Проектирование предприятий по производству строительных материалов

 

      Министерство  образования российской федерации

      Волгоградский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

      Кафедра строительных материалов 
 
 
 
 
 
 
 

      Пояснительная записка к курсовому проекту  по дисциплине:

      « Проектирование предприятий по производству строительных материалов». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         
 
 
 
 

      Волгоград  2011 
 

      Содержание:

   6. Список литературы………………………………………………………….. 20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1. Введение 

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором  соединены в единое целое затвердевший бетон и стальная арматура. Бетон хорошо сопротивляется сжатию и плохо — растяжению; стальная же арматура хорошо работает на растяжение.  
 
Железобетонные конструкции по способу изготовления разделяются на монолитные и сборные.  
 
Монолитные железобетонные конструкции возводят непосредственно на том месте, где, согласно проекту, они должны быть установлены; при их возведении затрачивается большое количество ручного труда и материалов на изготовление опалубки, подмостей и т.д.  
 
Сборные железобетонные конструкции во многих случаях значительно экономичнее монолитных, так как их изготовляют на специализированных заводах и полигонах с рационально организованным высокомеханизированным технологическим процессом производства.  
 
Бетонные и железобетонные изделия широкой номенклатуры в настоящее время применяют во всех областях строительства. Эти изделия классифицируют по назначению, виду бетона, строению, способу армирования, размерам, объемному весу и другим признакам.  
 
По назначению сборные железобетонные изделия разделяют на четыре основные группы: изделия для жилых и гражданских зданий, изделия для промышленных зданий, изделия для инженерных сооружений и изделия различного назначения.  
 
Основные марки ЖБИ  
Т, ТБР, ТСП – трубы железобетонные  
К – кольца колодезные  
ПД – плиты дорожные  
С – сваи  
СГ – сваи прямоугольного сечения  
ФЛ – плиты ленточных фундаментов  
ФБС – фундаментные блоки стен подвалов  
ПРГ – прогоны  
ПБ – перемычки брусковые  
Пк – Плиты перекрытия пустотелые

Сегодня перед  промышленностью сборного железобетона стоят важные задачи: поднять конкурентоспособность выпускаемой продукции на основе внедрения прогрессивных технологий. Если говорить конкретнее, то необходимо разрабатывать и выпускать высококачественные изделия разнообразных типоразмеров, позволяющих вести строительство зданий с широкой гаммой архитектурно-планировочных решений. Причем использовать их надо как в сборном, так и сборно-монолитном и малоэтажном вариантах. Очень важно в больших объемах применять вторичные отходы, снижать себестоимость продукции за счет уменьшения ее материалоемкости, энерго- и трудозатрат. 
 
Одна из серьезных проблем - создание конструкций нового типа. На мой взгляд, следует отказаться от традиционного изготовления в одном технологическом потоке конструкций максимально возможных типоразмеров. Такая цель ставилась раньше и была оправданной при типовом строительстве. Но в нынешних условиях, и особенно в связи с появлением эффективных материалов, нужны конструкции, собираемые из унифицированных, технологичных в изготовлении элементов сравнительно небольшого количества типоразмеров. Сборка их в конструкции может осуществляться как на заводе, так и на стройке. 
Элементы, выполняющие несущие функции каркаса, могут изготавливаться из высокопрочного железобетона М1000-М 1200 и более. В том числе преднапряженного с использованием новых вяжущих типа ЦНВ либо с применением микрокремнеземной добавки. 
 
Выгодно и дисперсное армирование. Подобно металлопрокату, несущие элементы имеют технологичный профиль уголков, швеллеров и т. д. Формуются они чаще всего из жестких смесей непрерывным безопалубочным способом, например, вибропротяжной или роликовой технологией. Она позволяет отказаться от применения смесителей для фибробетона. Используя управляемую подачу фибры под ролики, происходит оптимальное распределение ее в зонах формуемого изделия по длине и высоте, а особенности формования обеспечивают плоскостную ориентацию. Это позволяет повысить прочность бетонной матрицы (за счет низких В/И), существенно сократить расход фибры. 
 
Пространство между элементами каркаса конструкции нередко заполняется ненесущими низкомарочными бетонными элементами, причем с широким использованием отходов. Эти элементы делаются в виде блоков, изготавливаемых вибропрессованием. Особая конфигурация их создает замковые соединения, позволяет осуществлять безрастворную кладку. 
Блоки изготавливаются также из высокопрочного бетона. Из него собираются, например, составные колонны, ригели и т. д. с последующим натяжением арматуры. 
 
Нетрадиционный подход к проектированию конструкций сборного железобетона кажется парадоксальным только на первый взгляд, в действительности он обещает ряд экономических преимуществ, например таких, как сочетание в конструкции отдельно изготавливаемых несущих и ненесущих элементов, что позволяет в максимальной степени снизить их материалоемкость, эффективно использовать как особо высокопрочный, так и низкопрочный бетоны. 
Есть возможность сборки конструкций на припостроечных площадках, снизить транспортные расходы. 
 
Предварительные разработки ряда конструктивных решений нового типа позволяют снижать материалоемкость бетона и арматуры не менее чем на 30 процентов. Соответственно снижаются транспортные затраты, а также энерго- и трудозатраты при изготовлении на заводах. 
Как известно, в производстве сборного железобетона применяются три основных передела: приготовление бетонной смеси, изготовление арматурных каркасов и формование изделий с их твердением. При этом 50-55 процентов себестоимости продукции составляют материалы, остальное - стоимость изготовления. Основные затраты - в формовочных цехах - около 25-30 процентов. Затраты в бетоносмесительных отделениях со складским хозяйством - 10-12 процентов, в арматурных - около 10 процентов. Резервами для снижения материалоемкости остаются цемент, местные вторичные отходы, зола, шлаки и т. д.Помимо приемов экономии цемента за счет добавок, например, суперпластификаторов, есть еще резерв снижения себестоимости. Речь идет об устройстве на заводах помольных отделений, которые могли бы увеличить дисперсность поставляемого цемента в 1,5-2 раза, соответственно увеличив его активность. 
 
Суперпластификаторы помогают получать цемент низкой водопотребности (ЦНВ), который обеспечит получение бетона М1000-М 1500, необходимого для несущих элементов конструкции. Для этих целей целесообразно применение добавок МД-01 - на основе микрокремнезема. Суперпластификаторы и минеральные добавки (песок, золы, шлаки) позволяют экономить цемент до 30 процентов при сохранении активности полученного многокомпонентного цементного вяжущего. 
При вводе большего количества таких добавок можно получать ТМЦВ меньшей активности, пригодные для изготовления низкомарочных несущих элементов конструкций. Таким путем предприятие получает возможность регулировать свойства вяжущих для применения их в бетонах разных классов. 
 
Некоторые ученые считают выгодным поставлять на заводы цементы в виде клинкера. Преимущество этого варианта - ликвидация потерь отпыления, отсутствие снижения активности при хранении, а также уменьшение транспортных расходов, отказ от устройства силосов. Помольные отделения обеспечивают наиболее экономичный расход вяжущих, позволяют в качестве минеральных добавок применять местное сырье, в том числе отходы, позволяют вести мокрый домол. При этом на цементных заводах в 3-4 раза снижаются энергозатраты, в 2-3 раза повышается производительность помольного оборудования. Для организации помола могут быть использованы малогабаритные устройства (вибромельницы и др.), располагаемые в бетоносмесительных цехах между дозировочным и смесительным отделениями. Цикл и объем приготавливаемого продукта должен соответствовать циклу и объему замесов смесителей. Кроме того, существенно снижаются капиталовложения на эти цели. Новые вяжущие, гибкая технология формования с учетом меняющейся структуры строительства, использование отходов легли в основу первых конструкций. 
 
Так, в Рязани внедрены конструкция и технология производства преднапряженных панелей покрытий типа 2 Т. Они состоят из трех отдельных гибких пластин, собираемых в конструкцию на стенде с применением арматурно-намоточного агрегата, создающего преднапряжение арматуры в двух осях. Отказ от форм, пониженная материалоемкость позволили снизить их массу и себестоимость по сравнению с аналогами на 30-35 процентов. 
Разработаны предложения по конструкциям колонн из бетонов классов В60-В70, собираемых из элементов швеллерного профиля. Экономия бетона составила 28-40 процентов, арматуры - 32-40 процентов. 
 
Предварительные разработки конструкций стропильных и подстропильных ферм, складчатых покрытий и оболочек, также собираемых из технологичных в изготовлении стержневых элементов и пластин, позволяют снижать их массу по сравнению с аналогами до 30 процентов. 
Для жилищного строительства представлены разработки по конструкциям сборных и сборно-монолитных наружных и внутренних стен, панелей, перекрытий. В них в монолитном и сборном вариантах предусматривается выполнение несущего каркаса из бетонов высоких марок, а его заполнение осуществляется вибропрессованными бетонными блоками из бетонов низких марок, с применением отходов. Особенности блоков - увеличение их пустотности и размеров, наличие замковых соединений, исключающих растворную кладку. В ограждающих конструкциях наружных стен пустоты заполняются эффективными теплоизоляционными материалами (пенополистирол, пеноизол, пенополистиролбетон). Эффективность таких решений - существенное снижение трудозатрат на стройке, материалоемкость уменьшается до 40 процентов. 
 
 
 
Опыт убеждает, что применение в составе таких устройств скользящей опалубки исключает использование бортоснастки. 
Для конвейерных технологий рекомендуется безвибрационная роликовая технология. Она обеспечивает прочность бетона на одну-две марки превышающей активность вяжущего. Бетон получается преимущественно мелкозернистый, не требующий достаточно дорогого крупного заполнителя, имеет высокие плотность и долговечность. Процесс формования полностью механизирован. 
Предварительное напряжение арматуры с помощью созданных в НИИЖБе арматурно-навивочных стационарных и самоходных машин с электротермомеханическим натяжением не только способствует экономии металла, повышает трещиностойкость изделий, что характерно для преднапряженного железобетона, но и выводит на автоматический режим работы. Важно также, что предварительное напряжение несущих элементов существенно сокращает объем работы арматурных цехов. В ненесущих элементах арматура исключается, а роль арматурных цехов в таких вариантах конструкций сводится лишь к изготовлению закладных деталей и заготовке арматуры, предназначенной для преднапряжения. 
Сокращение времени тепловой обработки, увеличение оборачиваемости форм, сокращение энергозатрат может быть достигнуто и за счет применения, например, жестких бетонных смесей, уменьшения выдержки и подъема температуры, особо высокопрочных бетонов при низких В/Ц, обеспечивающих сокращение времени изотермического выдерживания. 
 
 
Только за счет сокращения производственных площадей, малой металлоемкости, снижения энергозатрат ожидаемая себестоимость изготовления панелей без учета стоимости материалов в 2,5-3 раза меньше. 
 
Благодаря рациональному использованию материалов стоимость их примерно в 1,5 раза ниже, чем у других конструкций, а приведенная плотность панели составила всего 400 кг/м.куб. Это обеспечивает дополнительные преимущества: облегчает конструкцию зданий, удешевляет транспортировку и монтаж. 

       2. Общие положения 

      2.1 Состав предприятия 

      Производство  сборных железобетонных изделий, как  праило организуют на специализированных предприятиях, в отдельных цехах  или пролетах комбинатах строительных материалов, на полигонах строительных площадок или предприятий. Продукцией перечисленных типов предприятий является железобетонные изделия.

      Производство  заборных плит осуществляется в унифицированном  пролете размером 144*18. Данный пролет входит в состав производственного  корпуса завода ЖБИ.

      В состав предприятия также входит следующий стандартный набор вспомогательных корпусов и служб:

1. БСО
2. Арматурный цех
3. Склады цемента
4. Склады заполнителей
5. Склад готовой продукции

Транспортирование сырья и материалов, поступающих на завод, а также вывоз готовой продукции и отходов производства осуществляется с помощью автотранспорта и железной дороги. 

      2.2 Характеристика изделия 

      Ригели  ИБ13-1 изготовляется из бетона марки 200. Геометрические размеры плиты 5970 x 800 x 350 мм.

      Характеристику  изделия приводим в таблице 2.1.

      Таблица 2.1

      Характеристика  изделия

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Толщина защитного слоя бетона до рабочей арматуры указана на чертежах и обеспечивается установкой специальных пластмассовых фиксаторов. 
 
 
 
 
 
 

     2.3 Сырьевые материалы 

     Сырьевые  материалы для приготовления бетонной смеси:

1.Портландцемент 400-ДО, Себряковского цементного завода, удовлетворяющий требованиям ГОСТа 10178-85, нормальная густота цементного теста 26-28%. Начало схватывания не ранее 45 мин, конец – не позднее 10ч.  

2. Щебень известковый, удовлетворяющий требованиям ГОСТа 8267-93, 82690-97,

ρ_ист = 2,65 г/см³, ρ_нас = 1380 кг/м³; 

3. Песок, поставляемый «Пионерским» карьером, удовлетворяющий требованиям ГОСТ  8736-79, модуль крупности М_к=2;   кг/м . Содержание примесей в песке не должно превышать 3%. ρ_ист = 2,65 г/см³, ρ_нас = 1550 кг/м³; 

4. Вода, принимаемая для приготовления б/смеси не должна содержать вредных примесей, препятствующих нормальному схватыванию и твердению цемента. Воду используют техническую, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 23732-79. Сточные воды для затворения использовать не допускается. Общее содержание солей не более 5000 мг/л, содержание сульфатов в пересчете на S0₄ не более 2700 мг/л. Водородный показатель рН > 4. Вода из централизованной системы водоснабжения может применяться без проверок. 
 

             
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Технологическая  часть

      3.1 ТЭО технологии и способа производства

      В производстве ЖБК могут применяться  различные организационные способы  производства: агрегатно-поточный, конвейерный, полуконвейерный,  стендовый, кассетный.При выборе способа производства как правило проводят технико-экономическое обоснование (ТЭО) по приведенным затратам на создание линии.

      Конвейерный способ производства – технологический процесс расчленен на операции, которые одновременно выполняются на различных постах, оборудованных соответствующими механизмами. Для этих линий важным условием является постоянство и примерное равенство затрат времени на выполнение операций на всех технологических постах, т.е. должна соблюдаться ритмичность.

      Стендовый способ производства – процесс формования и твердения осуществляется в неподвижных формах или матрицах. Способ эффективен при изготовлении преднапряженных линейных изделий длиной 12 м и более.

      Кассетный способ производства – формование осуществляется в вертикальном положение в формах с раздвигающимися перегородками. Линии с кассетными установками обладают следующими преимуществами: высокая точность геометрических размеров и хорошее качество обеих лицевых поверхностей, небольшая производственная площадь и небольшой расход электроэнергии и пара. Недостаток – применение смеси высокой подвижности (П3), что приводит к перерасходу цемента.

      Агрегатно-поточный способ производства  Агрегатно-поточный способ изготовления конструкций характеризуется расчленением технологического процесса на: отдельные операции или их группы; выполнением нескольких разнотипных операций на универсальных агрегатах; наличием свободного ритма в потоке; перемещением изделия от поста к посту; формы и изделия переходят от поста к посту с произвольным интервалом, зависящим от длительности операции на данном рабочем месте, которая может колебаться от нескольких минут (например, смазка форм) до нескольких часов (пост твердения отформованных изделий). Агрегатно-поточный способ отличается также тем, что формы и изделия останавливаются не на всех постах поточной линии, а лишь на тех, которые необходимы для данного случая. Агрегатно-поточный способ организации производства характеризуется возможностью закрепления за одной поточной линией изделий, различных не только по типоразмерам, но и по конструкции. Эта возможность создается наличием на поточной линии универсального оборудования. Межоперационная передача изделий на таких линиях осуществляется подъемно-транспортными и транспортными средствами. Для ускоренного твердения бетона при агрегатно-поточном способе обычно применяются камеры периодического или непрерывного действия. Небольшой объем каждой секции камеры позволяет затрачивать минимум времени на загрузку и выгрузку изделий, а большое число таких секций создает условия для непрерывной подачи отформованного изделия в камеру твердения. Агрегатно-поточная технология отличается большой гибкостью и маневренностью в использовании технологического и транспортного оборудования, в режиме тепловой обработки, что важно при выпуске изделий большой номенклатуры.

В состав технологической линии входят: формовочный агрегат с бетоноукладчиком; установка для заготовки и электрического нагрева или механического натяжения арматуры; формоукладчик; камеры твердения; участки распалубки, остывания изделий, их доводки или отделки, технического контроля; пост чистки и смазки форм; площадки под текущий запас арматуры, закладных деталей, утеплителя, складирования резервных форм, их оснастки и текущего ремонта; стенд для испытания готовых изделий. На агрегатно-поточных линиях изготавливают сваи, ригели, фундаментные блоки, безнапорные трубы, многопустотные панели, однопустотные опоры и сваи, которые формуют на виброплощадке в одиночных формах с пустотообразователями без вибромеханизмов. Многопустотные панели формуют также на постах с использованием пустотообразователей, оснащенных вибромеханизмами. Напорные и безнапорные трубы, пустотелые колонны, стоки, опоры ЛЭП и освещения - на роликовых и роликовых и ременных центрифугах в разъемных и неразъемных формах. На специальном оборудовании для виброгидропрессования формиру­ют напорные трубы. Наружные стеновые панели, эк­раны лоджий и лестничные марши формуют на удар­ном столе в стальных и неметаллических формах. Блок комнаты и санитарно-технические кабины - в специ­альных агрегатах и c помощью вакуумной технологии. При большем расчленении технологического про­цесса на отдельные элементные процессы с соблюде­нием единого ритма возможна поточная организация производства. Технологическая линия при этом осна­щается необходимыми транспортными средствами. Такую технологию относят к полуконвейерному спосо­бу. Этот способ широко используют при формовании на виброплощадке с пригрузочным щитом в одиночных или групповых формах плит перекрытий и покрытий, а так­же плоских и ребристых панелей, колонн и ригелей.