年产30万m3商品混凝土搅拌站.doc
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2011年6月1日
安徽建筑工业学院本科生毕业设计
年产30万m3商品混凝土搅拌站工艺设计
摘要
混凝土搅拌站是随着水泥的诞生而产生和发展的。
它是建筑、桥梁、道路、大坝等工程施工中的必备设备，它由贮料、配料、搅拌、放料等结构部件组成，是一个受多环节制约的复杂系统。
而随着我国经济建设的高速发展，综合国力不断增强，国家对基础设施建设的投资力度加大，拉动了市商品混凝土的高速发展，从而产生了现代的混凝土搅拌站。
本设计的主要宗旨是高效、节能、环保等特点，所以设计为全封闭骨料堆场，它的设计极大的降低了粉尘和噪音的污染。
而且将砂石料含水量受天气影响降到最低，解决了冬季施工因砂子产生冻块对混凝土质量造成的影响，节省人工，减少工人的劳动强度。
由于料场封闭后的保温作用还降低了冬季搅拌水电加热费用，节约了能源消耗。
为解决搅拌站长期困扰的车辆洗刷水和混凝土残渣回收问题，我们设计了车辆的清洗问题。
通过车改，可以把混凝土残渣中砂石和水泥浆分离，实现了砂石再利用，并能将刷车水实现再利用，达到无污染水废物排出和水资源充分利用的目的。
关键词：
混凝土配合比砂率搅拌机配料
Annualoutputof300,000m3ofconcretemixingplantprocessdesigngoods
Abstract:
Cementconcretemixingstation,withthebirthoftheemergenceanddevelopment.Itisthebuildings,bridges,roads,damsandothernecessaryequipmentintheconstruction,whichconsistsofstoragematerials,ingredients,mixing,dischargeandotherstructuralcomponents,isamulti-linkconstrainedbyacomplexsystem.WiththerapiddevelopmentofChinaeconomicconstruction,comprehensivenationalstrength,thestateinvestmentininfrastructuretoincrease,stimulatingtherapiddevelopmentofurbancommercialconcrete,resultinginamodernconcretemixingstation.
Themainpurposeofthisdesignisefficient,energysaving,environmentalprotectionandotherfeatures,sothedesignisfullyenclosedyardaggregate,itisdesignedtogreatlyreducedustandnoisepollution.Aggregatemoisturecontentandwillminimizetheimpactbytheweathertosolvethefrozenwinterconstructionblocksproducedbysandimpactonconcretequality,savelaborandreducelaborintensity.Aftertheyardclosedalsoreducestheheateffectofmixingwaterandelectricityinwinterheatingcosts,savingenergyconsumption.
Toaddressthelong-termproblemsoftrafficmixingwaterandconcretewashresiduerecycling,wedesignedavehiclecleaningproblems.Throughthevehicleshavechanged,youcanputinthegravelandconcreteslurryresidueseparationtoachievethegravelre-use,andcanre-useofwater,brushtrucks,tocleanwater,adequatewastedischargeandwaterusepurposes.
Keywords:
concretemixSandratiomixeringredients
目录
摘要 I
前言 1
第一章混凝土配合比的计算 4
1.1设计条件 4
采用的材料：
4
1.2普通混凝土配合比计算 4
1.2.1、确定配置强度 4
1.2.2、确定水灰比 5
1.2.4、确定1立方米水泥用量 5
1.2.6、确定1立方米混凝土砂石用量 7
第二章物料平衡计算 8
2.1干物料的计算 8
2.2湿物料的计算 8
第三章设备选型计算 10
3.1、搅拌机的选型计算 10
3.2、螺旋输送机的选型计算 12
3.2.1、原始资料 12
3.2.2、螺旋直径计算 12
3.2.3、验算输送能力 14
3.3、骨料配料机的选型计算 15
3.5、储料仓的计算 17
3.6粉料筒仓 17
3.7、砂石输送设备选型计算 18
第三章混凝土搅拌站生产施工工艺流程图 20
参考文献 21
致谢 22
21
前言
本次毕业设计的目的在于培养我们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。
提高查阅文献和收集资料的能力，计算机技术和外运应用能力；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。
由于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。
经查阅资料知：
混凝土搅拌站是用来集中搅拌混凝土的联合装置，又称混凝土预拌工厂，是混凝土生产的成套设备。
混凝土搅拌站的类型较多，它的组成部分也是各式各样的，但它的基本组成部分为：
搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统和控制系统等5大系统和其他附属设施组成。
用以完成混凝土原材料水泥、水、砂、石子和掺合料、添加剂等的输送、上料、储存、配料、搅拌和出料等工作。
混凝土搅拌站的称量精度和生产率的高低是衡量一个搅拌站性能好坏的重要指标。
而在满足称量精度和生产率的前提下，搅拌站各系统参数的选择是否匹配是评价一套搅拌站设计合理性的关键[1]。
经社会调研得知，目前整个搅拌站行业虽然企业比较多，但是规模普遍比较小，环境卫生比较差，企业之间只有通过相互间的竞争才能谋求生存没有形成比较统一的联盟。
那中国来说，水泥行业没有规模性的进入混凝土行业，也从反面说明了混凝土行业的不成熟。
因此，我们搅拌站有以下缺点：
1、搅拌站生产过程中噪音大。
混凝十搅拌站_程的主要噪声源有：
混凝土搅拌机、空压机、混凝土运输车、柴油发动机、水泵等，噪声值在85~95dB（A）之间，一般采取建筑隔声、减振等降噪措施可减缓对环境的影响。
搅拌机机楼采州隔卢效果较好的材料，门窗尽量开向噪声不敏感的方向，可达剑建筑隔声的效果。
2、搅拌站产生大量固体废物。
混凝士搅拌站固体废物主要有：
除尘器收集的除尘灰、生活垃圾、餐厨垃圾、汽车修理问及泵机修理问产生的废油等。
除尘灰返同原料系统回川；生活垃圾送到生活垃圾填埋场处置；食堂产生的餐厨垃圾经收集后按《重庆市餐厨垃圾管理办法》由市政府统一处理；汽车修理间及泵机修理问产生的废油经收集后送有资质的单位同收处理。
3、搅拌站生产过程中产生大量废水。
混凝十搅拌站过程冲洗运输车辆时外面遗留的混凝士、停运的运输罐车及搅拌机产生冲洗废水，经收集池收集后全部回于混凝土生产。
生活污水经隔栅挡渣后进入污水处理厂处理达标后排入长江[2]。
以上问题都是我们应该高度重视的问题，我们在追求产量效益的同时，也应该注意节能环保，在追求节能的同时，我们不能忽视环境保护，这就需要政府有部门加大控制力度，也同时需要生产者自觉遵守有关的法律法规。
我国混凝土搅拌站的更改方向：
1、提高员工综合素质的管理。
企业员工和现场施工队伍的综合素质培养和提高是十分重要的环节。
混凝土是定时、定点、定量的体现在一个工程部位上．是连续的不可间断的半成品，所有的岗位都是关键的．所以混凝土生产企业的管理者一定要把员工的岗位培训当作主要工作来抓，把它摆在重要的议事日程之首．作为企业持续发展的根本保证[3]。
2、完善技术服务工作的管理。
由于许多施工单位的人员不了解商品混凝土与现场搅拌混凝土的特性差异．在施工工艺上经常出现不适当的做法，往往引起工程质量纠纷。
因此．加强信息沟通和技术交流，搅拌站提供必要的技术服务．非常有利于质量预控和关系和谐、融洽。
作为商品混凝土搅拌站的技术负责人及现场员工及监理单位进行必要的沟通及技术交底．了解工程特点及对混凝土的技术要求．施工单位的施工作业安排。
以便系统安排生产所用原材料、生产配合比、设备检修、运输车辆配备等，最大限度满足工程进度的需要[4]。
3、加大混凝土搅拌站生产系统的管理控制环节。
目前，许多商品混凝土搅拌站企业管理者的专业知识和质量意识淡薄．对混凝土行业和产品没有足够的了解和认识，把混凝土生产视同于传统的、简单的、一般的建筑材料。
单纯追求利益最大化，不认真执行规范标准，弄虚作假，以次充好，最终导致各类工程质量事故频发[5]。
在设计中我们应该解决的问题有以下几个：
（1）年产30万立方米搅拌站配料设计及物料平衡计算；
（2）年产30万立方米搅拌站设备选型计算和主机生产能力平衡计算；（3）年产30万立方米搅拌站工艺流程布置图设计；（4）年产30万立方米搅拌站建设项目设计书说明书的编制。
通过混凝土配合比设计、物料平衡计算；年产30万立方米搅拌站设备选型计算、确定设备型号和主要技术参数；确定全站物料存储方式、进行物料存储量和存储期的计算；绘制全站工艺流程图和全站总平面布置图等设计步骤，逐渐加深对混凝土搅拌站的工艺流程的理解，为将来踏上工作岗位时打下基础。
第一章混凝土配合比的计算
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（取1.12），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5～31.5mm；
4）水：
自来水;
5）减水剂：
减水剂的用量为水泥用量的1~1.2%（取1%），减水效果为15~18%（取15%）。
该搅拌站为某建筑公司配套的专用搅拌站，其混凝土主要用在正常的居住或办公房屋内部件。
混凝土设计强度等级为C30，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。
1.2普通混凝土配合比计算
1.2.1、确定配置强度
根据课本知识得，混凝土配制强度为：
≥+1.645δ式（1.1）
其中：
－－混凝土的配制强度
－－设计要求的混凝土强度标准值，MPa
－－施工单位混凝土强度标准差的历史统计资料，此值可按下面取值：
混凝土设计强度等级低于C20时，δ=4.0；
混凝土设计强度等级为C20~C35时，δ=5.0；
混凝土设计强度等级高于C35时，δ=6.0。
根据《混凝土强度检验评定标准》的规定，混凝土强度的保证率达到95%，则
式（1.2）
1.2.2、确定水灰比
根据图纸和技术规范得
式（1.3）
——水泥28d抗压强度实测值
式（1.4）
——水泥强度等级值的富余系数，，为回归系数,如表1—1
表1—1回归系数
碎石
卵石
0.46
0.07
0.48
0.33
经计算得
=0.5
再根据混凝土使用环境条件，由表1－1查出相应的最大水灰比限值。
1.2.3、确定1立方米混凝土用水量
由碎石的最大粒径为31.5mm，坍落度为35~50mm，查表1－3混凝土单位用水量选用表得W0=185kg。
使用减水剂后（减水率为15%），则
W0=185（1-15%）=157.25Kg
1.2.4、确定1立方米水泥用量
根据已选定的每1m3混凝土的用水量（W0'）和得出水灰比值（），可求出水泥用量（C0'），C0'=W0/（W/C）=314.5Kg对照表1—2，最小水泥用量为300kg<314.5kg，故满足耐久性要求。
减水剂为AE=314.5×1%=3.145Kg
表1－2混凝土最大水灰比和最小水泥用量
环境条件
结构物类别
最大水灰比
最小水泥用量（kg/m3）
素混凝土
钢筋混凝土
预应力混凝土
素混凝土
钢筋混凝土
预应力混凝土
1.干燥环境
正常的居住或办公用房屋内部件
不作规定
0.65
0.60
200
260
300
2.潮湿环境
无冻害
高湿度的室内部件
室外部件
在非侵蚀性土（或）水中的部位
0.70
0.60
0.60
225
280
300
有冻害
经受冻害的室外部件
在非侵蚀性土和（或）水中且经受冻害的部件
高湿度且经受冻害的室内部件
0.55
0.55
0.55
250
280
300
3.有冻害和除冰剂的潮湿环境
经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件
0.50
0.50
0.50
300
300
300
由表复核，满足配合比设计要求。
表1-3混凝土单位用水量选用表（kg/m3）
项目
指标
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
10
20
31.5
40
16
20
31.5
40
坍落度（mm）
10～30
190
170
160
150
200
185
175
165
35～50
200
180
170
160
210
195
185
175
55～70
210
190
180
170
220
205
195
185
75～90
215
195
185
175
230
215
205
195
注：
1.本表用水量系采用中砂时的平均取值，如采用细砂，每立方米混凝土用水量可增加5～10kg，采用粗砂时则可减少5～10kg。
2.掺用各种外加剂或掺合料时，可相应增减用水量。
3.本表不适用于水灰比小于0.4时的混凝土以及采用特殊成型工艺的混凝土
1.2.5、选择合理的砂率值
可根据粗骨料的种类，最大粒径及已确定的水灰比，在表1－4中的范围内选定。
表1－4混凝土砂率选用表（%）
水灰比（w/c）
卵石最大粒径（mm）
碎石最大粒径（mm）
10
20
40
16
20
40
0.40
26～32
25～31
24～30
30～35
29～34
27～32
0.50
30～35
29～34
28～33
33～38
32～37
30～35
0.60
33～38
32～37
31～36
36～41
35～40
33～38
0.70
36～41
35～40
34～39
39～44
38～43
36～41
由=0.5，碎石的最大粒径为石子最大粒径5～31.5mm，查混凝土砂率选用表得Sp=35%
1.2.6、确定1立方米混凝土砂石用量
Co/ρc+Go/ρg+So/ρs+Wo/ρw+0.01α=1式（1.5）
Sp=35%=So/（So+Go）式（1.6）
So=656Kg/m3
Go=1218Kg/m3
因此:
Co:
Wo:
So:
Go:
AE=314.5:
157.25:
656:
1218:
3.145=1:
0.5:
2.01:
3.9:
0.01
第二章物料平衡计算
在实际生活中，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。
令砂含水量为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：
300天
日工作时间：
两班制，每班8小时
混凝土的配合比为Co:
Wo:
So:
Go:
AE=314.5:
157.25:
656:
1218:
3.145=1:
0.5:
2.01:
3.9:
0.01
混凝土每年总用量M:
M=2400×30×103=7.2×105t
2.1干物料的计算
每年水泥用量mc（t）：
mc=M×（1+1%）×1/（1+0.5+2.01+3.9）=9.8×104t
每年砂用量ms（t）：
ms=M×（1+3%）×2.01/（1+0.5+2.01+3.9）=2.01×105t
每年石用量mg（t）：
mg=M×（1+3%）×3.9/（1+0.5+2.01+3.9）=3.9×105t
每年水用量mw（t）：
mw=M×（1+2%）×0.5/（1+0.5+2.01+3.9）=4.96×104t
每天物料用量为用每年物料的用量除以300天即可。
2.2湿物料的计算
每年砂用量ms'（t）：
ms'=M×（1+3%）×（1+3%）×2.01/（1+0.5+2.01+3.9）=2.07×105t
每年石用量mg'（t）：
mg'=M×（1+3%）×（1+1%）×3.9/（1+0.5+2.01+3.9）=4.0×105t
每年水用量mw'（t）：
mw'=M×（1+2%）×0.5/（1+0.5+2.01+3.9）－mg×3%－ms×1%=3.96×104t
每天物料用量用每年物料的用量除以300天即可。
列表2—1：
表2－1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
－
1
327
9.8×104
－
－
混凝土单位m³
其余单位为t
砂
3
3
670
2.01×105
690
2.07×105
石
1
3
1300
3.9×105
1333
4.0×105
水
－
2
165
4.96×104
132
3.96×104
混凝土
－
－
－
－
1000
30万
减水剂
3.15
942.3
配合比
Co:
Wo:
So:
Go:
AE=314.5:
157.25:
656:
1218:
3.145=1:
0.5:
2.01:
3.9:
0.01
第三章设备选型计算
3.1、搅拌机的选型计算
搅拌机以搅拌原理来划分可分为强制式和自落式两类。
两者相比，强制式的搅拌作用强烈，一般在30~60秒的搅拌时间就可将混合物拌成匀质性混凝土，自落式的搅拌时间需翻倍甚至更长。
但是在相同的搅拌容量下，强制式与自落式相比搅拌机的驱动功率较大，相应的设备装机总功率及配电设施要增加，但是工作周期较短，所以生产混凝土的单位能耗增加不大。
所以，这里选择强制式搅拌主机。
强制式搅拌机按结构型式区分为两类，一类是立式搅拌轴，另一类是卧式搅拌轴。
两者相比立轴型式的功率消耗要高于卧轴型式；对骨料粒径的适应范围立轴型式最大粒径一般为60㎜，卧轴型式最大粒径一般为80㎜。
两者的结构特点，立轴搅拌机的上盖部位受驱动装置安装位置与维修条件的限制，用作搅拌站的主机，不利于骨料投料装置和粉料计量装置的结构设计，而卧轴搅拌机的驱动装置在罐体旁侧位置，罐体上方可合理布置骨料投料和粉料计量装置，驱动装置的维护保养工作也更方便。
综合各方面因素，卧轴搅拌机更适合用作搅拌站主机。
双卧轴与单卧轴型式相比，搅拌叶片的线速度低，耐磨损；罐体各部位衬板的磨损程度比较接近，衬板的使用寿命长，经济性好；驱动装置可采用双套同步运行，更有利于大规格机型的配套条件和产品系列化发展.
因此，双卧轴搅拌机成为应用最广泛的搅拌站主机[6]。
搅拌站年产30万立方米，
年工作300天，
两班制每班8小时，
因此每小时时产量为:
30000÷300÷16=63m3/h
根据搅拌机型号列表选择合适的搅拌机，如表3—1
表3－1搅拌机的型号列表
序号
项目
单位
计算公式及依据
计算结果
1
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
2
需搅拌物料
水泥
t/d
《物料平衡表》
372
石子
t/d
1253
砂
t/d
598
水
t/d
133
3
搅拌楼生产能力
时产量
㎥/h
63
日产量
㎥/d
1000
4
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》
JS1500型双卧轴强制式混凝土搅拌机
JF1500锥形倾翻出料混凝土搅拌机
出料容量
L
1500
1500
进料容量
L
2400
2400
搅拌额定功率
KW
45.0
22.0
每小时工作循环次数不少于
次
40
20
骨料最大粒径
mm
100
150
5
每台机每小时生产能力
㎥/h
Q=3600VΦ/t1+t2+t3
70-90
37.5
6
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、运转平稳高效的减速机构使得搅拌更激烈、更均匀、更迅速；独特的轴端密封机构保证了可靠性及较长的使用寿命。
7
结论
方案I比方案II好，故选择方案I。
这里选择的事天津安建机电设备有限责任公司的搅拌机，如表3—2
搅拌机计算参数如表3－2
进料容量（L）
出料容量（L）
生产率（m3/h）
骨料最大粒径（mm）
配套动力KW
外形尺坟长×宽×高（mm）
整机质量（kg）
JS1500
2400
1500
7
升级会员 