年产30万立方米混凝土搅拌站.docx

年产30万立方米混凝土搅拌站工艺设计目录第一章 设计条件 11.1 原始材料参数 11.2 自然条件 11.3 设计范围 11.4 技术指标 1第二章 混凝土配合比设计计算 22.1 确定混凝土配制强度 22.2 确定水胶比 22.3 确定用水量 42.4 确定胶凝材料用量 42.5 确定合适的砂率 42.6 确定配合比 5第三章 物料平衡计算 63.1 生产能力计算 63.2 干物料 63.3 湿物料 73.4 物料平衡表 7第四章 设备选型计算 24.1 搅拌机 84.2 输送设备 94.3 储仓及堆场 124.4 骨料配料机 144.5 计量系统 154.6 砂石仓 17参考文献 18第一章 设计条件1.1原始材料参数： （1）水泥：P.O 52.5级，水泥强度等级值得富裕系数为1.10； （2）砂：中砂，堆积密度为1.5 g/cm3； （3）石：碎石，堆积密度1.6 g/cm3，石子最大粒径520mm； （4）水：自来水； （5）减水剂：FDN，减水率17%，掺入量0.8%。1.2自然条件(1）设计地点：天津市(2) 工程地质条件：符合建厂要求(3) 建筑类别：丙 类(4) 地震设防烈度：VII度(5) 等级： 一 级(6) 气象条件年平均气温：11.5年平均相对湿度：79%年平均气压：1008.4年平均降水量：608.3mm夏季主导风向：西南 最大风速：12 m/s冬季主导风向：西北 最大风速：16 m/s年平均风速：2.2m/s(7) 原材料当地水泥、砂、石、外加剂。1.3设计范围本工程商品混凝土搅拌站工艺设计生产线，工程建设范围从原材料进厂到混凝土成品出厂的整条生产线。1.4技术指标（1） 产量：30万m3（C40)商品混凝土；（2） 成本：230元/ m3；第二章 混凝土配合比设计计算2.1确定混凝土配制强度 混凝土的配制强度（fcu，0）应按下列规定确定。当混凝土的强度等级小于C60时，配制强度应按下式计算：=+1.645 (2-1)式中：混凝土的配置强度，MPa；设计要求的混凝土强度标准值，MPa； 施工单位统计的混凝土强度标准差的历史统计资料，此值可按下面取值，本设计强度为40，所以取值6.0表2-1 标准偏差 值混凝土强度标准偏差C20C20C35C354.05.06.0则： =40+1.6456.0=49.87 MPa 2.2确定水胶比当混凝土的强度等级小于C60时，混凝土的水胶比按下式计算 （2-2）式中：回归系数；可按表2-2选用，由于使用的是碎石，由表2-2得分别取=0.5=0.20。 胶凝材料（水泥与矿物掺合料按使用比例混合）28d胶砂抗压强度， 试验方法应按水泥胶砂强度检验方法（ISO法） GB/T17671执行。表2-2 回归系数a、b取值粗骨料品种系数碎石卵石 0.530.490.200.132.2.1.确定水泥28d抗压强度（）当水泥28天抗压强度无实测值时，按下式计算： =c,g （2-3） 式中：c 水泥强度等级值的富裕系数，按表2-3选用；,g 水泥的强度等级值，按表2-4选用。表2-3 水泥强度等级值得富余系数水泥强度等级32.542.552.5富余系数1.121.161.10表2-4 与混凝土强度相对应的水泥强度等级混凝土强度等级101525304045水泥强度等级32.532.542.542.552.552.562.5同等强度条件下，选强度指标富裕量大的水泥 。所以参照表2-4本次设计选择的水泥强度等级为fc= 52.5MPa ，则： =1.1052.5=57.5 MPa2.2.2.胶凝材料28d抗压强度的确定（）当矿物掺合料为粉煤灰和粒化高炉矿渣粉时，可按下式计算 （2-4）式中： ，粉煤灰影响系数和粒化矿渣高炉矿渣粉影响系数，可按表2-5选用； 水泥28d胶砂抗压强度，MPa。表2-5 粉煤灰影响系数和粒化高炉矿渣粉影响系数掺量/% 种类粉煤灰影响系数f 粒化高炉矿渣粉影响系数s01.001.00100.850.951.00200.750.850.951.00300.650.750.901.00400.550.650.800.90500.700.85混凝土中广泛掺入粉煤灰作为矿物掺合料，不仅降低了成本，而且改善了混凝土的各种性能。当在混凝土中掺入20%的粉煤灰时，混凝土的耐磨性就达到了最大值。所以本次设计的混凝土中粉煤灰的掺量为20%。粒化高炉矿渣粉的掺量为0，所以f 、s的取值分别为0.85、1.00。则=0.851.0057.75=49.088Mpa所以，由式1-2的： 2.3确定用水量（mw0）水胶比在0.400.80范围时，可按表2-6选用。 表2-6 混凝土用水量拌合物稠度卵石最大公称直径/mm碎石最大公称直径/mm10.020.031.540.016.020.031.540.0坍落度/mm10-3019017016015020018517516535-5020018017016021019518517555-7021019018017022020519518575-90215195185175230215205195注:（1）掺用外加剂和矿物掺合料时，用水量应相应调整。 （2）以表2-6中坍落度为90的用水量为基础，当坍落大于90mm时，按每增大20mm度相应增加5kg的用水量计算。本设计中采用的骨料的最大粒径为31.5mm，坍落度为5570mm，掺入0.8%的减水率为17%的FDN高效减水剂后的用水量（mw1）为：mw1=205（1-0.17）=170kg/m32.4确定胶凝材料用量胶凝材料用量： 水泥用量 ： 粉煤灰用量 ： 减水剂用量 ： 2.5确定合适的砂率可根据粗骨料的种类、最大粒径及已确定的水灰比，在下表中的范围内选定： 表2-7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）1020401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.70364135403439394438433641注:（1）本表用于塌落度为1060mm的混凝土，塌落度大于60mm，应在上表的基础上，按塌落度每增加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制的混凝土，砂率适当增加。由=4.72，碎石的最大粒径为石子最大粒径520mm查混凝土砂率选用表得：=33%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。本设计中采用是重量法来确定混凝土的配合比，配合比公式如下： 式中： 单位立方米混凝土的水泥用量，kg/m3； mf0 每立方米混凝土粉煤灰的用量，kg/m3； mg0每立方米混凝土粗骨料的用量，kg/m3； ms0每立方米混凝土细骨料的用量，kg/m3； 每立方米混凝土的用水量，kg/m3； 砂率，%； 每立方米混凝土拌合物的重量，kg，本次设计的混凝土的容重为2400kg/m3。 联立计算得本设计混凝土的配合比为：计算得：=617.1kg=1252.9kg 表2-8 混凝土配合比表水泥/kg粉煤灰/kg水/kg粗骨料/kg细骨料/kg减水剂/kg2887217012526172.31 第三章 物料平衡计算在实际生产中，砂石含有一定量的水分，生产操作过程中原材料有一定量的生产损失，如表3-1所示。表3-1 物料水分及生产损失表水泥（%）砂（%）石（%）水（%）粉煤灰（%）水分-31-生产损失33321年工作时间：300天日工作时间：2班制 每班8小时混凝土产量：30万m33.1生产能力计算在计算搅拌站每天或每年的生产率时，要考虑到生产的不平衡，应乘以年或日生产不平衡系数。 （3-1）式中：Qy搅拌站的年产量，m3/a； Qd搅拌站的日产量，m3/d； K年产量不平衡系数，对于永久性搅拌站取0.8； 300年工作天数。m3/d （3-2）式中： Qh搅拌站的小时生产率，m3/h； 0.8日产量不平衡系数； C每日工作班数； 8每班工作小时数。3.2干物料1.水泥生产损失3%，无含水量。一小时：一 天：一 年：2. 粉煤灰 生产损失1%，无含水量。一小时： 一 天： 一 年： 3.减水剂无生产损失，无含水量。一小时：一 天：一 年：3.3湿物料1.砂生产损失3%，含水量3%。一小时：一 天：一 年：2.石生产损失3%，含水量1%。一小时：一 天：一 年：3.水 生产损失2%。 一小时： 一 天： 一 年： 3.4物料平衡表表3-2 物料平衡表时间混凝土/t水泥/t砂/t石/t水/t粉煤灰/t减水剂/t一小时97.6628.9763.93127.2013.747.100.226一 天1250370.80818.221628.07175.9290.902.89一 年30000088992196372.59390736.6842221.4621816693第四章 设备选型计算4.1搅拌机搅拌是混凝土生产工艺过程中极其重要的一道工序，因为混凝土配合比设计是按细骨料恰好填满粗骨料的空隙并且水泥胶质又均匀地分布在细骨料的表面，所以只有将配合料搅拌的均匀才能获得最密实的混凝土，搅拌设备的作用也就在此18。因此，搅拌机是混凝土生产工艺中的主要装置之一，按搅拌机的搅拌方式分可分为强制式和自落式两类。与自落式搅拌机相比较，强制式的特点是：操作系统灵活，卸料干净；强制式搅拌机的水平轴（即卧轴）式同时具有自落式的搅拌效果；搅拌时间较短，一般在3060秒，只是自落式搅拌机搅拌时间的一半，因此生产率高。强制式搅拌机中双卧轴与单卧轴型式相比较，双卧轴是搅拌机是新型发展的搅拌机，其搅拌效果好，搅拌叶速低，耐磨性高，罐体各部位衬板的磨损程度比较接近，衬板的使用寿命长，经济性好，省功率，易于做成大容量的搅拌机型，因而迅速成为我国搅拌站拌和的搅拌机型。综合各方面考虑，本次设计中选取双卧轴强制式搅拌机。混凝土搅拌机的生产率的计算公式为： （4-1）式中：Q生产率，m3/h； V1进料容量，m3； t1每次上料时间，s，使用上料斗进料时，一般为815s； t2每次搅拌时间，s； t3每次出料时间，s，出料时间一般为1030s； 1出料系数，对混凝土一般取0.650.7。搅拌站每小时产量97.66t，取t1=13s，t2=45s，t3=20s，1=0.68，由4-1得： 得出搅拌机的进料容量为3112L，所以，选取进料容量为3200L的JS2000型搅拌机，该搅拌机的性能参数见表4-1，完全满足生产要求。表4-1 JS2000型搅拌机性能参数型号出料容量/L进料容量/L搅拌额定功率/kW工作周期/s骨料最大粒径/mmJS20002000320075.08012004.2输送设备 4.2.1骨料输送设备皮带输送机是搅拌装置中最常用的骨料输送设备。这是因为皮带输送机输送速度快，而且是连续的，所以生产率高；它可以沿一定的斜度，把骨料送到几十米的高处；皮带输送机输送平稳，没有噪音，消耗功率小，工作可靠，维修容易，是搅拌站输送砂石的最理想设备。所以本设计选用皮带输送机输送砂石骨料。当已知要求的输送量，带宽可按下式计算： （4-2）式中：B带宽，m； G输送散状物料时的输送能力，t/h； 带速，m/s，取1.01.25m/s； v物料容重，t/m3，见表4-221； K断面系数，见表4-3； C1倾角系数，见表4-421； C2速度系数，带速1.6m/s，取1.0。表4-2 不同物料的容重和压带面上的安息角物料名称砂碎、卵石矿渣煤煤渣容重（t/m3）1.61.80.60.90.81.00.80.9安息角/302030353035表4-3 断面系数K值带宽/mm安息角1520253035槽型平形槽型平形槽型平形槽型平形槽型平形500300105320130355170390210420250650800355115360145400190435230470270表4-4 倾角系数C1值倾斜角/68101214161820222425C1值1.00.960.940.920.900.880.850.810.760.740.72 每小时砂石的输送量：皮带输送机的托辊分为槽形和平形两种，在混凝土制品厂中，一般选用槽形。本设计选取槽形皮带，倾角取18，速度取1.0m/s，由4-2得：根据计算选取带宽为650mm的槽形皮带输送机，传动滚筒轴功率可按式4-3计算： （4-3）式中：N0传动滚筒轴功率，KW； Lh输送机水平投影长度，m； H输送机垂直提升高度，m； G每小时输送量，t/h； 输送机带速，m/s； k1空载运行功率系数，见表4-5； k2物料水平运行功率系数，见表4-5； k3附加功率系数，见表4-6；表4-5 k1 k2 系数工作条件清洁、干燥少量尘埃、正常湿度大量尘埃、湿度大托辊阻力系数平形槽形平形槽形平形槽形0.0180.0200.0250.0300.0350.040k1带宽B/mm5000.00610.00670.00840.01000.01170.01346500.00740.00820.01030.01240.01440.01658000.01000.01100.01370.01650.01920.0220k24.9110-55.4510-56.8210-58.1710-59.5510-510.8910-5表4-6 k3 系数倾角/带长Lh/m30456010015020002.101.801.601.551.501.4061.401.301.251.251.201.20121.251.251.201.201.151.15201.201.151.151.151.131.13根据设计要求选取的上料高度为8米，可得出皮带输送机水平投影长度Lh：由4-3得：电动机功率计算公式如式4-4： （4-4）式中：N电动机功率，KW； N0传动滚筒轴功率，KW； K满载启动系数，一般取K=1.0； 总传动效率，对于胶面传动滚筒取=0.90。由式4-4得：4.2.2粉料输送设备 由于粉料易扬尘、受潮等，粉料的输送必须在完全封闭的腔体内进行，螺旋输送机的输送斜槽是封闭的，在输送易飞扬的物料时，可以减少对环境的污染，而且可以水平、垂直和倾斜输送物料。螺旋输送机是应用最广泛的粉料供料输送设备，国产LSY系列螺旋输送机更是具有结构紧凑、截面积小、重量轻、密封性能好、工艺布置灵活、拆装移动方便、操作安全等优点。所以本设计选用国产LSY系列螺旋输送机作为粉料输送设备11,21。需输送水泥量：Q水泥=28.97t/h需输送粉煤灰量：Q粉=7.10t/h输送距离：根据表4-7，综合设计中对输送能力和输送距离的要求，选用LSY140型螺旋输送机。表4-7 螺旋输送机规格名称LSY120LSY140LSY160LSY200LSY250LSY300LSY350螺旋体直径/mm108140163187240290315外壳管直径/mm133168194219273325355最大输送长度/m8101214151820最大输送能力/t/h1220355580110150电机功率/KWL71.12.22.2335.537.54115.5157.515L72.2345.55.5117.5111118.5152215224.3储仓及堆场4.3.1粉料仓粉料仓是一种封闭式的散装物料储存罐体，有防雨、防潮、使用方便等特点；一般有50t、100t、200t等规格，也可根据用户要求的尺寸制作。适合储存水泥、干燥粉煤灰、矿渣等混凝土搅拌站的散装物料。筒仓的储存容量越小，搅拌站连续生产混凝土时对粉料供应渠道的流通要求越高。粉料仓的基本结构，主要由仓体、支架、仓顶收尘器、破拱装置、卸料门、料位计、输送管、爬梯以及仓底的检修平台等组成21。水泥和矿物掺合料根据每小时用量和储存周期计算其储存量14。 （4-5）式中：Q储存量，t； G每小时用量，t/h； T储存周期，班； h工作时间，h/班；原材料的储存周期主要考虑气候条件和原材料供应条件，水泥和矿物掺合料按一个工作台班计，取2班，由4-5得：水泥储存量：粉煤灰储存量：根据计算结果，选取3个200t筒仓储存水泥，1个200t筒仓储存粉煤灰。其参数见表4-8。表4-8 筒仓参数型号直径/m筒体高/m腿高/m筒锥高度/m100t2.8810.05112.2200t3.3312112.2300t4.8814112.24.3.2砂石堆场混凝土搅拌站中骨料的储存形式主要为堆场，也可采用储库形式，但建设费用高，一般较少采用。本设计采用堆场形式储存砂石骨料，储存周期为10天。砂石根据每日用量和储存周期计算其储存量。 （4-6）式中：Q储存量，t； Gd每日用量，t； T储存周期，天。砂堆积密度为13501650kg/m3，取1500kg/m3；碎石堆积密度为14001700kg/m3，取1600kg/m3由式4-6得：砂储存量： 石储存量： 料堆体积计算公式： （4-7）式中：V料堆体积，m3； a料堆长度，m； b料堆宽度，m； 0料堆坡度，不同物料的自然安息角见表4-9； H料堆高度，m，取5m。表4-9 常用物料的自然安息角物料名称安息角物料名称安息角运动静止运动静止粗砂（干）354045碎石354045粗砂（湿）404550卵石30354045细砂（干）3035水泥30353540细砂（湿）30353540炉渣3550 根据式4-7，取 得石子堆场的长宽分别为：a=72m，b=36m。 考虑搅拌站布局美观，使砂、石堆场宽度相等，取砂子堆场b=36m，同理得a=40m。4.4骨料配料机配料机是一种用于多种物料如：砂石的定量配送的自动化设备，主要用于混凝土施工行业，以替代人工台秤或容积计量等方式，具有计量精度高、配送效率高、自动化程度高等特点，是全自动混凝土搅拌站成套设备中的主要部分之一。混凝土配料机完全是由国内厂家根据市场需求自创的独立产品品种，随着不断完善已形成多系列、多品种、多用途的独立产品体系，主要类别有：按物料级配数分为二斗、三斗、四斗；按所匹配搅拌机型号分为：PL(D)800、1200、1600、2400、3200；按配料计量方式分为：各物料累积计量、各物料单独计量。 独立计量方式的配料机在每个料仓下设置称量斗，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。累积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。两者相比，独立计量方式的配料机结构高度有所增加，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。本设计中采用累积计量方式计量的配料机，根据生产率选用PLD2400型，配料机的主要技术参数见表3-11。表4-10 配料机主要技术参数配料机型号PLD600 PLD800PLD1200APLD1200BPLD1600PLD2400称量斗容量/L6008001200120016002400储料斗容量/m321.222233345410生产率/（m3/h）3048606075120最大称量值/kg200020003000300030004000上料高度/mm185024302600260029002900功率/kW32.23333435411外形尺寸/mm3（长*宽*高）380014002200540018003010600018003090840018003100120002200326010000220040004.5计量系统计量设备是混凝土生产过程中的一项关键工艺设备，控制着各种混合料的配比，它的计量精度直接影响混凝土的质量12。因此，精确、高效的计量设备不仅能提高生产率，而且是生产优质高性能混凝土的可靠保证。搅拌物料的计量方式一般采用重力计量，也有用体积计量的。由于混凝土的配合比为重量配比，按体积计量的称量器难以正确的控制配合比，因此，骨料和粉料一般采用重力计量，而水和外加剂的容积受外界条件影响很小，两种计量方式均可采用。按照GB 1017288混凝土搅拌站（楼）技术条件规定，各种材料的计量精确度见表3-12。表3-12 各种材料计量精度表配料在大于称量1/2量程范围内单独配料计量或累积配料计量精度备注水泥1%水1%一等品、合格品为2%骨料2%骨料粒径80mm时为3%掺合料（粉煤灰）2%当水泥和粉煤灰累积计量时，先称水泥后称粉煤灰，累计误差1%外加剂3% 按计量设备的构造，计量方式可分为杠杆秤、电子秤、电子秤和杠杆电子秤三种。具体选择如下。1.骨料计量骨料的计量采用重力计量法，计量装置的称重秤采用电子秤。电子秤由秤斗和传感器组成，秤斗上安装有气缸控制的弧形斗门，并被直接吊在34个拉力传感器上。计量完毕后，由气缸拉动弧形斗门将料卸入搅拌机中。2.粉料计量粉料计量设备用于称量水泥、粉煤灰。它们的计量采用重力计量法，计量装置的称重秤采用杠杆电子秤。由于粉料采用螺旋输送机进行输送，因此在称量斗上方设置了进料口，进料口与螺旋输送机卸料口之间采用连接套连接，该连接套用具有弹性的软材料制作，避免对计量系统产生影响。物料加入计量斗时，为了让斗中的空气顺利排出，在计量斗上方留有排气口，为了不污染环境，又在排气口上安装一个过滤器。3. 水的计量水的计量采用容积计量法，其构造是利用钢板焊接成一截面积相同的水箱容器，内装有微型接近开关、排水电磁阀。气控制过程是，当系统发出排水信号时，排水电磁阀动作，开始排水；当水位降到下限定位处，微型接近开关动作，关闭排水电磁阀，停止排水，延迟一段时间后，供水阀动作，开始排水。本设计电子秤为GGD-41，传感器的可按额定压力的80选用，并联时，可按下式(4-8)选择： G = （4-8）式中，G传感器量程(kg)；G1物料