混凝土管桩厂工艺设计Word文档格式.doc
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变电站
养护工段
装模车间
1.3设计系数
产量不平衡系数是考虑到生产中由于设备发生故障，停电，产品配套生产和供需不平衡等影响日平均产量的因素而相应采用的产量提高系数。
设计中日产量按下式计算：
（1.1）
式中：
：
日计算产量（m3/日）；
Q：
年设计产量（m3/年），永久性工厂采用的日生产不平衡系数K=1.2；
K：
日产量不平衡系数；
T：
年工作天数（天）。
1.3.2设备利用系数
设备利用系数是指机械设备在每班八小时工作时间内的有效利用率。
由于生产过程中，有的设备为间歇式操作，有的设备不允许持续工作，时间的限制而不能连续运转等原因造成设备达不到标定产量。
设计中采用的设备利用系数K=0.85。
1.3.3时间利用系数
时间利用系数是指每班工人工作8小时的有效利用率。
设计中采用的时间利用系数K=0.9。
1.4总平面图布置
1.4.1总平面图布置原则
1.因地制宜，充分利用地形条件，布置力求紧凑，要节省占地面积，提高建筑系数。
原材料堆场及成品堆场应按当地的运输条件，合理确定面积，留有一定余地。
2.首先工艺流程的合理性，从原料输送到成品堆场，应避免倒流水作业。
3.各车间应按朝向和主导风向布置，对产生粉尘和污染的车间，应布置在工厂的下风方向。
4.较大型的工厂适当的划分工厂区，按工种进行分区布置。
5.在辅助车间与主车间之间，辅助车间与辅助车间之间应满足防火，卫生和采光条件好的情况下，应尽量缩短工艺流水线，避免长距离运输和交叉运输。
6.当厂区设有铁路专用线时，应考虑建筑物与铁路线的交叉点要作好具体处理措施。
7.当分期建设时，应考虑公用设施即运输系统配置的合理性。
8.必须根据工厂的发展规划，预期考虑到扩大再生产和改进生产的可能性。
1.4.2本设计总平面图布置
为了流畅施工和合理利用空间，其中煤场与养护车间，砂石储料仓和搅拌楼布置位置需整合考虑。
确定的预应力混凝土管桩厂总平面图见图1-1所示。
入口
调度室
出口
实验室办公楼
食堂
变电站
设备库
地磅房
车库
水泥仓
装模车间
离心成型车间
养护车间
搅拌楼
石子料场
钢筋料场及操作车间
锅炉房
砂子料场
煤场
图1-1预应力混凝土管桩厂总平面图
2.原材料及混凝土的配合比
2.1水泥
混凝土管桩的强度等级为C70,选用42.5MPa的普通硅酸盐水泥，水泥技术指标符合GB175-1999,储存期不宜超过三个月，过期水泥应重新检验指定强度等级。
2.2集料
2.2.1粗骨料
1.石子颗粒与级配
（1）应采用碎石，其最大粒径不大于25mm，且不得超过钢筋净间距的3/4。
（2）石子级配，要求采用连续继配并良好。
2.石子质量的要求
（1）石子的质量应符合GB/T14685《建筑用卵石.碎石》的规定。
（2）碎石必须经过筛洗后才能使用。
当混凝土强度为C80时含泥量应小于0.5%；
当混凝土强度等级为C60时含泥量应小于1%。
（3）碎石的岩体抗压强度宜大于所配混凝土强度的1.5倍。
2.2.2细骨料
采用天然细砂，其技术应满足以下规定
1.颗粒级配
表2－1颗粒级配
筛孔尺寸mm
0.15
0.30
0.60
1.18
2.36
4.75
9.50
累计筛余%
90-100
55-85
16-40
0-25
0-15
0-10
2.泥土杂质质量（用冲洗法试验）按质量计不得大于3%。
3.硫化物和硫酸盐含量折算为三氧化硫不得大于1%。
2.3钢筋
钢筋的选用原则：
1.钢筋混凝土结构中的钢筋及预应力混凝土结构中的非预应力钢筋，宜采用Ⅰ级，Ⅱ级，Ⅲ级和乙级冷拔低碳钢丝。
2.预应力混凝土结构中的预应力钢筋，宜采用冷拉二级，冷拉三级，冷拉四级，五级。
甲级冷拔低碳钢丝，碳素钢丝，刻痕钢丝和钢绞线，采用五级钢筋时，应符合有关专门规程的要求。
预应力高强钢筋采用圆截面热处理，低合金规律变形高强钢筋，材料及规格应满足要求。
2.4外加剂和水
2.4.1外加剂
混凝土管桩掺加的外加剂一般用高效减水剂，根据国家标准GB8076-1997本设计选用UNF—1型。
2.4.2水
拌合水不应含有影响水泥正常凝结的杂质，供饮用水即可。
3.配合比计算
本设计配制的C70是属于高性能混凝土。
HPC是一种新型高技术混凝土，是在大幅普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在严格质量管理条件下制成的高质量混凝土。
它除了必须满足普通混凝土的一些常规性能外，还必须达到高强、高流动性、高体积稳定性、高环保性和优异的耐久性等要求。
其配合比也不同于普通混凝土，其配制步骤如下：
3.1配合比设计原则
高耐久性必须考虑到抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性、抗碳化性、抗大气作用性、耐磨性、碱骨料反应、抗干燥收缩的体积稳定性等。
高强度高性能砼，其强度等级的保证率为97.5%,即不合格率为2.5%以下，其概率度t≤-1.960
高工作性即混凝土拌合物在运输、浇筑及成型中不分离易操作的程度。
根据目前的施工水平和条件，高性能砼的坍落度应控制在18-22cm
经济性其关系到工程造价的高低。
3.2配制强度计算
混凝土管桩强度取C70，水泥采用强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥：
根据公式：
=-t（3-1）
=70-（-1.960）×
6
=81.76
：
高性能混凝土配制强度；
混凝土立方体抗压强度标准值；
t:
概率度，当砼保证率为97.5%,t=-1.960；
混凝土强度标准差。
见表1
表3-1
＜C20
C20-C35
≧C35
/
4
5
3.2水胶比
Fc,e=rc.fce-g（3-2）
=1.13×
42.5
=48.025Mpa
Fc,e:
水泥的实测强度；
fce-g：
水泥的标准强度；
rc：
水泥强度的富余系数，一般可取1.13
=0.304fc,e【（C+M）/W+0.62】（3-3）
C:
每立方米砼中水泥用量，kg/m3；
M:
每立方米砼中矿物质的掺加量，kg/m3；
因本设计不掺加矿物质，故其值为零。
W:
每立方米砼中水的用量，kg/m3。
又3-1及3-2得81.76=0.304×
48.0（C/W+0.62）
可得：
C/W=4.983
则：
W/C=0.20
3.3单位用水量的计算
在进行配合比设计时，可根据砼配制强度参考表2中最大单位用水量的经验数据。
表3-2
砼试配强度/Mpa
最大单位用水量/（kg/m3）
60
175
65
160
70
150
90
140
105
130
120
查表得本设计试配强度为C80，介于C70~C90之间，故最大单位用水量为145kg，掺入UNF-1减水率β=20%，掺量为0.5%
因此，实际用水量：
W=MW0（1-β）=145×
（1-20%）=116kg
3.4水泥用量的计算
C=116×
4.983=578kg
3.5减水剂用量的计算
A=578×
0.5%=2.89kg
3.6石子和砂子的计算
根据工程实践经验，高性能砼的砂率在36%~42%之间，故sp取36%，
根据混凝土重量法，由下式：
CO+GO+SO+WO=rh（3-4）
SO/（GO+SO）=（3-5）
1混凝土的水泥用量（）；
1混凝土的粗骨料用量（）；
1混凝土的细骨料用量（）；
1混凝土的用水量（）；
rh：
1混凝土的质量。
一般取2400~2450，在此取2400
砂率（%）；
所以，578+GO+SO+116=2400，再由（3-5）解得=975；
=731
配合比如下：
水泥：
砂：
石：
水=C:
S：
G：
W
=578：
731：
975：
116
=1：
1.26：
1.69：
0.20
3.7材料用量
一年生产6万根管桩，长10m，外径500mm，内径300mm。
平均每根管桩所需混凝土：
×
（0.4×
0.5-0.3×
0.3）=1.256m3
则全年生产管桩需混凝土：
6×
10000×
1.256=75360m3
平均每日生产管桩：
60000÷
254=236根
每日生产所需混凝土：
75360/254=296.7
考虑日生产不平衡系数：
=296.7×
1.2=356m3
K为日生产不平衡系数取1.2，所以每小时生产混凝土的量Qh为：
Qh=356/16=22.25
每方混凝土中外加剂的用量为：
577.2×
0.5%=2.886kg
表3－3材料用量明细表
材料
年（t）
日（t）
小时（t）
水泥
43558.08
205.77
12.86
砂
55088.16
260.24
16.26
石子
73476
347.1
21.96
水
8741.76
41.30
2.58
UNF-1
217.49
1.03
0.064
4.水泥筒仓设计
4.1概述及工艺流程
本设计工厂为大型混凝土制品厂，故在靠近混凝土搅拌楼处设置3个中型筒仓，内贮存散装水泥，其优点是贮量大，周期长,运输方便，便于工厂进行集中管理。
水泥采用公路运输，贮存周期以20天计。
水泥的卸料，输送均为气力。
其优点是：
密封性好，输送简便，迅速，设备维修少，易于实现自动化作业，其工艺流程如下：
散装水泥汽车→入灰管→水泥筒仓→仓式泵→输送管→卸料弯头→搅拌楼水泥仓
4.2水泥筒仓
本厂水泥筒仓包括两部分：
卸料间和筒仓。
卸料间包括卸料棚，控制室和调车房，该卸料间主要完成散装水泥的卸料工序，并向仓体输送水泥。
筒仓包括顶房，筒体和仓底供料间。
散装水泥被卸料。
输送到仓顶房后，分别按品种，规格输入筒仓筒体内贮存。
使用时有仓底供料间内的供料及输送设备将水泥输送到搅拌楼。
4.2.1水泥筒仓的计算
要求公路运输，储存7天,水泥损率0.5%。
储存量：
Q=qnG/（1-η）=0.504×
7×
356÷
（1-0.5%）=1262t
V=Q/1300=1262×
1000/1300=971m3
水泥堆积密度1300kg/m3
查《混凝土制品厂工艺设计手册》表4-3-6，选用筒仓的筒体内径6m，高15m，有效容积380m3，几何容积为430m3。
所以筒仓的个数：
n=971.7／380=2.6，故取3个中型水泥筒仓。
钢料斗锥斗倾角：
α=50度，入料方式：
气力输送，填充率：
φ=0.8，卸料口的尺寸为300×
300mm。
供料设备：
采用φ1600仓式泵（单仓泵）
仓式泵的优点是没有易磨损的部件，检修工作量较小，与螺旋泵相比电耗低，缺点是体形较大，占据空间大。
输送能力：
G=60×
V×
γ×
φ/（t1+t2）（4-1）
=60×
2.5×
1.25×
0.8/（1+4）
=30t/h
G：
单仓泵的输送能力（）；
V：
仓的容积（）；
γ：
仓内物料堆积密度（吨/米3），水泥取=1.25；
φ：
仓内物料充满系数，一般取φ=0.7~0.8；
选用单仓泵卸料口标高查《混凝土制品厂工艺设计手册》表4-3-9选用H=3.8m；
仓顶房设有水泥入料设备，输灰管道，卸料弯头，和收尘设备（具有保温功能）
查表《混凝土制品厂工艺设计手册》4-3-12壁厚160mm；
仓底设计为锥体仓底。
4.2.2破拱装置
由于水泥粒子之间或粒子与壁面之间的摩擦，粘附及粘结的作用，长使水泥在斗口出成拱。
在筒仓设计中，必须考虑防止成拱的措施，以及一旦成拱后的如何选用破拱装置。
充气头入口空气压力为0.25-0.5MPa。
4.2.3仓顶房
位于筒仓顶部，主要布置水泥入料设备及收尘设备。
入料设备选用输灰管道和卸料弯头。
在贮存同一品种，标号的各筒仓筒壁上部，用400×
400的连通孔。
仓顶房设有水泥入料设备，输灰管道，卸料弯头和收尘设备（具有保温功能），仓底设为锥体仓底。
5.搅拌车间
5.1概述
搅拌车间是混凝土制品工厂的主要辅助车间，搅拌车间的基本工艺流程如下：
给料
给料设备
砂石水泥
贮仓
称量
称
稀释
稀释设备
外加剂
混合搅拌
搅拌机
混凝土混合物运输
输送设备
供水设备
图5.1搅拌车间基本工艺流程图
按竖向布置分类，搅拌车间采用单阶式布置。
单阶式是将混凝土原料一次提升到最高点，然后按照工艺过程逐渐下落，制成混凝土混合物，单阶式搅拌车间自上而下大致如下：
仓顶层（包括贮料仓），称量层，搅拌层，下料层，底层。
单阶式搅拌车间易于实现机械化，自动化，各设备车间衔接紧凑，生产效率高，粉尘少，操作条件比较好，节省劳动力，动力消耗少。
缺点是：
建筑物高，设备安装比较复杂，一次投资大。
这种形式的搅拌车间实用于大、中型钢筋混凝土制品工厂。
5.2贮存工艺设计及设备选型
为避免搅拌车间因上料设备临时发生故障，中断供料而停产，以及满足北方地区对原料加热处理的要求，搅拌车间必须设置具有一定贮存量的贮仓，以保证车间的连续生产及原材料加热处理的要求。
1.贮仓工艺设计一般要求：
（1）贮仓原则上不得露天敞开放置。
（2）贮仓内壁没有供安装检修用的铁爬梯。
（3）贮仓下料口的位置根据给料，称量的形式来确定，要求布置紧凑，便于给料设备，称量备的安装，检修和使用。
（4）可能的情况下，原材料进料口的布置在贮仓中心部位为宜。
（5）水泥贮仓倾角小于60°
时，必须设破拱装置。
2.仓顶工艺设计要求：
（1）胶带输送机应设置头罩或挡板。
（2）胶结了的运输设备和卸料设备，以及卸料设备和贮仓间的连接，必须考虑密封。
（3）仓顶运输设备的驱动装置，不宜设在人行通道侧，设备周围应留有供驱动装置检修用的面积。
（4）贮仓进料口尺寸需根据选用的分料设备具体尺寸来确定。
贮仓进料口最小尺寸可根据贮仓下口最小尺寸的有关规定和计算公式进行核算。
（5）贮仓仓顶应设有不小于600×
600的检修孔，水泥贮仓还应设有Ф150~200的观察孔。
（6）当水泥采用气力输送，并没有除尘设备时，其预留孔尺寸应与所选用的除尘设备具体尺寸相适应。
（7）当几个水泥贮仓共用一套除尘设备时，各仓必须单独引出排风管与除尘设备像连接，仓与仓之间设置连通孔集中排风。
（8）仓顶应设有向砂石堆场，水泥仓库发出仓满指示的讯号设施，并应有接受砂石堆场，水泥仓库发回给料讯号设备。
3.贮仓的数量和容量
（1）贮仓的材料贮仓量可参考下表5-1使用
表5-1
原材料名称
贮仓量（小时）
本设计
一般骨料
≥2
取2
气力输送水泥
1~2吨
液状外加剂
取1
选用贮仓数量：
水泥仓1个，细骨料仓1个，粗骨料仓2个。
（2）贮仓的平面布置采用放射式布置，围绕着某一点给料布置（见下图5.2），可贮存不同规格品种的原材料，常用于单阶式搅拌车间。
每两台搅拌机合用一套贮料装置和称量设备，较单列式布置所需方式少，占地面积小。
石
图5.2贮仓的平面布置
（3）贮仓仓底倾角的要求：
贮仓采用混合贮仓，即贮仓的直壁采用钢筋混凝土结构，锥体部分采用钢板焊接，施工，安装均较方便，主仓底壁倾角：
干砂：
40°
，水泥=55°
，分类碎石：
45°
。
5.3搅拌车间的基本计算
1、搅拌车间的小时生产量：
Qs=Qj/n（5-1）
=356/16
=22.25（m3/小时）
式中，Qs：
混凝土小时计算产量（米3/小时）
Qj：
混凝土日计算产量（米3/日）
n：
日工作小时数
2、搅拌机小时生产能力计算：
Q=3600×
V/（t1+t2+t3）
=3600×
0.75/120
=22.25米3/小时
式中，q：
每小时每台搅拌机生产能力；
V：
搅拌机的出料容积，初选JG500型强制式搅拌机（单阶）；
t1:
装料时间；
t2：
混凝土搅拌时间
t3:
搅拌机卸料时间
3、搅拌机数量：
22.25/22.5=0.99，为防止搅拌机故障，故选取2台搅拌机即可。
5.4贮仓体积的确定
5.4.1贮仓体积的计算
按物料贮存两小时计，贮仓高H1=4m，H=2m，K取0.85A=B=2m，a=b=400mm，选用混合型贮仓。
1.校核石子贮仓
储备量取2小时，故储量：
21.69×
2=43.38t
选用2个贮仓：
21.69×
1000÷
1550=16.03m3
由于选用电磁振动给料机，它结构简单，维修方便，给料均匀，能满足一定称量精度要求，设备电耗小，使用费用低等优点。
查表《混凝土制品厂工艺设计手册》5-3-5最小尺寸用400×
（5-2）
=16.9m3>
14.00m3
符合要求
2.校核砂子贮仓
按物料贮存两小时计，贮仓高H1=6m，H=2m，K取0.85A=B=2m，a=b=400mm，选用混合型贮仓。
储量：
16.26×
2=32.52t
选用1个贮仓：
32.52×
1500=21.7m3
砂子贮仓体积按公式5-22得
V砂子=23.71m3>
21.7m3
符合要求。
3.校核水泥贮仓
水泥储量为2小时：
12.86×
2=25.72t
25.72×
1000/1300=19.8m3
V水泥=V砂=23.71m3>
19.8m3
5.4.2贮仓出料口尺寸的计算
贮仓的出料口应使物料顺利流出，单位时间内流放出来的物料数量应满足产量的要求。
料仓出料口尺寸与物料的性质和几何尺寸的关系可按下式进行计算。
A=K（dmax+80）tgα（5-3）
式中，A：
方形出料口的边长，mm；
dmax：
物料的最大尺寸，mm；
α：
物料的自然安息角；
K：
经验系数，对于分类物料K取2.6；
对于未经分类的物料取2.4。
由（5-3）得碎石的A=2.6（20+80）tg400
=218.2
查《砼制品生产工艺设计》表3-3-4知碎石运动时的自然安息角为350~400，取400。
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