毕业设计年产60万立方米商品砼搅拌站设计.docx

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毕业设计年产60万立方米商品砼搅拌站设计

毕业论文

年产60万m3商品混凝土搅拌站设计

摘要

混凝土是建筑工程中应用最广泛的材料之一，其经济、技术指标对于整个建筑工程的质量和成本有着举足轻重的关系。

论文根据年产60万方的商品混凝土的规模来设计的商品混凝土搅拌站，其主要介绍了混凝土配合比设计，物料平衡计算、给排水系统、厂址选择、生产工艺流程、混凝土搅拌站设备选型计算、和经济评估等。

绘制全站工艺设计流程图、全站总平面布置图和各设备连接关系的工艺布置图，手绘和cad各一份。

关键词：

商品混凝土搅拌站；配合比设计；设备选型；

withannualcapacityof600000m3ofcommodityconcretemixingstationdesign

Abstract

Concreteisoneofthemostwidelyusedmaterialsintheconstructionprojects,theeconomicandtechnicalindex,whichisimportantfortheconstructionprojectqualityandcostofarelationship.Thecommodityconcretedesignedaccordingtoconcreteproductswithanannualoutputof600000sideofthescaleofthemixingstation,itintroducestheconcretemixdesign,materialbalancecalculation,watersupplyanddrainagesystem,siteselection,productionprocess,equipmentselectionandcalculationofconcretemixingstation,andeconomicevaluation.Thestationlayoutdrawingprocessdesignflowchart,thegenerallayoutofthestationandeachequipmentconnection,adrawingandcad.

keywords:

commercialconcretemixingplant,mixtureratiodesign,equipmenttypeselection

1导论

1.1研究背景

1.1.1研究的目的与研究的意义

1.研究的目的

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；使我们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。

进而培养我们创新精神和实践能力，为今后的实际工作打下基础。

2.研究的意义

凝土搅拌站是用来集中搅拌混凝土的联合装置，又称混凝土预制场。

由于它的机械化、自动化程度较高，所以生产率也很高，并能保证混凝土的质量和节省水泥，常用于混凝土工程量大、工期长、工地集中的大、中型水利、电力、桥梁等工程。

随着市政建设的发展，采用集中搅拌、提供商品混凝土的搅拌站具有很大的优越性，因而得到迅速发展，并为推广混凝土泵送施工，实现搅拌、输送、浇筑机械联合作业创造条件。

1.1.2混凝土搅拌站概况

混凝土搅拌站是随着水泥的诞生而产生和发展的。

最初搅拌站仅以单机的形式出现，混凝土以自拌自用为主，随着基础建设大规模的开展，产生了很大的商品混凝土市场，对搅拌站的需求越来越大，计量要求越来越高，于是出现了各种不同形式带有计量装置的搅拌站，从而产生了现代的混凝土搅拌站。

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。

它是将骨料（包括大、小石子和粗砂细砂）、水泥、粉煤灰、水外加剂等物料按混凝土配方进行计量，然后经搅拌机搅拌成合格混凝土的成套设备。

其基本组成部分为：

供料系统、计量（称量）系统、搅拌系统、电气系统及辅助设备，用以完成混凝土原材料的水泥、水、砂、石子和掺合料、添加剂等的输送、上料、贮存、配料、称量、搅拌及出料等工作。

1.1.3混凝土搅拌站的国内外发展史

1.国外发展史　

国外最早使用商品混凝土的是德国，于1903年在德国的施塔贝尔建立起世界上第一个商品混凝土搅拌站。

然而在1913年美国在梅利兰特州的巴鲁奇毛亚市建成了美国第一个商品混凝土搅拌站。

建站初期都是用机动翻斗车或自卸卡车运送混凝土，质量很难满足用户要求，因此发展速度极其缓慢。

从本世纪初到50年代末，商品混凝土并不普及，美国到1925年才建25个搅拌站，法国在1933年才开始建成第一个商品混凝土搅拌站，日本到1949年11月才在东京建成第一个商品混凝土搅拌站。

20世纪60年代到70年代，这十多年商品混凝土得到高速发展。

在这一阶段由于液压技术的应用和第二次世界大战后的大规模经济建设，世界各国经济发展都较快，促使商品混凝土的迅猛发展。

到1973年美国的混凝土搅拌站达到1万个，商品混凝土年产量达1.773×108m3。

日本商品混凝土搅拌站在1973年达3533个，商品混凝土年产量为1.4954×108m3。

20世纪80年代到90年代，商品混凝土趋于饱和状态。

据统计，1986年美国商品混凝土搅拌站仍为1万个，而商品混凝土年产量为1.4×108m3，比1973年下降了21%。

日本至今搅拌站数量在5000个左右。

在技术上混凝土搅拌设备有了很大发展，单机搅拌已基本淘汰，仅在一些维修工程中才有使用，目前德国、美国、日本等国在混凝土搅拌技术方面处于领先地位。

2.国内发展史

我国在60年代末的北京地铁工程中已开始使用商品混凝土，由于当时技术不成熟，所以产量较少，生产水平不高。

以前的混凝土都是在施工现场现场搅拌，现场施工搅拌机少则60～70台，多则100～200台，占地面积大，操作复杂，严重污染城市环境。

1978年后，我国采取以经济建设为中心的方针，这一措施促进了工程建设的发展，同时使发展混凝土机械成为一项重要任务，我国花重金引进多套搅拌站设备并组织多家领头机械厂对搅拌站进行攻关、研发，取得了一定的成就。

随后我国在不断引进外国搅拌站技术的同时，加大自身对混凝土搅拌站的研发，到21世纪我国的搅拌站技术已较为先进。

1.1.4混凝土搅拌站的现状和发展趋势

1.混凝土搅拌站的现状

目前，国内生产的混凝土搅拌站可靠性不断提高，逐步取代了进口搅拌站并在国内市场中占据主导地位。

我国搅拌站生产企业众多，产品已形成系列化，虽然部分产品已接近甚至超过国外水平，但仍存在普及率不高、地区差异大、存在污染等缺点。

（1）自动化程度较高

自动化程度是反映一台设备技术含量高低的主要标志，混凝土搅拌站从原始的人工搅拌到滚筒式搅拌，再到强制式搅拌站，其自动化程度不断提高，目前多数混凝土公司采用多台主机并联的方式，这种方式在提高生产能力的同时保证了一台备用，减少了运输车的等待时间。

其控制系统比较先进和稳定，能够长时间全自动连续生产。

控制室里的电脑监控能够形象的反映出整个生产流程和每个部位的情况，如骨料的运输、混凝土的出料等，一旦某个部位出现故障，可以快速的发现并纠正错误。

搅拌站采用计算机控制，可以自动控制或手动操作。

动态面板能够显示搅拌站各部件的运输情况，同时可以存储搅拌站的数据。

控制室配备空调，能够确保电器元件性能稳定可靠。

控制系统一般采用两种方式，一种是双机双控形式，即系统由两台高性能工业计算机组成，一台作为主控生产系统，另一台作为管理及监控系统，并当主控计算机出现故障时，代替主控计算机作为主控生产系统，主控系统具有手动及自动功能，控制机与管理机间的数据共享，当控制机出现故障时可以转换到管理机工作，最大限度的保证系统的持续正常运行；另一种采用工业计算机加配料控制仪表组成，即配料控制仪表数据输入工业计算机，通过板卡或可编程控制器输出执行信号从而保证系统正常运行。

工业计算机通过外部采样经过计算、比较、处理，输出控制外部驱动元件，从而真正实现了搅拌站计算机控制。

（2）可靠性高

我国的混凝土搅拌站经过了十多年的发展，其可靠性较高，尤其是关键部件如搅拌机、螺旋机、主要控制和气动元件的性能已相当稳定，为了确保其可靠性搅拌叶片采用独特的高铬高锰合金耐磨材料，轴端支撑及密封形式采用独特的多重密封；对于常受冲击、易磨损处，如卸料斗等处采用耐磨钢板在里面加强；环形皮带结合处采用硫化工艺接头，使用寿命较长。

（3）生产能力较高

当前混凝土搅拌站多采用双并联站和多并联站的形式，这极大地提高混凝土公司的生产能力，从根本上解决了生产能力不足的问题；另一方面生产能力的提高，可以承担更多的业务，从而占领更多的混凝土市场份额。

（4）计量精度高

混凝土搅拌站的计量精度分四个方面，及水泥、骨料、水、外加剂，其中水泥、水、外加剂的精度控制在±1%之内，骨料的精度控制在±2%之内，。

水泥及粉料的称量一般采用称量斗来进行，当有多种粉料时采用累积称量或单独称量；骨料的称量一般采用皮带秤、称量斗来进行称量，皮带秤为累计称量，称量斗可以单独称量或累计称量；水的计量方式有容积式和称量式；外加剂的称量有容积式、质量式和脉冲计量表式。

无论哪种物料的称量，其称量、控制和信号转换元件等均采用进口元件，这保证了计量的精度。

（5）普及率不高地区差异大

目前我国商品混凝土发展不平衡，沿海与内地，东部与西部地区，省会与地级城市都存在很大差异。

（6）环保性能不高

混凝土搅拌站的污染主要来自于三个方面，一是粉尘的污染，粉尘主要是输送水泥等粉料物质时产生的；二是噪声的污染，主要是装卸骨料时产生的；三是污水的污染。

这些环保问题一方面是混凝土生产商为节约投资不注重环保，另一方面是政府及相关部门监管力度不够。

2.混凝土搅拌站的发展趋势

我国的混凝土搅拌站虽然已取得了很大的成就，但与发达国家的搅拌技术还存在很大的差异，我国的混凝土发展道路还很长，总体的发展方向：

实现混凝土搅拌站的智能化、高精度化、标准化、国产化、中小型化、普及化、环保化。

（1）智能化

智能化是所有机械设备的最终发展方向，搅拌站也不列外。

当前多数制造商在这方面都有很大的拖入，但只能说还处于一种较低的智能化状态，在这方面，要以更高一种完全意义的智能化为出发点。

（2）高精度化

高精度化主要指骨料、水泥、水和外加剂的计量精度，目前精度后还有较大的提升空间。

计量的高精度化是我国搅拌站的奋斗目标和发展方向，只有提高了计量精度才能产生更高标号的高强混凝土来，如何提高计量装置的精度是值得探讨的一个问题。

（3）标准化

搅拌站的标准化是其最终的一个发展方向,任何设备都有标准，全球有国际标准，我国也有自已的行业标准。

标准化可从根本上降低产品成本，节约大量的能耗资源，面对当前紧张的自然资源和高能耗低产出的形势，我国虽然有搅拌站的行业标准，但远远不能适应当前搅拌站的发展速度，标准相对滞后，行业标准在一定程度上没有起到引导作用，众多的生产厂家百家争鸣，一家一个标准的情况，造成市场混乱。

（4）国产化

从进口到国产化是我国机械设备的发展历程，设备的国产化在很大程度上能降低产品价格，并提高产品的售后服务。

进口设备主要是价格昂贵和售后服务不及时，尤其的零配件不能及时供应，针对上述情况国外各大机械制造公司纷纷移址中国组建合资或融资公司，这也是一定意义上的国产化，而且可以整体提升我国机械制造业的水平。

混凝土搅拌站也不列外，国产化是其发展的必然方向。

（5）中小型化

随着我国城市基础建设的进一步完善，城市建设在相对减少的情况下混凝土的需求量将会在很大程度上减少，如进一步投入大搅拌楼，成本回收和利润将推迟和减少。

从长远眼光来看中小型搅拌站是一种可能发展的方向。

（6）普及化

西方发达国家的混凝土搅拌站机械化要比我们早20年以上，目前及普及程度相当高，从城市到乡村都已实现了混凝土机械化。

根据我国目前的现状来看商品混凝土的普及还需要一个漫长的过程，现在只有沿海几个发达省份或者是较为发达的乡村开始普及商品混凝土，如浙江省绍兴县杨汛桥镇（浙江经济第一镇）已经有3家商品混凝土公司，居民建房已经开始使用商品混凝土，我想在不久的将来中国商品混凝土普及到广大农村已经不是梦想了。

（7）环保化

目前我国混凝土搅拌站的低环保性要从粉层、噪声和污染三个方面加以改进和提高。

在粉层方面要在粉料的输送途径中加以控制，如水泥筒仓上采用进口的除尘器、主楼加以除尘器、螺旋机送料改为风槽送料以及整个站的封闭等都可以将粉尘降到最低程度，可通过提高主机的性能和封闭站并采取隔音板之类的材料将噪声减小到最低；在污染方面要通过多种途径进行，如修建废水沉淀次以及二次循环过滤装置和骨料的二次使用。

1.2混凝土搅拌站市场分析

混凝土，是当代人类最主要的建筑材料。

目前，世界水泥年产量已超过13亿吨，我国在数量上占据首位，其产量约为世界总产量的三分之一。

特别是改革开放以来，随着我国国民经济持续不断的发展，以及城市化建设的稳步推进，房地产行业蓬勃发展，混凝土的使用量和需求量也与日俱增。

以前那种依靠人工或者半自动化的混凝土生产方式生产效率低下，混凝土产品质量不高、品质不稳定，造成环境污染等，已经不能满足日益扩大的混凝土生产需求。

预拌混凝土（又称商品混凝土）因其良好的品质，已经在大中城市得到了大力的推广和应用。

据统计，采用预拌混凝土可以提高劳动率200%～250%，节约水泥10%～15%，降低生产成本5%左右，还具有保证质量、节约施工工地，实现文明施工等方面的优越性。

2003年10月6日国家商务部、公安部、建设部、交通部联合发布的《关于限期禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知》，使得预拌混凝土的普及得到了政策上的强制规范。

自从改革开放以来我国越来越注重城市发展和推广商品混凝土。

在“七五”规划中，制定的发展目标为：

生产商品混凝土的城市要达到30个左右，年总产量要达到500万立方，占城市现浇混凝土量的10%以上。

一直到“九五”末我国商品混凝土占城市现浇混凝土量的25%以上，2010年已达到40%，年产量已达到4亿吨。

现今，在“十二五”期间，我国要建设一大批大型煤矿、油田、电站、机场、港口、高速铁路、高等级公路等重点工程，同时也要进行大量的城市道路、城镇住宅的开发与建设，需要大量的混凝土，混凝土将向中小型城市延伸，所以，现在是混凝土搅拌站发展的大好时机。

1.3影响搅拌站发展的主要原因

（1）地方行业政策执行力度不够，严重阻碍商品混凝土的发展；

（2）行业整合时机未成熟，行业集中度低，缺少龙头企业；

（3）各地诸侯混战，产品价格逐渐降低，行业利润向亏损的边缘迈进；

（4）建筑行业的带资的潜规则造成应收帐款增加；

（5）小企业产品品质和数量难以保证；

（6）ERP软件及GPS系统开始逐渐被企业接受，而且发展良好，待有待进一步提高（发达地区普及率已超过50%）；

（7）企业管理粗放，缺乏专业管理和技术人才

（8）区域发展极不平衡（沿海发达地区已逐渐成熟，中部地区迅猛发展，西部欠发达地区刚刚开始）；

（9）发达地区进入诸侯割据时期，价格竞争激烈，缺少行业龙头和采购方进行价格谈判，维护行业合理利润；

（10）尽管企业普遍反映应收帐款高涨和利润低下，但是混凝土企业倒闭的消息却鲜有耳闻，说明行业内多数企业仍有合理利润，据测算，在上海混凝土价格最低的时候，经营好的混凝土企业仍然有20%的毛利。

1.4产品品种及生产规模

本次设计建设规模拟定为建设一条年生产能力为60万m3商品混凝土的生产线，其中C25混凝土30万m3，C30混凝土30万m3。

如以后市场需要，可考虑扩大规模生产规模。

1.5编制依据

（1）《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）

（2）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）

（3）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

（4）《普通混凝土配合比设计规程》（GBJGJ55-2011）

（5）《中华人民共和国环境保护法》

（6）《德阳市土地利用总体规划》（2006-2020）

（7）《混凝土搅拌站（楼）》（GB/T1017-2005）

1.6设计原则

（1）优先考虑城市建设需要。

混凝土行业发展必须与城市建设规划相协调，顺应城市发展与建设趋势以及混凝土行业的发展趋势，在数量质量上要满足城市建设对混凝土的需求。

并且考虑工艺流程的合理性，从原材料的输送到成品堆放，应尽量避免倒流水作业。

（2）充分利用地形条件，布置应紧凑，要节省用地面积。

原材料堆场及成品堆场应按照当地的运输。

供应条件，合理的确定面积，留有一定的余地。

（3）在辅助车间与主车间之间，在满足防火，卫生，安全和采光的条件下，应尽量缩短工艺流水线，避免长距离运输和交叉运输。

建筑物和构筑物的距离在满足生产、防火、卫生、安全和采光的要求下应尽量缩小。

（4）统筹规划与突出重点相结合。

正确认识和处理预拌混凝土行业在发展过程中所涉及的各种关系，统筹规划、立足全局，着眼长远，合理确定规划重点，保证措施落到实处。

并且适当地划分厂区，按功能进行分区布置，即把厂区划分为若干地带，如原材料堆场区，辅助车间区、主车间去、成品堆放区、公共设施区以及厂前区等，应以搅拌区为全场的中心，把各功能区有机的组织起来。

（5）各车间应按照朝向和主导风向适当布置，对产生粉尘和污染的车间，应布置在工厂的下风方向。

（6）必须根据工厂的发展规划预先考虑到扩大生产和改进生产的可能性，以便能以最少的投资，尽量在不拆毁或少拆毁原建筑物的条件下，达到扩建与改建的目的。

并且要处理好混凝土行业与建筑行业的关系，促进行业间的交流与合作，实现共同发展和双赢。

（7）通过合理安排生产从而提高搅拌站的整体运行效率，并且促进混凝土搅拌站的经济效益的提高。

（8）建设资源节约型、环境符合国家标准的搅拌站。

通过减少或避免污染物的产生和排放，加快开发和推广应用资源综合利用技术，缓解资源约束和环境压力，努力成为现代化与低碳为原则的搅拌站。

2混凝土配合比设计

2.1原材料参数

1.水泥：

P.O32.5，富余系数为1.13，密度为3130kg/m3；

2.砂：

中砂，含水率为3%，表观密度为2650kg/m3，堆积密度为1550kg/m3；

3.石子：

碎石，含水率为1%，最大粒径为31.5mm，表观密度为2600kg/m3，堆积密度为1850kg/m3；

4.减水剂：

FDN减水剂，减水率为25%，掺量为0.5%～1.0%水泥用量，本设计的掺量为水泥用量的1%；

2.2配制强度

（2.1）

式中：

─为混凝土的施工配制强度，MPa；

─为设计的混凝土强度标准值，MPa；

值─混凝土强度低于C20时，

取4.0；

混凝土强度为C20～C35时，

取5.0；

混凝土强度高于C35时，

取6.0；

1.C25配制强度：

=25+1.645×5=33.225MPa

2.C30配制强度：

=30+1.645×5=38.225MPa

2.3水灰比

（2.2）

a）

表2.1回归系数

系数数

石子品种

碎石

卵石

0.53

0.49

0.20

0.13

b）

为水泥28d抗压强度测定值，MPa。

当无水泥28d抗压强度测定值时，公式中的

值按下式2.3确定：

=1.13

（2.3）

c）

为水泥强度等级值得富余系数；

为水泥强度等级值，MPa。

1.C25混凝土水灰比：

根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ-2011），钢筋混凝土最大水灰比为0.65，本商混站混凝土为塑性混凝土，最小水灰比不能小于0.4，C25水灰比0.52符合规定，可取。

2.C30混凝土水灰比：

根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ-2011），钢筋混凝土最大水灰比为0.65，本商混站混凝土为塑性混凝土，最小水灰比不能小于0.4，C30水灰比0.46符合规定，可取。

2.41m3混凝土用水量

1.C25混凝土用水量：

由碎石的最大粒径为31.5mm，坍落度为180mm，查表2.2混凝土单位用水量选用表得W=205kg，以表中90mm坍落度为基数，坍落度每增加20mm，用水量增加5kg，C25用水量为227.5kg，mw0=227.5kg

2.C30混凝土用水量：

C30用水量也为227.5kg，mw0=227.5kg

表2.2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

2.51m3混凝土水泥用量

每m3混凝土水泥用量按式2.4计算

（2.4）

1.C25混凝土水泥用量：

mc01=227.5/0.5244=433.83kg

2.C30混凝土水泥用量：

mc02=227.5/0.4621=492.32kg

表2.3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

本设计混凝土用途为正常的居住或办公用房屋内部件，对混凝土性能没有严格要求，满足配合比设计要求。

2.6砂率

根据石子的最大粒径和水灰比选定合适的砂率。

表2.4混凝土砂率选用表④（%）

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

选定C25混凝土砂率为34%，C30混凝土砂率为32%

2.7配合比

配合