电线杆厂毕业设计混凝土生产工艺.docx
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电线杆厂毕业设计混凝土生产工艺
xx市通达预应力混凝土电杆厂设计
（年产40万根C60预应力混凝土电杆）
0.绪论
本设计为年产40万根C60预应力混凝土电杆。
本厂厂址选在南环，位于xx市郊区东南，市中区面积110平方公里，产品供应半径100公里，便于原材料的购进及管桩的出厂销售，而且远离市中心，有利于城市的环保工作以及市民的生活。
本设计主要研究混凝土电杆生产的各个工序的工艺方法。
包括原材料的运输储备、混凝土的制备、钢筋的加工、各车间的布置、电杆的浇注、养护、堆放以及外运。
合理安排各车间的工艺设施，减低环境污染，改善工人工作环境，并且在保证制品质量的基础上能够降低生产成本是本设计的重点。
砂石堆场、搅拌楼、钢筋车间、成型车间、养护车间等主要车间力求流程的流畅，尽量引进先进生产技术。
砂石堆场、成品堆场、实验室以及水泥筒仓等辅助型的厂区设计合理，保证整个生产过程中卸料的堆放储存运输和产品的输出方便快捷，以及确保生产能顺利进行。
本工厂年工作日为254天，两班制生产，制品采用蒸汽养护。
本设计布置包括平面布置和立面布置，主要取决于生产规模、生产流程、设备布置、厂区地形和厂区的地质条件。
它必须满足工艺生产和设备维修的要求，同时也要符合国家的防火、劳动安全和工业卫生标准。
要充分利用建筑空间，有扩建要求的要留有扩建余地。
应当避免人流与物流的平面交叉，并充分考虑其他专业对布置的要求，厂房柱网布置和层高应尽量做到符合建筑模数的要求。
1.总平面设计
1.1总平面布置的基本原则
（1）工艺原则。
厂区布置首先应该满足生产工艺过程的要求，即全厂的工艺流程要顺畅，从上工序转到下工序，运输距离要短直，尽可能避免迂回和往返运输。
（2）经济原则。
生产过程是一个有机整体，只有在各部门的配合下才能顺利进行，其中，基本生产过程（产品加工过程）是主体，与它有密切联系的生产部门要尽可能与它靠拢，如辅助生产车间和服务部门应该围绕基本生产车间安排。
在满足工艺要求前提下，寻求最小运输量的布置方案，还要求能充分利用土地面积。
（3）安全和环保原则。
厂区布置还要有利于安全生产，有利于职工的身心健康，如易燃易爆物品库应远离人群密集区，并有安全防范措施，有足够的消防安全设施，各生产部门的布置要符合环保要求，还要有三废处理措施等等。
1.2初稿
图1.1xx市通达预应力混凝土电杆厂总平面图（初稿）
初稿将厂址选在南环路以南，厂区沿路正中只设一个大门进出。
原材料由北门进入后，经过地磅将材料卸于厂区东北角堆场区。
搅拌车间、钢筋加工车间、成型车间、养护车间、成品堆场位于厂区的东南方向，钢筋加工车间旁设有配电室。
原材料由储料斗运送至搅拌楼
进行搅拌，搅拌好的混凝土在成型车间与钢筋结构浇筑成型，再将成型的混凝土运至养护车间进行养护，养护完成后将成品运至成品堆放区堆放。
生活办公区位于厂区西侧，设有办公室、实验室、宿舍、食堂等。
总平面图如图所示。
1.3终稿
xx市通达预应力混凝土电杆厂位于xx市107国道以东，南环路路南，交通便利，节约了运输成本。
该C60预应力混凝土电杆厂的年生产能力为40万根，厂区面积三万平方米左右，原材料及成品均采用汽车运输方式，产品供应半径100公里。
该厂有南北两个大门，给原材料的进场和陈品出场创建了有利条件。
厂内建筑主要有沙石堆场、成品堆放区、贮料仓、养护车间、搅拌楼、钢筋加工车间、成型车间、锅炉房、宿舍、食堂、办公室、实验室、配电室等。
除此之外，还设有煤场、地磅、洗车区、污水处理区。
为了使厂区面积能得到更好的利用，将初稿中的车库、食堂和职工宿舍重新设置到了东南边，并在东北角的较大空闲地设了绿化带，以增大整个厂区的绿化面积，改善环境。
该厂总平面图终稿如图1.2所示。
图1.2xx市通达预应力混凝土电杆厂总平面图（终稿）
沙石堆场采用露天堆放，各有两个砂和碎石堆放区，位于厂区的西南方。
原材料由汽车运输从西南角的门2进入厂内，经过地磅后把材料卸到砂石堆场。
由于xx的主导风向为：
冬季西北风，夏季东南风。
所以堆场的沙尘不会影响到东南角的生活办公区。
成品堆放区位于整个厂的区北边，露天堆放，养护好的成品由吊车吊到堆放区进行储存。
成品由门1运输出去。
洗车区跟污水处理区位于搅拌楼的北边，混凝土搅拌车在洗车区清洗后，废水经污水处理区处理后，继续为洗车区提供水。
贮料斗跟搅拌楼位于砂石堆场东边，铲车将原料从堆场铲到贮料斗，再经皮带机运到搅拌楼。
搅拌楼旁边设四个粉料储料罐和一个小的外加剂储料罐。
搅拌楼的东边为钢筋加工车间，成型车间，养护车间。
钢筋加工车间将钢筋加工后经吊车运到成型车间，与搅拌好的混凝土浇筑成型。
成型后将制品用吊车运到养护车间进行养护，养护方式为蒸汽养护（蒸汽由本厂锅炉房供给）。
厂区东南边设有职工宿舍、食堂，南边试验室、办公室跟配电室。
实验室在一楼，设有水泥室、化学室、标准养护养室、力学室、档案室等等。
由终稿图可以看出，相较于初稿，终稿布局更加紧凑，工艺流程布置流畅，运输方便快捷，功能划分清楚，整个生产过程会更加有秩序，井井有条地进行，并且厂区设有绿化带，环境优美，使职工有个更加美好的工作和生活环境，所以最终确定其为终稿。
2.配合比设计
2.1已知条件
（1）混凝土电杆设计强度等级为C60
（2）施工要求坍落度为50~70mm
（3）水泥：
太行山牌硅酸盐水泥52.5
（4）砂：
xx沙河河沙，细度模数1.8
（5）石子：
碎石，连续粒级5～25
（6）高效减水剂：
UNF-1，减水率12%～20%、掺量为0.5%～1%取减水率15%、掺量1%
（7）水：
自来水
2.2配合比设计
2.2.1计算配制强度（fcu,o）
查《普通混凝土配合比设计规程》（11版）4.0.1-2，设计C60高强混凝土电杆，其配制强度应按下式计算:
fcu,0≥1.15fcu,k
（2.1）
≥1.15×60
≥69MPa
式中fcu,o——混凝土配制强度，MPa
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，MPa
2.2.2计算水胶比（w/b）
查《普通混凝土配合比设计规程》（11版）表7.3.2得W/B=0.28
2.2.3确定单位用水量（mwo）
该混凝土所用碎石最大粒径为25mm，坍落度的范围为50—70mm，取坍落度为60mm。
查《普通混凝土配合比设计规程》（11版）表5.2.1-2得mwo=195kg
又因为采用的减水剂UNF-1，其减水率为12%—20%，掺量为0.5%—1%，取减水率为15%、掺量1%,因此单位用水量；
（2.2）
=195（1-15%）
=166kg
式中mwo——满足实际坍落度要求的每立方米混凝土用水量（kg/m3），
mwo’——未掺外加剂时推定的满足实际塌落度要求的每立方米混凝土用水量
（kg/m3），以本规程表5.2.1-2中90mm坍落度的用水量为基础，按每增大
20mm坍落度相应增加5kg/m3用水量来计算，当坍落度增大到180mm以上
时，随坍落度相应增加的用水量可减少；
β——外加剂的减水率（％）
2.2.4计算水泥用量（mco）
（2.3）=166kg/0.28
=593kg
式中mbo——计算配合比每立方米混凝土中胶凝材料用量（kg/m3）；
mwo——计算配合比每立方米混凝土的用水量（kg/m3）；
W/B——混凝土水胶比。
查《土木工程材料》（第二版）P123表4—19得最少水泥用量为300kg，所以取mco=573kg
2.2.5确定砂率（Sp）
查《普通混凝土配合比设计规程》（11版）表7.3.2得Sp=35%
2.2.6减水剂用量（m）
采用的减水剂UNF-1，其减水率为12%—20%，掺量为0.5%—1%，取减水率为15%、掺量1%，则减水剂用量
（2.4）
=593×1%
=5.93kg
式中：
mao——每立方米混凝土中外加剂用量（kg/m3）；
mbo——计算配合比每立方米混凝土中胶凝凝材料用量（kg/m3）；
计算应符合本规程第5.3.1条的规定;
βa——外加剂掺量（%）,应经混凝土试验确定。
2.2.7计算粗、细骨料的用量（mg0及ms0）
采用质量法计算粗、细骨料用量时，应按下列公式计算：
（2.5）
（2.6）
式中mg0——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg/m3）；
ms0——每立方米混凝土的细骨料用量（kg/m3）；
mw0——每立方米混凝土的用水量（kg/m3）；
βs——砂率（％）；
mcp——每立方米混凝土拌合物的假定质量（kg/m3），可取2350～2450kg/m3。
取mcp=2450
解得砂、石用量分别为ms0=592kgmg0=1099kg
因此，该混凝土的基准配合比
mc0：
ms0：
mg0：
mw0=593：
592：
1099：
166
=1：
1：
1.85：
0.28
3.搅拌车间设计
3.1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：
水砂石水泥外加剂
供水设备贮仓贮仓
给料稀释
给料设备稀释设备
称量称量称量
称称称
混合搅拌
搅拌机
砼混合物运输
输送设备
图3.1搅拌车间工艺流程简图
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。
3.2每小时混凝土产量
3.1.1设计电杆的相关数据
表3.1设计电杆的相关数据
杆型
规格
混凝土（m3）
主筋
螺筋
酸筋重（kg）
干重（kg）
小锥
φ150/283×10
0.222
10φ5
φ3.2
21.36
620
3.2.2年产量
xx市通达预应力混凝土电杆厂每年生产40万根C60混凝土电杆，每根电杆需混凝土0.222m3。
所以混凝土年产量；
（3-1）
=400000×0.222
=88800m3/y
式中Q——年设计产量，m3/y；
N——年产电杆数，根/y；
M——每根电杆需混凝土，m3。
3.2.3日产量
xx市通达预应力混凝土电杆厂的年工作日为254天，日产不均衡系数K=1.2，所以混凝土日产量
（3-2）
=1.2×88800/254
=419.5m3/d
式中Qd——日计算产量，m3/d；
K——日产量不均衡系数；
Q——年设计产量，m3/y；
T——年工作日,d
3.2.4每小时产量
xx市通达预应力混凝土电杆厂采用两班工作制，每班工作8小时。
搅拌楼每小时生产能力可按下式计算
（3-3）
式中Qh——搅拌楼每小时生产量，m³；
Q——年设计产量，根据4.3.1.3.4可知Q=88800m³；
K——日产量不均衡系数，取K=1.2；
T——年工作日，T=254；
H——每班工作时间，H=8小时；
n——每工作日工作班数，两班制，n=2。
所以Qh=1.2×88800/（254×8×2）=26m³
3.3每小时原材料用量
（3-4）
式中Vc——每小时所需水泥体积，m³；
mco——每m³混凝土所需水泥质量，kg；
Qh——搅拌楼小时生产能力，m³；
ρc’——水泥的堆积密度，kg/m³。
取水泥的堆积密度=1300kg/m³，砂子堆积密度ρas’=1500kg/m³，碎石堆积密度ρag’=1550kg/m³。
则各原材料每小时用量分别为；
Vc=593×26/1300=11.9m³
Vs=592×26/1500=10.3m³
Vg=1099×26/1550=18.4m³
3.4水泥筒仓设计
3.4.1贮存周期
水泥的进厂运输为公路运输，贮存周期n=7天
3.4.2贮存量
xx市通达预应力混凝土电杆厂水泥仓库为散装贮存，水泥损耗率η=1%
水泥的贮存量按下式计算
（3-5）
=593×7×419.5/（1-1%）
=1758933.8kg
=1758.9t
式中Q——水泥贮存量，t；
q——生产中可能出现的产品品种最不利组合时，平均配合比中的水泥用量，kg/m3；
n——贮存周期，d；
Qd——混凝土日产量，m3/d；
η——水泥损耗率。
3.4.3入料方式及破拱装置
水泥筒仓的入料方式为气力输送，筒仓的填充率φ=0.95
水泥筒仓的破拱设备为振动器
3.4.4贮存体积计算
贮存体积可按下式计算
（3-6）
=1758.9/（1300×0.95）
=1424.2m³
式中Vc——贮存的体积,m³；
Q——水泥贮存量，kg；
ρc′——原材料的堆积密度，kg/m³；
——筒仓的填充率；
3.4.5贮存罐的选择
水泥筒仓的贮存罐选用铁罐
表3.2水泥筒仓贮罐
筒体内径（m）
筒体高度（m）
几何容积（m³）
有效容积（m³）
贮存量（t）
数量（个）
7
18
700
600
780
3
3.5分料层设计
集料由皮带运输至分料层中，再由旋转漏斗把集料放到相应的料仓内。
分料层的高度h1=4100mm
3.6料仓层设计
3.6.1料仓容积计算
设计料仓的容积可以满足两小时以上的用量，料仓容积系数为0.8，则:
水泥料仓满足4小时用量的容积Vco=4Vc/0.8=4ⅹ11.9/0.8=57.5m³
砂子料仓满足4小时用量的容积Vso=4Vs/0.8=4ⅹ10.3/0.8=45m³
石子料仓满足2小时用量的容积Vgo=2Vg/0.8=2ⅹ18.4/0.8=51m³
3.6.2料仓外形设计
图3.2料仓外形
其体积可按下式计算
（3-7）
休止角的正切值
（3-8）
（3-9）
式中V——料仓容积，m³；
a、b——料仓上口尺寸，m；
ah、bh——料仓下口尺寸，m³；
h——料仓上口高度，m³；
hh——料仓下口高度，m³；
α、β——料仓的休止角；
3.6.3料仓尺寸设计
3.6.3.1水泥料仓尺寸设计
假设aⅹbⅹh=3000mmⅹ3000mmⅹ3000mm
ahⅹbhⅹhh=500mmⅹ500mmⅹ2000mm
则水泥料仓体积；
Vc=3×3×3+2[（2×3+0.5）×3+（2×0.5+3）×0.5]/6
=34.17m³
则2Vc=68.3m³=＞Vco=57.5m3休止角tanα=tanβ=1.6>tan55o=1.43符合要求
所以水泥料仓的尺寸为：
aⅹbⅹh=3000mmⅹ3000mmⅹ3000mm
ahⅹbhⅹhh=500mmⅹ500mmⅹ2000mm
3.6.3.2砂子料仓尺寸设计
假设aⅹbⅹh=2000mmⅹ3000mmⅹ3000mm
ahⅹbhⅹhh=500mmⅹ500mmⅹ2000mm
则砂子料仓体积：
Vs=2×3×3+2[（2×2+0.5）×3+（2×0.5+2）×0.5]/6
=23m³
则2Vs=46m³＞Vso=45m3休止角tanα>tanβ=1.6>tan55o=1.43符合要求
所以砂子料仓的尺寸为：
aⅹbⅹh=2000mmⅹ3000mmⅹ3000mm
ahⅹbhⅹhh=500mmⅹ500mmⅹ2000mm
3.6.3.3石子料仓尺寸设计
假设aⅹbⅹh=3000mmⅹ3000mmⅹ3000mm
ahⅹbhⅹhh=500mmⅹ500mmⅹ2000mm
则石子料仓体积：
Vs=3×3×3+2[（2×3+0.5）×3+（2×0.5+3）×0.5]/6
=34.17m³
则2Vg=68.3m³=＞Vco=57.5m3休止角tanα=tanβ=1.6>tan55o=1.43符合要求
所以石子料仓的尺寸为：
aⅹbⅹh=3000mmⅹ3000mmⅹ3000mm
ahⅹbhⅹhh=500mmⅹ500mmⅹ2000mm
3.6.4料仓层平面图
图3.3料仓的平面图
3.6.5料仓层高度
料仓层高度h2=3000mm
3.7称量层设计
3.7.1称量设备
（1）水泥选用螺旋给料器上料
（2）砂、石选用水平传送带上料
（3）骨料料仓与称量斗间采用的是扇形阀门给料器
（4）水泥料仓与称量斗间采用的是电磁振动给料器
（5）称量设备采用电子称
3.7.2称量斗容积计算
已知水泥的堆积密度=1300kg/m³，砂子堆积密度ρas’=1500kg/m³，碎石堆积密度
ρag’=1550kg/m³，水的密度ρw=1000kg/m3。
每m3混凝土原材料用量的分别为：
Vc=573/1300=0.46m³
Vs=592/1500=0.39m³
Vg=1099/1550=0.71m³
Vw=166/1000=0.17m3
设计称量斗的容积可以满足1m3混凝土原材料的用量，称量斗容积系数为0.8，则各称量斗满足的容积为：
Vco=573/（1300ⅹ0.8）=0.57m³
Vso=521/（1500ⅹ0.8）=0.49m³
Vgo=1215/（1550ⅹ0.8）=0.89m³
3.7.3称量斗外形设计
设计称量斗的外形与料仓外形相似
3.7.4称量斗尺寸设计
3.7.4.1水泥称量斗尺寸设计
假设aⅹbⅹh=800mmⅹ800mmⅹ600mm
ahⅹbhⅹhh=400mmⅹ400mmⅹ500mm
则水泥称量斗体积；
Vc=0.8×0.8×0.6+0.5[（2×0.8+0.4）×0.8+（2×0.4+0.8）×0.4]/6
=0.57m³>Vco=0.55m³
休止角tanα=tanβ=2>tan55o=1.43符合要求
所以水泥称量斗的尺寸为：
aⅹbⅹh=800mmⅹ800mmⅹ600mm
ahⅹbhⅹhh=400mmⅹ400mmⅹ500mm
3.7.4.2砂子称量斗尺寸设计
假设aⅹbⅹh=800mmⅹ800mmⅹ600mm
ahⅹbhⅹhh=400mmⅹ400mmⅹ500mm
则砂子称量斗体积；
Vs=0.8×0.8×0.6+0.5[（2×0.8+0.4）×0.8+（2×0.4+0.8）×0.4]/6
=0.57m³>Vso=0.44m³
休止角tanα=tanβ=2>tan55o=1.43符合要求
所以砂子称量斗的尺寸为：
aⅹbⅹh=800mmⅹ800mmⅹ600mm
ahⅹbhⅹhh=400mmⅹ400mmⅹ500mm
3.7.4.3石子称量斗尺寸设计
假设aⅹbⅹh=1100mmⅹ1100mmⅹ600mm
ahⅹbhⅹhh=400mmⅹ400mmⅹ500mm
则石子称量斗体积；
Vg=1.1×1.1×0.6+0.5[（2×1.1+0.4）×1.1+（2×0.4+1.1）×0.4]/6
=1.03m³>Vgo=0.98m³
休止角tanα=tanβ=1.43=tan55o符合要求
所以石子称量斗的尺寸为；
aⅹbⅹh=1100mmⅹ1100mmⅹ600mm
ahⅹbhⅹhh=400mmⅹ400mmⅹ500mm
3.7.5称量层高度
称量层高度h3=3000mm
3.8搅拌层设计
3.8.1集料斗的选择
集料斗选择回转集料斗
3.8.2搅拌机的选择
根据搅拌楼小时生产量Qh=26m³，可选取S4S100双卧轴强制式搅拌机。
其相关参数如下：
进料容量：
1600L；
出料容量：
1000L；
平均搅拌能力：
60m³/h；
外形：
长，3852；宽，2385；高，2465。
而搅拌1m³混凝土所需原材料体积
V=（0.78+0.35+0.44+0.15）×103m³
=1720m³
稍大于进料容量1600L，故该搅拌机可用
3.8.3搅拌层高度
搅拌层高度h4=4000mm
3.9出料层设计
3.9.1贮料斗容积计算
搅拌机一次搅拌1m³混凝土，贮料斗可存三次搅拌容量。
容积系数为0.8，则混凝土贮料斗的容积Vo＞1×3/0.8=3.75m³
3.9.2贮料斗的外形设计
设计外形与料仓，称量斗相似
3.9.3贮料斗尺寸设计
假设a×b×h=2000×2000×1000
an×bn×hn=500×500×1000
则贮料斗体积
V=2×2×1+[（2×2+0.5）×2+（0.5×2+2）×0.5]/6
=4.75m³＞Vo=3.75m³
休止角tanα=tanβ=1.33>tan55o=1.2符合要求
所以贮料斗的尺寸为：
a×b×h=2000×2000×1000
an×bn×hn=500×500×1000
3.9.4出料层高度
出料层高度h5=5000mm
3.10搅拌楼高度
搅拌楼高度
（3-10）
=4100+3000+3000+4000+5000+4×100
=19000mm
=19.5m
式中H——搅拌楼高度，m；
h1——分料层高度，mm；
h2——料仓层高度，mm；
h3——称量层高度，mm；
h4——搅拌层高度，mm；
h5——出料层高度，mm；
d——楼板厚度，mm；
4.钢筋加工车间
钢筋加工车间是混凝土制品厂的主要辅助车间之一，承担成型制品所需的全部钢筋加工任务。
钢筋车间内钢筋加工是按照一定的工序，采用流水作业法组织生产的，基本工艺流程为：
图4.1钢筋加工车间工艺流程
4.1钢筋车间设计要求
（1）钢筋车间的产品，必须满足全厂制品生产的产量、规格、品种、质量的需要和要求。
（2）钢筋车间原则上以室内生产为主。
（3）对于有污染影响的生产工段，应在车间外另行组织生产。
（4）根据钢筋加工量，合理确定各种类型的加工设备及其数量。
（5）车间工艺布置必须保证工艺流程顺畅，满足设备安装、生产操作和中间堆放等对场地面积的要求，合理确定车间的跨度和面积。
（6）钢筋仓库、钢筋车间、成品仓库及成型车间在总平面布置上，应做到合理衔接并符合生产流程要求。
（7）车间内外运输应尽量减少人工搬运，并合理选择起重运输设备。
4.2生产能力确定
表4.1钢筋车间生产能力
年产量（根）
单位产品钢筋需要量（公斤）
年需要量（吨/年）
日需要量（吨/年）
班需要量（吨/年）
40万
21.36
8377
33
16.5
注：
损耗系数K=1.02
4.3设计定额和系数
4.3.1原材料及成品堆放定额
表4.2钢筋车间堆放定额
项目名称
堆放定额（吨/米2）
通道系数
仓库内存放
0.8-1.0
1.5
车间内存放
0.64-0.8
1.5
4.3.2钢筋及成品堆放时间
表4.3钢筋车间堆放时间
堆放地点
原材料及成品名称
堆放时间
仓库
盘条
30（天）
车间
盘条
半成品
4（小时）
4-6（小时）
4.4钢筋贮存
4.4.1贮存要求
（1）钢筋应贮存在仓库
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