Цех по производству пенобетонных изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Пенобетон - легкий ячеистый бетон, получаемый в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка и воды, а также пены. Эта пена обеспечивает необходимое содержание воздуха в бетоне и его равномерное распределение во всей массе в виде замкнутых ячеек. Пену получают из пеноконцентрата. Очень удобно то, что блоки можно пилить, сверлить, фрезеровать. По своим характеристикам и потребительским свойствам данный материал наиболее близок к дереву, но имеет значительно большую долговечность. Пенобетон очень технологичен при укладке. Блоки из пенобетона имеют достаточно большой размер, при небольшой массе. Например блок размером 500х300х200 весит от 18 до 28 кг в зависимости от плотности, что позволяет уменьшить трудозатраты. Бригада из 3 человек может справиться со сборкой дома из пеноблоков, площадью 120 м3, всего за 10-12 рабочих дней. Пенобетон используется в строительстве с 70-х годов более чем в 40 странах:

для утепления крыш - плотностью до 300-400 кг/м3;

для заполнения пустотных пространств (консервация шахт, реконструкция канализационных систем городов) - 600-1000 кг/м3;

для изготовления строительных блоков - 700-800 кг/м3;

заборов, балконных ограждений - 800-1000 кг/м3;

для изготовления армированных и неармированных перегородок, стеновых панелей, перекрытий - 1200-1400 кг/м3.

То есть, данный продукт может быть использован как конструкционный, так и теплоизоляционный материал. К сожалению, у некоторых людей сохранилось предубеждение о низкой конструктивной прочности пенобетона. В настоящее время возможно использование пенобетона для строительства несущих стен в домах из нескольких этажей. Основное отличие пенобетона от других строительных материалов это высокие теплоизоляционные качества. 30 см пенобетона по теплоизоляционным качествам равны 75-90 см керамзитобетона или 150-180 см кирпича. Альтернативой использованию пенобетона может быть строительство крепости с метровыми кирпичными стенами или оплата собственными деньгами нагрева воздуха вокруг вашего дома. Если тепло не будет теряться через стены вашего дома, то даже использование электрических обогревательных систем не отразится на вашем бюджете.



1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Пенобетон должен соответствовать требованиям настоящих технических условий и ГОСТ 25192.

Пенобетон подразделяют:

- по назначению;

- по условиям твердения;

- по видам вяжущих и кремнезёмистых компонентов.

По назначению пенобетон подразделяют на:

- конструкционный;

- конструкционно-теплоизоляционный;

- теплоизоляционный.

По условиям твердения пенобетон подразделяют на:

- неавтоклавный - твердеющий в естественных условиях. При электропрогреве или в среде насыщенного пара при атмосферном давлении.

По виду вяжущих и кремнезёмистых компонентов пенобетон подразделяют:

- по виду основного вяжущего:

- на цементных вяжущих, в которых содержание портландцемент 50 % и более по массе;

- по виду кремнезёмистого компонента:

- на природных материалах - тонкомолотом кварцевом песке, известняковой муке, доломитовой муке.

Наименование пенобетона должно включать как основные, так и специфические признаки: назначение, условия твердения, вид вяжущего и кремнезёмистого компонента.

Характеристики.

Прочность пенобетона характеризуется классами по прочности на сжатие или марками. Для пенобетона установлены следующие классы: В0,5; В0,75; В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; B10; B12,5; B15.

Показатели прочности пенобетона на сжатие характеризуются марками М5; М7,5; М10; М15; М25; М35; М50; М75; М100; М150; М200.

По показателям средней плотности назначают следующие марки пенобетона в сухом состоянии: D300; D350; D400; D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100; D1200.

Для пенобетонов конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, назначают и контролируют следующие марки пенобетона по морозостойкости:F15; F25; F35; F50; F75.

Назначение марки пенобетона по морозостойкости проводят в зависимости от режима эксплуатации конструкций и расчетных зимних температур наружного воздуха в районах строительства.

Усадка пенобетона при высыхании для бетонов марок D600 - D1200 не должна превышать 3 мм/м.

Коэффициент теплопроводности пенобетона не должен превышать значений, приведенных в табл. 2 более чем на 20 %.

Отпускная влажность пенобетонов изделий не должна превышать (по массе), %: 25 - на основе песка; 35 - на основе известняковой муки.



2. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ

2.1 Требования к сырью и материалам

Для производства газобетонных блоков применяют портландцемент, кремнеземистый компонент (молотый песок), известь, порообразователь (алюминиевая пудра), добавки-регуляторы схватывания, твердения и воду.

Известь для производства блоков из ячеистого бетона, должна соответствовать требованиям ГОСТ 9179-77 и содержать активных СаО + МgО не менее 70 %, содержание МgО не более 5 %, время гашения не менее 5 мин. и не более 15 мин.

Материалы

Вяжущие, применяемые для пенобетонов:

- портландцементы по ГОСТ 10178 (не содержащий добавок тоепела, глиежа, трассов, глинита, опоки, пеплов) марки М400, М500 с содержанием трехкальциевого алюмината не более 6 %.

Кремнеземистые компоненты, применяемые для пенобетонов:

- Песок по ГОСТ 8736, содержащий SiO2 (общий) не менее 90 % или кварца не менее 75 %, слюды не более 0,5 %, илистых и глинистых примесей не более 3 %.

Допускается применять в качестве наполнителя карбонатные материалы (известняковую и доломитовую муку).

Удельную поверхность применяемых материалов принимают по технологической документации в зависимости от требуемой средней плотности.

Порообразователи, применяемые для пенобетонов:

- пенообразователь на основе белков микробного синтеза "Биопор"; по ТУ 8000-001-480709-99

Регуляторы структурообразования, нарастания пластической; прочности, ускорители твердения:

- Стекло жидкое по ГОСТ 13078.

Вода для приготовления пенобетонов - по ГОСТ 23732.

Подбор составов пенобетона - по ГОСТ 27006, методикам и пособиям, утвержденным в установленном порядке.

Из пенобетона рекомендуется выпускать блоки стеновые мелкие по ГОСТ 21520 и изделия теплоизоляционные по ГОСТ 5742



3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Выбор способа и технологической схемы производства

Рисунок 1

3.2 Выбор технологического способа производства

При выборе технологии производства ячеистого бетона автоклавного твердения, основными критериями являются: цена оборудования и обеспечение качества строительных изделий, которое возможно на нем получить. Под качеством подразумевается точность резки изделий для обеспечения возможности монтажа на клею с отклонением геометрических размеров ± 1 - 1,5 мм, а также обеспечение требований по плотности, прочности при сжатии и морозостойкости.

Технологическая схема производства блоков предусматривает:

1) подготовку сырьевых компонентов:

совместный помол компонентов сырьевой шихты;

раздельный помол компонентов сырьевой шихты;

комбинированный;

2) способы приготовления формовочных масс:

литьевой;

вибрационный;

ударный.

В данной курсовой работе разработана технология производства теплоизоляционного газобетона автоклавного твердения. Подготовку сырьевых материалов осуществляют комбинированным способом, при котором известь и часть песка измельчают сухим способом, а основную часть песка размалывают мокрым способом в виде шлама. Этот способ обеспечивает повышенную однородность вяжущего, уменьшает расход энергии при получении и подготовки песчаного шлама.

Для предотвращения оседания и фиксации массы после вспучивания в качестве второго вяжущего применен портландцемент. За счет этого ячеистобетонная масса имеет более мелкую пористую структуру, равномерно распределенную по всему объему, и набирает необходимую пластичную прочность менее чем за час.

Для формования массивов из ячеистобетонной смеси выбрана ударная технология, при которой процессы вспучивания интенсифицируются ударными импульсами и высотой падения формы. Способ базируется на явлении колебания смеси на основной собственной частоте, а также на эффекте тиксотропного восстановления структуры смеси в период между ударами. Это приводит к блокировке процесса газовыделения через поверхность массива при вспучивании, обеспечивая в конечном итоге получения высококачественной структуры.

Применение ударной технологии формования ячеистобетонных изделий дает возможность сократить по сравнению с литьевой и вибрационной технологией В/Ц, что позволяет уменьшить до 1 часа набор пластичной прочности и получить более однородную прочную пористую структуру с минимальным количеством капиллярных пор, ухудшающих прочностные характеристики изделий. В конечном итоге повышается предел прочности при сжатии, что дает преимущество ударной технологии перед другими способами формования ячеистобетонной смеси.

Формование отдельных блоков производится по резательной технологии на резательном комплексе по достижении массивом пластической прочности 0,06 - 0,08 МПа. Этот способ позволяет увеличить съем готовой продукции с производственной площади в среднем в 1,5 раза, а число формо-мест - в 6 - 7 раз. В месте с тем значительно уменьшается энергоемкость процесса, что подтверждается увеличением коэффициента заполнения автоклавов и снижением расхода пара на 1 м3 газобетона.

Особенностью принятой технологии является кантование с переворотом на 90є массива на боковую грань перед резкой, при этом длина резательной струны сокращается в три раза, что обеспечивает изделиям точность размеров и ровность граней без дополнительной механической обработки. В дальнейшем при утеплении строительных конструкций кладка блоков производится на клеевой раствор с толщиной шва в 1 - 2 мм, что позволяет избежать появления мостиков холода от швов цементно-песчаного раствора.

Твердение ячеистого бетона происходит в автоклавах. В процессе автоклавной обработки гидросиликаты синтезируются в кристаллическом состоянии, это обеспечивает более высокие прочностные характеристики, а главное уменьшает на один-два порядка объемные деформации от перемены влажности в процессе эксплуатации.

3.3 Описание технологического процесса

Технологический процесс начинается с подготовки сырьевых материалов. Подготовка сырьевых материалов заключается в обжиге известняка, измельчения обожженной извести и помоле золы. Вследствие быстрой гидратации тонкомолотой кипелки при хранении на воздухе понижается ее активность. Поэтому известь целесообразно обжигать непосредственно на заводе. Для обжига известняка применяется шахтная печь. Она характеризуется компактностью конструкции, простотой обслуживания и т.д.

Сущность процесса пенообразования при получении пенобетона состоит во взаимодействии технической пены со средой раствора. Если схватывание раствора произойдет раньше, чем закончится пенообразование, то дальнейшее выделение пены может вызвать разрушение начинающих твердеть пористых изделий.

Основная задача при этом заключается в том, чтобы обеспечить соответствие между скоростью реакции пенобразования и скоростью нарастания вязкости вяжущего теста или раствора. Выделение пены должно заканчиваться к началу затвердения раствора, когда он теряет свою подвижность. Пенобетон изготавливают мокрым способом. При мокром способе производства Пенобетона помол песка осуществляется в шаровой мельнице с одновременной подачей в нее воды.

Мокрый помол песка наиболее рационален и экономичен.

Тонкость помола песка зависит от количества загружаемого песка в мельницу и степени наполнения ее камер мелющими телами. Полученный песчаный шлам проходит через сито для отделения неразмытых частиц, нарушаемых структуру пенобетона.

Шлам получают в силосах, расположенных над уровнем земли, которые наполняются им при помощи пневматических установок. Из шаровой мельницы шлам поступает в мерник-дозатор. При наполнении мерника шламом впускное отверстие его автоматически закрывается, сжатый воздух под давлением 6 - 8 атмосфер входит в мерник и выталкивает шлам из мерника в силос.

Силосы опорожняются самотеком, для чего их размещают над дозаторами шлама и бетономешалками.

Шлам дозируют в открытой ванне дозатора, где его подогревают острым паром до температуры 40 - 45 оС.

Дозировку песка и цемента осуществляют весовыми дозаторами разных систем. Весьма точное должно быть при дозирование технической пены. Все компоненты пенобетонной массы смешиваются в пенобетоносмесителе, который может передвигаться при помощи мостового крана, кран балки или тельфера, а также по рельсовому пути.

Составные части пенобетонной массы загружаются в пенобетоносмеситель в следующей последовательности. Сначала заливается песчаный шлам, потом цемент. Смесь перемешивается в течении 5 мин. Затем добавляется в пенобетоносмеситель точно отмеренное количество технической пены в виде водной суспензии, продолжая перемешивания еще в течении 5 мин мешалкой, при этом вибрация и вращение лопастного вала продолжается.

Тщательное перемешивание массы имеет очень большое значение, так как при недостаточном смешивании пенобетон может иметь неодинаковую по величине и неравномерно распределенную пористость, что снижает его прочность и ухудшает теплоизоляционные свойства. Но и слишком долго перемешивать суспензию технической пены с раствором нельзя, так как пеновыделение может начаться уже в пенобетоносмесителе после заливки в формы пенобетонная масса не даст нужного вспенивания.

Полученная бетонная масса с заданными значениями пористости, достигнутыми в пенобетоносмесителях заливается в формы на полный объём, причём в дальнейшем значительного изменения пористости не происходит. Формы устанавливаются вдоль пути передвижения смесителя и после их заполнения смесью они не должны передвигаться или подвергаться сотрясениям вплоть до окончания процесса схватывания массы.

Заливаемая в формы масса должна иметь такую вязкость, чтобы до начала схватывания вяжущего вещества твердые, жидкие и пенообразные компоненты ее не разделялись и масса не расслаивалась.

Изделия выдерживаются в формах до автоклавной обработки не более 1часа в отапливаемом помещении, либо в камере микроклимата, после чего срезают горбушку и разрезают на изделия нужных размеров.

Иногда у пенобетонов горбушку не срезают, а выравнивают верхнюю поверхность специальным инструментом ещё до окончания схватывания вяжущих.

Горбушку срезают машинами типа К-386/3, в настоящее время на заводах ячеистого бетона применяют резательную технологию, обеспечивающую высокую точность размеров, прямолинейность граней и отсутствие масляных пятен на поверхности. Благодаря резательной технологии повышается степень заполнения автоклава, снижается металлоемкость производства, резко уменьшается количество ручных операций.

Затем идет тепловлажностная обработка изделий. Для запаривания изделий в автоклавах используют влажный насыщенный водяной пар, быстро конденсирующийся и создающий водную среду в порах материала. При поступлении из котельной сухого насыщенного пара его увлажняют при помощи специальных увлажнителей. Перегретый пар для автоклавной обработки не применяется. Давление пара в изотермический период запаривания обычно составляет от 9 до 13 атмосфер (175-190оС). необходимость подъема давления до 9 атмосфер объясняется тем, что интенсивность растворения SiO2 в растворе начинается при температуре 170-175 оС.

Расход пара на 1 м3 пенобетона колеблется от 225 до 300 кг.

В целях наиболее экономического использования пара автоклавы работают с перепуском пара из одного автоклава в другой: в только что загруженный изделиями автоклав сначала подают отработанный пар из другого автоклава, в котором изотермический период запаривания уже окончился, лишь после выравнивания давления в обоих автоклавах начинается выпуск в первый автоклав свежего пара из котельной. Перепуск обработанного пара из одного автоклава в другой осуществляется постепенным открыванием парового вентиля.

Процесс тепловлажностной обработки по характеру происходящих при этом физико-химических явлений может разделится на три стадии.

Первая стадия начинается с момента впуска пара в автоклав и продолжается до тех пор, пока температура обрабатываемых изделий не будет равна температуре пара. Эта стадия характеризуется преимущественно физическими явлениями. Впускаемый в автоклав пар начинается охлаждаться и конденсироваться от соприкосновения с холодными изделиями и внутренней поверхностью автоклава. Вначале конденсирующийся пар осаждается на внешних поверхностях изделий, а затем по мере повышения давления проникает в капилляры и поры изделий, конденсируясь в которых, также создает водную среду.

Вода растворяет растворимые соединения, входящие в состав изделий, и образует их растворы.

Следовательно, образование растворов в порах и капиллярах изделий будет в свою очередь способствовать конденсации водяного пара и дальнейшему увлажнению изделий. Наконец, капиллярные свойства материала являются одной из причин конденсации водяного пара в порах изделий. Таким образом, первая стадия тепловлажностной обработки в автоклавах заключается в основном в создании в порах материала и на его поверхности водной среды, необходимой для дальнейших физико-химических процессов.

Вторая стадия начинается при достижении в автоклаве 175-190оС, чему способствует давление пара приблизительно 9-13 атмосфер. К началу этого периода поры материала заполнены уже водным раствором гидроокиси кальция, который начинает взаимодействовать с кремнеземом.

Растворимость SiO2 повышает с увеличением содержания в растворе гидроксильных ионов ОН- - от диссоциации Са(ОН)2, что в свою очередь зависит от температуры: с возрастанием температуры растворимость Са(ОН)2 увеличивается. В начале взаимодействия кремнезема с цементом ионы ОН гидратируют молекулы SiO2 и образуют SiO2* Н2О. Гидратированные молекулы SiO2 вступают в соединение с ионами Са и образуют силикаты кальция, находящиеся в коллоидальном состоянии. Первоначально эти новообразования возникают на поверхности отдельных песчинок. По мере роста коллоидных оболочек вокруг зерен кварца эти оболочки образуют сплошную массу сросшихся между собой песчинок, окаймленных гелем гидросиликата кальция.

В дальнейшем коллоидный характер гидросиликата кальция переходит в кристаллические. Мелкие кристаллы, образующиеся в различных местах коллоидной массы, представляют собой многочисленные центры кристаллизации. Под влиянием температуры и при наличии водной среды они быстро разрастаются и создают своеобразную мелкокристаллическую структуру материала.

Таким образом, во второй стадии тепловлажностной обработки в водной среде при повышенной температуре происходит образование гидростликата кальция вначале в коллоидном состоянии, которое затем постепенно переходит в кристаллическое.

Третья стадия процесса тепловлажностной обработки протекает после прекращения подачи пара в автоклав; она характеризуется постепенным снижением давления в автоклаве. В результате снижения давления воды, заполняющая поры изделий, интенсивно испаряется, раствор становится насыщенным и происходит осаждение гидросиликата кальция, увеличивающего прочность сцепления отдельных песчинок. Продолжающееся обезвоживание способствует дегидратации соединений, составляющих массу материала. Наибольшее значение имеет дегидратация геля SiO2.

Таким образом, в последней стадии запаривания к основному фактору образования прочности материала - перекристаллизация гидросиликата кальция - добавляется фактор прочности от дегидратации геля кремнезема.

3.4 Тепловлажностная обработка в автоклаве

Тепловлажностная обработка в автоклаве заключается в медленном подъеме давления и соответственно температуры до максимального значения, выдержке (изотермической) изделий при максимальном давлении и медленном снижении давления до атмосферного. Затем открывают крышки и выгружают изделия.

Чтобы не нарушать структуру свежесформованого бетона, назначают скорость подъема и снижения давления так, чтобы строго соблюдался установленный для данного бетона режим тепловлажностной обработки.

Рекомендуется, руководствуясь изменением теплофизических и структурных свойств бетона, на каждой стадии его тепловлажностной обработки, включая охлаждение вне автоклава, поддерживать определенный режим. Например, последними работами НИИЖБа во избежание деформации еще незатвердевшего бетона первый период рекомендуют начинать при избыточном давлении в автоклаве 0,5 МПа, вызывающем некоторое обжатие бетона.

Теплофизические свойства бетона при тепловлажностной обработке изменяются в зависимости от температуры, давления и влажности окружающей среды и в соответствии с этим процесс тепловлажностной обработки в автоклаве можно условно разделить на следующие этапы.

Первый этап имеет место от начала впуска пара до установления в автоклаве температуры 100 °С. На этом этапе пар интенсивно отдает теплоту и эффективность его как теплоносителя повышается по мере увеличения давления, что обусловлено ростом его теплосодержания энтальпии). Так как температура поверхности изделий в этот период ниже температуры влажного насыщенного пара, теплообмен идет за счет конденсации водяных паров на поверхности изделий.

Второй этап начинается с момента подъема давления в автоклаве, т.е. при t100 °С. При повышении давления теплообмен ускоряется и изделия прогреваются по всему сечению.

Третий этап характеризуется тем, что при достижении максимального давления 0,8, 1,0 или 1,4 МПа в зависимости от выбранного режима обработки и соответственно ему температуры 447,5, 456, 463,7 К (174,5; 183; 190,7С) наступает период изотермической выдержки. Продолжается внутренний теплообмен, распространяющийся от поверхности вглубь изделия.

Четвертый этап протекает при снижении давления. В этот момент. В этот момент изделие имеет более высокую температуру, чем среда, что вызывается парообразование в порах материалы. На этой стадии большой перепад давления по сечению крупноразмерных изделий может привести к образованию трещин и для их предотвращения важно снижать давление в автоклаве как можно медленнее. В ячеистых же бетонах благодаря быстрому выравниванию давления большого перепада не наблюдается. Для сокращения сроков спуска давления с целью уменьшения влажности изделий после снижения давления рекомендуется вакуумирование автоклавного пространства в течение 1…2 ч до разрежения 50…60%. В результате вакуумирования давление водяного пара внутри изделий становится выше автоклавного на 0,015…0,025 МПа, что способствует снижению температуры и сушке изделий.

Пятый этап-охлаждение изделий от 100 °С до нормальной температуры, Здесь важно обеспечить скорость охлаждения в таких пределах, которые не вызывали бы микротрещинообразования.

Работа автоклава заключается в следующем. На путях колеи 1520 мм в цехе формируют состав загруженных изделиями вагонов и заталкивают его в подготовленный с открытыми крышками автоклав. После загрузки и герметизации крышек можно либо включить подачу пара и начать тепловлажностную обработку, либо включить вакуумирование и потом начать обработку, либо, не закрывая крышек, включить подачу пара и начать продувку. Далее автоклав работает следующим образом. Сначала путем подачи пара поднимают температуру до максимальной, затем осуществляется изотермическая выдержка, причем пар в это время подается только на компенсацию потерь теплоты. По окончании выдержки начинается охлаждение. Подача пара при этом отключается.

В целях экономии пара на заводах перепускают пар из одного автоклава в другой. С появлением на предприятиях автоклавов Ш3,6 м, которые заменили автоклавы Ш2,6 м, число работающих установок снизилось до 2…4. Поэтому перепускать пар стало затруднительно и на предприятиях в целях экономии расхода пара стали применять пароснабжение с дополнительной емкостью - паровым аккумулятором. В качестве парового аккумулятора используют старый автоклав малого диаметра. Схема пароснабжения двух автоклавов с паровым аккумулятором показана на рис.1. По такой схеме автоклавы работают следующим образом.

По системе паропроводов 1 подается рабочий пар из системы пароснабжения предприятия. Эта система имеет подводы к каждому автоклаву, которые на рисунке обозначены соответственно I и II. Система 3 предусматривает удаление конденсата из каждого автоклава через конденсатоотделительное устройство 4 в конденсационную сеть. Система 2 служит для присоединения автоклавов к вакуум-насосу. Система 5 предназначена для отбора пара из автоклавов и передачи его либо в паровой аккумулятор, либо на перепуск в другой автоклав, либо для выброса отработанного пара в атмосферу через трубопровод 7. Система 6 служит для перепуска пара в автоклавы. Назначение системы 8 - передавать пар в емкость-аккумулятор III или для отбора из аккумулятора. Система 9 служит для зарядки аккумулятора. Все системы снабжены вентилями 10.



Рисунок 2 - Схема пароснабжения автоклавов с паровым аккумулятором: I и II - автоклавы; III - паровой аккумулятор; 1 - паропровод; 2 - система для рипсоединения к вакуум- насосу; 3 - система удаления конденсата; 4 - конденсатоотделитель; 5 - система отбора пара; 6 - система перепуска пара; 7 - трубопровод; 8 - система предачи пара в аккумулятор и обратно; 9 - система зарядки аккумулятора

Пусть в первом автоклаве закончился период изотермической выдержки, который проводился при Р = 1 МПа, второй автоклав только загружен и нуждается в подаче пара, рабочая емкость - паровой аккумулятор заполнен горячей водой при давлении 0,1 МПа, автоклавы предназначены для работы без вакуумирования и без продувки. Так как автоклав II нуждается в паре, а из автоклава I надо отбирать пар, то перепускают пар из I автоклава во II. Для этого открывают вентили а, б, в и г. Все остальные должны быть закрыты. Тогда автоклавы I и II окажутся соединенными между собой через систему 5 (вентиль а) и систему 6 (вентили б и в) и вентиль г, обеспечивающий подачу пара в автоклав II через перфорированную трубу. Путь пара показан пунктирной линией.

Встает вопрос, какое давление можно создать во II автоклаве за счет передачи пара из первого? Для этого рассмотрим график, приведенный на рис.2, где по оси абсцисс отложим время перепуска ф1, а по оси ординат - давление Р. В I автоклаве давление 1 МПа, во II - 0,1 МПа. Если бы емкости были соединены без сопротивления и объем их был бы одинаковым, то давление в них установилось бы одинаковое и равное (1+0,1)/2 = 0,55 МПа.

3.5 Автоклавная обработка газобетонных изделий

При выпуске калиброванных теплоизоляционных изделий заготовки, на которые ячеистобетонные массивы разрезаются до или после автоклавной обработки, фрезеруют. Калиброванные изделия могут подвергаться поверхностной гидрофобизации на конвейерной линии для уменьшения увлажнения при транспортировании и монтаже. Готовые изделия из теплоизоляционного ячеистого бетона должны быть упакованы в пакеты, и храниться в помещениях с хорошей вентиляцией. Транспортировать изделия следует в контейнерах, предохраняющих бетон от действия атмосферной влаги.



4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

4.1 Режим работы цеха

Расчет расхода материалов на 1 замес в 1 л исходного состава определяют по следующим формулам:

Вяжущего 

Извести 

Цемента 

Песка 

Гипса 

Воды 

где  - заданная средняя плотность бетона в сухом состоянии, кг/л;

- коэффициент увеличения сухой смеси в результате твердения вяжущего, равен 1,1;

- объем замеса, л, умноженный на коэффициент избытка смеси 1,05;

=0.75 - число частей кремнеземистого компонента, приходящихся на 1 часть вяжущего (табл.3.2 М 317);

=0.25 - доля извести в вяжущем;

=0.34 - водотвердое отношение.

При расчете расхода пенообразователя находят величину пористости, которая должна создаваться порообразователем для получения пенобетона заданной средней плотности:

Согласно рекомендациям, приведенным в пункте 4.3 подбираем Пенообразователь для пенобетона ПБ-Люкс в количестве 2,5 % от массы рабочего раствора. Так как расход материалов на 1 замес составляет в сумме 762.65 гр, то пенообразователя потребуется 1, 9 гр на 1л раствора.

39,9 р. за 1 кг, в т. ч. НДС

Пенообразователь ПБ-Люкс представляет оптимальную смесь анионактивных ПАВ со стабилизирующими и функциональными добавками. Используется в качестве порообразователя при производстве пенобетона. Продукт обладает высокими технологическими, экономическими и экологическими характеристиками, позволяя при минимальных издержках получать максимальную прибыль.

Используется во всех известных технологиях получения пенобетона - с использованием пеногенераторов, "миксерной" с различной организацией перемешивания, баротехнологии. Пенообразователь ПБ-Люкс придает устойчивость пенобетонной массе, что позволяет транспортировать готовую массу на значительные расстояния.

Пенообразователь для пенобетона ПБ-Люкс прошел все необходимые испытания, имеются все необходимые документы. ПБ-Люкс является первым пенообразователем, который сертифицирован по нормамрадиационной безопасности для строительства:

санитарно-эпидемиологическое заключениe.

сертификат радиационной безопасности.

ПБ-Люкс - первый пенообразователь с контролируемой в каждой партии устойчивостью пены в цементном тесте.

Эксплуатационные преимущества пенообразователя ПБ-Люкс:

Универсальность. Используется во всех известных технологиях производства пенобетона (классической технологии, сухой минерализации пены, пенобаротехнологии). Кратность пены варьируется от 5 до 50 изменением настроек оборудования. Позволяет получать пенобетон с плотностью 350-1200 кг/м3.

Совместимость. Совместим со всеми органическими и неорганическими добавками используемыми для модификации бетона.

Практичность. Содержит все необходимые компоненты для достижения высокой кратности и устойчивости пены. Легко дозируется и смешивается с водой.

Устойчивость. Коэффициент устойчивости пены в цементном тесте превышает 0,95.

Таблица 1

Физико-химические показатели пенообразователя ПБ-Люкс
Наименование показателя	Норма по ТУ 2481-004-59586231-2005
Внешний вид	Однородная жидкость от светло-желтого до коричневого цвета
Запах	Специфический, присущий продукту
Плотность при 20°С, кг/м3	1040 - 1100
Водородный показатель (рН) продукта	8,0 - 10,5
Кратность пены рабочего раствора с объемной долей продукта 4%, не менее	7,0
Устойчивость пены в технологической среде	Выдерживает испытания

Таблица 2 - Потребность цеха в сырьевых материалах

№ п/п	Наименование материала	Единица измерения	Расход материала
			в год	в сутки	в смену	в час
1	Вяжущее	Т	5323	21,12	10,56	1,320
2	Известь	Т	1331	5,28	2,64	0,330
3	Цемент	Т	4597	18,24	9,12	1,140
4	Песок	Т	3992	15,84	7,92	0,99
5	Гипс	Кг	39917	158,4	79,2	9,9
6	Вода	м3	3170	12,576	6,288	0,786
7	Порообразователь ПБ-ЛЮКС	Кг	21360	182,4	91,2	11,4

В данной курсовой работе используется пропаривание изделий в пропарочной камере, следовательно рассмотрим:



4.2 Технологический процесс производства

Производство изделий из теплоизоляционного ячеистого бетона включает следующие основные технологические операции: подготовку сырьевых материалов, приготовление ячеистобетонной смеси, формование изделий их тепловлажностную обработку.

Подготовка сырьевых материалов. Для того чтобы обеспечить повышенную устойчивость поризованной массы на стадиях формования изделий и набора структурной прочности, а также для создания большого объема цементирующих новообразований при твердении, в технологии теплоизоляционных ячеистых бетонов используют тонкодисперсные композиции. Тонкому измельчению подвергается кремнеземистый компонент и известь. Цемент, как правило помолу не подвергают, так как он уже имеет достаточно высокую удельную поверхность.

На практике применяют два способа подготовки сырьевых материалов:

1. Мокрый помол основной массы кремнеземистого компонента (песка) и сухой помол известково-песчаного вяжущего (при соотношении известь: песок, равно 1: 2). Содержание воды в песчаном шламе поддерживают на уровне, обеспечивающим хорошую его текучесть (плотность шлама около 1,6 г/см3 );

2. Совместный сухой помол компонентов сырьевой шихты - извести, цемента и песка при влажности последнего не выше 2% по массе.

После помола основные компоненты сырьевой смеси должны характеризоваться следующей дисперсностью Sуд , см2 /г: кремнеземистый компонент (песок) - не менее 1500-2000; известь - 4500-5000; цемент - 3000-4000.

Как мокрый, так и сухой помол должен производиться в присутствии ПАВ, что интенсифицирует измельчение, частично предотвращает слипание частиц, уменьшает намол металла. Дозировка ПАВ - 0,1-0,25% от массы сухих компонентов.

Приготовление ячеистобетонной смеси. Способы приготовления формовочных масс зависят от принятой на данном производстве технологии и вида применяемого порообразователя. При пенобетонной технологии конечной целью данной технологической операции является получение готовой поризованной массы с заданными характеристиками.

При приготовлении смеси для пенобетона в смеситель с готовым раствором, содержащим кремнеземистый компонент, вяжущее и добавки, вводят техническую пену, которую получают в специальном пеновзбивателе. Пенобетонную ячеистую массу приготавливают в трехбарабанном, реже в двухбарабанном смесителе (пенобетоносмесителе).

Проектирование составов ячеистобетонных смесей осуществляют, исходя из заданной средней плотности ячеистого бетона, применяемых видов вяжущего и кремнеземистого компонента, вида тепловлажностной обработки. При этом стремятся получить максимальную прочность при минимально возможном расходе вяжущего и порообразователя.

Формование изделий из пенобетонной смеси. При пенобетонной технологии пенобетонная масса с заданными значениями пористости или средней плотности, достигнутыми в пенобетоносмесителе, заливается в формы на полный объем, причем в дальнейшем значительного изменения пористости не происходит.

4.3 Общие требования к тепловой обработке

1. Тепловую обработку изделий следует производить в тепловых агрегатах с применением режимов, обеспечивающих минимальный расход топливно-энергетических ресурсов и достижение бетоном заданных распалубочной, передаточной и отпускной прочности. При этом, не допускается увеличение расхода цемента для достижения требуемой прочности в более короткие сроки по сравнению с необходимым для получения заданного класса (марки) по прочности бетона, установленным при подборах состава, за исключением случаев, предусмотренных СНиП 5.01.23-83.

2. Значения передаточной и отпускной прочности бетона должны соответствовать указанным в стандартах и проектной документации на изделия с учетом требований ГОСТ 18105.1-80. Значение распалубочной прочности, условия и сроки достижения распалубочной, передаточной и отпускной прочности, для каждого вида изделий следует устанавливать в соответствии с конкретными условиями производства.

3. При тепловой обработке изделий из конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона кроме требований, указанных в пп.6.1, 6.2, должны быть обеспечены отпускная влажность бетона в изделиях, не превышающая допустимую по ГОСТ 13015.0-83, а для изделий из напрягающего бетона - заданное самонапряжение.

4. Для сокращения цикла тепловой обработки изделий и увеличения оборачиваемости форм следует применять химические добавки-ускорители, быстротвердеющие цементы, предварительный пароразогрев или электроразогрев бетонных смесей, двухстадийную тепловую обработку и другие приемы при соответствующем технико-экономическом обосновании применительно к конкретным условиям и технологическим схемам производства. Для предварительно напряженных конструкций изготовляемых в силовых формах, двухстадийная обработка допускается при специальном обосновании.

4.4 Тепловые агрегаты

1. Тепловые агрегаты (камеры периодического или непрерывного дерствия, в том числе ямные, туннельные, щелевые, термоформы, кассеты, стенды, гелиоформы и т.п.) и теплоносители (водяной пар, горячая вода, электроэнергия, горячий воздух, продукты сгорания природного газа, высокотемпературные масла, солнечная энергия и т.п.) следует выбирать исходя из технико-экономической целесообразности в зависимости от типа технологических линий (конвейерные, поточно-агрегатные, кассетные, стендовые), конструктивных особенностей изделий и климатических условий в соответствии с действующей нормативно-технической документацией.

2. Тепловую обработку изделий из конструкционно- теплоизоляционного легкого бетона необходимо производить в камерах сухого прогрева или термоформах, а предварительно напряженных конструкций, изготовляемых в силовых формах, - в туннельных или одноярусных ямных камерах.

3. С целью соблюдения нормативного расхода тепловой энергии при тепловой обработке в соответствии с СНиП 513-79 необходимо обеспечить оперативный учет расхода энергии, максимально использовать рабочее пространство камер, увеличить коэффициент их заполнения и осуществлять мероприятия по максимальному снижению теплопотерь.

4. Тепловые установки должны быть оборудованы устройствами, обеспечивающими подачу требуемого количества тепла и заданные режимы тепловой обработки, а также приборами автоматического учета расхода тепловой энегии, регулирования, контроля температуры и влажностного режима.

5. При создании новых и реконструкции действующих агрегатов для тепловой обработки следует предусматривать специальные меры по экономному расходованию тепловой энергии и устранению ее потерь: теплоизоляцию ограждений камер, элементов термоформ и кассетных установок; выполнение ограждающих конструкций камер из легкого бетона; гидрозащиту теплоизоляционного слоя в ямных камерах, термоформах, кассетах, стендах; надежное уплотнение торцевых проемов в туннельных камерах и т.п.



4.5 Ограждающие конструкции камер. Днище

Раньше днище выполняли из бетона по песчаной подготовке. Такие полы прочны, но слишком теплопроводны. Поэтому в новых конструкциях Шемер днище проектируют с теплоизоляцией, при этом нагрузка от полов форм должна восприниматься опорными балками.

Рисунок 3 - Схема конструкции пола ямной камеры: 1 - фундамент; 2 - опорная плита; 3 - многопустотная плита; 4 - цементная стяжка; 5 - канал для сбора конденса

Полы сооружают с уклонами в сторону сборного канала, чтобы конденсат стекал в него. В конце канала выполняют приемник, куда и стекает конденсат. В этом приемнике устанавливают гидрозатвор в виде водоотделенной трубки.

4.6 Стены ямных камер

Стены камер должны быть с низкой теплоемкостью, т.к. их приходится нагревать, с низкой теплопроводностью, чтобы потери тепла в окружающую среду минимальными. Они должны быть паронепроницаемыми и достаточно механическими прочными.

В основу проектирования и строительства новых ямных камер положен принцип тепловой изоляции стен камер. Тепловую изоляцию можно осуществлять двумя способами: типа минеральной ваты - с помощью теплоизоляционного материала в виде пенопласта или с помощью тепловых экранов и воздушных проемов между ними, которые являются хорошими теплоизоляторами.

Теплоизоляционные материалы при контакте с паровоздушной средой камеры быстро насыщаются влагой и теряют при этом свои теплоизоляционные свойства. Поэтому в конструкциях стен надо предусматривать паро-гидроизоляцию.

Рисунок 4 - Схема стены ямной камеры: 1 - стена; 2 - слой гидроизоляционного материала; 3 - поверхность металлических листов; 4 - обивка из металлических листов 3-4 мм; 5 - воздушная полость; 6 - гидрозатвор для воздушной полости; 7 - желоб гидравлического швеллера

4.7 Крышка ямной камеры

Крышки должны быть теплоемкие и малотеплопроводные, достаточно прочные и паронепроницаемые. Механическая прочность крышки необходима для того, чтобы она выдержала статические и динамические нагрузки, действующие на нее во время эксплуатации камеры, т.е. при установке и снятии крышки. Она представляет собой металлическую конструкцию, сваренную из швеллеров и уголков, и заполненную внутри теплоизоляционным материалом.

Рисунок 5 - Схема крышки: 1 - металлическая конструкция; 2 - теплоизоляционное заполнение; 3 - обшивка сверху и снизу металлическими листами; 4 - транспортные петли; 5 - экран из металлических листов для отвода конденсата

Для герметизации подъемного соединения крышки и самой камеры используют гидравлический затвор камеры. Для этого по всему периметру стен крепится желоб в виде швеллера с высотой полки 10,5 см, который в рабочем состоянии заполняется водой, в том числе и конденсатом крышки. На самой крышке с боковых сторон по всему периметру вертикально приваривается металлическая пластина, называемая или ребром крышки или фартуком. При установке крышки ее ребро входит в заполненный водой желоб и создается гидравлический затвор, который не выпускает пар из камеры и не допускает поступление воздуха из цеха.

Рисунок 6 - Схема ямной пропарочной камеры: 1 - пол камеры; 2 - отвод конденсата; 3 - петля конденсатоотводящая; 4 - конденсатоотвод; 5 - стена камеры; 6 - отверстие для отвода пара; 7 - трубопровод пара; 8 - трубы с отверстием; 9 - отверстия для вентиляции; 10 - канал с вентилятором; 11 - герметизирующий корпус; 12 - червячный винт; 13 - маховик; 14 - крышка камеры; 15 - швеллер; 16 - уголок; 17 - теплоизоляция

4.8 Система конденсатоотвода

Конденсат из ямной камеры не может быть использован в качестве обратной воды в паровых котлах. Потери воды оказываются, более ощутимы. В камере для ускорения охлаждения изделий и самой камеры в период охлаждения часто устраивают вентиляцию. Для этого используются вентиляторные окна.

4.9 Расчет и выбор основного технологического оборудования

При расчете оборудования определяется число машин для каждой технологической операции, необходимых для выполнения производственной программы цеха.

Расчет количества машин производится по формуле:

, где

- количество машин подлежащих установке;

- требуемая часовая производительность машин для данной операции;

- часовая производительность машины выбранного типа;

- коэффициент использования машины по времени.

1. Расчет количества шаровых мельниц для мокрого помола песка:

,

По [7] принимаем одну шаровую мельницу 0,9Ч1,8м марки СМ-6007.

2. Расчет количества виброгазобетономешалок:

Принимаем один пеногенератор ПГМ-В [8].

3. расчет количества пропарочных камер:

Объем бетона на одном поддоне: 

где V' - объем бетона в одном изделии;

n - количество форм на одном поддоне;

Принимаем 4 пакета в камере, по 5 поддона в каждом пакете.

Объем бетона обрабатываемого в пропарочной камере в сутки: 120

Конструктивно по техническим характеристикам [7] и проектным свойствам цеха принимаем 4 пропарочных камеры с годовой производительностью в 35100 в год.

Таблица 3 - Ведомость оборудования цеха

№ п/п	Наименование оборудования	Количество, шт.	Техническая характеристика
1	2	3	4
1	Дозатор жидкости ДБЖ-400	1	Предел дозирования 80-400 кг, цикл дозирования 30 с, часовая производительность 120 циклов/час
2	Ленточный транспортер КЛС-400	1	Производительность 19 т/ч
3	Трубная шаровая мельница 0,9Ч1,8м марки СМ-6007.	1	Производительность 4 т/ч; внутренний диаметр барабана 0,9 м; длина рабочей части 1,8 м; Мощность электродвигателя 22 кВт.
4	Пеногенератор ПГМ-В	1	Производительность по пене до 500 л/мин, Давление сжатого воздуха до 6 бар, Потребляемая мощность 3 кВт, Габаритные размеры ШхДхВ 1300х700х800 мм
5	Виброплощадка К-494	1	Грузоподъемность 10 т, размеры форм 68 00х3400х450 мм, частота колебаний стола в минуту 3000, установленная мощность
6	Пропарочная камера ПДК-КИСИ	4	Внутренние размеры камеры: Длина - 17 м; Ширина - 5,9 м; Высота - 1,2 м.
7	Мостовой кран 86А-ГУ	1	Грузоподъемность 5 т.
8	Тележка самоходная для вывоза готовой продукции СМЖ-151	1	Грузоподъемность 20 т Скорость движения 5 км/час

пенобетон производство камера днище

Пенобетономешалка

Пенобетономешалка СМ-863А (рис.7) предназначена для раздельного приготовления пены и раствора и последующего их перемешивания для получения пенобетонной смеси. Пенобетономешалка состоит из пеногенератора, смесителя, дозаторов цемента шлама и воды.

Рисунок 7 - Пенобетономешалка СМ-863А: 1 - пеногенератор; 2 - дозатор цемента; 3 - дозатор шлама; 4 - дозатор воды; 5 - ротаметр; 6 - пульт управления; 7 - вагонетка с формой; 8 - смеситель



Пена производится в специальной пеноустановке - пеногенераторе. По принципу действия пеногенераторы делятся на циклического и непрерывного действия. Пеногенератор циклического действия имеет недостаток - требует периодической остановки для заполнения его раствором пенообразователя. Пеногенераторы циклического действия также не позволяют добиться стабильной кратности и дисперсности получаемой пены. Пеногенератор непрерывного действия лишен подобных недостатков. Заинтересованным предлагаются чертежи пеногенератора непрерывного действия. Разведенный концентрат из емкости поступает под давлением в пеногенератор, вспенивается сжатым воздухом от компрессора (СО-7Б, Ш 600-50, либо аналогичные).

Рисунок 8 - Дозатор шлама пенобетономешалки СМ-863А: 1 - приводной барабан; 2 - корпус дозатора; 3 - приемный патрубок; 4 - контакт нижнего уровня; 5 - контакт верхнего уровня; 6 - ковш; 7 - лента ковшового питателя; 8 - натяжное устройство; 9 - натяжной барабан; 10 - рама; 11 - червячный редуктор; 12 - вариатор; 13 - электродвигатель



Дозатор шлама (рис.4) 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 шлама 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 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.

Пенобетономешалка работает так. 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.

На первом участке смесителя (до подачи пены) происходит приготовление цементно-шламового раствора, на втором - перемешивание раствора с пеной. Готовая пенобетонная масса непрерывно выдается через выходной патрубок для заливки форм.



5. ОХРАНА ТРУДА

При производстве газобетонных изделий должны соблюдаться общие правила техники безопасности и производственной санитарии, изложенные в СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве», «Правила техники безопасности и производственной санитарии на заводах и заводских полигонах железобетонных изделий» и ГОСТ 12.2.003-91 «Оборудование производственное. Общие технологические требования».

К работе на комплексе допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по ТБ, знающие устройство, правила эксплуатации и технического обслуживания комплекса и его составных частей, а также технологический регламент приготовления газобетонных смесей.

До начала работы операторы обязаны проверить надежность крепления редукторов и электродвигателей, исправность всех узлов и механизмов на холостом ходу. Ремонт и регулирование, чистка и смазка узлов комплекса производятся только после полной остановки и отключения механизмов.

При проведении технического обслуживания и текущего ремонта отключить электрооборудование от сети и повесить табличку «Не включать - работают люди!». Демонтажные и монтажные работы производить грузоподъемными механизмами соответствующей грузоподъемности. Включать комплекс в работу можно лишь после окончания ремонтных работ и удаления посторонних лиц от установки. Все вращающиеся части приводов комплекса должны быть ограждены.

Персонал, занятый обслуживанием электрооборудования, обязан:

иметь группу допуска к обслуживанию электроустановок напряжением до 1000 В;

соблюдать действующие «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок напряжением до 1000 В». Элементы электрооборудования должны быть надежно заземлены. Сопротивление цепи заземления должно быть не более 0,1 Ом.

На наружной и внутренней поверхности двери шкафа с электрооборудованием следует нанести знак «Молния»: желтого цвета на наружной поверхности, красного - на внутренней.

С целью исключения перенапряжения органов зрения, а также для обеспечения визуального контроля за качеством приготовляемой газобетонной смеси зона загрузки растворосмесителя должна быть оснащена местным освещением.

Необходимо следить за исправным состоянием манометров и состоянием шлангов (не допускается на них «петель» и резких перегибов).

Поверхности устройств, ограждающих опасные элементы комплекса, а также ограждаемые места надлежит окрасить в оранжевый сигнальный цвет.

Во время работы операторам запрещается покидать рабочее место и передавать управление постороннему лицу, а также продолжать работу при обнаружении неисправностей.

Отбор проб газобетонной смеси для определения ее плотности необходимо производить только после остановки привода растворосмесителя с помощью специального черпака с удлиненной рукояткой.

После окончания работы необходимо отключить пульты электропитания комплекса.

Во избежание загрязнения окружающей среды должны применяться следующие меры: вода, используемая для промывки технологического оборудования и содержащая различные примеси (частицы цемента, смазки, масла и др.) при отсутствии локальных очистных сооружений должна направляться в отстойник с последующим использованием отстоявшейся воды на технологические нужды для вторичного использования, например, для промывки технологического оборудования; не допускать и своевременно устранять обнаруженные места подтекания газообразователя и др. хим. добавок, хранить их в закрытых емкостях. Технология производства газобетонных изделий при соблюдении правил эксплуатации не наносит вреда окружающей среде, является безотходной и экологически чистой.

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.