Изготовление железобетонных стоек цилиндрического сечения

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технологическая часть

1.1 Номенклатура выпускаемой продукции

На проектируемом предприятии предусмотрен выпуск железобетонных предварительно напряженных стоек кольцевого сечения, изготовляемые методом центрифугирования из тяжелого бетона средней плотности более 2200 до 2500 кг/м3 включительно и предназначенные для опор линий электропередачи напряжением 35-750 кВ.

Стойки подразделяют на типы:

СК - конические;

СЦ - цилиндрические.

Таблица 1 - Номенклатура выпускаемой продукции

Тип стойки	Типоразмер стойки	Размеры, мм
		L	D2	D1	d2	d1	Iв/Iн	Iц
Цилиндрические	СЦ 26.1	26400	560	440	-	-	5400/5400	13200
	СЦ 26.2						5700/5700

Стойки обозначают марками в соответствии с ГОСТ 23009-78.

Стойки следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта и технологической документации, утвержденной в установленном порядке, по чертежам, приведенным для цилиндрических стоек - в ГОСТ 22687.2-85.

Стойки должны удовлетворять требованиям ГОСТ 13015.0-83:

Стойки следует изготовлять из тяжелого бетона (средней плотности более 2200 до 2500 кг/м3 включительно) классов по прочности на сжатие, указанных в ГОСТ 22687.2-85.

Материалы, применяемые для приготовления бетона, отвечают требованиям следующих стандартов:

портландцемент ПЦ-Д0 и ПЦ-Д5 по ГОСТ 10178-85;

заполнители (с наибольшей крупностью крупного заполнителя не более 20 мм) - по ГОСТ 10268-80;

воду - по ГОСТ 23732-79.

Допускается применять портландцемент с минеральными добавками.

Пластифицирующие и воздухововлекающие (газообразующие) добавки, применяемые для приготовления бетона, должны удовлетворять требованиям нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

В качестве напрягаемой продольной арматуры стоек следует применять:

горячекатаную арматурную сталь классов A-VI, A-V и A-IV по

ГОСТ 5781-82;

термомеханически и термически упрочненную арматурную сталь классов Ат-VCK и Ат-IVK по ГОСТ 10884-81;

арматурные канаты класса К-7 по ГОСТ 13840-68 и класса К-19 по ТУ 14-4-22-71.

Бетон должен удовлетворять требованиям ГОСТ 26633-85.

Внешний вид стойки должен соответствовать эскизу представленному на рисунке 1.



Рисунок 1- Эскиз цилиндрической стойки



Рисунок 2- Армирование стойки (в развертке)



Рисунок 3- Армирование стойки (в развертке)

1.2 Исходные сырьевые материалы

1.2.1 Вяжущее вещество

Для изготовления железобетонных стоек цилиндрического сечения применяют портландцемент 600-Д0, отвечающий требованиям ГОСТ 10178-85. Портландцемент - это гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде или на воздухе. Он представляет собой порошок серого цвета, получаемый тонким помолом клинкера с добавкой гипса.

Цемент должен изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам, утвержденным в порядке, установленном министерством - изготовителем.

Таблица 2 - Показатели свойств портландцемента

Показатели свойств, размерность	Величина
1	2
Химический состав, % массы: Si02 А1203 Fe203 СаО MgO СаОсв	21...24 4...8 2...4 63...66 0,5...5 3
Минеральный состав, % массы: ЗСа · Si02(C3S-алит) 2СаО · Si02(C2S-белит) ЗСа · А1203 (С3А - трёхкальциевый алюминат) 4СаО · Al203Fe203 (C4AF - алюмоферрит)	45...60 15...30 6...12 10...18
Предел прочности, МПа: -при изгибе -при сжатии	5,4 39,2
Массовая доля MgO, %, не более	5
Схватывание цемента: -начало, мин -конец, ч	45 10
Проходимость через сито №008, %, не менее	85
1	2
Массовая доля ангидрита серной кислоты, %: -не менее -не более	1 3,5
Удельная поверхность, м2/кг, не менее	280
Истинная плотность, кг/м3	3050…3100
Насыпная плотность: в рыхлом состоянии, кг/м3 в уплотненном, кг/м3	900…1200 1300
Нормальная густота, %	24…29
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов Аэфф, Бк/кг, не более	180

1.2.2 Заполнители

Заполнители для бетона должны отвечать требованиям ГОСТ 26633-91.

Заполнители занимают в бетоне до 80 % объема и оказывают влияние на свойства бетона, его долговечность и стоимость. Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и дефицитным компонентом. Кроме того, заполнители улучшают технические свойства бетона.

В качестве крупного заполнителя применяется гранитный щебень.

Таблица 3 - Показатели свойств гранитного щебня

Показатели свойств, размерность	Величина
Размер зерен, мм	5-10
Истинная плотность, кг/м3	2700…2800
Насыпная плотность, кг/м3	1340…1400
Содержание слабых зерен, %, не более	15
Содержание пластинчатых и игловатых зерен, %, не более	35
Количество пылевидных и глинистых частиц не должно превышать, %, по массе	1
Глина в виде комков	Не допускается
Остаток на сите 0.5(Dнаим +Dнаиб), % по массе	40-80
Марка щебня, не менее	800
Морозостойкость, циклы	150
Уделенная эффективная активность, Бк/кг, не более	370

В качестве мелкого заполнителя могут применяться природные пески из отсевов дробления.

Таблица 4 - Показатели свойств кварцевого песка

Показатели свойств, размерность	Величина
1	2
Насыпная плотность, кг/м3	1500…1550
Истинная плотность, кг/м3	2500…2600
Модуль крупности	2,1-3,25
Количество пылевидных и глинистых частиц не должно превышать, %, по массе	3
Содержание зерен крупностью, %, не более св. 10 мм св. 5 мм менее 0,16 мм	5 15 15
Глина в виде комков	Не допускается
1	2
Остаток на сите №063, % по массе	35-70
Содержание сернокислых и сернистых соединений, %, не более	1
Уделенная эффективная активность, Бк/кг, не более	370

1.2.3 Вода для бетона

Вода должна удовлетворять требованиям настоящего стандарта.

1. Содержание в воде органических поверхностно-активных веществ, сахаров или фенолов, каждого, не должно быть более 10 мг/л.

2. Вода не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров, масел.

3. В воде, применяемой для затворения бетонных смесей и поливки бетона, не должно быть окрашивающих примесей, если к бетону предъявляют требования технической эстетики.

4. Содержание в воде растворимых солей, ионов SO₄^-2, Cl^-1 и взвешенных частиц не должно превышать величин, указанных в таблице 5.

5. Окисляемость воды не должна быть более 15 мг/л.

6. Водородный показатель воды (рН) не должен быть менее 4 и более 12,5.

7. Вода не должна содержать также примесей в количествах, нарушающих сроки схватывания и твердения цементного теста и бетона, снижающих прочность и морозостойкость бетона.

Допускается применение технических и природных вод, загрязненных стоками, содержащими примеси в количествах, превышающих установленные в таблице, кроме примесей ионов Cl^-1, при условии обязательного соответствия качества бетона показателям, заданным проектом.



Таблица 5- Показатели свойств воды

Назначение воды	Максимальное допустимое содержание, мг/л
	Растворимых солей	Ионов SO -2 4	Ионов Cl -1	Взвешенных частиц
Вода для затворения бетонной смеси при изготовлении напряженных железобетонных конструкций	2000	600	350	200

1.2.4 Добавки к бетону

Применение добавок является наиболее эффективным способом, повышающим качество бетонов, не требующим больших капитальных затрат. Грамотное применение целевых комплексных добавок позволяет решить любые проблемы, связанные с получением бетонов с заданными свойствами. Высокая прочность, низкая проницаемость, повышенная долговечность и морозостойкость могут быть достигнуты с применением высокоподвижных бетонных смесей, содержащих современные добавки.

Суперпластификатор С-3 широко применяется в технологии бетонов и строительных растворов. Основное назначение: увеличение подвижности бетонной смеси и снижение расхода цемента.

Снижение водоцементного отношения бетонной смеси при сохранении заданной подвижности значительно повышает прочность и долговечность изделий и конструкций. Суперпластификатор С-3 производится в виде 36%-ного водного раствора и удовлетворяет требованиям ТУ 5870-004-46849456-04, не изменяет свойств при нагревании до 85°С и замораживании до -40°С, пожаро- и взрывобезопасен.

1.2.5 Другие материалы

В качестве применяемых на заводе смазок применяют: масла - соляровое, веретенное; водно-масляные и водно-мыльно-масленые эмульсии, которые можно наносить на горячие металлические поверхности. Эти смазки не оставляют на стенках форм пригара и легко счищаются.

Смазка для форм должна по возможности удовлетворять следующим требованиям:

-обладать достаточной адгезией с металлом форм и устойчивостью во время процесса формования, т.е. не стекать с вертикальных рабочих поверхностей во время бетонирования;

-иметь консистенцию, позволяющую нанесение смазки производить распылителем или кистью на холодные или нагретые до 40 - 50 ⁰С поверхности сплошным и достаточно тонким слоем (в пределах 0.1…0.3 мм) равномерной толщины;

-не создавать антисанитарных условий в цехах и быть безопасной в пожарном отношении.

-не оказывать вредного воздействия на твердеющий бетон, не оставлять жировых пятен на поверхности изделия не вызывать коррозии рабочих поверхностей форм;

Грунт - смазка для металлических, полиуретановых и полипропиленовых форм и опалубки для монолитного бетона антиадгезионная на водной основе.

Смазка для опалубки и форм однокомпонентная, готовая к применению. Не содержит растворителя, не имеет раздражающего запаха. Не оказывает вредного воздействия на организм человека и окружающую среду.

1.3 Выбор и обоснование способа производства

Изготовление стоек в заводских условиях производят по агрегатно-поточной или конвейерной технологии с натяжением напрягаемой арматуры на упоры механическим способом.

Агрегатно-поточный способ изготовления конструкций характеризуется расчленением технологического процесса на: отдельные операции или их группы; выполнением нескольких разнотипных операций на универсальных агрегатах; наличием свободного ритма в потоке; перемещением изделия от поста к посту; формы и изделия переходят от поста к посту с произвольным интервалом, зависящим от длительности операции на данном рабочем месте, которая может колебаться от нескольких минут (например, смазка форм) до нескольких часов (пост твердения отформованных изделий).

Агрегатно-поточный способ отличается также тем, что формы и изделия останавливаются не на всех постах поточной линии, а лишь на тех, которые необходимы для данного случая. Агрегатно-поточный способ организации производства характеризуется возможностью закрепления за одной поточной линией изделий, различных не только по типоразмерам, но и по конструкции. Эта возможность создается наличием на поточной линии универсального оборудования.

Межоперационная передача изделий на таких линиях осуществляется подъемно-транспортными и транспортными средствами. Для ускоренного твердения бетона при агрегатно-поточном способе обычно применяются камеры периодического или непрерывного действия.

Небольшой объем каждой секции камеры позволяет затрачивать минимум времени на загрузку и выгрузку изделий, а большое число таких секций создает условия для непрерывной подачи отформованного изделия в камеру твердения.

Агрегатно-поточная технология отличается большой гибкостью и маневренностью в использовании технологического и транспортного оборудования, в режиме тепловой обработки, что важно при выпуске изделий большой номенклатуры.

В состав технологической линии входят: формовочный агрегат с бетоноукладчиком; установка для заготовки и электрического нагрева или механического натяжения арматуры; формоукладчик; камеры твердения; участки распалубки, остывания изделий, их доводки или отделки, технического контроля; пост чистки и смазки форм; площадки под текущий запас арматуры, закладных деталей, утеплителя, складирования резервных форм, их оснастки и текущего ремонта; стенд для испытания готовых изделий.

На агрегатно-поточных линиях изготавливают сваи, ригели, фундаментные блоки, безнапорные трубы, многопустотные панели, однопустотные опоры и сваи, которые формуют на виброплощадке в одиночных формах с пустотообразователями без вибромеханизмов. Многопустотные панели формуют также на постах с использованием пустотообразователей, оснащенных вибромеханизмами. Напорные и безнапорные трубы, пустотелые колонны, стоки, опоры ЛЭП и освещения - на роликовых и роликовых и ременных цертрифугах в разъемных и неразъемных формах.

Конвейерный способ производства представляет собой более совершенную поточно-агрегатную технологию и позволяет максимально механизировать и автоматизировать основные технологические операции. При этом способе технологическая линия работает по принципу замкнутого пульсирующего конвейера, когда изделие, размещаясь на специальном поддоне, перемещается от поста к посту с определенным интервалом времени, соответствующего наиболее продолжительной операции.

Учитывая все вышеизложенные особенности, при разработке формовочного цеха заданной производительности целесообразно применение агрегатно-поточной технологии.

Для производства железобетонных предварительно напряженных стоек кольцевого сечения применяют способ центрифугирования.

Сущность этого способа заключается в том, что форма вместе с бетонной смесью вращается вдоль продольной оси с большой скоростью.

Под действием центробежных сил смесь отбрасывается к стенкам формы и прижимается к ним. При этом возникает прессующее давление. Вода отжимается, смесь уплотняется.

В результате формуются изделия с внутренней цилиндрической поверхностью - это трубы, полые конструкции. Внешнее очертание конструкций может быть неаккуратным; длина - достаточно большая (15 и более м), диаметр 2-2,5 м и более.

Для закрепления форм используют центробежные станки (роликовые, осевые, барабанные). Формы для труб изготавливают из высококачественных сталей, скорость на ободе бывает 40 м/с. Формы должны быть сбалансированы и иметь хорошую устойчивость. Они должны быть свободно расположены на катках роликовой центрифуги.

Для загрузки используют лотковые и ленточные питатели. Лотковый состоит из самоходной тележки и лотка для подачи бетона порциями. Ленточный - это транспортёрная лента.

Процесс формования состоит из:

- загрузки бетонной смеси;

- распределения бетонной смеси по периметру формы;

- уплотнения бетонной смеси с отжатием воды.

Для равномерного распределения бетонной смеси и её уплотнения применяют различное число оборотов, которое рассчитывают с помощью специальных формул.

Для бетона применяется цемент М 500-600. Расход цемента 350-400 кг/м3. Чистые заполнители 0,15-20 мм.

Длительность центрифугирования 1-1,5 мин на каждые 10 см внутреннего диаметра трубы. Число оборотов и время контролируются автоматически. Недостаток изделий - некоторая шероховатость и недостаточное уплотнение внутренней поверхности. Можно комбинировать центрифугирование с вибрированием и прессованием внутренней поверхности.

1.4 Режим работы предприятия

Режим работы предприятия по производству железобетонных перемычек характеризуется количеством рабочих дней в году, количеством смен в сутки и количеством часов в смену. Принятый режим работы предприятия является исходным материалом для расчета технологического оборудования, производственных площадей, потоков сырья. При назначении режима работы цехов следует руководствоваться нормами технологического проектирования, принятыми в данной отросли промышленности строительных материалов. На производстве следует стремиться избегать трехсменной эксплуатации оборудования, так как работа в ночное время суток вызывает дополнительные организационные и производственные трудности. При 5-дневной, 41-часовой рабочей недели с двумя выходными днями, номинальное количество рабочих предприятия при восьмичасовой смене следует принимать равным 260.

На предприятиях по производству железобетонных изделий, работающих с применением оборудования для тепловой обработки, работа производится по режиму прерывной недели в две или три смены. Все процессы тепловой обработки изделий и связанное с ней оборудование ведут работу в три смены, а остальные - в две.

На основании принятого режима работы рассчитывается годовой фонд времени работы технологического оборудования по отдельным технологическим переделам, на основании которого определяют производственную мощность предприятия.

В_р=С_р*Ч*К_и

где С_р - расчетное количество рабочих суток в году;

Ч - расчетное количество рабочих суток в сутки;

К_и - среднегодовой коэффициент использования технологического оборудования.

Коэффициент использования оборудования, работающего в три смены принимают равным 0.90…0.92, работающего в две смены - 0.9



Таблица 6 -Режим работы предприятия.

Наименование цеха, участка, отделения	Количество рабочих дней в году, СР	Количество смен в сутки, п	Длительность рабочей смены, ч	Коэффициент использ. оборудования, КH	Расчётный годовой фонд времени работы оборудования, Вр
1	2	3	4	5	6
Склад сырьевых материалов	365	3	8	0,90	7884
Бетоносмесительный цех	260	2	8	0.94	3910
Арматурный цех	260	2	8	0.94	3910
Формовочный цех	260	2	8	0.94	3910
Отделение тепловой обработки	260	3	8	0.91	5680
Склад готовой продукции	260	2	8	0.94	3910

1.5 Проектирование состава бетона

Необходимо рассчитать состав бетона для производства железобетонных предварительно напряженных стоек кольцевого сечения. Исходные данные для проектирования состава бетона:

Класс бетона - В40;

Марка бетона - М500;

Марка цемента - М600;

Крупный заполнитель (щебень) смеси фракции - 5…10 мм;

Модуль крупности мелкого заполнителя - М_к=2,1;

Истинная плотность крупного заполнителя - 2360 кг/м³;

Истинная плотность мелкого заполнителя - 2600 кг/м³;

Насыпная плотность щебня - 1360 кг/м³;

Насыпная плотность песка - 1600кг/³.

1 Рассчитываем В/Ц для бетона марки М500:



В/Ц=А₁·R_ц/(R+0,5·А₁·R_ц)=0,6·600/(500+0,5·0,6·600)=0,52

2 Определяем расход воды по таблице зная размер зерен щебня:

В = 190 л

3 Определяем расход цемента, кг

где К₁ - коэффициент изменения расхода цемента в зависимости от нормальной густоты цементного теста, (К1=1);

К₂ - коэффициент изменения расхода цемента в зависимости от максимальной крупности заполнителя, (К2=1).

Ц = (190 / 0,52Размещено на http://www.allbest.ru/

)*1*1 = 385 кг

Принятый расход цемента по СНиП 82-02-95 составляет 590 кг

4 Размещено на http://www.allbest.ru/

Определяем пустотность крупного заполнителя:

V_щ=1-с^н_щ/с_щ=1-1360/2360=0,42

5 Определяем расход щебня:

Щ=1000/( V_щ·б/с^н_щ+1/с_щ)=1000/(0,42·1,46/1,36+1/2,36)=1149 кг/м³

6 Определяем расход песка:

П=(1000-(Ц/с_ц+В+Щ/с_щ))·с_п

П=(1000- ((590/3,1)+190+(1149/2,36))*2,6=320

7 Определение плотности бетонной смеси, кг/м³



y_{б/ см} = В+Щ+Ц+П

y_{б/ см} =190+590+1149+320=2259 кг/м³

8 Определение расхода добавки С3, кг:

Д = (Ц*С) / 100

где С - содержание добавки в бетоне, %.

Д = (590*0,3) / 100 = 1,77 кг Ц = 590 -1,77 = 588,33 кг

Таблица 7- Расчетные данные

Состав бетона	Цемент, кг	Вода, л	Мелкий заполнитель, Кг	Крупный заполнитель, кг	Добавка, кг
С добавкой	590	190	320	1149	1,77

1.6 Производственная программа и расчет потребности в исходном сырье и полуфабрикатах

Расчет производственной программы проектируемого цеха производится исходя из принятого режима работы.

Производительность цеха можно рассчитать по формуле:

кварцевый гранитный конвейерный заводской

П_вх = П_в· К_п, м³

где П_вх- производительность предприятия;

П_в - заданная производительность;

К_п - коэффициент, учитывающий брак и производственные потери.

К_п рассчитывается по формуле:

К_п = 1 + %потерь/100 = 1 + 5 /100 = 1,05, тогда



П_вх = 30000·1,05=31500 м³

1. Потребность предприятия в цементе.

Для производства 1м³ бетонной смеси марки М500 (В40) необходимо 590 кг цемента, значит для обеспечения годовой производительности предприятия необходимо 18585 тонн цемента.

2. Потребность предприятия в щебне.

Для производства 1м³ бетонной смеси марки М500 (В40) необходимо 1149 кг щебня, значит для обеспечения годовой производительности предприятия необходимо 36193,5 тонн щебня.

3. Потребность предприятия в песке.

Для производства 1м³ бетонной смеси марки М500 (В40) необходимо 320 кг песка, значит для обеспечения годовой производительности предприятия необходимо 10080 тонн песка.

4. Потребность предприятия в воде.

Для производства 1м³ бетонной смеси марки М500 (В40) необходимо 190л воды, значит для обеспечения годовой производительности предприятия необходимо 5985 м³ воды.

5. Потребность предприятия в добавках.

Для производства 1м³ бетонной смеси марки М500 (В40) необходимо 1,77 кг добавки, значит для обеспечения годовой производительности предприятия необходимо 5,6 тонны добавки С-3.

Рассчитанная потребность проектируемого предприятия в сырье представлена в таблице 7.

Таблица 7 - Расчет потребности в сырье и материалах

Марка бетона	Цемент, т	Крупный заполнитель, т	Песок, т	Добавка, т	Вода, м3	Смазка, т
М500	18585	36193	10080	5,6	5985	2,5



1.7 Расчёт и проектирование технологических зон

Определяются производственные площади для размещения технологического оборудования, вспомогательные площади для размещения запаса арматурных элементов, места складирования форм и оснастки, предварительной выдержки изделий до отправки их на склад готовой продукции, ремонта.

1. Вспомогательная площадь для выдержки готовых изделий до отправки их на склад:

где Q - годовая производительность, м³;

n - готовые изделия в смену;

V - объем изделия, размещаемого на 1м² площади цеха, м³;

К₁, К₂ - коэффициенты, учитывающие проходы и проезды, вид персонала

2. Вспомогательная площадь для размещения запаса арматурных элементов:

где m - усредненная масса арматурных конструкций, размещаемых на 1 м² при хранении в цехе с учетом проходов (по ОНТП 07-85 m=0,05).

3. По ОНТП 07-85 принимаем:

- площадь для складирования форм и оснастки в цеху - 20 м²;

- площадь для текущего ремонта - 30 м².

Размещено на Allbest.ru