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1 安徽建筑工业学院安徽建筑工业学院 材料与化学工程学院材料与化学工程学院 毕业论文开题报告毕业论文开题报告 题题 目 目 合肥某高架桥配套混凝土搅拌站工艺设计 专专 业 业 无机非金属材料工程 姓姓 名 名 董悦强 学学 号 号 09206010111 指导教师 指导教师 曹菊芳 20132013 年年 6 6 月月 2 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 一 课题的目的与意义 混凝土搅拌站是高架桥工程施工中的必备设备 它由贮料 配料 搅拌 放料等结构部件组成 是一个受多环节制约的复杂系统 而随着我国经济建 设的高速发展 综合国力不断增强 由于道路交通的需求 高架桥的建设日 益兴起 从而产生其配套混凝土搅拌站的需要 随着改革开放的深化 城市 建设规模不断扩大 混凝土用量不断增加 质量要求越来越高 现场分散搅 拌混凝土的小生产方式已不能满足城市大规模建设的需要 因此 大力推广 和运用予拌混凝土已成历史的必然 混凝土予拌化是工业发达国家共同的成 功经验 代表了混凝土生产的最新最先进水平 具有旺盛的生命力 随着科 学技术的发展 各种超长 超高 超大混凝土构筑物以及在严酷条件下使用 的混凝土构筑物的建造需要不断增加 此类构筑物的施工难度大 对耐久性 要求高 普通混凝土已不能完全满足其需要 同时 近年来混凝土结构在使 用过程中出现了大量安全性和耐久性问题 造成了一定的人员伤亡和财产损 失 因此 高性能混凝土的采用 对促进建筑科学技术的进步 延长建筑物 的使用寿命 推动人 建筑 环境的和谐发展具有十分重要的意义 本设计的主要宗旨是高效 节能 环保等特点 所以设计为全封闭骨料 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 解决了冬季施工因沙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 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 我们设计 了车辆的清洗问题 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 并能将刷车水实现再利用 达到无污染水废物排出和水资 源充分利用的目的 3 2 研究现状和前景展望 随着科学技术的发展 各种超长 超高 超大混凝土构筑物以及在严酷 条件下使用的混凝土构筑物的建造需要不断增加 此类构筑物的施工难度大 对耐久性要求高 普通混凝土已不能完全满足其需要 同时 近年来混凝土 结构在使用过程中出现了大量安全性和耐久性问题 造成了一定的人员伤亡 和财产损失 因此 高性能混凝土的采用 对促进建筑科学技术的进步 延 长建筑物的使用寿命 推动人 建筑 环境的和谐发展具有十分重要的意义 高性能混凝土的主要性能和现状 1 耐久性 混凝土的耐久性涉及两方面 一是引起破坏的作用力或破坏力 一是材 料对破坏作用的抵抗力 两种力对抗的结果决定了材料是否耐久 耐久性破 坏主要有 混凝土碳化 氯离子侵蚀 钢筋锈蚀 碱 骨料反应 冻融破坏等 防治耐久性综合症常需采取根本措施与综合措施 根本措施是从根本上提高 耐久性 即提高抵抗力 减轻或阻止破坏力 综合措施是先找出破坏作用的 主次 先后 对主因 导因对症施治 抓住矛盾的主要方面予以解决 再及 其他 目前 对于 HPC 耐久性的评定没有统一的指标和方法 对其进行试验 和评价基本仍沿用普通混凝土的方法和指标 2 工作性 目前仅采用坍落度尚不足以完全反应 HPC 的施工性能 但目前尚未有专 门针对 HPC 的检测标准 在振捣的过程中 HPC 粘性大 粗骨料的下沉速 度慢 在相同振动时间内 下沉距离短 稳定性和均匀性好 同时 由于 HPC 的水灰比低 自由水少 且掺入超细粉 基本上无泌水 其水泥浆的粘 性大 很少产生离析的现象 而自密实混凝土不需机械振捣 在施工现场无 振动噪声 可进行夜间施工 混凝土质量均匀 钢筋布置较密或者构件体型 复杂时也可进行浇筑 施工速度快 现场劳动小 3 力学性能 混凝土的强度有抗压强度 抗拉强度 抗剪强度 疲劳强度 粘结强度 等 由于混凝土是一种非均质材料 强度受诸多因素的影响 水灰比是影响 混凝土强度的主要因素 对于普通混凝土 随着水灰比的降低 混凝土的抗 压强度增大 但对于 HPC 由于低水灰比下存在搅拌困难 振捣不充分等问 题 其强度提高不是无限制的 最高达到水泥的强度界限 高效减水剂是 HPC 必需成分 其对水泥的分散能力强 减水率高 可大幅度降低混凝土单 方用水量 在 HPC 中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙 改善界 面结构 提高混凝土的密实度 提高强度 不同种类的矿物超细粉的最优置 换率和对强度的影响不同 4 体积稳定性 混凝土的体积变形包括收缩变形 弹性变形 徐变变形和温度变形 体 积稳定性不良的混凝土会产生收缩开裂 使混凝土的抗渗性及其物理 化学 力学性能降低 耐久性下降 影响混凝土体积稳定性的因素很多 包括水泥颗 粒的细度 用水量 骨料情况等 5 经济性 HPC 较高的强度 良好的耐久性和工艺性都能使其具有良好的经济性 HPC 良好的耐久性可以减少结构的维修费用 延长结构的使用寿命 收到良 好的经济效益 HPC 的高强度可以减少构件尺寸 减小自重 增加使用空间 4 HPC 良好的工作性可以减少工人强度 加快施工速度 减少成本 前苏联学 者研究发现用 C110 C137 的 HPC 替代 C40 C60 的混凝土 可以节约 15 25 的钢材和 30 70 的水泥 虽然 HPC 本身的价格偏高 但是其优 异的性能使其具有了良好的经济性 与普通混凝土相比 高性能混凝土弹性模量高 变形小 刚度大 稳定 性好 耐久性 抗渗性好 高性能混凝土结构的维修和重建费用少 工作寿 命长 高性能混凝土在国内外的工程中得到了广泛应用 主要用于解决以下 工程难题 1 钢筋密集 混凝土浇筑困难 受力复杂或承担内力较大的构件 配筋很密 混凝土浇筑非常困难 通 过采用高流态的高性能混凝土 能保证顺利施工和工程质量 2 耐磨性要求较高 高等级混凝土结构路面要求较高的耐磨性能 通过配合比优化设计 可 以得到耐磨性能较好的高性能混凝土 提高混凝土路面的抗磨损性能 3 耐久性要求较高 具有优良耐久性能的高性能混凝土 用于建造码头 船坞 防波堤 采 油平台等港口和海洋工程 可大大提高工程结构的耐腐蚀能力和抵抗海浪冲 刷的能力 4 提高承载力 随着建筑结构高度的增加 底层受压构件的压力迅速增大 如采用传统 混凝土 则构件截面尺寸增大 影响底层的空间要求和使用功能 采用高性 能混凝土 在保证构件承载力的基础上能有效减小截面尺寸 满足高层建筑 的需要 5 泵送高度大 目前 混凝土的泵送施工非常普遍 对超高层建筑结构 泵送高度大 对混凝土的工作性要求较高 采用工作性能优异的高性能混凝土 可使混凝 土的一次泵送高度达到 300m 以上 从而大大降低施工难度 高性能混凝土目前的发展方向主要有一下几个方面 1 绿色高性能混凝土 水泥混凝土是当代最大宗的人造材料 对资源 能源的消耗和对环境的 破坏十分巨大 与可持续发展的要求背道而驰 国内外学者都提出了绿色建 筑材料的概念 而绿色高性能混凝土是绿色建筑材料的重要内容 开发和利 用绿色高性能混凝土成为混凝土研究的重要课题 绿色高性能混凝土节约更 多的资源和能源 对环境的破坏减小到最低限度 使混凝土结构工程健康发 展 2 超高性能混凝土 超高性能混凝土 如活性粉末混凝土 Reactive Powder Concrete RPC 其特点是高强度 抗压强度高达 300Mpa 且具有高密实性 已在军事 核电 站等特殊工程中成功应用 3 智能混凝土 智能混凝土是在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分 使混凝土材 料具有自感知 自适应 自修复特性的多功能材料 对环境变化具有感知和 控制的功能 随着损伤自诊断混凝土 温度自调节混凝土 仿生自愈合混凝 土等一系列机敏混凝土的出现 为智能混凝土的研究 发展和智能混凝土结 5 构的研究应用奠定了基础 6 三 课题主要内容 拟解决的问题 研究特色和创新之处 1 主要内容 主要内容 1 合肥某高架桥配套混凝土搅拌站的混凝土配合比设计 物料平衡计 算 2 合肥某高架桥配套混凝土搅拌站设备选型计算和主机生产能量平衡 计算 3 合肥某高架桥配套混凝土搅拌站设计说明书的编制 4 合肥某高架桥配套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 2 需解决的问题 需解决的问题 1 混凝土配合比设计 物料平衡计算 2 高架桥配套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 3 确定全站物料存储方式 进行物料存储量和存储期的计算 4 其他设备介绍 经济效益分析 5 绘制全站工艺流程图和全站总平面布置图 6 一套能反映主机设备安装位置和各设备连接关系的工艺布置图 5 7 张 其中由指导教师指定的计算机绘图 1 2 张 7 编写设计说明书 3 特色和创新特色和创新 本次搅拌站的设计中设立了生产废弃物回收利用系统 由于混凝土搅拌运输车不能卸清 罐内总有剩余的混凝土 因此需要加 水冲洗倒出 否则剩余的混凝土会凝结在搅拌车里 这部分混凝土约为清洗 产生的污水里含有水泥 砂石和外加剂等高强碱物质 若只做简单处理加以 工程的生产废物形成再循环 用于混凝土的拌制中 既保护了环境 也节约 了宝贵的资源 降低生产成本 其意义极大 据统计 每生产100m3混凝土将产生建筑垃圾1 6t 其中约含有砂石材料 1t 水泥 粉煤灰等固体物质0 4t 以年产量50万m3实际产能的搅拌站计算 全年将回收砂石资源5000t 回收水泥 粉煤灰等有效组分2000t 所以本次搅拌站设计将考虑到生产废物的回收利用 设置了混凝土回收站 其中包括废水和废渣的回收 7 4 研究方法 步骤和措施 1 研究方法 小组讨论 现场参观 老师指导 社会调查等 2 研究步骤和措施 查阅图书馆相关资料和网上资料完成文献综述 查阅相关资料进行配比计算 根据配比计算查找相关设备结合现有的厂家进行设备选型 画图写说明书 3 毕业设计进程安排 查阅资料 混凝土配合比设计和物料平衡计算 绘制全站工艺流程图和全站总平面布置图 毕业实习 设备选型计算和主机能力平衡计算 物料存储量和存储期的计算 其他 设备介绍 经济效益分析 工艺布置图设计 编写设计说明书 指导老师评阅毕业设计 学生做毕业设计答辩准备工作 8 五 题目大纲 摘要 前言 第一章 混凝土配合比的计算 1 1 设计条件 1 2 普通混凝土配合比计算 1 2 1 确定配置强度 1 2 2 确定水灰比 w c 1 2 3 确定 1 立方米混凝土用水量 1 2 4 确定 1 立方米胶凝材料用量 1 2 5 选择合理的砂率值 1 2 6 确定 1 立方米混凝土沙石用量 第二章 物料平衡计算 2 1 干物料的计算 2 2 湿物料的计算 第三章 设备选型计算 3 1 搅拌机的选型计算 3 2 砂石输送设备选型计算 3 2 1 水平输送带 3 2 2 倾斜带式输送机 3 3 螺旋输送机的选型计算 3 3 1 原始资料 3 3 2 螺旋直径计算 1 水泥螺旋输送机直径计算 2 粉煤灰螺旋输送机直径计算 3 4 骨料配料机的选型计算 3 5 水表的选型 3 6 粉料筒仓 3 7 除尘装置 3 8 主机能力平衡表 第四章 混凝土搅拌站生产施工工艺流程 4 1 全站工艺流程 4 1 1 骨料配料系统 4 1 2 骨料送料 4 1 3 粉料储料 4 1 4 粉料给料 4 1 5 水 外加剂管路 4 1 6 配料及卸料系统 4 1 7 搅拌及出料系统 9 4 2 全站设计特色 4 2 1 混凝土回收站的作用 4 2 2 混凝土回收站的组成及流程 结束语 10 五 参考文献 1 张承志 商品混凝土 M 化学工业出版社 2006 6 2 5 2 何永荣 焦予民 混凝土搅拌站各机构参数的确定 M 建设机械技术与管理105出版 2008 8 12 15 3 刘玉峰 商品混凝土搅拌站 楼 的选型 M 河北企业出版 2008 1 2 5 4 杨宗胜 浅谈混凝土搅拌站的组成和类型 M 甘肃科技出版 2009 12 2 5