混凝土设计知识交流

1、文献调研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

2、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

3、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

4、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200350L）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

5、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 1 00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，

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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。o3、加大混凝土搅拌站

12、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

13、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

14、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设计配合比一、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 1.101.13,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1.55 g/cm3;石子最大粒径531.5mm；4）水：自来水；5）减水剂：TMS减水率18%，掺入量1.0%-1.2%。混凝土设计强度等级为 C

15、40,要求强度保证率95%。要求混凝土拌和物的坍落度为3550mm,施工单位为历史统计资料。二、普通混凝土配合比计算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：CU,0cu,k 1.64(1.1)其中：fcu.o混凝土的配制强度，fcu.k设计要求的混凝土强度标准值，MPaS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，S =4.0混凝土设计

16、强度等级为C20-C35时，S =5.0混凝土设计强度等级高于C35时，S =6.0因为4035所以S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:CU,p40 1.64 649.87(1.2)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：ce水泥28d抗压强度实测值cu,oa b fce(1.3)ce(1.4)碎石卵石a0.460.48b0.070.33水泥强度等级值的富余系数,a， b为回归系数查表实验原始所给材料为碎石所以取值为0.46和0.07经(1.3)

17、计算得w0.43c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水灰比之间确定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%）,贝Umw 195 (1 18%)160kg/m3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（W/C ）,可求出水泥用量（me）:me3454kg/m选择合适的砂率值根据粗骨料的种类，最大粒径及已确定的水灰比，查混凝土砂率选用表:Sp 30%确定配合比配合比的确定常规有两种方法一种是绝

18、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)memgms mw mepLmsSp(msmg)Me每立方米混凝土的水泥量，KgMg每立方米混凝土的粗骨料用量，KgMs 每立方米混凝土的细骨料用量，KgM w每立方米混凝土的用水量，KgMep每立方米混凝土拌合物的假定总用量，Kg其值可按表混凝土强度等级 C40假定每立方米总量（kg）235024002450经计算，得：Ms=550.8Mg=1285.2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M尸454X 1%=4.54 kg粉煤灰用量

19、M f=454 X 10%=45.4 kg水泥用量Me0=454-4.54-45.4=404.8kg配合比为：砂：石：减水剂：粉煤灰：水泥：水 =550.8: 1285.2: 4.54: 45.4: 404.8: 0.40=1.36: 3.17: 0.01: 0.11: 1: 0.40工厂设备一、搅拌机设备选型搅拌机以搅拌原理来划分可分为自落式和强制式两类。自落式拌筒旋转，借助安装 在拌筒内的搅拌叶片，使物料抬起，物料靠自身重力跌落，并产生轴向串动，从而实现 搅拌效果；强制式的罐体不动，搅拌轴旋转，通过搅拌臂带动搅拌叶片对罐体内的物料 进行强制导向搅拌。两者相比，强制式的搅拌作用强烈，一般在3

20、060秒的搅拌时间就可将混合物拌成匀质性混凝土，制备专用或特种混凝土时，则需较长时间；自落式的 搅拌时间需翻倍甚至更长，搅拌特种混凝土困难甚至不可能。在相同的搅拌容量下，强 制式与自落式相比搅拌机的驱动功率较大，相应的设备装机总功率及配电设施要增加， 但是工作周期较短，所以生产混凝土的单位能耗增加不大。以双卧轴强制式与锥形倾翻 出料自落式为例两者相比，搅拌机的驱动功率约为 2.4倍，单位能耗则约为 1.3倍。综 合搅拌的效率、功能、质量、能耗各方面因素，搅拌站应选择强制式搅拌机作为主机， 只有在骨料采用较大粒径如150mm以上的碎石时才优先选用自落式搅拌机。强制式搅拌机按结构型式区分为两类，

21、一类是立式搅拌轴， 有涡浆式和行星式两种， 另一类是卧式搅拌轴，有单卧轴和双卧轴两种。立轴与卧轴型式的搅拌效果都很良好， 两者相比立轴型式的功率消耗要高于卧轴型式， 同一规格机型的搅拌额定功率一般要高 20%。对骨料粒径的适应范围立轴型式最大粒径一般为 60mm,规格1500L以上为80mm, 卧轴型式最大粒径一般为 80mm,规格1500L以上可达100mm,增大驱动功率时可达 120150mm。立轴型式的规格最大可达 4m3，受拌筒直径运输尺寸的限制，大规格的 机型应用较少。卧轴型式的规格最大可达6m3,双卧轴甚至做到9m3。两者的结构特点， 立轴搅拌机的上盖部位受驱动装置安装位置与维修条

22、件的限制，用作搅拌站的主机，不 利于骨料投料装置和粉料计量装置的结构设计， 而卧轴搅拌机的驱动装置在罐体旁侧位 置，罐体上方可合理布置骨料投料和粉料计量装置， 驱动装置的维护保养工作也更方便。 综合各方面因素，卧轴搅拌机更适合用作搅拌站主机。双卧轴与单卧轴型式相比，搅拌 叶片的线速度低，耐磨损；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；驱动装置可采用双套同步运行，更有利于大规格机型的配套条件和产品系列 化发展，因此，双卧轴搅拌机成为应用最广泛的搅拌站主机。从搅拌原理讲，单卧轴搅拌实现物料高紊乱强挤压搅拌，搅拌比较充分，若在螺旋 叶片两端加上副刮刀效果更佳，搅拌时间短，生产

23、效率更高，对骨料粒径适应性强；尤 其适合稀释性混凝土生产，双卧轴两轴上搅拌叶片相互交叉但没有形成紊流曲线，不适 合大粒径骨料，更适合干硬性混凝土生产；从使用维护上看，单卧轴密封维护点较少， 隐患较少，维护工作相对简单，电器控制也简单；从使用地域看，美国、西及东南亚一 带和我国的南方地区使用单卧轴多，北欧及我国的东北地区使用双卧轴多；从制造加工 难度看，对单卧轴的精度要求更严格，尤其是其螺旋搅拌叶片、衬板和轴端密封；从工 艺安装性讲，双卧轴占地较大，显得较矮胖，单卧轴则工艺布置紧凑，占地相对较少。二、输送设备选型带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送皮带、 皮带辊筒、

24、张紧装置、传动装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供 料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可 以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的 工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。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。皮带机的带型和倾角按产品结构型式及现场适用条件来选择，