Технология неавтоклавного пенобетона на основе высококальциевой золы-унос. Пенобетоносмеситель СМ-863А

Чертеж.dwg

Сибирский Федеральный Университет
Технология неавтоклавного пенобетона
Установка распалубки
Бункер для утилизации отходов
Конвейер подачи поддонов
Тележка для вывоза изделий
на основе высококальциевой золы-унос
КП-08.01.03.04-2018 ОВ
План формовочного цеха
площадка для ремонта форм
Пенобетоносмеситель СМ-863А
Техническая характеристика
Точность дозирования
Давление сжатого воздуха
Установленная мощность

технология неавтоклавного пенобетона на основе высококальц золы унос.docx

Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерно-строительный
Строительные материалы и технологии строительства
Технология неавтоклавного пенобетона на основе высококальциевой золы-унос. П = 300 тыс. м3 в год
подпись дата инициалы фамилия
номер группы зачетной книжки подпись дата инициалы фамилия
Преимущество и применение пенобетона .. 5
Номенклатура выпускаемой продукции 17
1 Технические требования предъявляемые к пенобетону
и выпускаемой продукции 17
2 Технические требования к сырьевым материалам . 19
3 Высококальцевые золы .. 20
Подбор технологии производства пенобетона . 37
Выбор технологии изготовления пеноблоков .. 22
Подбор способа твердения пенобетона. 22
Описание технологической линии . 23
1Расчет основных параметров 23
2Подбор состава ячеистой смеси . 23
3Подбор смесительного оборудования .. 23
Ведомость оборудования 23
Контроль качества маркировка хранение и
транспортирование изделий . 38
Техника безопасности на производстве охрана труда
и окружающей среды .. .. 41
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ . 44
С вводом в действие нормативов по теплозащите зданий (СНиП 23-02-2003) приближающих термическое сопротивление ограждающих конструкций зданий в России к нормам Европейских стран актуальной стала проблема разработки и использования эффективных теплоизоляционных материалов из местного сырья.
Одним из перспективных материалов является пенобетон. Используя современные пенообразователи управляя соотношением компонентов в смеси и технологическими приемами приготовления и формования изделий можно получать пенобетоны в широком интервале средней плотности обладающие при требуемой прочности и долговечности низкими коэффициентом теплопроводности и стоимостью. Изделия из него наилучшим образом адаптированы к сложным климатическим и экономическим условиям России и имеют ряд важных достоинств: невысокую плотность низкую теплопроводность технологичность обработки стойкость при пожаре высокие санитарно- гигиенические свойства ограждений поскольку не содержат вредных для здоровья человека химических и синтетических веществ.
В настоящее время в стране работают 40 заводов по производствуавтоклавногоячеистого бетона выпускающих 14 млн. м3 изделий в год. Производствонеавтоклавногоячеистого бетона в основномпенобетона значительно ниже и составляет около 06 млн. м3 в год.
Отходы теплоэнергетики занимают одно из первых мест по объемообразованию особенно это актуально для Сибири которая потребляет уголь Канско-Ачинского месторождения где сосредоточены самые большие запасы бурого угля в мире. Отходы в виде золы складируются в золоотвалах и занимают площади полезные для других видов деятельности.
По своим техническим и технологических характеристикам золы могут приближаться к природному сырью и превосходить его благодаря высокотемпературным обработкам которым они подвергаются благодаря сжиганию топлива в котлах.
Разработка эффективных ресурсосберегающих технологий ячеистого бетона особенно с использованием отходов- промышленности является одним из приоритетных направлений развития отрасли производства строительных материалов.
Использование золы в технологии изготовления пенобетона позволяет улучшить агрегативную устойчивость смесей в промежутке с самого начала и до полного схватывания цементного теста. Благодаря этому предотвращается диффузия компонентов в пространстве из-за гравитационных сил и негативное влияние на образование структуры. Второй положительный момент – мелкодисперсный состав. Он способствует генерированию плотной упаковки частичек в межпоровой перегородке ячеистого бетона. Если такого явления нет то первичные продукты гидратации приобретут гелеобразное состояние. При их высыхании начнут появляться усадочные явления. Образуемая перегородка будет отличаться низкой прочностью что приведет к резкому падению прочностных показателей пенобетона.
Результатом использования высококальцевой золы-унос является удешевление стоимости сырьевой смеси для приготовления пенобетона повышение ее прочности снижение плотности и теплопроводности.
Таким образом расширение количества действующих предприятий по производству пенобетона на основе высококальциевой золы-унос весьма актуальны.
Цель данного курсового проекта заключается в разработке технологи производства стеновых блоков из пропаренного пенобетона производительностью 300 тыс. м3 в год на основе высококальциевой золы-унос.
Применение и преимущества пенобетона
Пенобетон используется в бетонных блоках и панелях для наружных стен и перегородок бетонных плитах для покрытий крыш и перекрытий этажей.
Применяется для изготовления сборных блоков и панелей перегородок покрывающих плит подвесных потолков тепло- и звукоизоляции в многоуровневых жилых и коммерческих сооружениях бетон этой плотности также идеален для объемного заполнения.
Пенобетон используется на крышах и полах как тепло- и звукоизоляция (то есть сам по себе это не конструкционный материал).
Пенобетон применяется в сборных панелях любой размерности для коммерческого и промышленного использования монолитных стенах садовых украшениях и других областях.
Характеристики пенобетона отражены в таблице 1.
Таблица 1 – Характеристика пенобетона
Преимущества пенобетона:
-Экономичность. Низкая цена по сравнению с другими теплоизоляционными материалами. Более низкие затраты на строительство.
- Малый вес. Вес пенобетона меньше от 10 % до 87 % по сравнению со стандартным тяжелым бетоном в зависимости от составов смеси и материалов.
- Высокая способность удерживать тепло. По сравнению с кирпичом этот материал имеет коэффициент теплопроводности меньше в три раза.
- Пенобетонявляется почти нестареющим и практически вечным материалом не подверженным воздействию времени не гниет обладает прочностью камня. Повышенная прочность на сжатие позволяет использовать при строительстве изделия с меньшим объёмным весом что ещё более увеличивает термическое сопротивление стены.
- Пенобетон предотвращает значительные потери тепла зимой не боится сырости позволяет избежать слишком высоких температур летом и регулировать влажность воздуха в комнате путём впитывания и отдачи влаги тем самым способствуя созданию благоприятного микроклимата
- Звукоизоляция (около 60 ДБ).
- Пенобетон предотвращает значительные потери тепла зимой не боится сырости позволяет избежать слишком высоких температур летом и регулировать влажность воздуха в комнате путём впитывания и отдачи влаги тем самым способствуя созданию благоприятного микроклимата.
- Изделия из пенобетона надёжно защищают от распространения пожара и соответствуют первой степени огнестойкости. Тесты показывают что пенобетон толщиной 150 мм защищает от пожара в течение 4 часов. На испытаниях проведенных в Австралии наружная сторона панели из пенобетона толщиной 150 мм была подвергнута нагреванию до 12000C
Недостатки пенобетона:
-Из-за своей пористой структуры пенобетон имеет относительно низкую механическую прочность ориентировочно на порядок меньшую чем у обычного бетона.
- Усадка за счет повышенного содержания влаги. Может составлять от одного до трех миллиметров на каждый метр возводимой стены. Такое случается если в процессе производства воды добавить больше чем нужно либо не дождаться пока 28 дней пройдет.
- Пенобетон может легко скалываться особенно на гранях.Грузить этот материал надо бережно ни в коем случае не наваливая его в кузов.
- Стены из пенобетона не будут держать ни гвозди ни обычные дюбеля. Нужно применять особый дюбель для пенобетона с насадкой из ABC-пластика. На этой насадке имеется резьба. Сначала в эту насадку надо вкрутить метрический шуруп.
Номенклатура выпускаемой продукции
1 Технические требования предъявляемые к пенобетону и выпускаемой продукции
В качестве выпускаемой продукции в данном курсовом проекте выбраны стеновые блоки из пенобетона на основе высококальциевой золы-унос.
Для ячеистых бетонов установлены следующие классы: В05; В075; В1; В15; В2; В25; В35; В5; В75; В10; В125; В15.
По показателям средней плотности назначают следующие марки бетонов в сухом состоянии: D1200.
Для ячеистых бетонов конструкций подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию назначают и контролируют следующие марки бетона по морозостойкости: F100.
Теплопроводность бетонов не должна превышать значений приведенных в таблице 2 более чем на 20%.
Таблица 2 – Нормируемые показатели физико-технических свойств бетонов
Вт(м·°С) не более бетона в сухом состоянии изготовленного
мг(м·ч·Па) не менее бетона изготовленного
Сорбционная влажность бетона % не более
Усадка при высыхании ячеистых бетонов не должна превышать ммм:
- для неавтоклавных бетонов марок D600 - D1200.
Отпускная влажность бетонов изделий и конструкций на основе зол и других отходов производства не должна превышать 35% (по массе).
Типы и размеры блоков должны соответствовать указанным в таблице 3.
Таблица 3 – Типы и размеры блоков из ячеистых бетонов
Размеры для кладки на растворе
Допускается по заказу потребителя согласованному с проектной организацией изготовлять блоки других размеров.
Соотношение типов блоков со средней плотностью бетона приведено в приложении.
Толщина блоков для кладки на клее может быть при необходимости равной толщине блоков применяемых для кладки на растворе.
Условное обозначение блоков при заказе должно состоять из обозначения типа блока класса (марки) бетона по прочности на сжатие марки по средней плотности марки по морозостойкости и категории.
Пример условного обозначения блока типа I класса по прочности на сжатие В25 марки по средней плотности D500 марки по морозостойкости F35 и категории 2: I-В25D500F35-2
Классы (марки) ячеистого бетона бетона по прочности на сжатие и марки ячеистого бетона по средней плотности должны быть не ниже класса (марки) по прочности В15 (М25) и марки по средней плотности не более D1200 для стеновых блоков.
Фактическая прочность бетона должна соответствовать требуемой назначаемой по ГОСТ 18105 в зависимости от нормируемой прочности бетона указанной в заказе и от показателей фактической однородности прочности бетона.
Фактическая средняя плотность бетона должна соответствовать требуемой назначаемой по ГОСТ 27005 в зависимости от нормируемой средней плотности указанной в заказе и от показателей фактической однородности плотности бетона.
Марки бетона по морозостойкости должны быть в зависимости от режима их эксплуатации и расчетных зимних температур наружного воздуха в районах строительства для стеновых блоков не менее:
F25 - для блоков наружных стен;
F15 - для блоков внутренних стен.
2 Технические требования к сырьевым материалам
Материалы и бетон для изготовления блоков должны соответствовать требованиям ГОСТ 25485.
Высококальциевая зола-унос
Зола-уноса (далее — зола) представляет собой тонкодисперсный материал состоящий как правило из частиц размером от долей микрона до 014 мм. Зола образуются в результате сжигания твердого топлива на ТЭС и улавливается электрофильтрами после чего в сухом состоянии отбирается с помощью золоотборника на производственные нужды.
Зола-унос является основным компонентом сырьевой смеси для приготовления пенобетонов получаемая при сжигании бурых углей КАТЭКа. По химическому составу зола относится к высококальциевым и обладает гидравлическими и вяжущими свойствами. Благодаря этому могут использоваться не только как мелкий заполнитель но и в качестве замены части вяжущего обеспечивая экономию цемента до 20-30% а в некоторых случаях полностью заменят его.
Влажность золы должна быть не более 1% по массе.
Золы в зависимости от химического состава подразделяют на типы:
- кислые (К) - антрацитовые каменноугольные и буроугольные содержащие оксид кальция до 10% масс.;
- основные (О) - буроугольные содержащие оксид кальция более 10% масс.
Для изделий и конструкций из ячеистого бетона применяют золы III вида качественные показатели которой представлены в таблице 4.
Таблица 4 – Качественные показатели золы III вида
Наименование показателя
Значение показателя для золы III вида
Содержание оксида кальция CaO % масс.:
- для кислой золы не более
- для основной золы св.
в том числе свободного оксида кальция не более:
Содержание оксида магния MgO % масс. не более
Содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на % масс. не более:
Содержание щелочных оксидов в пересчете на % масс. не более:
Содержание хлорид-ионов % масс. не более
Потеря массы при прокаливании (п.п.п.) % масс. не более:
В качестве вяжущего для приготовления ячеистых бетонов применяют высококальциевую золу содержащию СаО не менее 40% в том числе свободный СаО – не менее 16% SO3 – не более 6% и R2O – не более 35%.
Влияние золы-уноса тем больше чем мельче частицы. Повышенное содержание золы способствует ускорению сроков схватывания которые можно регулировать и с помощью добавок в холодное время года. Использование золы в первую очередь меняет свойства бетонных смесей повышая их удобоукладываемость за счет повышенной водопотребности золы за счет чего снижается внутреннее трение в смесях так как при уплотнении бетонных смесей частицы золы отдают часть воды которая выполняет функцию смазки между дисперсным компонентом смесей и снижает внутреннее трение.
Введение высококалциевой золы-унос в пенобетонную смесь повышает агрегативную устойчивость смеси в период между началом и окончанием схватывания цементного теста что позволяет предотвратить перемещение компонентов и предупредить негативное влияние на формирование структуры. Таким образом введение золы в состав смеси позволяет снизить расход воды затворения при той же удобоукладываемости повысить однородность и плотность бетонной смеси.
Еще одним преимуществом использования золы-унос является экономичность. Применение золы-уноса как побочного материалаприводит к снижению материалоемкости производства пенобетона в том числе и энергоресурсов. Так же достигается и экологическая выгода – освобождаются площади занимаемые золой и сохраняются невосполнимые природные запасы горных пород.
Основные достоинства использования высококальциевой золы-унос:
- сохранение природных ресурсов;
- снижение материалоемкости производства строительных материалов в том числе энергоресурсов;
- сокращение технологического цикла производства изделий;
- в топливно-энергетической отрасли экономия достигается за счет ликвидации площадей занимаемые золой под которые отводятся земли изъятые из других отраслей народного хозяйства и которые требуют значительных затрат на устройство и обслуживание;
- увеличение плотности и стойкости при химическом воздействии и циклах замораживания-оттаивания.
Широкое применение этого ценного продукта сдерживается из-за значительного колебания состава и свойств а также наличием в составе золы оксида кальция в свободном состоянии т.е. в виде частиц покрытых стекловидной оболочкой труднодоступной для контакта с водой в начальные сроки взаимодействия. Это приводит к гидратации оксида кальция в позднем возрасте когда основная масса материала уже затвердела и может растрескаться при переходе СаО в Са(ОН)2 сопровождающимся увеличением объема.
Нейтрализовать деструктивное влияние СаОсвобможно различными методами как физическими так и химическими. Одним из перспективных методов химической нейтрализации СаОсвобявляется введение в состав зольных композиций активного микрокремнезема - попутного продукта производства металлического кремния способного вступать в химическую реакцию с оксидом кальция на ранней стадии с образованием плотных и прочных гидросиликатов.
Добавка минерализованных стоков
Еще одним резервным материалом для получения эффективных строительных материалов к числу которых относится пенобетон являются жидкие отходы металлургической промышленности - минерализованные стоки получающиеся как попутный продукт на Красноярском заводе цветных металлов и представляющие собой смесь растворов солей. По химическому составу минерализованные стоки являются солями-электролитами способными интенсифицировать реакцию гидратации и увеличить объем новообразований что в итоге приводит к повышению прочности твердеющих систем. Введение минерализованных стоков в состав зольно-кремнеземистых композиций интенсифицирует процесс твердения зольного камня в начальные сроки обеспечивая при этом раннее структурообразование сырьевой смеси а также ускоренный набор прочности материала.
Активный микрокремнезем
Термином микрокремнезем обозначаются ультрадисперсные отходы металлургических производств связанные с выплавкой сплавов содержащие кремний. Образуется микрокремнезем в электродуговых печах при осаждении из газовой фазы как побочный продукт при восстановлении кварца и получения газообразного кремния при температуре около 1800°. При последующем перемещении газообразного кремния в зону более низких температур он окисляется и конденсируется в виде мельчайших сферичных частиц состоящих из аморфного кремнезёма. Улавливают эти частицы электрическими и рукавными фильтрами.
Микрокремнезем по физическим характеристикам представляет собой частицы диаметром 01-03 мкм с удельной поверхностью 12-25 тыс. см2г. Насыпная плотность равна 150-250кгм3. Истинная плотность равна 22-26 гсм3.
Ввиду высокой летучести микрокремнезем трудно перегружать подавать в технологическую линию и транспортировать. Поэтому на производство он подается в виде суспензии получаемую путем смешивания с водой в соотношении 1:1 непосредственно на месте отбора микрокремнезема.
Добавка микрокремнезема в количестве от 4 до 10 % от массы золы увеличивает прочность зольного камня способствует своевременной гидратации зольно- кремнеземистой композиции.
Микрокремнеземом является высокореакционный пуццолан и его предназначение в получениипрочного и долговечного цементного камня.
Добавление в бетонную смесь микрокремнезема создает условия для превращения нестабильной и растворимой гидроокиси кальция в кристаллический гидрат силиката кальция.
В результате возрастают прочность и химическая стойкость бетона а микросферы плотно заполняют пространство освобождаемое химически связанной водой. Значительно растущая плотность структуры бетона повышает как его прочность так и водонепроницаемость а следовательно и долговечность бетонного камня его стойкость к факторам коррозии.
Также микрокремнезем препятствует образованию трещин которые образуются из-за попадания в пористое пространство бетона щелочно-силикатного геля.
В совокупности три вида попутных продуктов промышленности позволяют получать бесцементные зольно-кремнеземистые композиции для приготовления теплоизоляционного и конструкционно-теплоизоляционного ячеистого бетона неавтоклавного твердения марок по плотности Д400-Д600 на которые при обычной технологии требуются высококачественные специально производимые вяжущие вещества и заполнители.
При изготовлении пенобетона рекомендуется применять питьевую воду без какой-либо проверки. Содержание воды в пористом бетоне складывается из расчетного количества необходимого для затворения раствора и воды содержащейся в пене. Слишком низкое значение водоцементного отношения может явиться причиной получения изделия с более высокой чем заданная объемной плотностью. Это обусловлено тем что бетон будет забирать из пены необходимую для химических и физических взаимодействий воду вызывая частичное разрушение пены т.е. снижение ее объема в пенобетонной смеси. Оптимальное соотношение - в интервале от 04 до 045. Температура воды не допускается выше +25°С.
Для производства пенобетона необходим специализированный пенообразователь способный увеличить свой изначальный объем в несколько раз.
Пенообразователь представляет собой однородный состав от светло-желтого до коричневого цвета в основном поставляется на рынок в бочках или цистернах. Продукт полностью безопасен и малотоксичен.
Пеннобразователи делятся на синтетические и органические (белковые).
Синтетические пенообразователи увеличивают время схватывания и твердения пенобетонной массы сильно влияют на прочность пенобетона имеют низкую стойкость пенобетонной массы устойчивы к ускорителям твердения применяются как правило для получения пенобетона высокой плотности.
Белковые пенообразователи практически не влияют на увеличение срока схватывания и твердения пенобетонной массы имеют высокую стойкость пенобетонной массы не устойчивы к ускорителям твердения позволяют получать изделия с низкой плотностью.
Большинство производителей пенобетона в России используют синтетические пенообразователи. Связано это с тем что в период становления пенобетонного рынка в стране были только синтетические пенообразователи производители оборудования производили пеногенераторы на основе баротехнологии (белковые прнообразоватеи по ней невозможно вспенить). В последнее время все чаще встречаются производства с использование белковых пенообразователей. Как правило эти пенообразователи импортного производства.
Плюсы синтетических пенообразователей:
) Широкий выбор. В России производство синтетических пенообразователей хорошо развито;
) Большинство отечественного оборудования разработано именно с учетом использования синтетических пенообразователей. Именно отечественное оборудование является самым недорогим;
) Не требуют особых условий хранения и транспортировки;
)Устойчивы к микроорганизмам т.к. не содержит органические соединения;
) Длительный срок хранения;
) Ускорители твердения оказывают минимальное воздействие на пену.
Минусы синтетических пенообразователей:
) Невысокие (в сравнении с белковыми) показатели пенообразования;
) Пена менее устойчива к механическому воздействию;
) Большая усадка массива.
Плюсы белковых пенообразователей:
) Большинство пенообразователей импортного производства. Зарубежные компании имеют многолетний опыт в производстве пенообразователей гарантируют качество и стабильность своей продукции;
) Обеспечивают качественную плотную пену;
) Пена устойчива к механическому воздействию объем снижения пены после перемешивания с другими компонентами минимален;
) Усадка массива минимальна;
) Производство пенобетона низкой плотности не вызывает трудностей;
) Устойчивы к ускорителям твердения;
Минусы белковых пенообразователей:
) Высокая цена. Стоимость может быть больше в два раза;
) Небольшой выбор на российском рынке;
)Не устойчивы к микроорганизмам т.к. содержат органические компоненты (бычья кровь). Для увеличения срока хранения добавляют различные консерванты. Но зачастую это не спасает от порчи пенообразователя и появления неприятного запаха;
)Требуют особых условий хранения. Нельзя хранить при отрицательной температуре на солнце вблизи источников тепла;
)Для получения пены необходимо использование специальных пеногенераторов.
В таблице 5 показаны виды пенообразователей.
Таблица 5 – Виды пенообразователей
Сульфонол- раствор (40-60%) или порошок (82%)
Клей-канифольный-жидкостекольный пенообразователь
Пентапав-430 марки А
Для данного проекта я выбрала органический пенообразователь «Биопорм». Это экологически чистый биоразлагаемый продукт является трудногорючим невзрывоопасным соединением. Относится к классу малотоксичных промышленных веществ. Рабочая концентрация раствора для получения пены низкой кратности в производстве строительных материалов составляет от 01 до 2% массы в зависимости от конкретного вида продукции компонентов и типа оборудования.
Смазка для форм ОЭ-2
Обратная эмульсия (тип "вода в масле") применяется для смазки форм при изготовлении пенобетонных изделий. Она состоит из: эмульсии ОЭ-2 (20%) и насыщенного раствора извести (80%). Смазка должна быть постоянной по составу и хорошо удерживаться на вертикальной поверхности форм.
Подбор технологии производства пенобетонной смеси
В настоящее время применятся три способа получения пенобетона: классический способ метод сухого смешивания компонентов баротехнология.
Суть баротехнологии заключается в том что непосредственно сместитесь подается: концентрат пенообразователя вода цемент песок фибра кальций. Все материалы для производства пенобетона - по дозировке. В смесителе под давлением приблизительно 1.8 атмосфер пенобетон мешают приблизительно 3-5 минут в зависимости от смесителя затем пенобетонная смесь приготовленная в смесителе под компрессорным давлением воздуха подается к месту укладки или в формы для пеноблоков.
Минусы баротехнологи - более низкая прочность пеноблоков - лучше и эффективней взбиваются более жидкие субстанции производители пеноблоков вынуждены вводить в состав затворения большее количество воды чем это требуется для полноценного процессагидратации цемента что негативно сказывается на окончательной прочности пеноблоков изготовленных из такого пенобетона.Так же структура пенобетона изготовленного по баротехнологии отличается довольно большой крупностью пор и зачастую напоминает срез ракушечника или мелкой пемзы. Размер воздушных пустот в структуре пеноблока изготовленного по баротехнологии редко бывает меньше 1-2 миллиметров. Благодаря таким крупным порам пеноблок имеет меньшую прочность и несущую способность в стенах будущего дома.
Плюсы бароехнологии – более низкая себестоимость производства пеноблоков – используется более дешевое технологическое оборудование.
Суть сухой минерализации пены заключается в смешении пены с сухим цементом песком фиброй и кальцием с естественной влажностью. Концентрат пенообразователя и воду дозируют по объему и смешивают с получением раствора пенообразователя. Из раствора в пеногенераторе готовится пена которая подается в смеситель. Затем в смеситель дозируют цемент песок фибра и хлористый кальций. Пенобетонная смесь приготовленная в смесителе под компрессорным давлением воздуха подается к месту укладки или в формы для пеноблоков. Производство пенобетона методом сухой минерализации способствует упрощению технологического процесса изготовления изделий и позволяет изготавливать блоки разной маркировки и прочностных характеристик.
Минусы технологии - высокая стоимость получения пенобетона - при производстве используется дорогостоящее оборудование и сам процесс требует больше времени на получение единицы готовой продукции.
Плюсы – более качественная структура массива пеноблока - благодаря применению заранее приготовленной качественной пены на выходе получают изделия с правильной структурой. В массиве пенобетона отсутствуют крупные воздушные поры благодаря чему пенобетонные блоки имеют более высокую и равномерную прочность.
Классический способ получения - происходят процесс смешивания цемента и песка в смесителе и добавление воды после чего нагнетается готовая пена полученная в пеногенераторе. Объем введенной пены зависит от необходимых требований для получения конкретной марки материала. Качество получаемого материала зависит не только от соблюдения пропорциональных долей но и от степени размешивания являющейся показателем однородности и однообъемности образованных воздушных ячеек во всех слоях смеси. Этот способ является наиболее доступным в техническом плане и наименее затратным. Так же отличается высокой надёжностью.
Для данного курсового проекта я выбрала классический способ.
Выбор технологии изготовления пеноблоков
Блоки из пенобетона изготавливают по литьевой и резательной технологи пеноблоков. Рассмотрим подробно данные технологии производства пеноблоков на примерах.
Влитьевой технологии пеноблоковпенобетонная смесь разливается в металлические кассетные формы пенобетона с заданными размерами ячеек.
- неоднородность получаемых блоков по плотности и прочности;
- расхождение блоков по геометрическим размерам+5 мм (особенно по высоте) и различным качеством поверхностей;
- требует больших площадей и объемов для размещения оборудования;
- процесс трудоемкий и требует большого количества ручных операций;
- при распалубке происходит частичное повреждение углов и поверхностей готовых блоков.
- экономическая выгода – резательный аппарат намного дороже форм.
Врезательной технологии отливка массива пенобетона в большую форму и его распалубка с дальнейшей резкой на блоки заданного размера в специальных резательных установках с помощью струн или ленточных цепных пил.
- На гранях и углах пеноблоков отсутствуют сколы и неровности;
- Возможность изготовления пеноблоков произвольных размеров. Перенастройка шага пильных струн позволяет нарезать готовые блоки по размерам заказчика;
- точность геометрических размеров блоков.
- усложнение технологического процесса
- требуется строгое соблюдение технических норм и техники безопасности.
Взвесив все плюсы и минусы я выбрала резательную технологию производства пеноблоков.
Подбор способа твердения пенобетона
На сегодняшний день пенобетоныестественного гидратационного твердения значительно снизили свою популярность и реализуются с трудом даже несмотря на общую тенденцию роста спроса наячеистые бетоныдля малоэтажного домостроения. Связано это не столько со стабильно наращиваемой мощностью индустрииавтоклавных газобетоновигазосиликатов сколько с низким качеством пенобетонной продукции в целом выпускаемой по технологиям 30-40-х годов прошлого века хотя и с некоторыми незначительными усовершенствованиями.
Основными недостатками неавтоклавного пенобетона являются большая усадка невысокая прочность при значительном расходе цемента низкая теплоемкость слабая звукоизоляция. Размеры блоков могут колебаться в несколько миллиметров поэтому при укладке образуются «мостики холода» которые отрицательно сказываются на тепловых характеристиках.
Невозможность автоклавировать пенобетон из-за его повышенной склонности к трещинообразованию и саморазрушению при синтезном твердении была отмечена еще в послевоенные годы в Советском Союзе что обусловило почти полный переход индустрии на производство автоклавных газобетонов. Не получается делать автоклавный пенобетон и сегодня причем не только в России но и других странах мира что связано со спецификой твердения механической смеси из вяжущего наполнителя и пены (пенообразователя).
Российские застройщики XXI века уже понимают преимущества автоклавной продукции (минимальность усадки и деформации большая прочность увеличение теплоизоляционных показателей) и это вынуждает производителей пенобетона идти на некорректное но зачастую действенное позиционирование своей продукции как пеноблоки автоклавные подменяя автоклавирование обработкой в паровых камерах что не является синтезным твердением поскольку осуществляется при давлении близком к атмосферному.
Твердение пеноблоков в камерах при повышенной температуре атмосфере водяных паров и при нормальном давлении (в отличие от автоклавного пропаривания проводимого при давлении 8-10 аm) снижает усадочные явления увеличивает прочность значительно ускоряет твердение бетона и снижает себестоимость пеноблоков (в отличие от автоклавной продукции).
Я выбрала способ твердения пеноблоков – пропаривание.
Описание технологического процесса
Технология изготовления пеноблоков на основе высококальциевой золы-унос состоит из следующих операций:
- прием и подготовка сырья;
- приготовление технологической пены;
- приготовление пенобетонной смеси;
- формовка пеноблоков;
- созревание массива;
- твердение массива;
Схема технологии производства пенобетонных блоков представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Технология производства пенобетона
Прием и подготовка сырья
Сырьевая смесь готовится из компонентов в следующем соотношении: высококальциевая зола-унос 55 60%; микрокремнезем 3 4% минерализованные стоки 25 30% пенообразователь 02 03%; вода - остальное.
На производство микрокремнезем подается в виде суспензии получаемую путем смешивания с водой в соотношении 1:1 непосредственно на месте отбора микрокремнезема.
Транспортровка золы-унос осуществляется с помощью автоцементовоза.
Приготовление технологической пены
Предварительно пеноконцентрат разводится водой в отдельной емкости и заливается в емкость - ресивер пеногенератора. Разведенный концентрат из емкости поступает под давлением в пеногенератор вспенивается сжатым воздухом с помощью компрессора пеногенератора.
Приготовление пенобетонной смеси
Рекомендуется следующая последовательность приготовления смеси: в смеситель подается суспензия микрокремнезема минерализованные стоки и вода затем в бетоносмеситель подается зола и затворяется образовавшейся водной суспензией. Смесь перемешивается в бетоносмесителе принудительного действия в течение 2-3 минут. Полученная пена подается в бетоносмеситель где перемешивается с бетонной смесью в течение 15 минут до получения однородной поризованной массы.
Формовка пеноблоков
Подготовленная смесь заливается в форму которая состоит из поддона и съемных бортов. Перед заливкой съемные борта смазываются и устанавливаются на основание формы. Использование передвижных форм со съемными бортами позволяет исключить из процесса подъемные механизмы и снизить затраты.
После заливки формы помещают в камеру тепловой обработки для созревания массива в течение 8-10 ч. Это необходимо для ускорения процесса набора необходимой прочности для резки массива на блоки заданных размеров. Сырой массив нужно перемещать очень осторожно для исключения появления повреждений которые будут заметны лишь после пропаривания.
Форма с массивом по рельсовым путям перемещается на участок резки. На участке предварительной резки на горизонтально расположенном массиве отрезается неровность массива. После этого массив ячеистого бетона при помощи контавателя переворачивается на 90 градусов и устанавливается вертикально на резательном поддоне. На калибровке подрезаются бока вертикально расположенного массива осуществляется нарезка длины блока и наносятся пазы гребни. На участке горизонтальной резки нарезается высота блока. Струны горизонтальной резки расположены под углом от 0 до 60 градусов это гарантирует вывод струн без повреждения массива. Натянутые струны вертикальной резки расположенные в зависимости от формата блоков движутся в противоположном направлении они проходят через массив сверху в низ нарезая при этом ширину блока. В заключении осуществляется подрезка задней и передней частей массива. Вакуумный отсос удерживает верхний подрезной слой который позже падает в приямок и при помощи скребкового транспортера подается снова в производство. Далее массив переворачивается на 90 на стоячий поддон пропарочной камеры и при помощи вагонетки перемещается в пропарочную камеру.
Пропаривание производится при температуре до 90 и относительной влажности воздуха 90-95%. В камеру загружается пенобетонный массив и впускается пар под давлением до 07 am. Температура в камере повышается не более чем на 20 в час.
Ориентировочно продолжительность каждого периода может быть принята:
а) подъем температуры до оптимальной величины прогрева 35—5 ч причем в начале подъема — не более 8—10° в 1 ч а в конце —не более 15—20° в 1 ч;
б) прогрев при оптимальной температуре 12—15 ч;
в) снижение температуры в камере 25-3 ч с перепадом температуры не более 25—30° в 1 ч.
Ячеистый бетон приобретает окончательные физико-химические характеристики.
После пропарки изделия охлаждаются и поступают на склад
Складирование изделий из ячеистого бетона не должно составлять менее 28 дней.
В жаркий сезон следует проводить систематическое увлажнение пенобетона целью помешать быстрой дегидратации цемента ведущей к потере прочностных характеристик.
1 Расчеты основных параметров
Режим работы цеха определяется количеством рабочих дней в году количеством часов работы в смену.
Производительность цеха 30 тыс. м3год.
Цех работает 5 дней в неделю в 2 смены: по 8 часов.
Количество рабочих суток в году 262.
Годовой фонд рабочего времени:
Кт.н.- коэффициент технического использования оборудования = 0943
Для проектирования бетоносмесительного цеха необходимо провести расчет рабочей программы по принятому режиму работы предприятия.
Производственная программа отражает производительность бетоносмесительного цеха и расход всех компонентов бетонной смеси в год в сутки в смену в час и для одного замеса. Производственная программа производства стеновых пенобетонных блоков отображена в таблице 6.
По ОНТП 09-85 коэффициент учитывающий общие потери принимается от 102 до 105. В данном проекте принимаем .
Таблица 6 - Производственная программа
Производительность м3
Бет. смесь с учетом потерь (3%)
2 Подбор состава ячеистой смеси
Нужно рассчитать состав пенобетона с плотностью = 700 кгм3.
Исходные материалы: высококальциевая зола-унос микрокремензем минерализованные стоки пенообразователь.
С учетом влажности в 10% и исходя из процентного содержания компонентов вычислим количественное:
МК = 4% = (770*%)100= 308 кг(2)
ВТ =251851821=048(3)
3 Подбор смесительного оборудования
Расчет времени на один замес оценим по циклограмме на рисунке 5.1.
Циклограмма составлена на основе данных ОНТП 85-09.
Рисунок 2 – Циклограмма продолжительности приготовления бетонной смеси
Исходя из циклограммы на 1 замес уходит примерно 6 минут.
Количество замесов в час определяется по формуле:
где 60 – количество минут в часе;
М – количество замесов в час;
зам – время требующееся на один замес.
М = 60 6 = 10 замесов в час.
Тогда необходимый объем смесительного барабана по загрузке рассчитывается по формуле:
где Qчас – потребность материала на 1 час или часовая производительность бетоносмесителя которая определяется из таблицы 7;
– коэффициент выхода бетонной смеси (08);
Б = 737 (08 * 10) = 921 м3 замес
Получив объем одного замеса подбираем подходящий смесительный агрегат – Пенобетоносмеситель СМ-863А (рисунок 2).
Таблица 7 – Технические характеристики пенобетоносместель СМ-863А
Производительность м3ч
Давление сжатого воздуха кгссм3
Объем бака для воды л
Установленная мощность кВт
Габаритные размеры мм
Рисунок 3- Пенобетоносмеситель СМ-863А
Пенобетономешалка СМ-863А создана для раздельного изготовления пены и раствора и следующего их смешивания для достижения пенобетонной консистенции. Пенобетономешалка комплектуется из пеногенератора смесителя дозатора золы доатора жидких компонентов и дозатора воды.
Смеситель являет собой корытообразную двухвальную мешалку с сплошным винтообразными лопастями крутящимися встречно с частотой 220 обмин. Поверх корпус смесителя тесно закрыт крышками. В месте загрузки на корпусе устанавливаются водораспределительная камера с электрическим клапаном и загрузочная воронка с фланцем для крепления переходных течек от дозаторов бетона и песка. На одной из крышек смесителя изготовлен патрубок по которому пена поступает из пеногенератора; в нижней части корпуса наличествует патрубок для выдачи готовой пенобетонной массы.
Дозатор жидких компонентов (минерализованные стоки и суспензия микрокремнезема) представляет собой ковшовый конвейер расположенный внутри корпуса на верхней крышке которого смонтированы приемный патрубок и два медных контакта предназначенных для ограничения верхнего и нижнего уровня жидкости в корпусе. Приводной барабан конвейера вращается от электродвигателя через червячный редуктор и цепную передачу частота вращения барабана регулируется цепным вариатором. Команда от указателей уровня передается на исполнительный орган расходного бака; при срабатывании нижнего контакта шлам подается в дозатор при срабатывании верхнего подача шлама прекращается. Выходной патрубок дозатора соединен рукавом с приемной воронкой смесителя.
Дозатор золы-унос барабанного ячейкового типа. Под питателем предусмотрено специальное устройство представляющее собой заслонку вращающуюся в подшипниковых опорах.
Дозатор воды состоит из бака с поплавковым клапаном и регулятора соединенного трубопроводом с баком и установленного на стенде. Регулятор служит для равномерной подачи воды и состоит из муфтового крана зубчатой пары лимба и рукоятки со стрелкой.
Первым включается пеногенератор так как от его включения до начала выхода пены проходит до 3 мин (в зависимости от количества подаваемого воздуха). Затем одновременно включаются остальные узлы машины: смеситель и дозаторы цемента шлама и воды.
Контроль качества маркировка хранение и транспортирование изделий
Требования предъявляемые к готовой продукции:
Теплоизоляционные изделия должны быть приняты техническим контролем предприятия-изготовителя.
Приемку и поставку изделий производят партиями. Партия должна состоять из изделий изготовленных по одной технологии и из материалов одного вида и качества.
Размер партии устанавливают в количестве сменной выработки предприятия изготовителя но не более 50 м3.
Основные параметры изделий требований к внешнему виду плотность предел прочности при сжатии влажность и однородность структуры определяют для каждой партии изделий. Определение предела прочности на изгиб и теплопроводности производят два раза в год.
Потребитель имеет право производить выборочную контрольную проверку соответствия изделий требованиям ГОСТ 5742-76.
Для проверки внешнего вида однородности структуры формы и размеров от каждой партии отбирают образцы в количестве 2% от партии но не менее 10 шт.
Из числа изделий удовлетворяющих требованиям стандарта по внешнему виду форме и размерам отбирают одно изделие для определения плотности прочности при сжатии и изгибе.
При неудовлетворительных результатах контроля хотя бы по одному из показателей проводят повторную проверку по этому показателю удвоенного количества образцов взятых от той же партии.
При неудовлетворительных результатах повторного контроля партия изделий приемке не подлежит.
Если при проверке изделий которым в установленном порядке присвоен государственный Знак качества окажется что изделия не удовлетворяют требованиям ГОСТ 5742-76 хотя бы по одному показателю то изделие приемке по высшей категории не подлежит.
Требования предъявляемые к маркировке хранению и транспортированию изделий:
Изделия должны храниться в контейнерах рассортированными по маркам и уложенными на ребро вплотную одно к другому не более чем в четыре ряда по высоте. При отсутствии контейнеров изделия хранятся в штабелях не более чем в шесть рядов по высоте. Под каждый ряд изделий должны быть уложены деревянные прокладки толщиной не менее 25 мм и шириной не менее 70 мм.
На каждом контейнере или штабеле должна быть прикреплена бирка или поставлен несмываемой краской штамм с указание условного обозначения изделий и государственного Знака качества на тех изделиях которым в установленном порядке он присвоен.
При перевозке без контейнеров изделия должны быть уложены на торец вплотную один к другому продольной ось по направлению движения не более чем в четыре ряда по высоте.
Изготовитель должен гарантировать соответствие изделий требованиям ГОСТ 5742-76 при соблюдении потребителем условий хранения и транспортирования установленных настоящим стандартом и сопровождать каждую партию паспортом в котором указывается:
а) наименование и адрес предприятия изготовителя;
б) номер и дата составления паспорта;
в) наименование условное обозначение и количество изделий;
г) результаты физико-механических испытаний.
При погрузке выгрузке хранении и транспортировании должны быть приняты меры предохраняющие изделие от воздействия атмосферных осадков почвенной влаги и повреждений.
Требования безопасности производства охрана труда и окружающей среды
Безопасность в производстве изделий должна быть обеспечена выбором соответствующих технологических процессов приемов и режимов работы производственного оборудования рациональным его размещением выбором рациональных способов хранения и транспортирования исходных материалов и готовой продукции профессиональным отбором и обучением работающих и применением средств защиты. Производственные процессы должны соответствовать ГОСТ 12.3.002-75 а применяемое оборудование - ГОСТ 12.2.003-74.
Способы безопасного производства погрузочно-разгрузочных и складских работ должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.3.009-76. Порядок и способы безопасного производства работ должны быть изложены в технологических картах.
При производстве работ в цехах предприятий следует соблюдать правила пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-76. Следует также строго соблюдать требования санитарной безопасности взрывобезопасности производственных участков в том числе связанных с применением веществ используемых для смазки форм химических добавок приготовлением их водных растворов и бетонов с химическими добавками.
Концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны его температура влажность и скорость движения не должны превышать установленных ГОСТ 12.1.005-76. Во всех производственных и бытовых помещениях следует устраивать естественную искусственную или смешанную вентиляцию обеспечивающую чистоту воздуха.
Уровень шума на рабочих местах не должен превышать допустимый ГОСТ 12.1.003-83. Для снижения уровня шума следует предусматривать мероприятия по ГОСТ 12.1.003-83 и СНиП П-12-77.
Уровень вибрации на рабочих местах не должен превышать установленный ГОСТ 12.1.012 - 78. Для устранения вредного воздействия вибрации на работающих необходимо применять специальные мероприятия: конструктивные технологические и организационные средства виброизоляции и виброгашения дистанционное управление средства индивидуальной защиты.
Естественное и искусственное освещение в производственных и вспомогательных цехах а также на территории предприятия должно соответствовать требованиям СНиП 11-4-79.
При производстве изделий следует применять технологические процессы не загрязняющие окружающую среду и предусматривать комплекс мероприятий с целью ее охраны. Содержание вредных веществ в выбросах не должно вызывать увеличения их концентрации в атмосфере населенных пунктов и в водоемах санитарно-бытового пользования выше допустимых величин установленных СН 245-71.
Тепловые установки являются агрегатами повышенной опасности так как их работа связана с выделением теплоты влаги пыли дымовых газов. Поэтому условия труда при эксплуатации таких установок строго регламентируются соответствующими правилами и инструкциями.
В цехах где размещаются тепловые установки необходимо иметь: паспорт установленной формы с протоколами и актами испытаний осмотров и ремонтов на каждую установку; рабочие чертежи находящегося оборудования и схемы размещения КИП исполнительные схемы всех трубопроводов с нумерацией арматуры и электрического оборудования; инструкции по эксплуатации и ремонту.
В таких инструкциях должно быть краткое описание установок порядок их пуска условия безопасной работы меры предотвращения аварии.
Крышки ямных пропарочных камер должны быть достаточно герметичны и оборудованы водяными затворами. На стенах предусматривают скобы для спуска рабочих при ремонте и чистки. Каждую такую камеру оборудуют вентиляцией. Камеры должны иметь герметичные системы подвода пара оборудованные надёжными вентилями. В цехах где расположены установки для ТВО обязательно устраивают приточно-вытяжную вентиляцию. Электрооборудование и электроприборы должны быть рассчитаны на работу во влажной среде. Электродвигатель должен иметь заземление.
Каждая тепловая установка разрабатывается с расчётом чтобы она создавала оптимальные условия ведения технического процесса и безопасности условия труда. Их проектируют с обязательной герметизацией. Оборудование проектируют с ограждением а его включение в работу должно сопровождаться звуковой и световой сигнализацией площадки для оборудования находящиеся выше уровня пола оборудуют ограждением и сплошной обшивкой по нижнему контуру. Особое внимание уделяют очистке теплоносителя от пыли и мелких частиц материала. Весь обслуживающий персонал тепловых установок допускают к работе только после изучения и оформления его знаний.
Контроль за соблюдением правил и инструкций по охране труда и технике безопасности осуществляется органами государственного надзора и общественными организациями которые и разрабатывают эти нормы.
Разработана технология производства стеновых блоков из пропаренного пенобетона производительностью 300 тыс. м3 в год на основе высококальциевой золы-унос.
Использование высококальциевой золы-унос позволяет достичь экономическую выгоду так как применение золы-уноса как побочного материалаприводит к снижению материалоемкости производства пенобетона в том числе и энергоресурсов. Достигается и экологическая выгода – освобождаются площади занимаемые золой и сохраняются невосполнимые природные ресурсы. И техническая выгода – зола-унос по своим показателям может быть приближена к природному сырью и превосходить его благодаря высокотемпературной обработке которой она подвергается при сжигании топлива в котлах.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Абрамов А.К. Использование промышленных отходов при производстве дешевых высококачественныхвяжущихи бетонов А.К. Абрамов В.К.Печериченко С:С. Коляго Строительные материалы. 2004. - №6. - С. 50-51.
Баженов Ю.М. Проектирование предприятий по производству строительных материалов и изделий Ю.М. Баженов Л.А. Алимов В.В. Воронин Н.В. Трескова. М. : Издательство АСВ 2005. 472 с.
Бауман В.А. Механическое оборудование предприятий строительных материалов изделий и конструкций: Учебник для строительных вузов В.А. Бауман Б.В. Клушанцев В.Д. Мартынов. – Изд. 2-е перераб. и доп. – Москва : Машиностроение 1981. – 324с.
Баженов Ю.М. «Технология бетона». – М.: Изд-во АСВ 2002. -472 с.
ГОСТ 21520-89. Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие. Технические условия. – Введ. 01.01.1990 – Москва : ИПК Издательство стандартов 2004. – 20 с.
ГОСТ 25248-89. Бетоны ячеистые. Технические условия. – Введ. 01.01.1990 – Москва : ИПК Издательство стандартов 2003. – 20 с.
ГОСТ 25818-2017. Золы-уноса тепловых электростанций для бетона. Технические условия. – Введ. 01.03.2018 – Москва : Стандартиформ 2017. – 23 с.
Патент РФ № 2290385 МКИ С 04 В 3810. Бесцементная композиция для приготовления пенобетона Шевченко В.А.Артемьева Н.А. Опубл. БИ. 27.12.2006. № 36.
Ячеистые бетоны в жилищно-гражданском строительстве: сб. науч. тр. Ленинградский зон. науч.-исслед. и проект инс-т типового и экспериментального проектирования жилых и общественных зданий. — Л.: ЛенЗ-НИИЭП 1983.-99с.