某企业年产50万m3特种混凝土搅拌站设计.doc

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某企业年产50万m3特种混凝土搅拌站设计

摘要

混凝土搅拌站泛指配置了制备混凝土所需用的各种原材料的储料、供料、配料、搅拌和控制等装置，将各种骨料、粘结剂、掺合料、添加剂和水按一定配比通过搅拌机，采用集中搅拌供应新鲜混凝土的方式生产混凝土的成套设备。

本次设计题目是某企业年产50万立方米特种混凝土搅拌站设计，从特种混凝土配合比设计、物料平衡计算、原材料的输送、计量到设备选型计算和主机能力计算、物料储存量的计算，让我熟悉特种混凝土搅拌站的整个工艺流程、总平面布置以及各设备之间的相互连接关系。

高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。

关键词：

高强混凝土工艺流程设备选型

Abstract

Concretemixingstationconfigurationreferstothepreparationofconcreterawmaterialsrequiredforthestorageofvariousmaterials,feed,ingredients,mixingandcontrolequipment,allkindsofaggregate,binders,admixtures,additivesandwater,accordingtoacertainRatiothroughthemixer,mixingfreshconcreteacentralizedmannertheproductionofconcreteequipment.

Thistopicisacompanydesignedannualoutputof50millioncubicmetersofspecialdesignofconcretemixingstation,fromspecialconcretemixdesign,materialbalancecalculations,thedeliveryofrawmaterials,measurementcalculationstoequipmentselectionandhostcapacity,andthecalculationoftheamountofmaterialstoredSoIamfamiliarwiththespecialprocessofconcretemixingstation,generallayout,aswellasconnectivitybetweendevices

High-strengthconcreteasanewbuildingmaterial,withitshighcompressivestrength,resistancetodeformationability,density,lowporosityandthesuperiorityofhigh-risebuildingstructure,largespanbridgesandsomespecialstructureswidelyApplication.

Keywords:

high-strengthconcretetechnicalprocessequipmentselection

摘要 I

ABSTRACT II

前言 1

第一章混凝土配合比与物料平衡计算 4

1.1混凝土配合比的计算 4

1.1.1设计条件 4

1.1.2混凝土配合比计算 4

1.2物料平衡计算 5

1.2.1干物料 6

1.2.2湿物料 6

1.2.3物料平衡表 7

第二章设备选型计算 8

2.1搅拌站的选型计算 8

2.2螺旋输送机的选型计算 9

2.2.1原始资料 10

2.2.2螺旋直径计算 10

2.3砂石输送设备选型计算 11

2.3.1水平带式输送机 12

2.3.2倾斜带式输送机 12

2.4水表的选型 13

2.5料仓的选型计算 14

2.6砂石仓的计算 15

2.7除尘装置 16

2.8搅拌站的计量系统 16

2.9主机能力平衡表 17

第三章工艺流程简述 18

结束语 20

致谢 21

参考文献 22

前言

毕业设计的目的在于培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析、解决实际问题能力。

使学生系统而熟练地掌握混凝土搅拌站生产工艺流程，具有进行混凝土搅拌站初步设计计算、编写设计说明书等工作能力。

进而培养学生创新精神和实践能力，为今后的实际工作打下基础。

自从水泥被开发后，以水泥为粘结剂，石子和砂为骨料制成的混凝土成为应用最为广泛的一种建筑材料，制备混凝土的搅拌机械装备随即诞生和发展。

早期的混凝土制备采用单机搅拌形式，而在搅拌机基础上配置砂石、水泥和水的供料计量和控制装置便构成了搅拌站的雏形，并逐渐发展形成了紧凑式、组合式、卧式、直投式、立式等各种结构形式的搅拌站。

随着混凝土工程施工技术的不断进步和商品混凝土的应用与推广，对混凝土制备装置性能和功能的要求不断提高。

同时，粉煤灰、矿渣粉等活性矿物掺合料和膨胀剂、减水剂、泵送剂、缓凝剂、增强剂、速凝剂、防冻剂、塑化剂等添加剂的相继开发和应用，制备混凝土的原材料元素增加，对搅拌站配置及技术要求也相应提高。

与早期产品相比如今混凝土搅拌站无论是成套设备的配置和技术条件，还是整机的功能和性能指标，以及产品的适用性和可靠性都有了明显的变化和显著的进步。

搅拌站的要素包括搅拌机、计量系统、料仓、带式输送机、螺旋输送机、斗式提升机、装载机、混凝土罐车。

混凝土搅拌机是搅拌站的主要组成部分，也称为搅拌主机，其功能是将混合料搅拌成均质混凝土。

现在使用的计量系统为全自动电脑控制系统：

整套管理系统，精确计量，自动记录，可贮存、修改、打印数据，全过程监控搅拌过程。

料仓包括砂石料仓、粉料仓、外加剂储存罐、水池。

随着城市现代化建设的不断发展，以往那种有工地自行生产混凝土的方式由于其质量难以保证噪声及粉尘污染大，因而必将为自动控制的混凝土搅拌站所取代。

自动控制的混凝土搅拌站具有产品质量优良稳定，生产成本低环保性能良好等特点，正在成为混凝土生产的主流。

混凝土搅拌站计算机控制系统是一套用于生产混凝土的自动化电子配料、控制装置。

它由工控机、操作台及配电柜三部分组成。

能够按照给定的配方，自动、连续地控制哥部分组成．连续地控制各部分物料称量、投料、搅拌和出料。

同时该系统的软件还具有财务管理、生产统计、误差分析及原材料消耗统计等一系列管理功能。

另外．在研制混凝土搅拌站自动控制系统的过程中还着重考虑了如何提高系统的可靠性和精度的问题。

随着我国的城市化进程不断向前推进，商品混凝土在全国大中城市得到了迅速发展和推广应用，混凝土搅拌站也得到了高速发展。

但是随着工程建设规模的迅速发展，规划建设的高层建筑，大型工业和基础设施项目越来越多，对工程质量的要求特别是对混凝土强度等级设计标准的要求越来越高。

故本次课题无疑满足了混凝土以后的发展方向——高强混凝土。

从我国现今的结构设计和施工技术水平出发,同时考虑混凝土材性的变化,一般认为将强度等级不小于C80的结构混凝土称为高强混凝土。

高强混凝土的优点很多：

1）强度高,变形小,使用于大跨、重载、高耸结构。

2）流动性大,早期强度高。

3）耐久性和抗渗、抗冻性好,能承受恶劣环境条件考验,使用寿命长。

4）重量轻,节材效果显著。

5）能缩短加载龄期,并承受大的预应力,且预应力损失小。

最先使用高强混凝土的是美国，其中芝加哥市尤其突出，20世纪70年代前后兴建期大量高层建筑，大部分是以高强混凝土作为结构受力材料。

现在德国现行的混凝土结构设计规范已达C110级，强度等级为世界之最。

挪威是目前应用超强混凝土最好的国家。

而我国首次使用高强混凝土的建筑是“毛主席纪念堂”（1977年）,全部混凝土结构采用60.0MPa的高强混凝土。

近年来,由于高标号水泥和高效减水剂的研制和生产,为普通条件下配制高强度混凝土提供了有利条件,促进了高强混凝土的研究和在实际工程中的应用。

但我国高强混凝土在多数地区应用还较少,在较发达地区的高层建筑、大跨桥梁、海上建筑等应用较多。

C80以上高强高性能混凝土仅在经济发达的城市或地区的推广应用较为普及。

据调查资料显示，就目前我国而言，混凝土搅拌站生产企业众多，产品已形成系列化，但技术水平参差不齐，只有部分产品接近国际先进平，有些技术已经超过进口混凝土搅拌站的水平，其中部分产品具有自动化程度高、生产能力、称量精度高、投资少、搅拌质量好，能实现多仓、多配合比、不问断地连续生产以及主机及其主要元器件的国产化程度高等优点，但我国的混凝土搅拌站还存在着整体技术含量不高、普及率不高、地区差异较大、智能化程度不高和环保性能不高等缺点。

在设计中我们应该解决的问题有以下几个：

1.年产50万m3特种混凝土搅拌站的混凝土配合比设计、物料平衡计算；

2.年产50万m3特种混凝土搅拌站设备选型计算和主机生产能量平衡计算；

3.年产50万m3特种混凝土搅拌站设计说明书的编制；

4.年产50万m3特种混凝土搅拌站工艺流程图及混凝土搅拌楼工艺布置图设计。

第一章混凝土配合比与物料平衡计算

1.1混凝土配合比的计算

1.1.1设计条件

采用的材料：

1）水泥：

P.O42.5级，水泥强度等级值的富余系数为1.10～1.13，密度为3.11g/cm3；

2）砂：

中砂，表观密度2.64g/cm3，堆积密度1.50g/cm3；

3）石：

碎石，表观密度2.70g/cm3，堆积密度1.55g/cm3；石子最大粒径5～20mm；

4）水：

自来水。

5）减水剂：

掺用高效减水剂，定为PCA聚羧酸高效减水剂，减水率25%，掺量1.5%。

6）粉煤灰：

Ⅰ级，密度2.29g/cm3，掺量10%。

7）硅粉：

比表面积15000～20000kg/m2，掺量5%。

本搅拌站为某建筑公司配套的专用搅拌站，其特种混凝土主要用于些特殊要求的建筑物。

混凝土设计强度等级为C80，要求强度保证率95%。

要求混凝土拌和物的坍落度为35～50mm，施工单位为历史统计资料。

1.1.2混凝土配合比计算

一、确定水胶比

查阅大量资料，根据前人经验取水胶比为0.28。

二、确定试配强度

根据JGJ／T55－2000；混凝土配制强度为：

fcu.o≥fcu.k+1.645δ式（1.1）

C80的混凝土δ取6MPa；fcu.k取80

fcu.o≥89.9MPa

三、计算用水量

确定1立方米混凝土用水量

由碎石的最大粒径为20mm，坍落度为35~50mm，查混凝土单位用水量选用表得Mw0=195Kg/m3

掺加高效减水剂，减水率为25%。

故实际用水量Mw=146kg/m3

表1.1混凝土单位用水量选用表（Kg/m3）

坍落度

碎石最大粒径（mm）

指标

31.5

10~30

200

185

175

165

35~50

210

195

185

175

55~70

220

205

195

185

75~90

230

215

205

195

四、确定1立方米混凝土胶凝材料质量

M胶=MW/0.28=521kg

五、确定立方米混凝土粉煤灰、硅粉、水泥用量

M粉煤灰=M胶×10%=52.1kg

Msi=M胶×5%=26.05kg

Mc=M胶-M粉煤灰-Msi=442.85kg

六、确定1立方米混凝土减水剂用量

M减水剂=Mc×1.5%=6.64kg

七、确定1立方米混凝土粗细骨料用量

由经验取砂率为35%

查阅大量资料得混凝土容重为2400kg/m3

MW+MS+MG+M胶+M减水剂=2400

MS/（MS+MG）=0.35

得到MS=604.23kg，MG=1122.13kg

八、故设计配合比为：

Si:

M=146:

604.23:

1122.13:

442.85:

26.05:

52.1:

6.64=1:

4.14:

7.59:

3.03:

0.18:

0.36:

0.05

1.2物料平衡计算

在实际生产中，砂石含有少量的水分。

生产操作过程，原料有少量的生产损失。

砂含水量为3%，石含水量为1%。

生产损失为：

水泥1%；砂3%；石3%；水2%。

年工作时间：

250天

日工作时间：

2班制每班8小时

混凝土的配合比为：

Si:

M=1:

4.14:

7.59:

3.03:

0.18:

0.36:

0.05

1.2.1干物料

一、水泥

生产损失1%，无含水量。

干物料=湿物料

一天：

885.7×（1+1%）=894.56t

一年：

894.557×250=223640t

二、硅粉

生产损失0，无含水量.

一天：

26.05×2000=52.1t

一天：

52.1t×250=13025t

三、粉煤灰

生产损失0，无含水量.

一天：

52.1×2000=104.2t

一年：

104.2×250=26050t

四、减水剂

生产损失0，无含水量.

一天：

6.64×2000=13.28t

一年：

13.28×250=3320t

1.2.2湿物料

一、砂

含水量为3%，损失率为3%。

一天：

604.23×2000×（1+3%）×（1+3%）=1240.6t

一年1240.6×250=310150t

二、石

含水量为1%，损失率为3%。

一天：

1122.13×2000×（1+3%）×（1+1%）=2311.59t

一年：

2311.59×250=577897t

三、水

损失率为2%。

一天：

146×2000×（1+2%）-2311.59×1%-1240.6×3%=258.3t

一年：

258.3×250=64575t

1.2.3物料平衡表

经计算得出物料平衡表见表1.2

表1.2物料平衡表

物料名称（%）

天然水分（%）

生产损失（%）

物料平衡

备注

干物料

湿物料

天

年

天

年

水泥

894.56

223640

－

混凝土单位为m3，其余单位是t

砂

1240.60

310150

1277.82

319455

石

2311.59

577897

2334.7

583676.5

水

297.84

74460

258.3

64575

硅粉

52.1

13025

粉煤灰

104.2

26050

减水剂

13.28

3320

混凝土

2000

500000

第二章设备选型计算

2.1搅拌站的选型计算

搅拌机以搅拌原理来划分可分为强制式和自落式两类。

自落式搅拌机有较长的历史，早在20世纪初，由蒸汽机驱动的鼓筒式混凝土搅拌机已开始出现。

50年代后，反转出料式和倾翻出料式的双锥形搅拌机以及裂筒式搅拌机等相继问世并获得发展。

自落式混凝土搅拌机的拌筒内壁上有径向布置的搅拌叶片。

工作时，拌筒绕其水平轴线回转，加入拌筒内的物料，被叶片提升至一定高度后，借自重下落，这样周而复始的运动，达到均匀搅拌的效果。

自落式混凝土搅拌机的结构简单，一般以搅拌塑性混凝土为主。

强制式搅拌机从20世纪50年代初兴起后，得到了迅速的发展和推广。

最先出现的是圆盘立轴式强制混凝土搅拌机。

这种搅拌机分为涡桨式和行星式两种。

20世纪70年代后，随着轻骨料的应用，出现了圆槽卧轴式强制搅拌机，它又分单卧轴式和双卧轴式两种，兼有自落和强制两种搅拌的特点。

其搅拌叶片的线速度小，耐磨性好和耗能少，发展较快。

强制式混凝土搅拌机拌筒内的转轴臂架上装有搅拌叶片，加入拌筒内的物料，在搅拌叶片的强力搅动下，形成交叉的物流。

这种搅拌方式远比自落搅拌方式作用强烈，主要适于搅拌干硬性混凝土。

虽然双卧轴强制式混凝土搅拌机的动力消耗较大、维修费用较高、也不适于大粒径骨料混凝土搅拌，但它具有进料时间快、搅拌时间较短、搅拌效果较好、生产速度快、对环境污染小等优点。

虽然只有二十多年历史，但已为各搅拌站所用。

故本设计采用双卧轴强制式混凝土搅拌机。

搅拌站年产50万立方米，年工作250天，每日2班每班8小时，故时产量为125m3/h。

表2.1搅拌机的选择计算

序号

项目

单位

计算公式及依据

计算结果

确定搅拌机工艺方案

根据工艺布置要求及《物料平衡表》

方案I

方案II

双卧轴强制式

混凝土搅拌机

锥形倾翻出料

混凝土搅拌机

需搅拌物料

水泥

t/d

《物料平衡表》

885.7

石子

t/d

2334.7

砂

t/d

1277.82

水

t/d

258.3

减水剂

t/d

13.28

硅粉

t/d

52.1

粉煤灰

t/d

104.2

搅拌楼生产能力

时产量

㎥/h

125

日产量

㎥/d

2000

选择混凝土搅拌机

名称、型号、规格

《混凝土手册》表4-4和表4-6以及《物料平衡表》

JS3000型双卧轴强制式混凝土搅拌机

JF3000锥形倾翻出料混凝土搅拌机

出料容量

3000

进料容量

4800

搅拌额定功率

95.0

40.0

每小时工作循环次数不少于

次

骨料最大粒径

120

250

每台机每小时生产能力

㎥/h

Q=3600VΦ/t1+t2+t3

190.1

95.0

综合分析、比较

在进料容量、出料容量相等的条件下，锥形倾翻出料混凝土搅拌机的生产能力远小于双卧轴强制式混凝土搅拌机，达不到生产要求。

而且双卧轴强制式搅拌机，结构紧凑、运转平稳高效，搅拌更激烈、均匀、迅速，独特的轴端密封机构保证了可靠性及较长的使用寿命。

结论

方案I比方案II好，故选择方案I。

续表2.1

2.2螺旋输送机的选型计算

水泥等粉料的输送必须在完全密封的腔体内进行，以免污染环境和输送物料受潮。

这里我们选用LSY系列螺旋输送机，其结构紧凑、截面积小、质量轻、密封性能好、工艺布置灵活、拆装移动方便、操作安全，特别适宜混凝土搅拌装置中从水泥仓到搅拌机或从水泥仓到配料机之间的散装水泥输送。

2.2.1原始资料

输送物料为水泥，其输送能力Q=55.91t/h；

输送距离L＝10m；

输送量为17.98m3/h

物料单位容重质量为λ=3.11t/m3

2.2.2螺旋直径计算

螺旋直径可初步按下式计算：

式（3.1）

式中：

－－输送能力t/h；

－－物料特性系数；

ε－－倾斜输送系数；

λ－－物料单位容重，t/m3；

－－填充系数。

表2.3倾斜系数表

倾斜角度/°

倾斜输送系数ε

0.94

0.88

0.82

0.76

填充系数φ

0.5

0.46

0.40

0.38

0.36

表2.4常用物料的填充、特性、综合系数

物料的粒度

物料的磨琢性

物料

填充系数

螺旋面形式

特性系数K

综合系数A

粉状

无、半磨琢

面粉、石灰、纯碱、煤粉

0.35~0.40

实体螺旋面

0，0415

粉状

磨琢性

水泥、白粉、石膏粉

0.25~0.30

实体螺旋面

0.0565

粉状

无、半磨琢性

泥煤、谷物、锯木屑

0.25~0.35

实体螺旋面

0.0490

粉状

磨琢性

型砂、沙、成粒的煤

0.25~0.30

实体螺旋面

0.0600

根据工艺布置要求查表知K＝0.0415，φ＝0.36，ε＝0.76，λ＝3.11得D=0.221m

根据表2.5可知LSY250、LSY300、LSY400满足条件，分析这三种螺旋输送机的相关参数和价格方面考虑选LSY250型号的螺旋输送机。

表2.5LSY系列螺旋输送机技术参数

LSY

160

200

250

300

400

旋体直径（mm）

163

187

238

290

365

旋体转速（r/min）

300

260

200

175

机壳外径（mm）

194

219

273

325

402

额定输送量Q（水泥）（t/h）45°-0°

28~40

38~58

55~80

80~110

110~140

输送长度（m）

3~13

3~15

4~15

6~15

6~12

工作位置角度α

0°~60°

0°~55

0°~45

电动机

型号

L≤7

Y132S-4

Y132M-4

Y160L-6

Y180M-4

功率（kW）

5.5

7.5

18.5

型号

L＞7

Y132M-4

Y160M-4

Y180L-6

Y180L-4

功率（kW）

7.5

表2.6LSY系列螺旋输送机的选择计算

序号

项目

单位

计算公式及依据

计算结果

原始参数

所需输送水泥能力

t/h

《物料平衡表》

55.91

输送距离

根据工艺布置图要求

输送槽斜度

LSY系列螺旋输送机的选型

型号

LSY系列螺旋输送机的主要技术参数

LSY-250

螺旋体直径

238

输送长度

4~15

螺旋体转速

r/min

200

外壳直径

273

工作角度

0~60

输送能力

t/h

60~80

电机型号

Y180L-6

电机功率

结论

所选型号螺旋输送机的最大输送能力为60t/h，大于实际的输送能力，完全满足生产要求。

2.3砂石输送设备选型计算

带式输送机具有效率高、输送量大，且输送距离长、动力消耗低、结构简单、安装维修方便、连续输送操作、云转平稳可靠、噪音较小等优点，获得了广泛应用。

下面分别介绍这两种带式运输机的选型：

2.3.1水平带式输送机

表2.7水平带式输送机的选择计算

序号

项目

单位

计算

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