年产30万m3特种混凝土搅拌站工艺设计.docx
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年产30万m3特种混凝土搅拌站工艺设计
2011年6月8日
摘要
本次设计课题为年产30万m³特种混凝土搅拌站工艺设计。
特种混凝土配合比设计、物料平衡计算、混凝土搅拌站设备选型计算和主机生产能量平衡计算、混凝土搅拌站工艺流程图及混凝土搅拌楼工艺布置图设计。
本次设计的主要宗旨是高效、节能、环保等特点,为适应特种混凝土对特别均质和高性能、高强度的要求,采用双卧轴强制式搅拌机,结构紧凑、运转平稳高效的减速机构使得搅拌更激烈、更均匀、更迅速;独特的轴端密封机构保证了可靠性及较长的使用寿命。
而且所以设计的骨料堆场为全封闭式,它的建成不仅降低了粉尘与噪音污染,将砂石含水率受天气影响降到最低,同时还起到保温作用,降低了由于冬季搅拌水加热的能源消耗。
为提高工程的经济性指标和混凝土强度,设计中还采用粉煤灰和硅粉的复合掺量取代水泥用量,以节约成本。
关键字:
高强混凝土配合比搅拌站搅拌机掺合料
Abstract
Thedesignissuesfortheannualoutputof30millionspecialconcretemixingplantprocessdesign,Inthedesign,Ihavespecialdesignofconcretemixingprocessmainlydonethefollowingwork:
Specialconcretemixdesign,materialbalancecalculations,Concretemixingequipmentselection,productionandenergybalancecalculationsandcalculationofthehost,Concretemixingplantconcretemixingprocessflowdiagramandlayoutofthedesignprocess.
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Themainpurposeofthisdesignisefficient,energysaving,environmentalprotectionandothercharacteristics,tomeetthespecialconcreteforspecialhomogeneousandhigh-performance,high-strengthrequirements,theuseoftwin-shaftcompulsorymixer,compactstructure,smoothandefficientgearboxmakesthemixingismoreintense,moreuniformandmorerapid;uniqueshaftsealinstitutionsensurereliabilityandlongservicelife.Andsothedesignisfullyenclosedyardaggregate,itisbuiltnotonlyreducesdustandnoisepollution,watercontentofthesandtominimizetheimpactbytheweather,butalsoplayaroleininsulationtoreduceheatingduetowintermixingwaterenergyconsumption.
Toimprovetheeconomicindicatorsprojectandconcretestrength,design,flyashandsilicafumealsousedtoreplacetheamountofcementcompositecontentinordertosavecosts.
Keywords:
High-strengthconcreteMixMixingMixerAdmixture
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前言
本次毕业设计的目的在于培养我们综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能,提高分析、解决实际问题能力。
提高查阅文献和收集资料的能力,计算机技术和外运应用能力;使我们系统而熟练地掌握混凝土搅拌站生产工艺流程,具有进行混凝土搅拌站初步设计计算、编写设计说明书等工作能力。
进而培养我们创新精神和实践能力,为今后的实际工作打下基础。
随着科学技术的进步和建筑行业的发展,混凝土的集中搅拌是建筑工程生产管理的一项重大改革。
混凝土的生产从传统的施工体系中分离出来,实现商品化也是现代混凝土技术成熟的标志。
商品混凝土的使用可以更有效地保证混凝土的质量,节约原材料和能源,提高劳动生产率和设备利用率。
尤其可以提高现场施工的规范化文明化程度。
商品混凝土搅拌站的工作是将集料、水和水泥按照一定的配合比搅拌加工成流态混凝土,并将混凝土运至施工现场浇注或出售的商品混凝土,专业生产商品混凝土的搅拌站称为商品混凝土搅拌站。
如今建设商品混凝土搅拌站多是大中型搅拌站。
混凝土搅拌站的大发展,促进了我国沿海地区散装水泥的发展。
商品混凝土搅拌站一般拥有员工100多人,其中需要配备高级职称技术和管理人员5~10人左右,专业技术人员总计约2O人左右。
一般根据要求,还应配备专业试验室。
每个商品混凝土搅拌站一般拥有两条以上全自动混凝土生产线,形成不同强度等级的商品混凝土专线生产。
生产过程严格执行国家、行业及地方标准,可生产C15~C100强度等级的商品混凝土。
与其生产相配套的混凝土运输车约20多辆,混凝土输送泵车3~4辆,固定式混凝土输送泵2~3台,售后服务车2~3辆。
搅拌站为当地多家建筑施工单位提供商品混凝土。
搅拌站为用户提供全天候、全方位、全过程的商品混凝土服务。
如今高技术发展生产、高质量占领市场、高信誉品牌营销,高素质文明服务是商品混凝土企业共同的经营理念。
我国商品混凝土起始于上世纪70年代初期,首先在北京。
常州,上海等地进行试点推广,因其良好的企业效益和社会效益,很快在我国大中城市和沿海城市蓬勃发展。
随着我国基础建设的不断完善,扩大内需的进一步深入,对混凝土的需求量将会在很大程度上有所提高。
虽然国家已经发了强制性的文件要求在2005年l2月31日前全国县级市全部使用预拌混凝土。
从总体情况来讲,其普及率相对较低,我国的预拌混凝土存在很大的地区差异和不均衡性,如东部地区比西部发达,沿海省份高于内陆省份,发达省份高于不发达省份,在一个省份里省会城市也好于其他地级城市。
从长远眼光来看,混凝土搅拌站是一种发展方向。
目前我国混泥土搅拌站生产企业众多,产品已经形成系列化,但我国的混泥土搅拌站还存在着整体技术含量不高,普及率不高,地区差异较大,智能化程度不高和环保性能不高等缺点。
我国混凝土搅拌站的性能得到显著改善:
可靠性较高,自动化控制程度较高,生产能力较高,计量精度高,投资省,搅拌质量好,主机及其主要元器件的国产化程度高。
混凝土搅拌站的未来发展方向也是智能化、环保化、高精度化、标准化、国产化、中小型化、普及化。
伴随着混凝土的发展,研发C80甚至更高强度等级的混凝土将在新中国现代化建设中显得尤为重要。
其有着很优秀的性能:
1)强度高,变形小,使用于大跨、重载、高耸结构。
2)流动性大,早期强度高。
3)耐久性和抗渗抗冻性好,能承受恶劣环境条件考验,使用寿命长。
4)重量轻,节材效果显著。
5)能缩短加载龄期,并承受大的预应力,且预应力损失小。
应用领域:
基于高强混凝土的优点,其应用范围很广,目前主要在以下工程领域应用:
1)桥梁工程。
2)高层建筑。
3)混凝土制品。
4)水利水电工程。
5)港口和海洋工程。
6)其他领域。
此次设计搅拌站为建筑物配套的混凝土搅拌站,其混凝土主要为某些高强部位梁制作提供混凝土。
通过混凝土配合比设计、物料平衡计算;混凝土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历史,组成,工艺流程,未来发展趋势等的了解,为将来踏上工作岗位时打下基础。
第1章混凝土配合比设计
1.1设计条件
本搅拌站为某建筑公司配套的混凝土搅拌站,其混凝土主要用于些特殊要求的建筑物。
混凝土设计强度等级为C80,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。
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JGJ/T55-2000;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
根据查阅大量资料和总结历史经验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:
Co:
So:
Go:
Wo:
Si:
F=352.5:
623:
1156:
146:
47:
70.5=1:
1.77:
3.28:
0.41:
0.13:
0.20
第2章物料平衡计算
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
初步设计配合比:
水泥:
砂:
石子:
水:
硅粉:
粉煤灰=1:
1.77:
3.28:
0.41:
0.13:
0.20
混凝土搅拌站物料平衡表如表2.1:
表2.1年产30万m³特种混凝土搅拌站物料平衡表
物料
名称
天然
水分%
生产
损失%
物料平衡
备注
干物料
湿物料
除混凝土
单位为m³其他均为t
天
年
天
年
水泥
-
1
356
106800
-
-
砂
3
3
642
192600
661
198300
石
1
3
1190
357000
1210
363000
水
-
2
149
44700
硅粉
47
14100
粉煤灰
70.5
21150
混凝土
1000
300000
第3章设备选型计算
搅拌站全年工作时间300天,先设计每天2班运作,每班工作8小时
3.1搅拌机的选型计算
名称:
混凝土搅拌站搅拌机
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I
方案II
双卧轴强制式
混凝土搅拌机
锥形倾翻出料
混凝土搅拌机
2
需搅拌物料
水泥
t/d
《物料平衡表》
356
石子
t/d
1210
砂
t/d
661
水
t/d
110
3
搅拌楼生产能力
时产量
㎥/h
63
日产量
㎥/d
1000
年产量
㎥/y
300000
4
选择混凝土搅拌机
名称、型号、规格
/
《混凝土手册》表4-4和表4-6以及《物料平衡表》
JS1500型双卧轴强制式混凝土搅拌机
JF1500锥形倾翻出料混凝土搅拌机
出料容量
L
1500
1500
进料容量
L
2400
2400
搅拌额定功率
KW
45.0
22.0
每小时工作循环次数不少于
次
40
20
骨料最大粒径
mm
100
150
5
每台机每小时生产能力
㎥/h
Q=3600VΦ/t1+t2+t3
70-90
37.5
续表3.1
序号
项目
计算结果
6
综合分析、比较
在进料容量、出料容量相等的条件下,锥形倾翻出料混凝土搅拌机的生产能力远小于双卧轴强制式混凝土搅拌机,达不到生产要求。
7
结论
方案I比方案II好,故选择方案I。
搅拌机的技术参数如表3.2:
表3.2JS3000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
1000mm
70-90㎥/h
3.2砂石输送设备选型
名称:
带式输送机
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。
皮带机的输送能力的设计选型范围很大,能设配各种规格的搅拌主机,尤其是大规格机型更是非它莫属。
而且倾斜皮带机还可增设防护蓬盖,维修保养用廊道,配置为固定式搅拌站时可作全封闭包封。
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
《物料平衡表》
117
石子
t/h
76
砂
t/h
根据工艺布置要求
41
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教材P389Q=
需输送物料量G=117
436
初选输送带速度v
m/s
教材表21-11
1.0
物料堆积密度ρ
t/㎥
教材表21-7
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查教材
表21-3取标准值
选型一
选型二
选型三
500
650
800
槽型托錕槽角
°
《手册》表11-5
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
/
教材P389表21-8
320
320
335
物料堆积密度ρ
t/㎥
教材表21-7
1.6
1.6
1.6
物料堆积休止角
α
°
教材表21-7
30
30
30
输送带速度v
m/s
教材表21-11
1.0
1.0
2.0
倾角系数C
/
教材表21-9
0.96
0.96
0.96
速度系数D
/
教材表21-10
1.0
1.0
0.96
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
。
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
依据
结果
1
固定式带式输送带型号
/
依据《手册》
带式输送机,通用型,新系列,代码:
DTII
2
输送带的宽度B
mm
教材表21-3
650
3
槽型托锟
槽角
°
根据《手册》
35
35
安装宽度A
mm
教材表21-4
870
安装高度B
Mm
230
4
线载荷q
Kg/h
教材
155.01
5
带速
m/s
教材表21-11推荐值
1.0
6
输送能力
t/h
Q=385B2vp
124
3.3螺旋输送机的选型计算
名称:
螺旋输送机
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穷途内进行,以免污染环境和输送物料受潮。
O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》
29.5
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
LS315
LS400
螺旋体直径
Mm
315
400
输送长度
m
315
355
螺旋体转速
r/min
80
71
外壳直径
Mm
34
64
工作角度
。
输送能力
t/h
电机型号
/
螺旋形式
全叶式
3
验算输送能力
输送能力Q
t/h
42
69
物料填充系数
t/h
0.275
物料堆积密度
t/m3
1.3
输送机倾斜修正系数C
教材表
1.0
4
验证物料填充系数
教材表21-25
0.274合格
0.280合格
5
年最大输送能力
万t
241.92
397.44
6
分析比较
只有LS400年产量满足需要,所以选择LS400
3.4定量水表的选择计算
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6.88m³/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骨料配料机的选型计算
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,模块化设计的果料流程装置。
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
300000
混凝土日产量
m³
1000
混凝土生产率
m³/h
63
砂石需用量
m³/h
117
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
配料种数
种
6
3
初
选
配
料
机
型
号
参选型号
m³/h
考虑实际设备性能可有PL1600Q和PL2400
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