李荣刚混凝土工艺课程设计.docx

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李荣刚混凝土工艺课程设计

学号

1004230122

成绩

课程设计说明书

设计名称混凝土工艺课程设计

设计题目混凝土搅拌站工艺设计

设计时间2013.12.30—2012.1.3

学院材料学院

专业无机非金属材料工程

班级无机1001

姓名李荣刚

指导教师张巨松戴民

课程设计要求

我设计的题目是设计一个年产混凝土32万立方米的混凝土搅拌楼。

要求

1.年产混凝土32万立方米双阶式混凝土搅拌楼设计说明书

2.一张2号图纸（搅拌楼立面图）

本次我设计的主要内容包括：

1.配料计算

2.物料平衡计算

3.生产过程及设备选型

4.搅拌楼工艺布局图纸

第1章混凝土配合比设计4

1.1设计条件4

1.2混凝土配合比计算4

1.2.1试配强度4

1.2.2确定水胶比5

1.2.3确定1立方米混凝土用水量5

1.2.4确定1立方米各胶凝材料的用量5

1.2.5确定砂率6

1.2.6计算粗，细骨料用量6

第2章物料平衡计算7

第3章设备选型计算8

3.1搅拌机的选型计算8

3.2砂石输送设备选型9

3.3螺旋输送机的选型计算10

3.4定量水表的选择计算10

3.5骨料配料机的选型计算11

3.6料仓系统12

3.7砂石仓系统13

3.8称量系统15

参考文献16

第1章混凝土配合比设计

1.1设计条件

本搅拌站混凝土设计强度等级为C80，主要用于一些预制构件的厂子，要求强度保证率95%。

要求混凝土拌和物的坍落度为35～50mm。

采用的材料：

1）水泥：

P•Ⅱ52.5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：

江苏博特PCA聚羧酸高效减水剂，掺入量为1.5%，减水效率为25%

6）硅粉（比表面积15000～20000kg/m2）掺量取10%，一级粉煤灰掺量取15%

1.2混凝土配合比计算

1.2.1试配强度

根据标准，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≥80+1.645×5=89.9MPa式（1.2）

1.2.2确定水胶比

根据资料，确定合适的取值水胶比为M=0.31

1.2.3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Wo=195Kg/m³

根据《混凝土配合比设计手册》，如按下式计算：

Wo=10/3*（T+K）式（1.3）

石子的粒径与系数K的关系如表1.1：

表1.1石子的粒径与系数K的关系

系数

最大粒径（mm）

碎石

卵石

10

20

40

80

10

20

40

80

K

57.5

53

48.5

44

54

50

45.5

41

取K=53T=5cm

则Wo=193kg/m³

以上两结果很接近，暂取Wo=195Kg/m³根据减水剂的减水率算出实际用水量W=W。

（1-25%）=146kg/m³式（1.4）

1.2.4确定1立方米各胶凝材料的用量

胶凝材料的总质量：

W胶凝=W/M=146/0.31=470kg/m³式（1.5）

根据硅粉和粉煤灰的掺入量分别为10%和15%计算硅粉和粉煤灰的用量。

粉煤灰的用量：

W粉=W胶凝×15%=470×15%=70.5kg/m³式（1.6）

硅粉的用量：

W硅=W胶×10%=470×10%=47kg/m³式（1.7）

水泥用量：

W水泥=W胶×（1-15%-10%）=470×75%=352.5kg/m³式（1.8）

外加剂质量：

W外=W水泥×1.5%=5.3kg/m³式（1.9）

根据《混凝土配合比设计手册》计算结果满足耐久性要求。

1.2.5确定砂率

根据碎石的最大粒径和水灰比查表，选出合理砂率，则S=35%

1.2.6计算粗，细骨料用量

根据容重法计算So、Go，假定1m³混凝土2400kg

Co+Go+So+Wo=2400Kg/m³式（1.10）

β=So/（So+Go）式（1.12）

得出S=623kg，G=1156kg，则

混凝土配合比为：

Co:

So:

Go:

Wo:

Si:

F=352.5:

623:

1156:

146:

47:

70.5=1:

1.77:

3.28:

0.41:

0.13:

0.2

第2章物料平衡计算

2.1.1计算日、年物料用量

假设搅拌站全年年工作时间300天

每天两班，每班8小时，共16小时

要求年产3200万立方米混凝土，则可算出

每天至少生产混凝土

每小时至少生产混凝土

则根据每小时产混凝土的量课计算出各原料需求量计算出混凝土搅拌站物料平衡表如表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

各数据单位均为吨（t）

数据均为取整后所得

天

年

天

年

水泥

-

1

380

113996

-

-

砂

3

3

686

205628

708

212164

石

1

3

1234

370104

1246

373939

水

-

2

159

47697

-

-

硅粉

-

-

51

15047

-

-

粉煤灰

-

-

76

22572

-

-

第3章设备选型计算

3.1搅拌设备选型计算

根据物料平衡数据以及《混凝土机械手册》选定

JS1500型双卧轴强制式混凝土搅拌机

搅拌机选型设计如表3.1：

表3.1搅拌机选型

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

双卧轴强制式

混凝土搅拌机

2

需搅拌物料

水泥

t/d

《物料平衡表》

380

石子

t/d

1246

砂

t/d

708

水

t/d

159

3

搅拌楼生产能力

时产量

㎥/h

66.67

日产量

㎥/d

1066.67

年产量

㎥/y

320000

4

选择混凝土搅拌机

名称、型号、规格

-

根据《混凝土机械手册》以及《物料平衡表》

JS1500型双卧轴强制式混凝土搅拌机

出料容量

L

1500

进料容量

L

2400

搅拌额定功率

KW

45.0

每小时工作循环次数不少于

次

40

骨料最大粒径

mm

100

5

每台机每小时生产能力

㎥/h

Q=3600VΦ/t1+t2+t3

70-90

续表3.1

搅拌机的技术参数如表3.2：

表3.2JS1500型双卧轴强制式混凝土搅拌机的技术性能参数

名称

出料容量

进料容量

搅拌额定功率

骨料最大粒径

生产能力

参数

1500L

2400L

45.0kw

100mm

70-90㎥/h

3.2砂石输送设备选型

带式输送机具有效率高、运输距离长、动力消耗低等优点、获得了广泛的应用。

这里主要用于将搅拌站配置好的砂、石子的混合物料输送给搅拌机。

皮带机设计选型的结果，其最大输送能力一般都大于流量的设计参数，而工作时的实际流量取决于输出放料源头装置，设施用时与设计参数有一定的差异，运行时通过控制设定的流程控制制定时和时序，指令相关流程的执行元器件按设计的逻辑程序工作。

带式输送机的选型计算表，如表3.3

表3.3带式输送机的选择计算

序号

项目

单位

计算公式及依据

计算结果

1

原始

参数

需输送物料量

t/h

根据《物料平衡表》

根据工艺布置要求估算

123

石子

t/h

78

砂

t/h

45

输送距离S

m

54.529

输送水平距离L

m

51.6

输送垂直高度H

m

16.145

倾角ß

°

18

2

计算

输送

带的

宽度

计算输送带的宽

度B

mm

Q=385B2vρ

Q=

需输送物料量G=123

436

初选输送带速度v

m/s

查资料

1.0

物料堆积密度ρ

t/㎥

查资料

1.6

3

初选

输送

机

初选输送带的宽

度B

mm

据计算带宽度B=547mm取标准值

选型一

选型二

选型三

500

650

800

槽型托錕槽角

°

查资料

35

35

35

验算带宽

mm

B≧3.3d+200=299mm物料平均

粒径d≤30mm

合适

合适

合适

4

验算

输送

能力

输送能力Q

t/h

Q=KB2vρCD

115不合适

194合适

205合适

断面系数K

/

查资料

320

320

335

物料堆积密度ρ

t/㎥

查资料

1.6

1.6

1.6

物料堆积休止角

α

°

查资料

30

30

30

输送带速度v

m/s

查资料

1.0

1.0

2.0

倾角系数C

/

查资料

0.96

0.96

0.96

速度系数D

/

查资料

1.0

1.0

1.0

续表3.3

序号

项目

计算结果

5

分析

比较

B=650mm或B=800mm的输送能力都能满足生产需求，但根据需要能满足生产能力，且利用率大，所以选择B=650

。

则选用的带式输送机的技术参数如表3.4：

3.4带式输送机的技术性能参数

序号

项目

单位

结果

1

固定式带式输送带型号

/

带式输送机，通用型

2

输送带的宽度B

mm

650

3

带速

m/s

1.0

4

输送能力

t/h

180

5

生产率

m3/h

60

3.3水泥输送设备的选型

螺旋输送机是一种无牵引构件的连续输送机械。

它的优点是：

结构简单，在机槽外部除了传动装置以外不再有转动部件；体积小、密封良好；维护、管理、操作简单；便于多点装卸料。

水泥等粉料的输送必须在完全密封的设备内进行，以免污染环境和输送物料或者受潮。

圆性截面的螺旋输送机是应用最广泛的粉料供料输送装置。

其机壳采用无缝钢管，常见规格有φ219，φ273，φ325，机壳尾部进口通过球性铰链φ与筒仓翻板门连接，头部出口通过帆布袋柔软连接通向主体上的粉料秤斗。

安装倾角一般在30º-45º之间，必要时可达60º。

螺旋的长度不应超过14m。

螺旋输送机的选型计算如表3.5：

表3.5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

1

原始参数

所需胶凝材料生产能力

t/h

《物料平衡表》

31.4

输送距离

m

根据工艺布置要求

10

输送槽斜度

。

30

2

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表

LSY200-12

螺旋体直径

Mm

193

输送长度

m

12

螺旋体转速

r/min

71

外壳直径

Mm

φ219

工作角度

。

45

输送能力

t/h

35

电机型号

/

Y160L-4

螺旋形式

/

全叶式

3.4水计量设备的选型

定量水表是一种可以定量供水，供水量任意设定的水表。

其技术特点为供水计量精度到0.1升，9999.9升，停电后恢复来电时，可以将上次定量的余量继续供水，有余量显示，显示供水的剩余量，并且可以随时停止。

经过计算结果知搅拌楼一小时需用水量为9.94m³/h。

水表的选型计算如表3.6：

表3.6水表的选型计算

项目

单位

计算公式及依据

计算结果

定量水表的选择

型号、规格

根据计算结果和定量水表主要参数

LXLD-32平螺翼式定量水表

通径

mm

32

额定流量

m³/h

10.0

一次供水量

L

30-100

3.5骨料配料设备的选型

骨料配料机是集砂和石子的储料、计量、配料输出等功能于一体，模块化设计的料流程装置。

不仅在工程站被广泛应用，也常用于商混站。

配料机的型式用代号PL表示，规格用单位为升的阿拉伯数字表示与搅拌主机的进料容量设配的批次骨料容量，如PL1600表示设配1m³搅拌机，其额定出料容量为1000L，进料容量也就是骨料的配料容量为1600L。

按计量方式区分，配料机有砂、石独立计量和累计计量两种。

独立计量方式的配料机在每个仓库下设置称量斗，完成配料后通过开启气动底门，分别投落到下方的水平皮带机输出。

累计计量方式的配料机在水平皮带机上设置挡板与皮带构成计量槽，骨料落入计量槽与皮带机一起完成累积计量。

两种计量方式都采用电子称重形式，动态计量精度都能符合标准规范要求。

两者相比，独立计量方式的配料机结构高度是有所增加，装载机上料作业坡道要相应加长。

而累积计量方式的配料机在同样的装载机上料高度条件下，料仓结构的高度及相应的储料容量能增加，因此更受用户青睐。

累积计量方式配料机的水平皮带输送机是重载起动工作，因此驱动装置的电机功率需增加，同时计量槽的结构型式应减小运行时下部流动骨料的界面尺寸和上部骨料的压力，以降低工作能耗。

表3.7配料机型号计算表

序

号

项目

单位

计算公式及依据

计算结果

原

始

参

数

混凝土年产量

m³

配合比：

水泥；砂：

石子：

水：

硅粉：

粉煤灰=1：

1.77：

3.28：

0.41：

0.13:

0.20

320000

混凝土日产量

m³

1066.67

混凝土生产率

m³/h

66.67

砂石需用量

m³/h

123

2

配

料

机

生

产

能

力

配料机台数

台

设计一条生产线

1

砂石配料

生产率

m³/h

124

配料种数

种

6

3

选

配

料

机

型

号

参选型号

m³/h

PL2400Q

生产率

m³/h

120

最大称量值

kg

4000

称重斗容积

m³

2.4

储料斗容积

m³

4×8

配料种数

种

6

配料机的技术参数如表3.8:

表3-8PL2400Q混凝土配料机技术参数

称量斗容积

m³

2.4

生产率

m³/h

120

配料精度

%

2%

最大称量值

kg

4000

可配料种数

种

6

上料高度

mm

3600

总功率

kw

11

整机质量

kg

8100

外型尺寸（长×宽×高）

mm

1400×2325×3400

3.6水泥仓系统

混凝土搅拌站所用水泥都是散装水泥，使用量大，只有保证足够的储存量，才能保证混凝土质量和保证混凝土生产及提供的连续性。

水泥筒仓的选型计算，如表3.9：

表3.9水泥筒仓的选择计算

序号

项目

单位

计算公式及依据

计算结果

1

原始参数

天需求量Q

t/d

《物料平衡表》

380

储期T

d

实际情况

1

预计仓数

个

根据配置需求

3

2

确定筒仓参数

容量q

t

q=Q/n

200

直径φ

mm

根据要求合理配置

5500

高度H

mm

13400

3.7砂石仓系统

砂石是混凝土中用量最大的，其用量可占混凝土总量的四分之三左右，只有保证其供给能力，才能使混凝土供给能力的稳定性。

一般混凝土搅拌站的每条生产线都拥有四个以上的骨料仓，以便适应不等强度等级的商品混凝土。

砂仓的原始数据，如表3.10：

表3.10石仓的原始数据

序号

项目

单位

计算公式及依据

计算结果

1

原始参数

天需求量Q

t/d

《物料平衡表》

686

储期T

d

实际情况

6

预计仓数

个

根据配置需求

3

序号

项目

单位

计算公式及依据

计算结果

2

确定筒仓参数

容量q

t

q=Q/n

228.7

尺寸（长×宽×高）

mm

根据要求合理配置

5000×5000×4600

石仓的选择计算，如表3.11

表3.11砂仓的选择计算

序号

项目

单位

计算公式及依据

计算结果

1

原始参数

天需求量Q

t/d

《物料平衡表》

1234

储期T

d

实际情况

3

预计仓数

个

根据配置需求

4

2

确定筒仓参数

容量q

t

q=Q/n

308.5

尺寸（长×宽×高）

mm

根据要求合理配置

5000×5000×4600

3.8称量系统

称量配料设备是混凝土生产过程中一项重要工艺设备，它控制着各种混合料的配比，称量配料饿精度对混凝土的强度有着很大的影响。

因此，精度面高效的称量设备不仅能提高生产率，而且是生产优质高强混凝土的可靠保证。

一套完整的称量配料设备包括储料斗、给料设备，其次是快速。

为了适应各种不同的无聊，水泥秤斗是圆形的，骨料秤斗是长方形的，斗门设有橡皮垫，以保证密封。

传感器装置，三点悬挂，在每套悬挂装置的中部，各设有一个传感器而等水液体的秤斗则采用水平秤斗

称量系统如表3.12：

表3，12称量系统

称量系统

砂称量范围/精度

（0-3000）±2%kg

石称量范围/精度

（0-3000）±2%kg

粉煤灰、硅粉称量范围/精度

（0-500）±2%kg

水泥称量范围/精度

（0-1200）±2%kg

水称量范围/精度

（0-600）±2%kg

外加剂称量范围/精度

（0-50）±2%kg

参考文献

[1]标准《混凝土配合比设计规程》，JGJ55-2011

[2]靳同红、王胜春、张青，《混凝土机械构造与维修手册》，2012年2月

[3]陈宜通，《混凝土机械》，2002年7月

[4]浅谈混凝土搅拌站的组成和选型，甘肃科技，第25卷第16期2009年8月

[5]标准《混凝土搅拌站（楼）》，GB10171-2005