年产80万立方米商品混凝土搅拌站设计说明书.docx
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年产80万立方米商品混凝土搅拌站设计说明书
安徽建筑工业学院
毕业设计
专业无机非金属材料工程
班级08无机非
班
学生姓名姚鑫
学号08206010212
课题年产80万m3商品混凝土搅拌站工艺设计
指导教师经验
2012年6月8日
摘要
本设计的题目为年产80万立方米商品混凝土搅拌站，它由搅拌主机、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。
是用于现代化混凝土建筑的主要机械。
他节约了生产时间，大大提高了生产销率。
本文说明书介绍了搅拌站主要设备的选型计算和平面布局讨论，同是还介绍了搅拌站的操作规程与日常维护以及一些常见故障的解决方法。
本设计的主要宗旨是高效、节能、环保等特点，本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。
另外，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，本设计车辆的清洗问题。
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，达到无污染水废物排出充分利用的目的。
关键词：
混凝土配合比搅拌机配料
Abstract
Thesubjectofthisdesignistheannualoutputof800,000cubicmetersofcommercialconcretemixingstation,bymixingconsole,materialweighingsystem,materialconveyingsystems,materialstorageoffivesystemsandcontrolsystemsandotherancillaryfacilities.Savingsinproductiontimegreatlyincreasedtherateofproductionandmarketing.Theguideexplainsinthisarticletheselectioncalculationofthemixingstationmajorequipmentandlayoutdiscussion,andwiththebatchingplantoperatingproceduresandroutinemaintenanceaswellassomecommonfailuresolution.
Themainpurposeofthisdesignisefficient,energysaving,environmentalprotectionandotherfeatures,sothedesignisfullyenclosedyardaggregate,itisdesignedtogreatlyreducedustandnoisepollution.Aggregatemoisturecontentandwillminimizetheimpactbytheweathertosolvethefrozenwinterconstructionblocksproducedbysandimpactonconcretequality,savelaborandreducelaborintensity.Aftertheyardclosedalsoreducestheheateffectofmixingwaterandelectricityinwinterheatingcosts,savingenergyconsumption.
Toaddressthelong-termproblemsoftrafficmixingwaterandconcretewashresiduerecycling,wedesignedavehiclecleaningproblems.Throughthevehicleshavechanged,youcanputinthegravelandconcreteslurryresidueseparationtoachievethegravelre-use,andcanre-useofwater,brushtrucks,tocleanwater,adequatewastedischargeandwaterusepurposes.
Keywords:
concretemixmixeringredients
前言
混凝土时土建工程中应用最广、用量最大的建筑材料之一，任何一个时代建筑工程师都离不开混凝土。
根据有关部门的初步估计，目前全世界每年生产的混凝土材料已超过100亿吨，预计今后每年生产混凝土将达到120-150亿吨，随着科学技术的进步，混凝土已经不仅广泛应用于工业与民用建筑、水工建筑和城市建设，而且还可以制成压力管道、地下工程、宇宙空间站的各种构筑物德等。
步入21世纪以来，随着国内城市建设规模的不断扩大，特别是人们对环保要求的提高，国家对施工现场的文明生产及环境噪声的控制提出了更高的要求。
因此，小型混凝土搅拌机械在城市建设中受到极大的限制。
同时，大型建筑施工工程对现浇混凝土的用量不断增大，国家越来越重视在城市发展和推广预拌混凝土，并且在行政管理方面制订了相应的措施和规定，使得混凝土搅拌楼在城市建设中得到越来越广泛的应用。
同时随着我国经济的高速发展，预拌混凝土的应用也得到了推广。
在“七五”规划时，制定预拌混凝土的城市发展有30个左右，年总产量达到500万方，占城实现浇混凝土量的10%以上。
“八五”期间，我国城市预拌混凝土的生产得到了飞速的发展，北京、上海、天津、大连、常州等经济发展快的大中城市的预拌混凝土化率可与发达国家比，但全国的发展极不平衡，部分城市和地区还处于发展阶段，据1994年底的统计，全国预拌混凝土占有率不足10%，与发达国家还有一定的差距。
我国“九五”规划中将推广和发展预拌混凝土应用技术列为建设部推广的十项新技术之首。
“九五”末达到25%，2010年底将达到40%。
因此，混凝土搅拌楼在城市建设中的应用越来越广泛，发挥的作用越来越重要。
混凝土机械是建筑和道路施工中两大面广的常用设备，越是我国机械中产值最高的设备之一。
其中混凝土搅拌设备（包括搅拌机，搅拌站），混凝土搅拌输送车，混凝土泵，摊铺机，挖掘机，装载机，压路机，震动成型机械等数种产品占此类机械总产值的90%以上。
特别是国内外混凝土与沥青材质，性能和施工工艺的发展和变化，机械结构，性能，可靠性也随之提高和改善。
其中象征混凝土机械水平和实力的主要是三大机，即混凝土搅拌站，混凝土搅拌运输车和混凝土泵，我国已经形成系列产品和一条龙的配套设备，产量与产值的到了大幅度的增长。
20世纪80年代以前，我国的塑性混凝土生产占混凝土总量的90%以上，而95%以上的依靠小型单机生产，混凝土搅拌设备中需有搅拌站（楼）等，但国产设备的容量大多在800-1000L以下，每年的产量及80台左右。
而单机批量较大，生产厂家达到300家以上，年产量达到32000台（大部分容量为200-350L）以上，大厂的年产量为1500-2000台，小厂产量为200-500台。
目前，我国建设机械生产企业已经形成产品门类比较齐全，品种基本完善，技术水平和产品质量不断提高，能满足国内市场需求的具有一定生产规模的产业。
全行业已拥有生产企业1000多家，其中骨干企业400家。
生产产品及500个品种，1000多个规格型号。
1995年产品产量达到了145万吨，产值近162亿元，出口大约2.8亿美元，引进了100多项国外先进技术，对30多个国家级生产企业进行改造，制造工艺水平达到了相当高的程度。
1978年前我国仅有几家少量生产一般建设机械产品的厂家，高精尖的建设机械产品多为空白，普通使用的混凝土搅拌输送车，混凝土输送泵及泵车，大型混凝土搅拌站基本是国外产品。
20世纪90年代，在国内外市场生存的竞争中，许多大中型生产企业不但面向眼前的市场需要，更看中远目标的需求，有远见地走上了自主开发新产品的道路随着我国交通事业的高速发展，筑路机械成为我国“九五”计划期间的主导需求产品。
20世纪80年代初，交通部列入了第一项路面机械“沥青混合料搅拌与摊铺设备”引进制造技术的国家项目，由西安筑路机械厂与交通部公路科研所共同研制，并分别于1985年和1987年从英国Parker和德国Dynapac公司引进了搅拌与摊铺设备的制造技术。
之后，西安筑路机械厂又引进英国Parker公司的移动式搅拌设备的制造技术，成为国内唯一能生产60-240t/h间歇式搅拌设备系列产品的厂家，填补了国内高等级公路搅拌设备的空白。
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]。
目前有强制式与自落式搅拌站，主机采用立轴涡浆、立轴行星、单卧轴、双卧轴等强制式搅拌机的通称强制式搅拌站，其搅拌周期较小，生产率较高，其中双卧轴搅拌机是应用最广泛的机型。
主机采用锥形反转出料或锥形倾翻出料等自落式搅拌机的通称自落式搅拌站，其搅拌周期较长，能适应大粒径骨料而且驱动功率较小，采用多台锥形倾翻出料搅拌机的搅拌楼是生产水工混凝土的常见机型。
现在还有周期式与连续式搅拌站，国家标准定义的混凝土搅拌机和搅拌站都是周期式的，也就是混凝土生产的配料、投料、搅拌、出料按周期进行循环作业的方式。
还有应用螺旋式搅拌原理，物料在拌筒里边搅拌边输送到卸料位置的搅拌机称为连续式搅拌机，主机采用连续式搅拌机，配料采用流量计量，供料装置也连续供应的成套设备则称为连续式搅拌站，这种形式的特点是能用较小的结构尺寸得到较大的生产率，但计量精度和可靠性较难保证，搅拌效果也不如周期式搅拌机，适用于批量较大标号较小的道路工程制备混凝土。
周期式搅拌站的工作循环周期指主机两次卸料间的时间间隔，也就是成套设备完成配料、投料、搅拌、出料等工作循环所需的最长时间。
设工作循环周期为T（S），搅拌主机额定容量为E（m3）则搅拌站生产率Q=3600E/T（m3/h）。
设计时将骨料、粉料、液料各系统和搅拌流程的工作时序相互交叉重叠，使工作循环周期尽量接近搅拌工作周期，以提高搅拌站的生产率。
对于搅拌楼，由于砂、石水泥等大宗材料的集运提升流程与配料计量流程分离，各种物料通过重力下落采用开启斗门等方式完成计量，工作周期要小于搅拌机工作周期，因此，同样规格容量主机的搅拌楼生产率能更高些。
而选择搅拌工作周期较长的自落式搅拌机的水工混凝土搅拌楼，则可以配置3至4台主机使多次配料的循环周期与搅拌工作周期接近，充分发挥成套设备的生产效率。
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[2]。
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[2]。
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[2]。
本课题主要是年产80万m3商品混凝土搅拌站工艺设计，主要内容包括：
（1）前置部分：
包括封面、任务书，中、英（外）文摘要和目录页等；中文摘要一般不少于300字，并译成英文。
（2）主体部分：
包括引言或绪言、正文、结论、致谢和参考文献等。
（3）附录部分：
翻译论文、资料的原文等。
本次设计的商品混凝土搅拌站的设计特色与创新如下：
控制系统软件设计特点；
混凝土搅拌站控制系统在软件设计上有了完整的安全设计,可降低硬件损坏事件的发生。
同时也为安全生产提供了有力保障。
搅拌站设计中仓装置分别设置仓顶除尘器和脉冲反吹除尘器，防止搅拌站粉尘污染。
为了实现了砂石再利用，本设计将残渣中砂石和水泥浆分离，达到资源充分利用的目的。
商品混凝土搅拌站的配合比设计思路为：
通过水泥混凝土配合比经验公式来计算出合理的水胶比，再根据查表得出单位立方米砼的用水量来算出单位立方米胶凝材料的用量，再确定砂率来计算粗，细骨料用量。
通过混凝土配合比设计、物料平衡计算；年产80万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1章混凝土配合比的计算
1.1设计条件
本设计所采用的原始材料参数：
1）水泥：
P.O42.5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5～31.5mm；
4）水：
自来水;
5）减水剂：
TMS减水率18%，掺入量1.0%-1.2%。
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C40，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
为了保证混凝土能够达到设计要求的强度等级，在进行混凝土配合比设计时，既要考虑到实际施工条件与实验室条件的差别，又要考虑到对混凝土强度的不利影响，必要使混凝土的配置强度高于设计等级强度。
根据现代混凝土配合比设计手册[3]得，混凝土配制强度为：
（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
因为40＞35所以δ取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
（1.2）
1.2.2确定水灰比
瑞士学者保罗米，通过大量的混凝土试验研究，应用数理统计的方法，提出了混凝土强度与水泥强度等级及水灰比之间的关系公式，及混凝土强度公式：
（1.3）
——水泥28d抗压强度实测值
（1.4）
——水泥强度等级值的富余系数，
，
为回归系数查表1.1
表1.1回归系数
碎石
卵石
0.46
0.07
0.48
0.33
实验原始所给材料为碎石所以取值为0.16和0.07
经（1.3）计算得
再根据标准《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）中的规定，混凝土的水灰比在最大水灰比和最小小水灰比之间。
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，查表1.3混凝土单位用水量选用表得W=195kg。
使用减水剂后（减水率为18%），则
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（W）和得出水灰比值（
），可求出水泥用量（
）：
对照表1.2，最小水泥量为300kg<314.5kg，故满足耐久性要求。
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
本设计混凝土用途为正常的居住或办公用房屋内部件.由表复核，对混凝凝土性能没有严格要求，满足配合比设计要求。
减水剂有两个优点：
1、是能提高混凝土性能；
2、是在保证水泥混凝土优良性能的同时减少水泥用量。
在计算水泥用量时用加入减水剂之后的水泥用量来计算水泥实际用量。
本设计采用的是TMS减水剂。
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选择合适的砂率值
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
1.本表使用与塌落度为10-60mm的混凝土：
塌落度大于60mm，应在上表的基础上，按塌落度没增加20mm砂率增加1%的幅度予以调整。
2.本表数值系采用中砂时选用的砂率，若要用细沙，可减少砂率，反之亦然。
3.只用一个单粒级骨料配置的混凝土，砂率适当增加
由
，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=30%
1.2.6确定配合比
配合比的确定常规有两种方法一种是绝对体积法，还有一种是重量法。
本设计中采用的是重量法来确定混凝凝土配合比。
配合比公式如下：
（1.5）
Mc——每立方米混凝土的水泥量，Kg
Mg——每立方米混凝土的粗骨料用量，Kg
Ms——每立方米混凝土的细骨料用量，Kg
Mw——每立方米混凝土的用水量，Kg
Mcp——每立方米混凝土拌合物的假定总用量，Kg其值可按表
表1.5各强度下Kg的取值
混凝土强度等级
≤C15
C20-C35
≥C40
假定每立方米总量（kg）
2360
2400
2450
由（1.5）计算，得
其中粉煤灰（1：
1取代）取代水泥量为10%，减水剂（1:
1取代）掺量1%减水率为18%。
减水剂为
粉煤灰用量
解得
配合比为：
砂：
石：
减水剂：
粉煤灰：
水泥=
=540.7：
1200.3：
4.54：
45.4:
：
404.8
=1.34：
2.97：
0.01：
0.11：
1
第2章物料平衡计算
2.1基础数据
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
混凝土每年总用量M=800000×2.45=1960000
2.2干物料的计算
每年水泥用量mc（t）：
mc=M×（1+1%）×1/（1.33+2.97+0.01+0.11+1+0.4）=340138
每年砂用量ms（t）：
ms=M×（1+3%）×1.33/（1.33+2.97+0.01+0.11+1+0.4）=461341
每年石用量mg（t）：
mg=M×（1+3%）×2.97/（1.33+2.97+0.01+0.11+1+0.4）=1030212
每年水用量mw（t）：
mw=M×（1+2%）×0.4/（1.33+2.97+0.01+0.11+1+0.4）=137402.1
每年减水剂用量ma（t）：
Ma=M×0.01/（1.33+2.97+0.01+0.11+1+0.4）=3367.7
每年粉煤灰用量mf（t）：
Mf=M×（1+0.1%）×0.11/（1.33+2.97+0.01+0.11+1+0.4）=37081.7
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%）×1.33/（1.33+2.97+0.01+0.11+1+0.4）=475181.1
每年石用量mg'（t）：
mg'=M×（1+3%）×（1+1%）×2.97/（1.33+2.97+0.01+0.11+1+0.4
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