Технологія виробництва будівельних сумішей

Контрольна робота

з теми: «Технологія виробництва будівельних сумішей»

Технологія виробництва будівельних сумішей

Технологія виробництва будівельних сумішей в загальному випадку полягає у змішуванні відповідних компонентів суміші. Проте для кожного виду суміші вона відрізняється.

Наприклад з метою досягнення потрібних кінцевих результатів раціональна й економічна технологія висуває до всіх бетонних сумішей наступні вимоги. До закінчення формування суміші мають перемішуватися, транспортуватися й укладатися з найменшими затратами енергії; не розшаровуватися; швидкість твердіння відформованого бетону має відповідати заданим строкам розпалублення; витрата цементу в суміші має бути обґрунтовано мінімальною, оскільки він є найдорожчим компонентом.[16]

Щоб можна було готувати шлаколужні бетонні суміші, бетонозмішувальні вузли та заводи залізобетонних виробів потрібно дообладнати технологічною лінією приготування розчину лужного компонента. Суміші рекомендується готувати в бетонозмішувачах примусової дії, бетонні суміші на крупному заповнювачі -- в бетонозмішувачах гравітаційної дії. Тривалість перемішування шлаколужних бетонних сумішей, як правило, не відрізняється від тривалості перемішування сумішей на портландцементі. Якщо треба подовжити строки збереження легкоукладальності, то розчин лужного компонента вводять у два прийоми з інтервалом 2...3 хв. Неприпустимо змішувати шлаколужні бетонні суміші з сумішами на інших видах в'яжучих

Виробничі приміщення та лабораторії, де проводять роботи з лужним компонентом, мають бути обладнані припливно-витяжною механічною вентиляцією, яка забезпечує допустиму концентрацію пилу в повітрі робочої зони в перерахунку на NaOH не більш як 0,5 мг/м3.

Шлаколужні бетонні суміші можуть використовуватися в умовах від'ємних температур.

Для бетонів, які тверднуть в умовах від'ємних температур (до --15 °С), слід застосовувати швидкотверднучі шлаколужні в'яжучі, в яких лужними компонентами є рідкі луги чи метасилікат натрію.

Головну роль у змінюванні стану суміші відіграє цементне тісто, а в ньому -- властивості в'яжучого. Структурна в'язкість цементного тіста залежить від концентрації твердої фази у водній суспензії. У процесі випробування цементу це виражається показником нормальної густоти тіста (НГ) -- умовним ступенем пластичності, потрібним для наступних випробувань, а в технології бетону -- відношенням В/Ц.

Тут корисно простежити: якщо для гідратації цементу стехіометрично потрібно 15...20 % води за масою залежно від мінералогічного складу й тонкості помелу, для нормальної густоти треба -- 24...30 %, ю для бетонної суміші --практично 40...70 % (В/Ц = 0,4...0,7). Потреба щодо надлишків води диктується лише реологічними умовами перемішування та ущільнення.

Під час бетонування для забезпечення потрібної якості бетону після його затвердіння бетонна суміш повинна мати консистенцію, яка відповідає умовам її укладання. Мірою консистенції є так звана легкоукладальність -- здатність бетонної суміші заповнювати форму чи опалубку з найменшими затратами зовнішньої енергії. Це найважливіший технологічний показник. Щоб оцінити легкоукладальність суміші, розроблено технічні характеристики: рухливість і жорсткість. Рухливість суміші виражають у сантиметрах осадки суміші, яку визначають за допомогою стандартного конуса. Якщо суміш після зняття стандартного конуса не осідає, тобто якщо, то використовують спеціальний прилад для визначення жорсткості в секундах.

Для формування жорстких сумішей потрібна механічна дія, наприклад вібрування з привантаженням чи вібропрокатуванням, які можливі лише в умовах заводів залізобетонних виробів. Водночас, використовуючи жорсткі суміші, можна знижувати витрату цементу.

Проектування складу бетонної суміші для конкретних умов включає в себе кілька послідовних етапів.

1. Визначення проектних даних:

Rб -- задана марка бетону за міцністю на стиск, МПа чи кгс/см2;

П (ОК.) або Ж -- відповідно рухливість (осадка конуса), см, і .жорсткість, с, які характеризують легкоукладальність бетонної суміші.

Ці дані беруть з проектної документації.

2. Визначення вихідних даних (характеристики компонентів), вид. цементу, його активність Rц, МПа чи кгс/см2; істинна густина складових (цемент, пісок, щебінь або гравій) -- ?ц, ?п, ?щ(г), кг/м3;

міжзернова пустотність, (об'єм пустот) крупного заповнювача Vп.щ(г), частки одиниці;

найменша Dнм та найбільша Dнб крупність зерен заповнювача, мм; насипна густина складових ?ц, ?п, ?н.щ(г), кг/м3; вологість заповнювачів, якщо треба виконати перерахунок лабораторного складу бетону на виробничий;

якісна характеристика заповнювачів (вміст різних домішок).[17]

Зерновий (гранулометричний) склад піску має велике значення для виготовлення бетонної суміші із заданими властивостями. Він характеризується процентним вмістом зерен різних розмірів і так званим модулем крупність Мк. Щоб визначити ці показники, використовують ситовий аналіз.

Стандартний набір сит включає в себе послідовно (згори вниз) розміщені сита з вічками: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Залишки піску на кожному ситі зважують і підраховують так звані часткові залишки на кожному ситі, %:

де mi, m -- маси відповідно залишку на даному ситі та просіюваної наважки, г. Часткові залишки характеризують розподіл зерен за ступенем крупності в пробі піску. Далі визначають повні залишки з точністю до 0,1 % на кожному ситі як суму часткового залишку на даному ситі і суми залишків на попередніх ситах, %:

Ai=a2,5+…+ai

де a2,5 +…+ аі -- часткові залишки, починаючи з розміру 2,5 мм і включаючи частковий залишок на даному ситі аі, %.

Загальну оцінку крупності піску даної проби виражають модулем-крупності:

Проте й при наявності обчислених значень ще не створюється1 достатнє уявлення про ступінь придатності піску за зерновим складом, оскільки не ясно, наскільки компактно поєднуються в піску його1 окремі фракції, зафіксовані ситами. Саме оптимальне поєднання фракцій, забезпечує сипкому матеріалу найменшу міжзернову пустотність, тобто мінімальний об'єм, який має бути зайнятий цементним тістом.. Кінцевий результат полягатиме не лише в економічності бетону (за витратою цементу), а й у поліпшенні деяких його важливих технічних властивостей--зменшенні усадки й повзучості.

Для виробництва щебеню подрібнюють вивержені породи -- граніт, діабаз, діорит; щільні осадові породи -- вапняк, доломіт; метаморфічні кварцити. При* дрібненні на; сучасних кар'єрах його поділяють на фракції: 5...10 мм, 10...20, 20...40, 40...70 мм. У разі потреби (на замовлення споживача) складають "суміш.: з двох-трьох фракцій.

Якщо немає достатніх гірських масивів, щоб організувати; видобуток щебеню, можна виробляти його подрібненням крупного гравію на щебінь. У цьому разі виключаються затрати на ведення буровибухових робіт.

Гравій (щебінь) просіюють крізь набір сит, розміри отворів яких послідовно 1,25Dнб, Dнб, 0,5 (Dнб+ Dнм), Dнм (індекс нб означає найбільший діаметр, нм --найменший), і визначають часткові й повні залишки на кожному ситі, виражаючи їх у процентах за масою до просіюваної проби. Маса проби становить 5, 10, 20,30, 50 кг при найбільшій крупності 10, 20, 40, 70 мм.

Якщо немає сит з вічками, діаметр яких дорівнює 1,25Dнб і 0,5 (Dнб + Dнм), то користуються ситами стандартного набору, розміри вічок яких найближчі: до потрібних.

Виробництво сумішей на основі безцементних в'яжучих ґрунтується на гідротермальному синтезі гідросилікатів кальцію, здійснюваному в автоклаві при підвищених значеннях тиску й температури водяної пари.

Тому такі матеріали й вироби дістали назву автоклавних силікатних.

Аби підвищити міцність готових виробів, замість вапна застосовують вапняно-піщане в'яжуче, виготовлене одночасним помелом грудкового негашеного вапна та кварцового піску.

Змінюючи співвідношення між компонентами в'яжучого та тонкість помелу, регулюють активність в'яжучого та міцність готових виробів.

При виготовленні автоклавних силікатних сумішей та виробів можуть використовуватися також в'яжучі, які містять вапно.

Їх виготовляють одночасним помелом негашеного вапна та гранульованого шлаку чи активних мінеральних добавок. Можна також використовувати білпозий (нефеліновий) шлам.[18]

Технологія виготовлення фарбових сумішей відрізняється в залежності від типу та призначення суміші. Оліфи -- зв'язуючі для олійних фарбових сумішей, це продукти нагрівання до 160... 300 °С (варіння) рослинних висихаючих олій (лляної, конопляної, тунгової) при безперервному перемішуванні й продуванні крізь них повітря. Щоб прискорити висихання оліфи, під час .варіння олій до них додають 2...4 % сикативів -- солей оксидів свинцю, марганцю, кобальту чи розчини інших металевих солей жирних кислоту органічних розчинниках. Таким чином, при виготовленні натуральної оліфи відбувається процес полімеризації вихідного мономеру.

Внаслідок тривалого нагрівання при температурі майже 300 °С чи при продуванні гарячого повітря (оксидації) молекули олії з'єднуються одна з одною в місцях подвійних зв'язків, які існують у жирних кислот, тобто полімеризуються, утворюючи макромолекулу полімеру -- оліфи. Плівка, утворена після висихання оліфи, містить 100 % олії і має підвищену водостійкість, еластичність, глянцевитість та атмосферостійкість.

Напівнатуральні, або ущільнені оліфи -- виготовляються за допомогою варіння (при температурі полімеризації 300 °С) деяких напіввисихаючих та невисихаючих рослинних олій -- соняшникової, соєвої чи бавовняної.

Ущільнення олій при виготовленні таких оліф досягається окислювальною полімеризацією за допомогою продування крізь шар олії повітря, нагрітого до 150 °С. Одержані в'язкі полімеризовані олії розбавляють до рідкої консистенції органічними розчинниками.

Класифікація асортименту будівельних сумішей

Номенклатура будівельних сумішей надзвичайно різноманітна, проте вони органічно взаємоповязані спільним функціональним призначенням - використанням у будівництві. Основним критерієм для зіставлення різних видів матеріалів є їхні технічні властивості.

Суміші на основі цементних в'яжучих.

Сюди відносять в першу чергу бетонні суміші.

За основним призначенням бетонні суміші поділяють на конструкційні і спеціальні (жаро- та хімічно стійкі, декоративні, радіаційно-захисні, теплоізоляційні тощо);

за видом заповнювачів -- на щільних, пористих і спеціальних заповнювачах;

за структурою -- щільні, поризовані, ніздрюваті, крупно-пористі.

Крім того, бетони класифікують за середньою густиною:

особливо важкий середньою густиною понад 2500- кг/м3. Такий бетон на заповнювачах із звичайних щільних гірських порід одержати не вдається, тому використовують барит, залізні руди, сталеві ошурки, стружки;

Важкий (звичайний) середньою густиною 2200...2500, кг/м3 на заповнювачах із щільних гірських порід (щебінь, гравій, пісок). Це найпоширеніший різновид бетону;

полегшений середньою густиною 2000...2200 кг/м3 на заповнювачах зниженої щільності (вапняк-черепашник, цегельний бій);

легкий середньою густиною 500...2000 кг/м3 на природних і штучних пористих заповнювачах (вулканічні та вапнякві туфи, пемза, керамзит, шлакова пемза, аглопорит);

особливо легкий середньою густиною до 500 кг/м3; це насамперед. : ніздрюваті бетони та бетони на особливо легких заповнювачах (спучені перліт і вермикуліт).

Розрізняють також бетонні суміші за розмірами крупного заповнювача. Верхня границя крупності заповнювача лімітується перерізом елемента виробу чи конструкції, розміщенням та ступенем насичення арматурою, відстанями між її прутками. [19]

За розмірами заповнювача розрізняють бетонні суміші:

крупнозернисті -- із заповнювачем найбільшою крупністю від 10 до 150 мм;

дрібнозернисті -- із заповнювачем найбільшою крупністю до 10 мм.

За показниками легкоукладності бетонні суміші поділяють на марки, наведені в табл. 1.

Табл.1 - Класифікація бетонних сумішей

Жорсткі суміші характеризуються відносно невеликим вмістом води. Для їх формування потрібна механічна дія, наприклад вібрування з привантаженням чи вібропрокатуванням, які можливі лише в умовах заводів залізобетонних виробів. Водночас, використовуючи жорсткі суміші, можна знижувати витрату цементу. Отже, проектування бетонних робіт також потребує техніко-економічного обґрунтування.

Рухливі суміші містять води більше й тому легше ущільнюються вібруванням, використовуються переважно при монолітному-бетонуванні.

Суміші на основі безцементних в'яжучих:

Для виготовлення сумішей та виробів на безцементних в'яжучих не потрібно застосовувати клінкерні в'яжучі (портландцемент, його різновиди чи спеціальні цементи). На відміну від матеріалів та виробів із силікатних розплавів, а також керамічних вони набувають каменеподібного стану внаслідок затвердіння в'яжучого при звичайній чи невисокій (до 200 °С) температурі. До цієї групи належать матеріали та вироби на основі вапняних, гіпсових, магнезіальних в'яжучих чи розчинного скла. З них найпоширенішими є суміші та вироби на основі вапняних і гіпсових в'яжучих.

Органічні в'яжучі та суміші на їхній основі

Сюди відносять широкий асортимент мастик. Мастики розрізняють: а) за видом в'яжучого -- бітумні, бітумно-гумові, бітумно-полімерні; б) за способом застосування -- гарячі, застосовувані з попереднім підігріванням до 160 °С для бітумних мастик і до 130 °С для дьогтьових мастик, та холодні (містять розчинник), використовувані без підігрівання при температурі повітря, не нижчій ніж 5 °С, і з підігріванням до 60...70 °С при температурі повітря, нижчій ніж 5 °С; в) за призначенням -- приклеювальні, покрівель-но-ізоляційні, гідроізоляційні, асфальтові та антикорозійні.

Приклеювальні мастики застосовують для склеювання рулонних матеріалів при влаштуванні багатошарових дахових покриттів та обклеювальпої гідроізоляції. Масу приклеювальної мастики встановлюють за показником теплостійкості. Теплостійкість мастики характеризується граничною температурою, при якій шар мастики завтовшки 22 мм, що склеює два зразки пергаміну, не витікає із шва, якщо зразок витримують протягом 5 год на схилі покрівлі в 45°. Марку мастики вибирають залежно від максимальної температури повітря та схилу покрівлі.[20]

Гідроізоляційні асфальтові мастики застосовують для влаштування литої та штукатурної гідроізоляції, а також як в'яжуче для виготовлення плит та інших штучних виробів.

Гарячі бітумно-мінеральні мастики виготовляють з бітуму з додаванням 30...64 % мінерального заповнювача залежно від призначення та поставлених вимог. їх використовують для згладжувальної гідроізоляції швів гідротехнічних споруд.

Холодні асфальтові мастики (хамаст) одержують, змішуючи бітумно-вапнякову пасту з мінеральними наповнювачами без нагрівання компонентів. їх використовують для штукатурної гідроізоляції.

Гідрофобний газоасфальт виготовляють на основі бітумпо-вапнякової пасти з добавками 10...15 % портландцементу й алюмінієвої пудри як газоутворгавача. Його використовують у покрівельних панелях та теплогідроізоляції трубопроводів.[21]

Антикорозійні бітумні мастики призначаються для захисту будівельних конструкцій та трубопроводів від агресивних впливів розведених розчинів кислот та лугів, оксидів азоту, сірчистого газу, аміаку та парів кислот при температурі до 60 °С. Вони являють собою суміш розплавлених тугоплавких бітумів з наповнювачем.

Бітумно-гумові мастики застосовують для ізоляції підземних сталевих трубопроводів; складаються вони із сплавів бітуму та порошку гуми, а також добавок каучуку чи синтетичної смоли, яка надає їм еластичності на морозі та теплостійкості. їх використовують у гарячому та холодному стані, розводячи розчинником.

Фарбові суміші

Залежно від використовуваних зв'язуючих фарбові суміші, що їх застосовують у будівництві, поділяють так: олійні, полімерні та на основі мінеральних в'яжучих.

Діапазон застосування олійних фарб дуже широкий -- зовнішнє та внутрішнє фарбування по Дереву, металу, бетону й штукатурці. Не можна наносити олійні фарби на вологу поверхню. Вибираючи й., застосовуючи олійні фарби, потрібно враховувати не тільки колір, а й витрату оліфи для густотертих фарб, покривність та строки тужавіння плівки. Галузь застосування олійних фарб залежить від властивостей пігменту й виду оліфи. Фарби олійні на оліфах з рослинних олій слід застосовувати по сухій штукатурці й затверділому бетону.

На основі полімерів виготовляють емульсійні/лакосмоляні, полімерцементні фарби.

Водоемульсійні фарби -- це пігментовані емульсії полімерів у воді. До них належать полівінілацетатні, стиролбутадієнові, акрилатні, глифталеві та інші фарби. Крім пігментів до цих фарб додають емульгатори, стабілізатори та інші допоміжні речовини. Твердіння триває в міру розпаду емульсії, внаслідок якого вже через 1...2 год утворюється міцне, світло - та водостійке газопроникне покриття.

Емульсійні фарби пожежо- та вибухонебезпечні, нетоксичні їх можна наносити на просохлу поверхню штукатурки чи бетону, враховуючи вологопроникність утворюваної плівки. Застосовують їх також для зовнішнього та внутрішнього фарбування цегляних, кам'яних, бетонних, оштукатурених та дерев'яних поверхонь.

Акрилові фарби являють собою суспензію пігментів та наповнювачів в акриловому латексі. Як основний покривний пігмент до акрилових емульсійних фарб входить діоксид титану. Ці фарби можуть бути різними за кольором і тоном, вони нетоксичні, пожежо- та вибухобезпечні, мають високу світло- та атмосферостійкість, можуть застосовуватися в приміщеннях із високою сонячною радіацією.[22]

Полівінілацетатні фарби -- це водні емульсії полівінілацетату з пігментом, пластифіковані дибутилфталатом. Виробляють їх заводським способом і постачають у пастоподібному стані, а до малярної консистенції розводять водою. Застосовують для внутрішнього та зовнішнього фарбування бетону, штукатурки й дерева, а також листових матеріалів -- лінкрусту й картону.

Стиролбутадієнові фарби складаються із суспензії (пігменту в латексі СКС-65ГП) з добавкою емульгатора у вигляді паст. До малярної консистенції їх доводять водою. Використовують для внутрішнього фарбування штукатурки, бетону, дерева й цегли по старій олійній фарбі.

Емульсійні фарби СЕМ -- це суспензії з пігменту й емульсії, що складаються з глифталевого лаку, води й емульгатора з добавлянням сикативу та розчинника. Перед застосуванням розбавляють уайт-спіритом, скипидаром або важким розчинником, одержуваним при піролізі нафти. Застосовують для внутрішнього опорядження приміщень, фарбування металевих поверхонь, дерева й штукатурки.

Водорозбавлювані глифталеві фарби виробляють білого, жовтого, оранжевого та інших кольорів. Вони стійкі в умовах підвищеної вологості, застосовуються для зовнішніх і внутрішніх робіт по цеглі, каменю, бетону й штукатурці.

Лакосмоляні фарби -- це суспензія пігментів у лаках. Висихають такі покриття внаслідок випаровування розчинника. Якщо у фарбах є велика кількість зв'язуючого, то покриття виходять із блиском, мають хорошу розмивність.

Полімерцементні фарби одержують, розводячи цементні фарби полівінілацетатною, перхлорвініловою та іншими водними емульсіями полімерів. Характеризуються хорошим зчепленням з різними будівельними матеріалами, підвищеного атмосферостійкістю, еластичністю, здатністю тверднути при зниженій вологості.

Висновки

Сучасна будівельна індустрія споживає багато видів матеріалів, що у цілому можна класифікувати по виду сировини і способу виробництва, а також по призначенню.

З огляду на пріоритети розвитку житлового будівництва, особливо малоповерхового, необхідні відповідні зміни в структурі промисловості, і, відповідно, збуту, будівельних матеріалів.

У прогнозованому році продовжиться тенденція скорочення імпорту будівельних сумішей, особливо з далекого зарубіжжя. Скорочення попиту на імпортну продукцію викликано значним ростом цін і зниженням купівельної спроможності населення. Вивільнювані від імпорту з далекого зарубіжжя ніші на внутрішньому ринку країни займають вітчизняні товаровиробники.

Серед виробників намічається тенденція переходу від завоювання часток ринку до закріплення своїх позицій. Отже, більша увага приділяється якості продукції, тоді як ще рік тому всі вітчизняні виробники конкурували за покупця насамперед ціною. Та й життя вимагає вже дещо вищого рівня якості від імпортних будівельних сумішей, тому скажімо торговельна компанія "Бест Лайн" (імпорт і реалізація сухих будівельних сумішей) відмовилась від польської торгової марки і, провівши маркетингові дослідження, реалізує сухі будівельні суміші хорватського концерну "Індустроградня", які є кращими за співвідношенням ціна/якість. До речі, 80% його продукції використовується на будівельних майданчиках Німеччини і він є безперечним лідером у цій сфері.

Водночас ринок зростає і очікується збільшення виробництва принаймні на 30%. Зростає і експорт (на жаль, поки що тільки до Білорусі та Молдови). Завдяки запровадженню системи управління якістю за стандартом ISO 9001, в найближчому майбутньому очікується ефективніший комплексний контроль якості на всіх стадіях виробництва і просування продукції, що дозволить зміцнити позиції на ринку. А проблему нестабільності якості вітчизняної сировини можна подолати створенням власного виробництва вапна, крейди та гіпсу, звичайно, не зараз, а в перспективі.

Подальший розвиток маркетингу, гнучка система торгівлі, робота з поліпшення упакування дозволяє вітчизняним виробникам зайняти гідне положення на вітчизняному і закордонному ринках. Це викликає і орієнтацію торгівельних підприємств насамперед на вітчизняного виробника.

Однієї з основних комерційних функцій є закупівля товарів для їх наступної реалізації. Правильно організована закупівельна робота не тільки сприяє задоволенню споживчого попиту, але і дозволяє зменшити імовірність комерційного ризику, зв'язаного з відсутністю збуту товарів. При виборі постачальників-виготовлювачів важливу роль грає не тільки те, які товари вони роблять і продають у даний час, але і їхні можливості по удосконаленню, а також випуску нових товарів.

У перспективі розвиток галузей промисловості будівельних сумішей пов'язаний з реконструкцією технічної бази, подальшим впровадженням механізації та автоматизації технологічних процесів, розширенням випуску нових будівельних сумішей, зручних та економічних і виробів поліпшеної якості. Важливим напрямом є комплексне використання сировини, ширше впровадження матеріалів, попутного видобутку вторинної сировини, неухильне підвищення якості виробів для будівництва. Географія галузі має вдосконалюватися з урахуванням подальшого комплексного розвитку економічних районів та областей України, повного забезпечення обсягів будівельно-монтажних робіт.