混凝土管桩厂工艺设计.docx

1、混凝土管桩厂工艺设计邯郸市混凝土管桩厂工艺设计（年产6万根C70预应力混凝土管桩）0.绪论该设计为年产6万根钢筋混凝土管桩，本厂厂址选在交通方便的南环。位于邯郸市郊区南部，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管桩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、管桩的浇注、养护、堆放以及外运。如何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。搅拌楼、钢筋车间、成型车间等主要车间力求流程的流畅，安全合理，尽量引进先进生产技术。砂石堆场

2、、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。本设计平面布置特点：1.主车间设置在厂区中心，辅助车间环绕布置，有利于工厂生产系统的有序运作。2.厂区内建筑物布局紧凑，尽量减少占地面积和配套工程的工程量。3.原材料以及成品堆放的地点布置在厂区主要道路两侧，便于装卸运输。4.办公楼以及职工生活区尽量远离生产车间，减少噪声、粉尘等。5.注重厂区绿化，美化环境，为员工创造较为舒适的生活环境。1.概述1.1产品型号根据邯郸市的具体情况，本厂设计生产预应力混凝土管桩长10m，外径500mm，内径300mm。1.2 工

3、厂组成及工作制度1.2.1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。本厂设计如下：1石子料场 2砂子料场 3煤场 4水泥筒仓5搅拌楼 6钢筋料场 7. 钢筋操作车间 8装模车间 9离心成型车间 10养护车间 11机修车间 12锅炉房13成品堆场 14设备库 15车库 16变电站17实验室办公楼 18食堂 19. 地磅房 20. 传达调度室1.2.2工作制度全年天数：365天法定假日：11天双休日（含设备维修天）：100天全年生产天数：254天1.2.3生产班制管桩的生

4、产班制，因不同车间或工段，因作业内容不同，每天生产班数不同，每班生产时间为8小时（其中成型和搅拌车间每班8小时）如下表表示：表1-1 各车间生产班数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钢筋车间2机修车间1 搅拌车间 2 锅炉房 3 成型车间 2 变电站 3 养护工段 2 装模车间 21.3设计系数产量不平衡系数是考虑到生产中由于设备发生故障，停电，产品配套生产和供需不平衡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： （1.1）式中：日计算产量（m3/日）；Q：年设计产量（m3/年），永久性工厂采用的日生产不平衡系数K=1.2

5、； K：日产量不平衡系数； T：年工作天数（天）。1.3.2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，有的设备不允许持续工作，时间的限制而不能连续运转等原因造成设备达不到标定产量。设计中采用的设备利用系数K=0.85。1.3.3时间利用系数时间利用系数是指每班工人工作8小时的有效利用率。设计中采用的时间利用系数K=0.9。1.4 总平面图布置1.4.1总平面图布置原则1.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。2.首先工艺流程的

6、合理性，从原料输送到成品堆场，应避免倒流水作业。3.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。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.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。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.当分期建设时，应考虑公用设施即运输系统配置的合理性。8.必须根据工厂的发展规划，预期考虑到扩大再生产和改进生产的可能性。1.4.2 本设计总平面图布置该厂地处华北平原邯郸市，市区面积110平方公里，产

7、品供应半径100公里。由风向图可知主导风向：冬季多西北风，夏季多东南风；西南风，东北俺来风少。因本设计为混凝土管桩厂属重污染企业，为不污染市内空气，工厂应设在市南紧邻南环路。起初的平面布置按照朝向和主导风向布置，将产生粉尘和污染的车间如沙石料场放在布置在西南方向。工厂的生活区设在厂东北方向，这样灰尘不会污染生活区且带场，在料场的东侧设储料仓厂区的入市内。厂区紧邻南环路共有东西两个门，方便汽车运输。背靠南环在厂区的南区从西向东依次是值班室，配电室，办公室，实验室，值班室。砂石料从西门进，经地磅称量后，放在料中心位置从北向南依次是成型车间（其中附钢筋加工车间），养护车间，搅拌楼，成品堆放区。为了流

8、畅施工和合理利用空间，其中煤场与养护车间，砂石储料仓和搅拌楼布置较紧密。在厂区的东侧布置食堂和宿舍。经过老师的修改后，指出我的布置太过分散，不够紧凑，空间利用率不够。经我们小组成员讨论后，采用了小组成员董玉乔的方案成型。车间是主要部分，布置在厂生产区的中心部分；砂石料场布置在厂西南角落与搅拌楼相挨；煤场污染大，所以在西南最靠墙，在对厂区污染最小的情况下与锅炉房距离最近；搅拌楼和水泥筒仓建一起，与砂位于东北角的石料场紧密联系，合理利用了空间；搅拌楼成型装模车间（内附钢筋加工车间）养护车间成品堆场按工艺流程从北向南排开建设，形成流畅施工按照；锅炉房建在养护车间西侧方；机修车间建在离心成型车间东侧方

9、便检修；办公楼及食堂宿舍变电站建在厂东北方向；实验室在西南；因原材料及成品都由公路运输，汽车出入会比较多，所以设出口和入口两个大门，方便汽车行程流畅；值班室和地磅房建在两大门中间。各建筑物间均满足防火，卫生，采光要求。考虑到未来的厂区扩建，故在一些车间设置一些备用设备，以及厂区留有空地，暂为绿化场所。因此，本厂确定的预应力混凝土管桩厂总平面图见图1-1所示。 入口调度 室出口实验室办公楼食堂变电站设备库地磅房车库水泥仓装模车间离心成型车间养护车间搅拌楼石子料场钢筋料场及操作车间机修车间锅炉房砂子料场成品堆场煤场图1-1 预应力混凝土管桩厂总平面图2.原材料及混凝土的配合比2.1 水泥混凝土管桩

10、的强度等级为C70,选用太行山牌42.5MPa的普通硅酸盐水泥，水泥技术指标符合GB175-1999,储存期不宜超过三个月，过期水泥应重新检验指定强度等级。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，要求采用连续继配并良好。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。当混凝土强度为C80时含泥量应小于0.5%；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细骨料采用天然细

11、砂，其技术应满足以下规定1.颗粒级配表21 颗粒级配筛孔尺寸mm 0.150.300.601.182.364.759.50累计筛余 %90-10055-8516-400-250-150-1002.泥土杂质质量（用冲洗法试验）按质量计不得大于3%。3.硫化物和硫酸盐含量折算为三氧化硫不得大于1%。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，宜采用级，级，级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，宜采用冷拉二级，冷拉三级，冷拉四级，五级。甲级冷拔低碳钢丝，碳素钢丝，刻痕钢丝和钢绞线，采用五级钢筋时，应符合有关专门规程的要求。预应力高强钢筋

12、采用圆截面热处理，低合金规律变形高强钢筋，材料及规格应满足要求。2.4外加剂和水2.4.1外加剂混凝土管桩掺加的外加剂一般用高效减水剂，根据国家标准GB8076-1997本设计选用UNF1型。2.4.2水拌合水不应含有影响水泥正常凝结的杂质，供饮用水即可。3.配合比计算本设计配制的C70是属于高性能混凝土。HPC是一种新型高技术混凝土，是在大幅普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质原材料，在严格质量管理条件下制成的高质量混凝土。它除了必须满足普通混凝土的一些常规性能外，还必须达到高强、高流动性、高体积稳定性、高环保性和优异的耐久性等要求。其配合比也不同于普通混凝土，其配制步骤如下

13、：3.1配合比设计原则高耐久性 必须考虑到抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性、抗碳化性、抗大气作用性、耐磨性、碱骨料反应、抗干燥收缩的体积稳定性等。高强度 高性能砼，其强度等级的保证率为97.5%,即不合格率为2.5%以下，其概率度t-1.960高工作性 即混凝土拌合物在运输、浇筑及成型中不分离易操作的程度。根据目前的施工水平和条件，高性能砼的坍落度应控制在18-22cm经济性 其关系到工程造价的高低。3.2配制强度计算混凝土管桩强度取C70，水泥采用强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥：根据公式： = - t （3-1） =70-（-1.960）6=81.76式中：高性能混凝土配制强度；：混凝

14、土立方体抗压强度标准值；t :概率度，当砼保证率为97.5%, t=-1.960；：混凝土强度标准差。见表1表3-1 C20C20- C35 C35/4563.2水胶比 Fc,e=rc.fce-g （3-2） =1.1342.5=48.025Mpa式中：Fc,e: 水泥的实测强度； fce-g：水泥的标准强度； rc：水泥强度的富余系数，一般可取1.13=0.304 fc,e【（C+M）/W+0.62】 （3-3）式中：C:每立方米砼中水泥用量，kg/m3； M: 每立方米砼中矿物质的掺加量，kg/m3；因本设计不掺加矿物质，故其值为零。 W: 每立方米砼中水的用量，kg/m3。又3-1及3-

15、2得81.76=0.30448.0（C/ W+0.62）可得：C/W= 4.983则：W/C=0.203.3 单位用水量的计算在进行配合比设计时，可根据砼配制强度参考表2中最大单位用水量的经验数据。表3-2砼试配强度/ Mpa最大单位用水量/（kg/m3）60175651607015090140105130120120查表得本设计试配强度为C80，介于C70 C90之间，故最大单位用水量为145 kg ，掺入UNF-1 减水率=20% ，掺量为0.5%因此，实际用水量： W= MW0（1-）=145（1-20%）=116 kg3.4 水泥用量的计算C=1164.983=578 kg3.5 减水

16、剂用量的计算A=5780.5%=2.89 kg3.6 石子和砂子的计算根据工程实践经验，高性能砼的砂率在36%42%之间，故sp 取36%，根据混凝土重量法，由下式：CO+GO+SO+WO = rh (3-4)SO/（ GO+SO）= (3-5)式中：1混凝土的水泥用量()；：1混凝土的粗骨料用量()； ：1混凝土的细骨料用量()；：1混凝土的用水量()；rh：1混凝土的质量。一般取24002450，在此取2400：砂率(%)；所以，578+ GO+SO+116=2400，再由(3-5)解得=975； =731配合比如下：水泥：砂：石：水=C: S： G：W=578：731：975：116=1

17、：1.26：1.69：0.203.7 材料用量一年生产6万根管桩，长10m，外径500mm，内径300mm。平均每根管桩所需混凝土：（0.40.5-0.30.3）=1.256 m3 则全年生产管桩需混凝土： 6100001.256=75360 m3平均每日生产管桩： 60000254 = 236根每日生产所需混凝土： 75360/254=296.7考虑日生产不平衡系数： =296.71.2=356 m3K为日生产不平衡系数取1.2，所以每小时生产混凝土的量Qh为：Qh=356/16=22.25每方混凝土中外加剂的用量为 ： 577.20.5%=2.886kg表33 材料用量明细表材料年（t）日

18、（t）小时（t）水泥43558.08205.7712.86砂55088.16260.2416.26石子73476347.121.96水8741.7641.302.58UNF-1217.491.030.0644.水泥筒仓设计4.1概述及工艺流程本设计工厂为大型混凝土制品厂，故在靠近混凝土搅拌楼处设置3个中型筒仓，内贮存散装水泥，其优点是贮量大，周期长,运输方便，便于工厂进行集中管理。水泥采用公路运输，贮存周期以20天计。水泥的卸料，输送均为气力。其优点是：密封性好，输送简便，迅速，设备维修少，易于实现自动化作业，其工艺流程如下：散装水泥汽车入灰管水泥筒仓仓式泵输送管卸料弯头搅拌楼水泥仓4.2水泥

19、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。输送到仓顶房后，分别按品种，规格输入筒仓筒体内贮存。使用时有仓底供料间内的供料及输送设备将水泥输送到搅拌楼。4.2.1水泥筒仓的计算要求公路运输，储存7天,水泥损率0.5%。储存量 ： Q=qnG/(1-)=0.5047356（1-0.5%）=1262 tV=Q/1300=12621000/1300=971 m3水泥堆积密度1300kg/m3查混凝土制品厂工艺设计手册表4-3-6，选用筒仓的筒体内径6m，高15m，有效

20、容积380 m3，几何容积为430m3。所以筒仓的个数：n=971.7380=2.6，故取3个中型水泥筒仓。钢料斗锥斗倾角：= 50度，入料方式：气力输送，填充率： = 0.8，卸料口的尺寸为300300mm。供料设备：采用1600仓式泵（单仓泵）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。输送能力： G=60V/（t1+t2） (4-1)=602.51.250.8/(1+4) =30t/h式中：G：单仓泵的输送能力（）；V：仓的容积（）；：仓内物料堆积密度（吨/米3），水泥取 =1.25；：仓内物料充满系数，一般取=0.70.8；选用单仓泵

21、卸料口标高 查混凝土制品厂工艺设计手册表4-3-9 选用H=3.8m；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）查表混凝土制品厂工艺设计手册 4-3-12 壁厚 160 mm；仓底设计为锥体仓底。4.2.2 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，长使水泥在斗口出成拱。在筒仓设计中，必须考虑防止成拱的措施，以及一旦成拱后的如何选用破拱装置。充气头入口空气压力为0.25-0.5MPa。4.2.3 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400400的连通孔。仓

22、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），仓底设为锥体仓底。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5.1搅拌车间基本工艺流程图按竖向布置分类，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

23、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。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。2.仓顶工艺设计要求：（1）胶带输送机应设置头罩或挡板。（2

24、）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，设备周围应留有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600600的检修孔，水泥贮仓还应设有150200的观察孔。（6）当水泥采用气力输送，并没有除尘设备时，其预留孔尺寸应与所选用的除尘设备具体尺寸相适应。（7）当几个水泥贮仓共用一套除尘设备时，各仓必须单独引出排风管与除尘设备像连接，仓与仓之间设置连通孔集中排风。（8）仓顶应设有向砂石堆场

25、，水泥仓库发出仓满指示的讯号设施，并应有接受砂石堆场，水泥仓库发回给料讯号设备。3.贮仓的数量和容量（1）贮仓的材料贮仓量可参考下表5-1使用 表5-1原材料名称贮仓量（小时）本设计一般骨料2取2气力输送水泥2取2水12吨取2液状外加剂12吨取1 选用贮仓数量：水泥仓1个，细骨料仓1个，粗骨料仓2个。（2）贮仓的平面布置采用放射式布置，围绕着某一点给料布置（见下图5.2），可贮存不同规格品种的原材料，常用于单阶式搅拌车间。每两台搅拌机合用一套贮料装置和称量设备，较单列式布置所需方式少，占地面积小。石砂石水泥图5.2贮仓的平面布置（3）贮仓仓底倾角的要求：贮仓采用混合贮仓，即贮仓的直壁采用钢筋混

26、凝土结构，锥体部分采用钢板焊接，施工，安装均较方便，主仓底壁倾角： 干砂：40 ，水泥=55 ，分类碎石：45。5.3搅拌车间的基本计算1、搅拌车间的小时生产量：Qs=Qj/n (5-1)=356/16 =22.25(m3/小时)式中，Qs：混凝土小时计算产量（米3/小时） Qj：混凝土日计算产量（米3/日） n：日工作小时数2、搅拌机小时生产能力计算：Q=3600V/（t1+t2+t3） =36000.75/120 =22.25米3/小时式中，q：每小时每台搅拌机生产能力； V：搅拌机的出料容积，初选JG500型强制式搅拌机（单阶）； t1:装料时间；t2：混凝土搅拌时间 t3:搅拌机卸料时

27、间3、搅拌机数量：22.25/22.5=0.99，为防止搅拌机故障，故选取2台搅拌机即可。5.4贮仓体积的确定5.4.1贮仓体积的计算按物料贮存两小时计，贮仓高H1=4m，H=2m，K取0.85 A=B=2m，a=b=400mm，选用混合型贮仓。1.校核石子贮仓储备量取2小时，故储量：21.692=43.38t选用2个贮仓： 21.6910001550=16.03m3 由于选用电磁振动给料机，它结构简单，维修方便，给料均匀，能满足一定称量精度要求，设备电耗小，使用费用低等优点。查表混凝土制品厂工艺设计手册5-3-5最小尺寸用400300mm。 （5-2） =16.9m314.00m3符合要求2

28、.校核砂子贮仓按物料贮存两小时计，贮仓高H1=6m，H=2m，K取0.85 A=B=2m，a=b=400mm，选用混合型贮仓。储量： 16.262=32.52t选用1个贮仓： 32.5210001500=21.7m3砂子贮仓体积按公式5-22得V砂子 =23.71m321.7m3符合要求。3.校核水泥贮仓水泥储量为2小时：12.862=25.72t选用1个贮仓： 25.721000/1300=19.8m3V水泥= V砂=23.7 1m319.8m3符合要求5.4.2贮仓出料口尺寸的计算贮仓的出料口应使物料顺利流出，单位时间内流放出来的物料数量应满足产量的要求。料仓出料口尺寸与物料的性质和几何尺

29、寸的关系可按下式进行计算。A=K(dmax+80)tg (5-3)式中，A：方形出料口的边长，mm； dmax：物料的最大尺寸，mm； ：物料的自然安息角； K：经验系数，对于分类物料K取2.6；对于未经分类的物料取2.4。由(5-3)得碎石的A=2.6（20+80）tg400 =218.2查砼制品生产工艺设计表3-3-4知碎石运动时的自然安息角为350400，取400。公式(5-3)适用于=300500，物料最大尺寸小于300mm的场合，当500时，采用500的极限值。对于易流块状物料，放料口的最小尺寸按下式确定A（36） (5-4)式中，：物料最大快标准尺寸，mm。查砼制品生产工艺设计表5-2-4知小物料的标准块尺寸0.52，取2；粉状物料的0.050.5，取0.5。所以细砂贮仓的放料口最小尺寸为：A5*2=10而水泥贮仓的放料口最小尺寸为A5*0.5=