Линия по производству плит из автоклавного газобетона

пооперационная технологическая схема_чистовик.cdw

ВСЁ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!.docx

Министерство образования Российской федерации
Магнитогорский государственный технический
университет им. Г.И.Носова
Кафедра строительных материалов и изделий
Технологическая линия по производству изделий из автоклавного
газобетона производительностью 40 тыс. м3 в год
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
«Процессы и аппараты»
Технологическая схема4
1. Подготовка сырья.4
2. Получение формовочных масс.5
3. Формирование структуры.6
4. Тепловлажностная обработка.7
Характеристика сырья и выпускаемой продукции9
1. Характеристика выпускаемой продукции.9
2 Характеристика сырьевых материалов.9
Расчет производственной программы11
Расчет оборудования15
1. Помольное оборудование.15
2. Смесительное оборудование.16
3. Расчет автоклавов . ..16
4. Расчет бункеров . ..17
Автоклавная обработка 18
Мероприятия по охране труда и окружающей среды .. 25
Опыт передовых отечественных заводов по производству ячеистого бетона показывает что достижимым результатом являются бетонные изделия имеющие высокие значения контрольной прочности при сравнительно низких значениях объёмного веса. Так например изделия на основе смешанного вяжущего имеют контрольную прочность при объёмном весе 800 кгм3 соответственно 50 кгссм2.
Сочетание таких прочностных показателей и объемного веса позволяет создать конструкции из ячеистого бетона совмещающих в себе теплоизоляционные и несущие функции. Это в частности панели наружных стен полосовой разрезки с размерами 1800х1500х400 мм. Такого рода строительные изделия применяются для возведения несущих стен промышленных и жилых зданий.
Стены из ячеистобетонных панелей на 20-40 % легче (что удешевляет расходы на фундамент) и дешевле других крупнопанельных стен из легких бетонов; при том же объёмном весе легкие бетоны из керамзитобетона и перлитобетона имеют более низкие показатели прочности.
В ходе научного и технологического развития было выявлено что бетоны подвергающиеся обработке насыщенным и перегретым паром под давлением имеют более высокие прочностные показатели. Это происходит по причине того что в процессе автоклавирования кремнеземистый компонент (молотый песок) вступают в химическое взаимодействие с основными вяжущими (цементом и известью) и приобретают частично свойства вяжущих веществ благодаря чему обеспечивается повышенная относительная прочность ячеистого бетона. Кроме того ячеистый бетон благодаря своей пористой структуре более эффективно подвергается автоклавированию. Отдельным положительным эффектом является сокращение производственного цикла благодаря ускорению процессов гидратации.
(((((((((((((стр.4-6 «введение»)))))))))))))))))))))))))))))
Технологическая схема
Основными переделами при производстве газобетонных изделий являются:
измельчение перемешивание сырьевых компонентов;
формирование структуры;
стабилизация структуры.
Каждый из переделов включает в себя по несколько технологических постов. Пооперационная технологическая схема представлена на чертеже 1.
1. Подготовка сырья.
В ходе данного передела производится помол комовой извести-кипелки песка и гипса в двухкамерных шаровых мельницах. Движущей силой для данного процесса является энергия вала приводного электродвигателя. Для измельчения комовой извести-кипелки с частью песка и остального песка с гипсовым камнем сырье из питающих сырьевых бункеров через одношнековые дозаторы транспортерами - пластинчатыми питателями подается (механический процесс) в загрузочную часть мельницы (туда же производится подача воздуха нагнетаемого вентилятором). Последняя снабжена трубошнеком подающим сырьё в полость вращающегося барабана загруженного мелющими телами – шарами и цильпебсами. Из трубошнека шихта поступает в первую камеру помола где происходит измельчение сырья до меньших размеров с помощью мелющих тел – стальных шаров (механический процесс). При этом при вращении мельницы мелющие тела под воздействием центробежной силы прижимаются к стенкам барабана и поднимаются на некоторую высоту. Когда силы тяжести начинают преобладать над подъёмной составляющей силы вращения происходит отрыв шаров от стенки и они падают под действием своего веса на слой сырья дробя его; часть шаров скатывается по материалу и истирает его. По мере помола материала последний постепенно продвигается вдоль барабана и черезмежкамернуюразгрузочно-загрузочную перегородку поступает во вторую камеру где окончательно доизмельчается с помощью чугунных цильпебсов истирающих дробленное сырьё. Под действием центробежных сил сырьё с цильпебсами прижимается к стенке барабана и поднимается на некоторую высоту. Когда силы тяжести цильпебсов начинают преобладать над подъёмной составляющей сил вращения они скатываются по слоям сырья истирая его. По мере помола продукты с достаточной степенью измельчения удаляются с потоком воздуха что становится возможным благодаря постоянному перемешиванию сырья в полости барабана. При этом воздух проходя через размольную камеру подхватывает измельченный материал и через газоход выносит его в аспирационную шахту где происходит значительное замедление движения потока пылевоздушной смеси благодаря чему витание пылеобразных частиц становится невозможным и происходит их седиментация из воздуха. Пыль материала скапливается в нижней части шахты – пылесборнике – и через разгрузочное окно происходит его выгрузка в расходный призматически-пирамидальный бункер оборудованный питателем-дозатором тарельчатого типа.
Совмещенное измельчение кремнеземистого заполнителя с гипсовым камнем производится аналогичным с известью способом. После помола и осаждения в аспирационной шахте смесь порошков песка и гипса сгружается в расходный бункер а оттуда через дозаторное устройство тарельчатого типа – в гомогенизатор.
Цемент используемый в производстве поступает напрямую со склада через тарельчатый дозатор в гомогенизатор с помощью пневмотранспорта (гидродинамический процесс); цемент из дозатора движется по трубопроводу в воздушной среде; движущей силой данного процесса является разность давлений воздуха со стороны начального и конечного пункта транспортировки; в конечном пункте цемент с помощью циклонов отделяется от воздуха и ссыпается в гомогенизатор.
Используемый в производстве газообразователь – алюминиевая пудра (ПАК-3) – непосредственно перед использованием в технологическом процессе проходит подготовку которая заключается в придании зернам пудры покрытым слоем парафина гидрофильных свойств. Для этого в количество пудры необходимое для получения одного замеса в отдельном сосуде добавляют ГК в количестве 5% по массе пудры и 10 л воды. После тщательного перемешивания с помощью пропеллерного смесителя (гидромеханический процесс) в течение 2-х минут получают гидрофильную (химический процесс) водно-алюминиевую суспензию. Данная операция производится циклично.
2. Получение формовочных масс.
Гомогенизация смеси сухих компонентов.
Перемешивание смеси производится с помощью барабанного смесителя (механический процесс) циклического действия. Загрузка порошков в смеситель производится по трубопроводам от дозаторов. Собственно перемешивание производится посредством пересыпания различных порошков. Порошки с разных слоев смеси перемещаются по круговым траекториям стенками барабана и вместе пересыпаются. Кроме того материал перемещается и в аксиальных направлениях (вдоль оси вращения) благодаря неравномерной изначальной загрузке барабана. Таким образом в ходе перемешивания частицы материалы равномерно распределяются по всему объёму смеси что приводит к повышению площади соприкосновения реагирующих частиц и усреднению свойств смеси в различных её объёмах. Движущей силой процесса перемешивания является вращение стенок барабана приводимых в движение электродвигателем. Разгрузка производится в расходный призматически-пирамидальный бункер готовой смеси также оборудованный автоматическим разгрузочным устройством и дозатором циклического действия весового типа.
Полученные смеси подаются в высокоскоростной роторный газобетоносмеситель в котором происходит интенсивное принудительное перемешивание (гидромеханический циклический процесс) компонентов бетонной смеси в течение 3-х минут. Последовательность загрузки компонентов смеси следующая: вода затем смесь вяжущего и песка затем производится перемешивание в течении 2-х минут далее в смеситель подают заданное количество водной суспензии алюминиевой пудры и смесь перемешивают еще 1—2 мин. При этом происходит интенсивное смешение вращающимися лопатками сухого компонента с водой и алюминиевой суспензией смачивание и частичное растворение сухого компонента в воде с образованием бетонного раствора. На данном этапе происходит начало гидратации цементного вяжущего и извести.
Образующийся при этом гидроксид кальция обуславливает наличие щелочной среды в растворе в которой становится возможной реакция алюминиевой пудры с водой с выделением газа вспучивающего бетонную смесь (химический процесс).
Al + Ca(OH)2 + 6H2O CaOAl2O34H2O + 3H2
Гидратация цемента сопровождается образованием коагуляционной структуры в растворе характерной чертой которой является тиксотропность.
Полученный гомогенный раствор бетона отгружается через вороночное разгрузочное отверстие в формы.
3. Формирование структуры.
Приготовленная бетонная смесь разливается под собственной тяжестью (механический процесс) по предварительно смазанным смесью машинного масла и керосина (посредством распыления его через сопла установленные на гребенках) формам на 12 объёма (по высоте). Формы 5460 мм x 3060 мм x 460 мм имеют съёмные борта они поочередно транспортируются под дозаторное устройство где и происходит их поочередное заполнение. После заполнения формы перемещаются на виброплощадки уплотняющие смесь в течении 2 минут при амплитуде вибрации 035 мм и частоте колебаний 3000 колмин . Процедура вибрирования в смесителе и форме позволяет применять бетонные смеси с более низким ВТ отношением а кроме того уплотняет и выравнивает слой раствора в форме [Баженов Ю.М. Технология бетона 1987]. Благодаря тиксотропности смеси она разжижается и особо крупные пузырьки газа либо всплывают и удаляются либо разбиваются на более мелкие. Благодаря этому выравниваются физические свойства структуры. Далее форма с бетоном перемещается на участок вызревания где в течение 20 минут происходит вспучивание бетона до краев формы. Затем массив-сырец подвергается предварительной выдержке в течение 3 часов [кривицкий] для набора (химический процесс) структурной прочности бетона для получения возможности реализации дальнейших манипуляций с монолитом. За это время происходит набор поверхностным слоем пластической прочности в 100—150 гсм2. На следующем этапе производится срезание «горбушки» и разбортовка и монолит поступает на дальнейшую обработку лежа на донной части формы.
Сырой газобетонный массив поступает на обрезку кромок. Струнное устройство вертикальной продольной и поперечной резки обрезает и разрезает массив по длине и ширине до размеров 1800х1500х400 мм [Кривицкий]. Данная операция завершает процесс формования изделия (механические процессы). Отформованный монолит поступает дальнейшее дозревание в течение ещё 55 часов при температуре 200С а после - транспортируется на участок тепло-влажностной обработки.
4. Тепловлажностная обработка.
С помощью подъёмных механизмов блоки вместе с днищем формы с транспортных тележек перемещаются и составляются в штабели на широкие колесно-рельсовые тележки предназначенные для транспортировки сырых изделий в автоклавы и вывоза после тепло-влажностной обработки. Сырые блоки составляются в два яруса: сначала нижний на днище вагонетки затем над ними устанавливается мостки опирающиеся на края тележки на которые устанавливается 2-й ярус сырых изделий. Тележки собираются в составы по длине автоклава. После заполнения необходимого количества тележек производится их загрузка в автоклав. Транспортировочные процессы относятся к механическим.
В автоклаве происходит тепло-влажностная обработка изделий. Там происходят циклические гидромеханические тепло-массообменные и химические процессы более подробно рассматриваемые в отдельном разделе.
После автоклавирования тележки с изделиями поступают на участок разгрузки с разгрузочной стороны автоклава. Там с помощью подъёмных механизмов происходит перегрузка готовых изделий на деревянные поддоны а освобождающиеся тележки перемещаются обратно на участок созревания. Поддоны с готовыми изделиями составляются в штабеля и перемещаются на склад.
Характеристика сырья и выпускаемой продукции
1. Характеристика выпускаемой продукции.
Выпускаемой продукцией являются газобетонные панели. Данная продукция должна отвечать требованиям ГОСТа 19570-74 «Панели из автоклавных ячеистых бетонов для внутренних несущих стен перегородок и перекрытий жилых и общественных зданий»
Допустимые отклонения размеров соответственно мм
Объёмная масса кгкуб.м
Отклонение объёмной массы %
Марка бетона по прочности на сжатие кгссм2
Контрольная прочность кгссм2
Глубина раковин на поверхности мм
Диаметр раковин на поверхности мм
Высота местных наплывовглубина впадин
Усадочные трещин ширина мм
2 Характеристика сырьевых материалов.
Цемент должен отвечать требованиям ГОСТ 10178-85
Удельная поверхность см2г
Трехкальциевого алюмината не более%
Начало схватывания не позднее ч
Конец схватывания не позднее ч
Песок должен отвечать требованиям ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ»
Не связанная двуокись кремния SiO2 %
Аморфные модификации SiO2 ммольл
Сера сульфиды и сульфаты % (в пересчете на SO3)
Пылевидных и глинистых частиц %
Размеры зерен не более мм
Насыпная плотность кгм3
Средняя плотность кгм3
Молотый песок должен соответствовать требованиям:
Остаток на сите №02 не более %
Сырьевая комовая известь-кипелка должна отвечать требованиям ГОСТ 9179-77 «Известь строительная».
Активные СаО + МgO не менее %
Количество «пережога» %
Среднегасящаяся до 25 мин
Молотая известь должна иметь следующие параметры:
Остаток на сите №9 (400мкм) не более %
Гипсовый камень должен отвечать требованиям ГОСТ 4013-61 «Камень гипсовый для производства вяжущих веществ»
Молотый гипс должен соответствовать требованиям
Газообразователь – алюминиевая пудра ПАК-3 должна соответствовать ГОСТ 5494-50
Остаток на сите 0.075 не более %
Остаток на сите 0.053 не более %
Остаток на сите 0.042 не более %
Количество активного Al %
Вода применяемая для производства должна отвечать требованиям ГОСТ 23732-79 быть по качеству не хуже пригодной для питья; запрещается применять сточные и болотные воды и воды имеющие более 1 % сульфатов по весу воды.
Расчет производственной программы
В связи с технологической необходимостью проведения тепло-влажностной обработки в автоклавах для более продолжительной их работы рекомендуется принимать непрерывный режим работы производства. Поэтому в качестве рабочего режима примем непрерывную неделю с круглосуточной четырехсменной (12-тичасовой) работой. В этом случае производство будет работать:
где 365 – количество дней в году; 24 – часов в сутки; 8760 – часов в год.
Однако с учетом необходимости проведения различного рода ремонтных работ и вероятных аварийных остановок получаем:
гдеЧ – количество рабочих часов в год;
к – коэффициент использования оборудования с учетом потерь времени на плановые и внеплановые ремонты и обслуживание;
Чф – фактическое количество часов работы.
Исходя из данной формулы получим:
где 8760 – теоретическое время работы производства в год в часах; 09 – коэффициент использования; 7884 – количество часов фактической продуктивной работы оборудования в год.
Объём одного изделия составляет
V – объём одного изделия в м3.
где108 – объём одного изделия.
Производственная программа цеха
Наименование продукции
Газобетонные изделия
Потребление сырья на 1м3 продукции составляет:
Потребление сырья на 1 м3 газобетона
молодая известь-кипелка
Количество необходимой алюминиевой пудры определим по формуле:
Расход алюминиевой пудры определим по формуле:
где - количество алюминиевой пудры в г;
– объём газобетонной смеси увеличенный на 5 % с учетом образования «горбушки» в л;
Ц – количество цемента в кг;
И – количество извести в кг;
П – количество песка в кг;
Г – количество гипса в кг;
– соответствующее значение истинной плотности в кгл;
- количество газа получаемого из 1 г алюминиевой пудры равное 14 л;
- коэффициент использования алюминиевой пудры равный 08.
Таким образом имеем: на 1 м3 газобетона требуется алюминиевой пудры в гр:
Определим теперь производственную программу цеха в пересчете на массу сырья.
Теоретическая потребность в сырье
Однако потребление сырья не всегда равномерно в связи с чем загруженность оборудования также не равномерна в течение производственного периода. Поэтому необходимо учитывать коэффициенты неравномерности потребления сырья в различные производственные периоды:
Коэффициенты неравномерности потребления
коэффициенты неравномерности потребления сырья в:
В соответствии с этим получим фактическую таблицу расходов сырья:
Потребность в сырье в
Расчет оборудования производится по формуле:
где - количество единиц оборудования;
- часовая производительность;
- паспортная производительность;
- коэффициент использования.
1. Помольное оборудование.
Помол извести с добавкой песка производится в шаровой двухкамерной мельнице типа СМ-6008. Паспортная часовая производительность данного оборудования составляет тн. Для данного типа мельниц характерно: производительность Пп=15 тоннчас для сухого измельчения руд и строительных материалов.
Определим количество единиц оборудования необходимых для обеспечения непрерывного технологического процесса.
Необходимое количество извести составляет 0688т. Но так как помол извести производится совместно с песком (20 процентов от массы извести) то фактическая загрузка мельницы составит в тоннах:
Тогда получим что для совместного помола извести с песком требуется единиц оборудования:
Для помола остального песка с гипсом используется двухкамерная шаровая мельница марки СМ-6008 производительностью до 15 тч:
2. Смесительное оборудование.
Для смешивания сухих молотых материалов и цемента используется смеситель марки С-800 циклического действия производительностью до 5 м3 смеси в час.
Для получения бетонной смеси используется виброгазобетоносмеситель СМС-405 производительностью 25 м3ч.
3. Расчет автоклавов.
Используются автоклавы габаритами d=3.6 м l=27 м.
В поперечном сечении на тележке одновременно умещается 4 изделия по длине в автоклав помещается 10 тележек. Таким образом в одном автоклаве одновременно могут пропариваться 40 изделий. Так как занятость автоклава составляет 1933 часов (с учетом загрузки и выгрузки тележек) то расчет будем производить по суточной производительности. Определим количество автоклавов по производительности за 1 сутки.
4. Определение объёма бункеров.
Каждый расходный бункер должен иметь размеры из расчета вместимости четырехкратного часового объёма расходуемого материала (смеси).
Определим объём бункеров по формуле:
где – рабочий объём бункера м3;
- часовой расход соответствующего материала тоннчас;
– насыпная плотность материала тоннм3;
Получим для материалов после помола:
Для материалов не подвергаемых предварительной обработке:
Для смеси сухих материалов после смесителя-гомогенизатора:
Автоклавная обработка
Тепловлажностная обработка завершает технологический процесс производства изделий из ячеистого бетона. Установление оптимального режима запаривания – важнейшая задача так как мощность производства лимитируется в значительной степени производительностью автоклавов. Однако при выборе режима запаривания необходимо также учитывать и физические процессы которые происходят на отдельных стадиях автоклавной обработки.
Режим тепловлажностной обработки отображен на графике ниже.
Автоклавная обработка происходит в 3 стадии.
В начале запаривания при подаче пара в течение 60 минут одновременно с повышением температуры происходит значительное увлажнение (насыщение) газобетона за счет конденсации пара на поверхности пор изделия по причине его сравнительно низкой температуры. В дальнейшем при достижении 1000С прогрев значительно ускоряется что сопровождается повышением перепада температур в поперечном сечении изделия и его влажности.
Повышение температуры приводит к возрастанию линейных деформаций (которые стабилизируются только с началом изотермической выдержки) а иногда и разрушений. Прочность газобетона на данной стадии запаривания незначительна не превышает 5 кгсм2. Разрушения могут быть разной интенсивности: от тонких волосяных трещин до сильных поверхностных разрушений.
Химические и структурные процессы. В ходе первой стадии обработки в материале изделия происходит в основном структурные и химические преобразования цементной составляющей. Гидратация цемента происходит уже при получении цементного теста и формовке. Набор пластической (транспортной) прочности происходит в основном благодаря образованию трехкальциевых гидросиликатов из аллита (C3S 50-60%) и белита (C2S 10-20%) взаимодействующих с водой по реакции:
(3CaOSiO2)+6H2O=3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2.
До создания в автоклаве давления пара конденсат образуется преимущественно на гранях изделий но при постепенном подъеме давления пар начинает проникать в мельчайшие поры материала и превращаться в воду. Таким образом к воде введенной при изготовлении изделия присоединяется еще вода от конденсации пара. Вода в порах растворяет присутствующий здесь гидроксид кальция и другие растворимые вещества входящие в состав изделия.
В автоклаве гидросиликаты кальция образующиеся при обычной и повышенной (до 100°С) температуре характеризуются очень слабой степенью кристаллизации. В соответствии с их гелевидной структурой их называют также гелевой фазой.
При концентрациях Са(ОН)2 в жидкой фазе соответствующих полному насыщению и даже пересыщению C3S гидратируется с образованием метастабильного но с более высокой степенью закристаллизованности гидросиликата кальция состава (15—2)CaOSi02nH2O (C2SH2). При кристаллизации образует игольчатые кристаллы. Иглы ветвятся образуя дендритообразную структуру и создавая постепенно плотную оболочку вокруг исходных частиц вяжущего. В последствии утолщаясь оболочки срастаются образуя высокопрочную структуру.
Однако при понижении концентрации Ca(OH)2 в ходе реакции его с молотым (аморфизированным) песком а также повышение температуры твердеющей смеси до 50 °С способствуют образованию в цементном тесте преимущественно гидросиликата кальция состава 3CaO-2Si02-3H20(C3S2H3).
Важно отметить что образование низкоосновных гидросиликатов приводит к повышению прочности цементного камня а большое содержание высокоосновных гидросиликатов снижает прочность. Однако минерал C3S2H3 образует деформированные пластинчатые структуры заполняющие пространство между зернами вяжущего частично повышая общую прочность камня. [Волженский А.В. и др. Минеральные вяжущие вещества: (технология и свойства) – М.: Стройиздат1979. – 486с.]
Во второй стадии которая продолжается в течении 10 часов происходит выравнивание температур по сечению изделия. Решающим фактором влияющим на ускорение этого процесса является продолжительность подъема давления пара в первой стадии.
Когда температура газобетона достигает максимального значения (190–1930 C) происходит интенсивное взаимодействие вяжущего с кремнеземистым наполнителем с образованием гидросиликатов кальция и других цементирующих образований. В результате прочность бетона возрастает. При этом наружные и близлежащие к ним слои за счет более быстрого прогрева по сравнению с центральной частью изделия приобретают максимальную прочность значительно ранее. Через определенное время после полного прогрева изделия в зависимости от вида вяжущего газобетон принимает примерно одинаковую прочность по всему поперечному сечению. На данной стадии температурной обработки деформации и внутренние нагрузки от тепловых расширений стабилизируются несмотря на дальнейшее наличие градиента температуры и продолжение прогрева. Наружные слои которые уже к началу изотермической выдержки приобрели значительную прочность продолжающую интенсивно нарастать со значительным опережением прочности внутренних слоев как бы обтягивают ядро изделия. Благодаря этому суммарные деформации в больших образцах имеют меньшие значения. На второй стадии автоклавной обработки происходит также изменение веса газобетона за счет испарения свободной воды. Этот процесс особенно интенсивно протекает в первые часы изотермической выдержки когда происходит прогрев бетона по всему сечению. Воздух заполняющий поры газобетона при нагревании расширяется создавая избыточное давление по отношению к среде автоклава.
Для уменьшения влажности бетона производится пропаривание перегретым паром с температурой 340–3500С через 45 часа от начала изотермической стадии. При этом необходимо контролировать давление пара. По причине высоких значений этого показателя производится незначительный перепуск пара в другой автоклав.
Химические и структурные процессы. В ходе данной стадии продолжают происходить те же процессы гидратации цемента что и в первой стадии. Однако кроме того начинают особо интенсивно происходить процессы схватывания известково-кремнеземистого вяжущего. Рассмотрим эти процессы более подробно. При температуре изотермической выдержки (начиная от 1740С) и давлении 10 атм высокая температура автоклавной обработки при наличии в обрабатываемом материале воды в жидком состоянии способствует резкому ускорению химического взаимодействия гидроксида кальция с кварцевым песком. В это время преобладают все те процессы которые ведут к образованию монолита и начинаются еще во время нагревания изделия паром. К этому моменту его поры в достаточной степени заполнены раствором гидроксида кальция непосредственно соприкасающимся с кремнеземистым компонентом. Таким образом в рассматриваемых условиях взаимодействие между гидроксидом кальция и кремнеземом а также гидратация каких-либо компонентов изделия протекают при наличии воды в жидкой фазе. Чем выше температура мельче частички кремнеземистого материала и следовательно больше их реагирующая поверхность чем теснее они соприкасаются и легче разлагается данная модификация кремнеземистого материала тем скорее протекают процессы взаимодействия гидроксида кальция с кремнеземистым материалом и водой при одной и той же концентрации гидроксильных ионов. При взаимодействии кварца с известью в реакцию в первую очередь вступают гидроксильные ионы образующиеся при растворении Са(ОН)2 в воде. Они гидратируют молекулы SiO2 и делают их способными к последующим реакциям с ионом кальция. Можно полагать что под влиянием ионов ОН- происходит разрыв связей —SiO—SiO— в тетраэдрах кремнезема и образование групп SiOH которые в последующем взаимодействуют с ионами кальция с образованием гидросиликатов кальция. Сначала при наличии насыщенного раствора гидроксида кальция в известково-песчаных смесях подвергаемых тепловой обработке при температуре выше 174°С образуется двухосновный гидросиликат кальция состава (18—24) CaOSi02(1—125) Н20. (C2SH(A)). Кристаллизуется в форме призматических пластинок размером до 10— 20 мкм и более. Кроме того образуется гидросиликат кальция состава (15—2)CaOSi02nH20 (C2SH2). В дальнейшем с увеличением температуры и длительности тепловлажностной обработки сопровождающимся снижением концентрации гидроксида кальция в растворе и увеличением растворимости кремнезема возникают условия для образования менее основных гидросиликатов кальция. Преимущественно возникают гидросиликаты группы CSH (В) химического состава меняющегося в пределах (08—15) CaOSi02(05—2)Н20. Они кристаллизуются в виде тончайших слоистых пластинок которые при повышенном значении отношения CaOSi02 свертываются в удлиненные трубки имеющие вид волокон или игл длиной до 05—1 мкм. Длительная тепловая обработка способствует образованию хорошо выраженных кристаллов тоберморита имеющего состав 5CaO6Si025H20 (C5S6H5). Здесь стоит отметить что образование тоберморита происходит по 2-м механизмам:
из гидроксида кальция по реакции:
Ca(OH)2+6SiO2=5CaO6Si025H20
из образовавшегося ранее 3CaO2SiO23H2O по реакции:
(3CaO2SiO23H2O)+8SiO2=3(5CaO6Si025H20).
Гидросиликаты данного происхождения образуются в высокодисперсионном состоянии на поверхности песчинок и обладают высокой вяжущей способностью. По мере обработки изделия новообразования укрупняются песчинки срастаются с окружающей структурой. Однако это приводит к затруднению доступа раствора Ca(OH)2 к SiO2 и процесс образования гидросиликатов и тоберморита останавливается. Более того чрезмерная обработка приводит к понижению прочности структуры. Повышение толщины гидросиликата приводит к укрупнению частиц и как следствие к уменьшению площади соприкосновения между ними.
На третьей стадии автоклавирования при понижении давления и температуры в автоклаве изделие продолжает подвергаться сложным воздействиям среды физические параметры которой изменяются. При снижении давления влага находящаяся в порах принимает свойства перегретой что приводит к интенсивному испарению воды.
В третьей стадии автоклавирования для газобетонных изделий очень важно определить и установить оптимальные параметры снижения параметров пара. С одной стороны рационализация использования автоклава и повышение его оборачиваемости требуют ускорения данной стадии; с другой стороны резкое понижение давления приведет к возникновению высокого градиента давления в изделии благодаря чему в изделии возникают значительные напряжения могущие превышать даже прочность бетона. Во избежание этого рекомендуется снижать давление таким образом чтобы объёмный выход пара из изделия в ходе стадии был равномерным во времени и не превышающим определенных значений. Особенно это явление актуально для крупнотолщинных изделий так как испарение влаги происходит не с поверхности изделия а с поверхностей пор а паропроводность бетона не высока.
Для временного сокращения продолжительности третьей стадии применяется ступенчатый режим понижения давления пара в автоклаве. Продолжительность понижения давления на одну ступень (равную одной атмосфере) составляет 18 минут весь процесс занимает 3 часа. При таких условиях повышение давления на очередной ступени не превышает граничного значения.
В заключении после снижения избыточного давления пара до атмосферного в автоклаве производят вакуумирование (20 минут) до значений -015 атм(и) и выдержку при данных условиях (15 часа) при этом влажность ячеистого бетона уменьшается на 5-7% а его температура снижается до 600С.
Таким образом длительность всей тепловлажностной обработки в автоклаве составляет 18 часов 20 минут.
Мероприятия по охране труда и окружающей среды
Перед началом любых работ в условиях производственного риска необходимо определить и обозначить опасные для людей зоны нахождение в которых угрожает постоянным или кратковременным воздействием опасных факторов связанных или не связанных с характером выполняемых работ.
К зонам постоянно действующих опасных производственных факторов относятся:
- места вблизи токопроводящих элементов и их соединений места вблизи электроустановок. Так большая часть оборудования имеет подвод электрического питания: двигатели шаровых мельниц смесителя-гомогенизатора бетоносмесителя тарельчатых дозаторов-питателей транспортеры сырья в мельницы датчики КИП на автоклавах. Данные места должны быть заизолированы а в случае невозможности изолирования – соответствующим образом ограждены прочно закрепленными ограждениями. Ограждения электродвигателей и их пусковая аппаратура должны быть заземлены. К обслуживанию данного оборудования допускается обученный и проинструктированный персонал имеющий должную квалификацию опыт производства работ и допуск по электробезопасности. Кроме того работы по обслуживанию электрооборудования разрешается производить только после оформления по бирочной системе и наряда-допуска;
- места вблизи перепадов по высоте 13 м и более. Данными местами являются площадки обслуживания на верхних точках всех бункеров автоклавов мельниц. Такого рода опасности предупреждаются монтажом ограждений и перил. Полы площадок по периметру должны иметь бортик предупреждающий случайное соскальзывание ноги за пределы площадки. Работы на высоте выше 13 м на площадках не имеющих ограждений ближе 2 м к их краю необходимо проводить в страховочном поясе в паре. Кроме того бункера должны быть оборудованы крышками с люками закрывающимися на замок с ключом находящимся у начальника сменымастера участка;
- места воздействия экстремальных температур. К данным местам относятся районы вблизи автоклавов паропроводов конденсатопроводов. Для минимизирования воздействия данного опасного фактора производят теплоизолирование поверхностей имеющих высокие температуры. Кроме того данные участки ограждаются на ограждения вешается предупреждающая табличка. Рабочие в свою очередь должны применять соответствующую спецодежду СИЗ (рукавицы обувь);
К зонам потенциальных опасных производственных факторов относятся:
- места в районе паро- и конденсатопроводов автоклавов. Данные участки опасны разрывами стеноктрубопроводов находящихся под давлением. К обслуживанию ;
- места вблизи вращающихся движущихся элементов технологического оборудования. Такими местами являются места соединения валов электродвигателей и роторов мельниц смесителя-гомогенизатора бетоносмесителя. Такие места должны иметь кожухи полностью закрывающие вращающиеся элементы и прочно установленные на своих местах. Движущимися опасными элементами являются автоклавные тележки передвигающиеся по рельсам. Перемещения тележек должно сопровождаться оповестительными звуковыми и световыми сигналами. Рельсовые пути должны быть огорожены либо четко обозначены как опасная зона.
- места проведения работ подъёмными механизмами и кранами. Данные работы производятся при загрузке и разгрузке автоклавных тележек ремонтных работах. Данные работы должны производиться на исправном подъёмным оборудовании обученным человеком. Подъём поддонов с сырым бетоном разрешается только жесткими стропами.
На данном производстве присутствуют и постоянные вредные производственные факторы – вибрация шум. Данные явления возникают при работе оборудования особенно помольного. Они могут привести к профессиональным заболеваниям – глухоте и виброболезни. Вторая характерна широкими нарушениями работы внутренних органов нервной и сосудистой системы. В качестве защиты от воздействия данных факторов работникам необходимо применять СИЗ – берушипротивошумные наушники специальную виброгасящую обувь виброгасящие перчатки.
Автоклавная обработка паром под давлением позволяет получить ячеистые бетоны высокого качества. Высокая температура и давление многократно ускоряют скорость вызревания бетона способствуют взаимодействию вяжущего с кремнеземистым заполнителем с образованием высокопрочных гидросиликатов кальция.
Вибрационное воздействие при изготовлении бетона способствует получению бетона более высокого качества и максимальной степени однородности при минимальных значениях ВТ.