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1、第七章 水泥混凝土拌合设备设计,7.1 概述 一、用途及工作对象 1、功用 将水泥混凝土的原材料:水泥、水、砂、石料、添加剂按预先设计的配合比,经上料、输送、储存、计量、配料、搅拌和出料,生产出符合要求的合格混凝土混合料。 其工作对象是水泥混凝土混合料及其原材料。,7.1 概述,2、水泥混凝土及其特性 (1)水泥混凝土:以水泥为胶结料,把水泥及添加剂与砂、石料按一定比例掺配搅拌均匀而成的混合物。 (2)结构组成及特性 结构:水与水泥形成的胶泥包裹着各种尺寸骨料; 特性:初期呈流塑性,胶泥与水使骨料悬浮于胶泥中而使其流塑性提高,易于施工形成各种形状;后期水泥与水发生水化反应形成水泥石,并将粗细骨
2、料凝结于一体形成较高强度,其水化反应所需水份约为25%。 (3)强度影响因素 级配与胶泥含量:级配合理时,胶泥含量越小(前提各粒料裹敷均匀)强度越高,但和易性降低; 水灰比:理论上,水泥水化所需水重量为水泥重25%,另需15%的水附着于水化物表面;,7.1 概述,实际上,低于40%时很难达拌合均匀称度,且难于振实(使其呈流塑状态),故拌合时用水应略多;但水过多,在水泥固化后水逐渐蒸发,会使其内形成小空穴,降低其强度。 3、拌合要求 为使生产出的混合料强度高,能满足力学承载能力要求;方便施工,易于制成各种形状(称和易性好); 则:首先要设计好合理的配合比,水灰比;其次施工搅拌时要严格计量,充分搅
3、拌均匀。水灰比选择见下表。,7.1 概述,4、提高混凝土强度措施(除配比设计外) (1)选用高标号水泥(425号); (2)选用高强度骨料(使骨料强度混凝土强度2倍) (3)使用高效减水剂,使在保证和易性情况下尽可能降低水灰比; (4)采用活性骨料和活性掺合料(硅粉); (5)采用高速强制搅拌; (6)采用重复振捣工艺; (7)采用密闭养护工艺; (8)采用限制膨胀工艺; (9)采用真空作业法成型施工; (10)采用纤维增强混凝土; 。,7.1 概述,2、按移动方式分 (1)移动式: 拖式:整个设备安装于拖行行走装置上,主要为小型单机; 可拆迁式:可分成几个大总成,拆迁后现场组装; 集成式(也
4、称集装箱式,模块式等): 主要为大、中型;,7.1 概述,(2)固定式:垂直布置式(也称单阶式):主要为各种搅拌楼;水平布置式(也称二阶式):主要用于各种搅拌站,结构简单成本低,但占地面积大,一般为一台主搅拌器,配其它附属装置构成。,7.1 概述,3、按搅拌器搅拌工艺分 (1)自落式:通过搅拌筒内叶片不断将砂石料提升、下落,实现搅拌(一般提升、下落次数3040次即可)。主要用于塑性混凝土搅拌,可拌制大直径骨料;其又可分为鼓筒式(已被淘汰);锥形反转出料式;锥形倾翻出料式;自落式用于低场落度混凝土拌制,最大粒径150180mm。,7.1 概述,(2)强制搅拌式:通过叶桨等强制推移砂石料实现搅拌,
5、可适应塑性、干硬性等各种混合料拌制,一般最大骨料粒径6080mm。其具体还可分为立轴式、卧轴式 立轴式: 有涡桨式; 行星式(分定 盘行星式与转 盘行星式); 卧轴式: 有单卧轴式; 双卧轴式(分 间歇式与连续 式两类);,7.1 概述,(3)复合式:裂筒式;无叶桨螺旋涡流式;振动搅拌机; 即搅拌筒内同时具有搅拌叶桨的搅拌机。 例:比利时的AMEY公司的新型大容量搅拌机,即为采用两半球形筒体加水平卧轴方式搅拌,采用半球分开卸料。,7.1 概述,三、结构组成及主要装置构造 1、总体结构组成 各式混凝土搅拌装置均是在搅拌装置(一般称为主机)的基础上配以各种上料、配料、出料等装置而形成。 其主要组成
6、部分有: (1)集料的上料、存 储、配料计量给料装置; (2)水泥的存储、输 送、计量给料装置; (3)水及添加剂存储、 泵送与计量装置; (4)搅拌装置; (5)成品料存储装置; (6)操纵与控制装置。,7.1 概述,其中,单机搅拌机一般仅带有上料装置、搅拌装置、驱动系统、水泵供水系统等组成;其骨料、水泥等的计量采用人工计量或称量,水的计量采用继电器控制水泵(或闸门)供水时间进行计量; 而搅拌楼则由上料装置和由上而下的储料仓层、称量配料层、搅拌层和卸料层组成,高度一般为2030m; 混凝土搅拌站一般为平面布置,它由骨料配料装置及上料装置(包括上料、储存、 计量或称量配料)、骨料二 次提升装置
7、、搅拌装置、出 料装置、水泥仓及上料装置、 水及外添加剂泵送装置等组 成,公路工程施工中常用。,7.1 概述,2、混凝土配料装置(机)(例国产PLD系列) 功用:根据用户设计的混凝土配合比自动完成砂、石、水泥等(36种物料)的配料工作(注:一般不包括水泥、水、外添加剂); 组成:给料系统、称量系统、电气控制系统;,7.1 概述,(1)给料系统 功用:存储物料,在控制系统控制下向称料斗加料; 组成:储料斗36个,形状倒方锥形,容量212m3; 给料装置: 闸门式:有弧形门与反弧形门(用于小粒径混合料)两种; 给料机式:带式给料机:用闸门及皮带速度调节给料量;螺旋式给料机:通过改变螺旋转速调节给料
8、量;鼓式给料机:通过调节给料鼓筒转速调节给料量;振动给料机:通过振动频率、振幅、闸门调节给料量; 其中,储料斗中物料的上料方式,主要有:装载机上料;皮带输送机上料,主要用于混凝土拌合站;拉铲上料,主要用于混凝土拌合楼;斗式提升机上料,主要用于混凝土拌合楼。,7.1 概述,(2)骨料称量系统 类型: 容积式:在骨料、砂等含水率变化大时采用,制备轻质混凝土时用(有带式、斗式、振动式); 重量式:称量斗式:又分累积称量式(即一种物料一种物料累积称量);并列称量式(即每一种物料采用一个称量斗称量,多为大生产率拌合设备采用,例;Q100m3/h);带式(各种物料分时称量,时间间隔12s,总时间一般203
9、0s); 组成:称量斗或称重皮带; 称量装置:有机械杠杆式; 机械电子秤式(机械杠杆 + 应变式传感器);电子式(重 力传感器式);液压式; 提升料斗及提升机构 ;,7.1 概述,结构原理: 称量斗或称重皮带通过四点悬挂支承在称重杠杆上(或拉力传感器上),对于机械式或机械电子式,其称重杠杆一般为两级,第二级杠杆上设有平衡砝码、缓冲阻尼器,二级杠杆与表盘或应变梁传感器相连,用以显示称重或将重力信号转换为电信号; 称量时多数采用累计称量,由电控系统控制,按配方先由料斗底配料皮带(或闸门或振动给料器)向称量斗中给料,当其达第一种物料重时则停转(或关闭闸门),并启动第种料斗的配料皮带(或闸门等),向称
10、量斗供第种料,当达、种料之和时停止供料,再进行第种料称重计量,如此直至各种料称量完成后,达一份拌合重则停止计量给料,称量斗将配好的料卸入提升斗(对于二阶式搅拌站)或搅拌器(对拌合楼)。,7.1 概述,为减少计量快结束时物料冲击对计量的影响,对于拌合楼一般在每种称量达90%时会减少闸门开度,采用振动喂料,以减少冲击误差,并可实现超称处理(扣减); 对于皮带式称量装置,为减少称量误差,一般每种物料称量后,通常间隔12s,再称量第2种物料; 其中机械式的表盘有弹簧式和双摆钟式两种 。 (3)电器控制装置 作用:控制各料斗闸门开度或配料皮带速度等,以控制给料;控制配方,即按配方顺序称量;控制配料斗及提
11、升斗动作。 类型:半自动式,即利用继电器控制,采用程序控制;自动式控制,即由计算机自动控制。,7.1 概述,3、水泥存储、供给与计量装置 组成:水泥仓、螺旋输送器、称量斗 等组成。 (1)水泥仓: 为圆柱形钢结构,一般直径2.43.5m, 长(高)度:615m;容量50、100T; 例:2.88m,长12.4m,总高19.4m, 容量100T;使用数量一般13个; 装料一般由水泥输送车将散状水泥直 接吹送装入,吹送压力0.10.3MPa, 水泥仓设有除尘过滤器,若需粉煤灰 时也采取同样装置存储。,7.1 概述,(2) 螺旋输送机 作用:输送水泥、粉煤灰等散状物料; 安装部位:水泥仓底部,转速n
12、:90300rpm。 直径D:100、120、160、200、250、300、400、500、600(mm) 长度L:2.5、4.5、6、9、12 (m);螺距:S = 0.8D; 对于混凝土拌合楼,也有许 多采用斗式提升机提升水泥 或用气压输送方式输送。 (3)水泥秤(称量或计量装置) 水泥及粉煤灰掺合剂或粉状添加剂的计量均采用重量法计量。结构:由称量斗、传感器等组成; 工作过程:与粉煤灰等共同采用累积计量,称量斗上设有排气过滤器,使用中应经常保持清洁通畅,以免因其压力升高影响计量。,7.1 概述,4、供水系统及添加剂供给系统 由水箱、添加剂箱、水泵、添加剂泵、计量控制装置等组成。其依据计量
13、装置不同主要有如下几种: (1)定时控制供给系统 即水的流量一定,通过时间继电器控制供水时间长短来控制供水量,其特点:结构简单成本低,但供水量受水箱水压变化影响,控制精度低,一般误差2%左右,主要用于要求不高场合。 (2)流量计计量控制供水系统 采用涡轮数字式流量计计量给水 量,控制器按设定水量递减,当 减至设定值20%时关闭大水管, 改为小流量供水,当减至0时电 磁阀关闭供水。 特点:供水量准确,控制方便, 误差0.5%,适用于搅拌站等。,7.1 概述,(3)定额控制计量 即使计量斗截面面积一定,在计量水箱容器的上限水位和下限水位分别设置微型接近开关,当水箱水位达上限水位时进水电阀磁关闭,停
14、止向水箱供水等待向搅拌器供水,排水阀根据搅拌器要求打开供水,当水位达下限时进水电阀磁关闭,停止向搅拌器供水,同时打开进水电阀磁向水箱供水,如此循环工作。 特点:结构简单实用,寿命长,误差1%。 (4)重量式计量供水系统 即利用一称重式称量斗存储和计量需供水量,其进出水阀由电磁阀控制,当进水量达设定重量时停止进水,当需向搅拌器进水时,排水阀打开,水在自重或水泵作用下流入或喷入搅拌器,供水结束,则进水阀重新打开进行计量,如此循环工作。 特点:计量精度最高,不受水压、泵水量等影响,主要用于拌合楼等。当加添加剂时,其计量与上基本相同。,7.1 概述,5、搅拌装置 依据生产率大小,一台拌合设备可设一台或
15、多台搅拌机,其常见的有: (1)双锥型搅拌机 按出料方式分:反转出料式:例:国产JZ系列:JZC:齿圈驱动;JXM:摩擦轮驱动;,7.1 概述,倾翻(5060)出料式:例:国产JF系列; 特点:结构简单,使用方便,不适于拌干硬性混凝土,适于拌塑性 混凝土,特 别是大粒径 骨料混凝土。 功率消耗最 低,一般约 为:1.1 1.3kw/m3。,7.1 概述,(2)单卧轴式搅拌机JD 水平布置的卧轴上安装有两片或多片按左右反螺旋布置的叶片,轴转动时,混合料被从左右两侧向中间强制搅动对流。 特点:结构紧凑,功率消耗小,耐磨性好,搅拌质量好,生产率较高,可搅制各种稠度混凝土,应用较广,主要为中、小型工程
16、。功率消耗3.23.35kw/m3;,7.1 概述,(3)双卧轴式搅拌机 即由水平布置的两根卧轴驱动其上间隔布置的叶桨搅拌推移混合料,两轴同步反向旋转,可在中间形成强烈搅拌区(沸腾区),一般底部卸料,8090%可自重卸料。 特点:搅拌强烈,效率高,质量好,能耗低,自动化程度高,耐磨性好(叶桨端部速度仅为立轴式的1/2),但结构较复杂。功率消耗:3.23.35kw/m3;,7.1 概述,(4)立轴涡桨式搅拌机 即在圆盘式搅拌筒内中心安装有旋转半轴,轴上安装有多组(内、中、外刮料)叶片,通过电机驱动轴转动带动叶桨搅拌推移混合料,底部卸料,料门多为旋转料门。 特点:叶桨端部搅拌速度3m/s,搅拌强烈,均匀性好,搅拌时间短,结构简单,适应于各种塑性混凝土,但功率消耗大(约 为自落式2倍) ,叶桨磨损快。 功率消耗: 3.54kw/m3;,7.1 概述,(5)立轴行星式搅拌机 即搅拌机轴上不但有叶桨,还有12组可自转的行星式搅拌机构,搅拌时叶桨既随轴公转(定盘式),也进行自转,从而实现搅拌;(在转盘式中轴不公转而盘转),因其功率消耗大,而逐渐较少用。 特点:搅拌区域大, 无死角,叶桨端部 速度低