2019年，他们研发的振动搅拌机整站系列产品实现产业化、规模化。这种搅拌站，不仅搅拌效果好，还具有粉尘收集、除尘收集率99.9%，收集的粉尘可以进入主机循环使用。此外，还具备物联网技术，可以24小时全天候设备实施远程监控和技术诊断。德通的多项振动搅拌装备和技术列入交通运输部重大科技创新成果库。

而后，他们又围绕搅拌技术研发了建筑固废再生技术，可以将工业固废、城市渣土、泥浆资源化处置，实现工程建设、路基、地基等材料的再生循环利用，并在河南、河北、北京、湖南等地工程项目应用。

“未来我们还将利用振动搅拌技术，推动超高强度水泥的广泛应用。打造百年、千年屹立不倒的建筑。”张良奇说。

主席曾在全国科技创新大会提出：广大科技工作者要把论文写在祖国的大地上，把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中。

张良奇用自己的行动，对这句话进行了完美的诠释。

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