年产60万根C40预应力混凝土电杆厂工艺设计.docx
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年产60万根C40预应力混凝土电杆厂工艺设计
XX市**年产50万根C50预应力
混凝土电杆厂工艺设计
0.绪论
我国生产水泥电杆有近80年的历史，前40年水泥电杆得到了快速发展，但在近40年出现了下滑的趋势，基础工业水平低、输电线路等级低、公路和运输工具落后等因素制约了水泥电杆的发展。
近十年来，国家持续性加强基础设施建设，给水泥制品行业，包括混凝土电杆行业带来了新的发展机遇，从供电系统的两网改造、户户通工程、农网完善工程到新农村电气化工程，铁路建设、广播电视建设、通讯建设等工程均使用了大量的混凝土电杆。
随着输配电线路电压等级的提高，同杆架设回路数增加，输电导线线径加大，需要大量的大梢经、大弯矩混凝土电杆来满足工程的实际需求，这也是混凝土电杆的发展方向。
现在10千伏承力杆和35-220千伏直线杆在工程中广泛应用，代替了部分钢管杆和铁塔，在满足同等使用条件下比钢管杆和铁塔降低造价30%-50%。
部分预应力混凝土电杆以抗裂性能好、承载力大的优点，正在获得广泛应用。
复合材料电杆逐渐开发成功，并应用到实际工程中去。
钢纤维混凝土电杆以其抗裂性能好、承载力大，已经应用到10千伏承载力和220千伏输电线路的直线杆。
过去一直使用的低碳冷拔钢丝作预应力主筋现已被高强度钢丝和钢棒所代替；一直使用的光圆钢筋作非预应力主筋现已被川级螺纹钢所代替，大大提高了电杆的
承载能力，且降低了生产成本。
C80混凝土已经应用到混凝土电杆生产中去，混凝土外加剂、磨细矿物料也均得到使用，取得了较好的技术经济效益。
新设备新工装也得到了应用。
如钢丝定长切断机，实现钢丝一次定尺在标注误差范围之内，不需二次定尺，节约材料。
大吨位张拉机和张拉锚固技术已经应用非常成熟。
多数企业具备较强的机械加工能力，法兰盘的制造、骨架成型可以实现自主制造。
大量使用节能电机；
直通式养护基本杜绝，大量采用节能养护窑和养护坑，推广养护自控系统。
使电感的生产能耗有所下降。
本设计主要研究预应力电杆生产的各个工序及工艺方法。
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，并在保证制品质量的基础上降低生产成本。
1.设计概述
1.1产品型号
由网络、书籍等资料查询，确定本厂的电杆规格为:
表1-1电杆参数
梢径根径壁厚杆长（m）主筋螺旋筋架立筋杆重（kg）
（mm）（mm）（mm）
L-杆长L1-荷载点高度L2-支持点高度
L3-梢端至荷载点距离d-壁厚d-梢径D-根径
故本厂电杆的钢筋配制确定为：
纵向受力钢筋10①6;内侧设架立圈①3@100;螺旋钢筋①
3@1000，距两端1.5m之内的间距为60mm.
1.2工厂组成
工厂组成包括一个工厂的各项建设项目，工厂组成可根据工程项目的性质和内容划分为
以下几类：
主要生产工程、辅助生产工程、动力系统工程、交通运输工程、公用及生活福利
工程等。
本厂设计有:
1.砂子料场
2.离心车间
3.水泥筒仓
4.钢筋加工车间
5.搅拌楼
6.办公室
7.实验室
8.石子料场
9.张拉浇筑车间
10.煤场
11.调度室
12.配电房
13.机修车间
14.锅炉房
15.成品堆场
16.食堂
17.脱模车间
18.养护车间
19.地磅控制室
20.员工宿舍
1.3工作制度
全年天数：
365天
法定假日：
11天
双休日（含设备维修）：
100天
全年生产天数：
254天
1.4生产班制
电杆的生产班制，因不同的车间或工段或作业内容的不同，每天生产班数不同，每班生产时间为8小时，详细情况如下所示:
表1.2
生产班制
车间或工段
日生产班数
车间或工段
日生产班数
砂石堆场
2
成品堆场
2
水泥筒仓
2
实验室
1
搅拌楼
2
机修车间
2
钢筋操作车间
2
养护车间
3
离心成型车间
2
变电站
3
装模车间
2
锅炉房
3
1.5设计系数
1.5.1产量不平衡系数
停电、产品配套生产和供需不平衡
产量不平衡系数是考虑到生产中由于设备发生故障、
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:
KQ
"T
（1-1）
式中：
Qj――日计算产量（m3/日）；
Q――年设计产量（m3/年）；
K――日产量不平衡系数；
T――年工作天数（天）。
永久性工厂采用的日生产不平衡系数K=1.2。
1.5.2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，时间的限制而不能连续运转等原因造成设备达不到额定产量。
因此
本设计中采用的设备利用系数K=0.85。
1.5.3时间利用系数
时间利用系数是指工人对每班八小时工作的有效利用率。
本设计中采用的时间利用系数
K=0.9。
1.6总平面图布置
1.6.1总平面图布置原则
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（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）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。
（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）必须根据工厂的发展规划，需要考虑到扩大再生产和改进生产的可能性，在厂区的东向不设置建筑，供扩大生产时拓展厂区。
（8）当分期建设时，应考虑公用设施即运输系统配置的合理性。
1.6.2厂址的确定
该厂位于华北平原XX市，市区面积110平方公里，产品供应半径100公里。
由XX风向图可知，主导风向：
冬季多西北风，夏季多东南风，故厂址选在XX市西南部或东北部较为合理。
该厂砂、石料露天堆放，水泥为散装入罐储存，为了便于原材料进场和制品出厂且节约运输成本，所以建厂选择靠近公路。
该厂设在XX市南环路附近。
1.6.3厂区平面布置说明
本厂是年产50万根C50预应力混凝土电杆。
因为XX市夏季多东南风，冬季多西北风，沙石堆场等会产生灰尘，原材料及成品都由公路运输，汽车出入会比较多，为减少对厂区的污染，所以料场布置在该厂的西南角。
搅拌楼与罐仓建在一起，与料场靠近，用皮带机进行传送上料，位于该厂的西面，污水处理布置在西北角，一来用水泵抽水制备混凝土，二来可利用循环水清洗砂石和罐车，既经济又环保。
本厂采用主车间的设计方案，将钢筋加工和离心成型车间等制品工艺的主要部分，布置在厂生产区的中心部分，西面就是搅拌楼，缩短距离，减少运输时间，有利于加快制品的成型，离心车间和成品堆放上面都有吊车，用于制品的移动，离心成型车间T养护车间T脱模车间T成品堆场，按工艺流程排开建设，形成流畅
施工。
钢筋加工车间及加工后的钢筋成品堆放车间建成一体节约空间，布置在离心成型车间
南部，缩短距离，方便操作。
成品堆放靠近着大门，有利于运输。
锅炉房、试验室、建在厂的南边，锅炉房与养护区之间有管道，用于蒸汽养护，设计两个大门，方便制品及原料的运
输.
总平面布置平面设计如图1.1所示：
由环跌
ISMIf
:
r
主车间
〔捌篦世工车泊D〔斑注成型车冋J（养护车间）
替理
场
锅炉肩
ir
£D
eo
lE
C
in
1.6.3混凝土电杆厂流程图
图1.2预应力混凝土电杆厂生产工艺流程图
2.原材料
2.1水泥
预应力混凝土电杆的强度等级为C50，选用太行山牌52.5MPa的普通硅酸盐水泥，其
质量要求符合GB-175《硅酸盐水泥•普通硅酸盐水泥》的规定，储存期不宜超过三个月，
过期水泥应重新检验其强度，不合格的产品不得使用。
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：
要求采用连续级配并良好的石子。
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XX沙河河沙，细度模数2.7属中砂，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
70〜93
41〜70
10〜50
0〜25
0〜10
0
2.质量要求符合
GB/T14684
《建筑用砂》的规定。
当混凝土强度等级为
C80时含泥量应
小于1%;当混凝土强度等级为C50时含泥量应小于2%。
3.不得使用未经淡化的海砂。
若采用淡化的海砂混凝土中的氯离子含量不得超过0.06%。
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、n
级、川级钢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n级、冷拉川级、冷拉"级。
甲级
冷拔低碳钢丝，碳素钢丝，刻痕钢丝和钢绞线。
2.4外加剂和水
2.4.1外加剂
1.本设计用混凝土掺加的外加剂均采用高效减水剂。
本设计选用UFN-1型高效减水剂。
2.质量符合GB8076《混凝土外加剂》的规定。
不得采用含有氯盐或有害物质的外加剂。
UFN型减水剂对水泥的分散作用强，减水率高，早强增强效果好。
他对混凝土有较好
的塑化作用，具有低引气性、早期稍缓凝的特点，尤其适于配制大流动性混凝土。
UFN可
节约工程水泥用量，对各种水泥的适应性好，它不含氯盐，对钢筋无锈蚀作用。
3.UFN型减水剂技术性能
（1）掺量为水泥重量的0.5%〜1.2%，减水率可达15%〜20%，早强增强效果好，龄期
1〜3天的抗压强度提高50%〜80%,28天强度提高20%〜40%,其他物理力学性能亦有改
变。
（2）
3〜4cm提高
保持水泥用量不变，强度与空白混凝土相近时，混凝土的坍落度可由到15〜20以上，适应泵送、自流灌浆的需要。
（3）保持混凝土强度和坍落度与空白混凝土相近时，可节省水泥用量10%〜15%，每吨
减水剂可节省水泥30吨以上。
（4）UFN减水剂对各种水泥的适应性好，适用于各类硅酸盐水泥。
（5）掺UFN减水剂，混凝土的抗冻、抗渗、抗折、弹性模量等物理力学性能均有改善。
（6）对钢筋无锈蚀现象，对收缩无不良影响。
4.UFN型减水剂施工方法
⑴UFN减水剂的适宜掺量为0.5%〜1.2%，常用掺量为0.5%〜1.0%，配制低标号混
凝土或采用矿渣水泥时，宜选用0.5%—0.8%的掺量。
配制高标号及预应力钢筋混凝土应选用0.5%〜1.0%的掺量。
⑵把UFN减水剂溶液与拌合水一起加入搅拌机内，和水泥、砂子、石子同时搅拌2〜
3min,待拌合均匀后，即可出罐使用。
注意减水剂溶液中水的量应计入混凝土总用水量中。
⑶搅拌过程中，UFN溶液略滞后于拌合水1—2min加入。
⑷搅拌运输车运送的商品混凝土可采用减水剂后掺法。
2.4.2水
凝土拌和用水不得含有影响水泥正常凝结和硬化的有害杂质和油质。
其质量应符合
JGJ63《混凝土拌和用水》的规定。
3.配合比计算
预应力混凝土电杆强度取C50，水泥采用强度等级为52.5MPa的普通硅酸盐水泥：
3.1水胶比
afb
W/B（3-1）
fcu,0abfb
式中：
W/B――混凝土水胶比；
a、b——回归系数，采用碎石：
a=0.53,b=0.20。
fb——胶凝材料28d胶砂抗压强度（MPa）
fb=fsfce（3-2）
式中：
f,s――粉煤灰影响系数和高炉矿渣影响系数，f=s=1.0
fce=
fee――水泥28d胶砂抗压强度（MPa）
（3-3）
cfce,g
式中：
c――水泥强度等级值得富余系数，
c=1.10
fce,g――水泥强度等级值（MPa）
可计算的，
fee=1.1052.5=57.75MPa
则
fb=fsfee=1157.75=57.75MPa
则,
afb0.5357.75
水胶比W/B==0.55
feu,0abfb500.530.2057.75
3.2用水量、水泥用量和外加剂用量的计算
砂子的细度模数Mx=2.7（为中砂），选用最大粒径20mm的碎石，设坍落度为30〜70mm，取坍落度为50mm。
查表单位用水量取195kg，掺入外加剂为UFN-1,减水率18%，掺量为a
=0.6%。
实际单位用水量mw0=195（1-18%）=160kg
mw0160
水泥单位用量mc0===291kg
W/B0.55
外加剂用量mao=mc0a=2910.6%=1.75kg
3.3砂率的选取
坍落度为10mm—60mm的混凝土砂率，可根据粗集料品种、粒径和水灰比按下表选
取。
坍落度大于60mm的混凝土砂率，可试验确定，也可在下表的基础上，按坍落度每增
大20mm,砂率增大1%的幅度予以调整坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经试验确
表3.1混凝土的砂率
水灰比（W/C）
10
卵石最大粒径（
20
mm）
40
16
碎石最大粒径（
mm）
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
本表选自《混凝土工程与技术》第四章表4.3。
经查表，选取砂率Sp=35%。
3.4石子和砂子的计算
根据混凝土重量法，由下式：
mcomgomsomwomcp
（3-4）
{s100%ms0
mso+mgo
式中：
mco
—1m3混凝土的水泥用量（kg）;
mso
1m3混凝土的粗骨料用量（kg）;
mg。
1m3混凝土的细骨料用量（kg）;
mwo
-1m3混凝土的用水量（kg）;
s
-砂率（%）;
mcp每立方米混凝土拌合物的假定质量，取24ookg
带入数值可计算出：
mso=624kg；mgo=1325kg
3.5配合比
mco:
mso:
mg°:
mwo:
mao=291:
624:
1325:
16o:
1.75
3.6材料用量
一年生产5o万根预应力混凝土电杆，电杆的规格为:
电杆规格为管长9m,梢径15omm,底径270mm
平均每根电杆用混凝土：
Vcp=0.22m3
全年生产电杆需用混凝土:
QQVcp=500000
X0.22
=110000m
平均每日生产电杆：
每日生产电杆需混凝土:
500000-254=1969根
Qj
=110000-254=433m
T
考虑日生产不平衡系数:
Qd=433X1.2=520m
每日的生产预应力混凝土电杆需混凝土
每小时生产预应力混凝土电杆需混凝土
Q=Qz
T
1.34107
254
52756kg
52.76t
表3.2
材料用量明细表
材料
t/年
t/日
t/小时
水泥
31987
126
7.88
砂
68590
270
16.88
石子
145644
573
35.8
水
17587
69
4.3
UFN-1
192
0.75
0.05
Qh=520-16=32.5m
3
3.7电杆厂钢筋消耗量
每年钢筋用量:
（3-5）
=50000026.75
=1.34107kg/年
则，每日钢筋用量:
4.水泥筒仓设计
本设计工厂为大型混凝土电杆厂，故在混凝土搅拌楼处设置大型粉料筒仓，用以贮存散
装水泥，水泥贮存周期以7天计。
水泥的卸料，输送均采用气力。
具有密封性好、储存量
大、迅速、设备维修少、易于实现自动化作业、占地面积小等优点。
4.1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，并向筒仓仓体输送水泥。
筒仓包括顶房，筒体和仓底供
料间。
散装水泥被卸料，输送到仓顶后，分别按品种、规格输入筒仓筒体内贮存。
使用时由仓底供料间供料及输送设备将水泥输送到搅拌楼。
4.1.1水泥筒仓的计算
要求采用公路运输方式，根据《混凝土制品厂工艺设计》P144表4-1-1设定贮存周期
为7天。
水泥损耗系数为0.5%，水泥容重1300Kg/m3。
水泥仓库的水泥储存量按下式计算：
（4-1）
式中：
Q――水泥贮存量（t）;
q――生产时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（t/m3）；
T――贮存周期（天），取7天；
G――混凝土日生产量（m3/天）；
――水泥耗损率（%），散装水泥为0.5~1%.
Q=0.291X7020-（1—0.6%）=1066t
水泥贮存量体积:
V=1066000^1300=820卅
根据《混凝土制品厂工艺设计》
P155表4-3-6选用筒仓的筒体内径6m，高15m,
3
几何容积430m，有效容积380
3
m。
则水泥筒仓的个数为：
n=820£80=2.16，所以n取
根据《混凝土制品厂工艺设计》
P156
表4-3-7，填充率为：
80%，入料方式：
气力
输送。
根据《混凝土制品厂工艺设计》
P156
表4-3-8，破拱方法采用充气头，取钢料斗锥斗
倾角为50°。
根据《混凝土制品厂工艺设计》
P156
表4-3-9，供料设备：
采用
1600mm仓式泵
（单仓泵）。
卸料口标高选用H=3.8m，卸料口的尺寸为300mmX300mm。
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。
根据《混凝土制品厂工艺设计》可知仓式泵的输送能力计算如下:
G60V/（t1t2）
（4-2）
G=60X2.5X1.25X0.74/（1+4）
=27.75t/h
式中：
G
单仓泵的输送能力（吨/时）；
3
仓的容积（m）根据《混凝土制品厂工艺设计》P225
表4-5-58得有效容积为2.5立方米;
33
仓内物料容重（t/m）,水泥取Y1.25t/m；
——仓内物料充满系数，一般取0.7~0.8；
t1——装满一仓料所需时间（分）；t2——卸空一仓料所需时间（分）。
t1、t2见于《混凝土制品厂工艺设计》P224表4-5-57根据《混凝土制品厂工艺设计》P225表4-5-58选用（上行式）CB1600-100型单仓泵卸料口标高，H=3.8m根据《混凝土制品厂工艺设计》P162表4-3-12知，壁厚160mm仓底设计为锥体仓底。
4.1.2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，常使水泥在斗口处成拱。
在筒仓设计中，必须考虑防止成拱的措施，以及一旦成拱后的破拱装置。
采用充气头破拱，充气头入口空气压力为0.25〜0.5MPa。
4.1.3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400^400mm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）。
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图6.1所
示：
图5.1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。
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。
5.2.1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，
称量设备的安装，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。
5.2.2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料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600mmX600mm的检修孔，在水泥贮仓中还应设有
1150~200mm的观察孔。
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