Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Пермский государственный технический университет - ПГТУ»

Кафедра строительных материалов и специальных технологий

Курсовая работа на тему: «Проектирование бетоносмесительного цеха для производства лестничных маршей производительностью 13000 м³/год»

Студентка

Гр ПСК - 07 - 1:

Д.В. Ширинкина

Пермь, 2010



1. Основные характеристики изделия

В соответствии с заданием необходимо спроектировать БСУ для производств лестничных маршей. Эскиз изделия представлении на рисунке 1. Выберем марку марша из таблицы 1.1 ЛМ 30.11.15-4. Размеры изделия, мм: l = 3030 мм, b = 1050 мм, h_ом = 1500мм, l_ом = 2700 мм. Марка бетона - 300. Расход бетона на изделие - 0, 59м³, стали - 16,25 кг.

Рисунок 1. - Эскиз изделия

Таблица 1.1 Марки лестничных маршей ЛМ

Марка марша	Основные конструктивные и координационные размеры марша, мм	Расход материалов (справочный)	Масса марша (справоч-ная), т
					Бетон, м	Сталь, кг
ЛМ27.11.14-4 ЛМ27.12.14-4	2720	1050 1200	1400	2400	0,53 0,61	14,77 17,16	1,33 1,53
ЛМ27.11.14-4Л ЛМ27.12.14-4Л		1050 1200			0,53 0,61	14,91 16,36	1,14 1,30
ЛМ30.11.15-4 ЛМ30.12.15-4	3030	1050 1200	1500	2700	0,59 0,68	16,25 18,31	1,48 1,70

Лестничные марши должны удовлетворять требованиям ГОСТ 13015.0-83:

· по показателям фактической прочности бетона (в проектном возрасте и отпускной);

· по морозостойкости и водонепроницаемости бетона;

· по плотности легкого бетона;

· по истираемости бетона;

к маркам сталей для арматурных и закладных изделий, в том числе для монтажных петель;

· по отклонению толщины защитного слоя бетона до рабочей арматуры;

· по защите от коррозии.

Марши должны удовлетворять установленным при проектировании требованиям по прочности, жесткости и трещиностойкости.

Марши и площадки должны выпускаться с законченной отделкой верхних лицевых поверхностей

Значения действительных отклонений геометрических параметров элементов лестниц не должны превышать предельных, указанных в табл. 1.2

Таблица 1.2 Допустимые отклонения геометрических параметров

Наименование отклонения геометрического параметра	Наименование геометрического параметра	Предельное отклонение
Отклонение от линейного размера	Марши и площадки
	Длина
	до 4000	±5
	св. 4000	±6
	Ширина	±5
	Толщина	±3
	Размеры ребер, полок, выступов, отверстий и каналов	±5
	Положение выступов, выемок и отверстий	5
	Положение закладных изделий:
	в плоскости поверхности для закладных изделий размерами до 100	5
	то же, для закладных изделий размерами св. 100	10
	из плоскости поверхности	3
	Накладные проступи
	Длина	±5
	Ширина	±3
	Толщина	±2
Отклонение от прямолинейности	Прямолинейность профиля лицевой поверхности:
	ступени марша, площадки или накладной проступи длиной до 2500 на участке 1000	2
	марша или площадки длиной св. 2500 до 4000 на всей длине	±3
	то же, длиной св. 4000 на всей длине	±4



2. Требования к конструкционным материалам

2.1 Бетонная смесь

Бетоны, применяемые при изготовлении лестничных маршей, должны иметь следующие показатели качества:

- Марка бетона по прочности на сжатие должна быть М300, соответственно класс бетона должен быть В 22,5.

- Удобоукладываемость принимается в диапазоне от 5 до 9 см в соответствии со СНиПом 3.09.01-85.

- Показатель раствороотделения не должен превышать 6-8 %, в соответствии с пособием к СНиПу 3.09.01-85.

- Средняя плотность в диапозоне от 1600 до 2000 кг/м.

- Показатель истираемости бетона лестничных маршей не должен превышать 0, 8 г/см, а для лестничных маршей высшей категории качества - 0,6 г/см.

- Морозостойкость и водонепроницаемость бетона при эксплуатации лестничного марша при температуре ниже минус 40°С - F= 200, W= 4; от минус 20°С до минус 40°С - F= 200, W= 4; минус от 5°C до минус 20°С - F= 100, W= 4.

- Лестничные марши относятся к первой категории требований к трещиностойкости, в которой не допускается образование трещин.

- Содержание вовлеченного воздуха

В задании предложено взять бетонную смесь В15 П1 W4, но данная смесь не пригодна для изготовления изделия, так как не удовлетворяет требованиям по прочности на сжатие. Рекомендуется взять бетонную смесь марки М300. Марка по удобоукладываемости П1 предполагает осадку конуса в пределах 1-4 см, что не соответствует требованиям СНиПа. Поэтому целесообразно назначить марку П2.



2.1.1 Вяжущие вещества

В бетонных смесях для ЖБК используются следующие виды вяжущих: портландцемент, гидрофобный цемент, шлаковый цемент, быстротвердеющий цемент, пуццолановые цементы, глинозёмистый цемент, сульфатостойкий цемент, расширяющиеся цементы, напрягающий цемент, магнезиальный цемент. К изделию не предъявляется никаких специфических требований, и бетонная смесь не должна обладать особыми свойствами, следовательно, наиболее целесообразным будет применить для производства обыкновенный портландцемент.

Активность вяжущего вещества должна приниматься в пределах 1,2…2 прочности бетона. Следовательно, так как требуемая прочность бетона равна 300 кгс/см², активность цемента должна лежать в пределах от 360 до 600 кгс/см².

В задании предложено взять цемент ЦЕМ II / А - Ш В32,5, R_цем = 417кгс/см², который удовлетворяет требованиям, предъявляемым к вяжущим веществам. Он должен удовлетворять требованиям ГОСТ 10178-85. Цемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 10 ч от начала затворения.

2.1.2 Крупный заполнитель

Прочность на сжатия крупного заполнителя должна не менее чем в два раза превышать прочность бетона. Так как бетон должен быть марки не меньше, чем М300, крупный заполнитель должен быть марки не ниже, чем Д600.

В качестве крупного заполнителя для бетона применяют щебень, гравий или щебень из гравия. Щебень (материал в виде кусков с размерами 5--70 мм) получают путем дробления плотных горных пород, мартеновских или доменных шлаков, отходов керамической промышленности, кирпича и т. п. При дроблении горных пород обломки щебня получаются неправильной формы с шероховатой поверхностью. Щебни, имеющие зерна, приближающиеся по форме к кубу или тетраэдру, считаются лучшими для бетона. Гравий -- рыхлые обломки окатанной формы крупностью от 5 до 70 мм, образовавшиеся в результате естественного разрушения (выветривания) горных пород. Крупный заполнитель должен иметь среднюю плотность от 2000 до 2800 кг/куб.м. Щебень вследствие шероховатой поверхности зерен лучше сцепляется с цементным камнем и позволяет при прочих равных условиях получить более прочные бетоны, чем с гравием. Однако бетонные смеси на гравии имеют большую подвижность и лучшую удобоукладываемость, чем на щебне.

Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из изверженных и метаморфических пород, щебне из гравия и в гравии не должно превышать для бетонов всех классов 1% по массе. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из осадочных пород не должно превышать для бетонов класса В22,5 и выше - 2 % по массе; класса В20 и ниже - 3 % по массе.

Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в крупном заполнителе не должно превышать 35 % по массе.

Содержание зерен слабых пород в гравии и щебне из гравия не должно превышать 10% по массе для бетонов всех классов.

В задании в качестве крупного заполнителя предложено взять щебень из гравия фр = 5-20 мм. По составу щебень из гравия состоит из 75% зерен осадочных пород (известняки, доломиты) и около 25% зерен изверженных пород (граниты). Примем марку щебня из гравия Д800. Он соответствует требованиям, предъявляемым к крупному заполнителю.

2.1.3 Мелкий заполнитель

Мелкие заполнители должны иметь среднюю плотность зерен от 2000 до 2800 кг/куб.м.

Допустимое содержание пород и минералов, отнесенных к вредным примесям в заполнителях:

· аморфные разновидности диоксида кремния, растворимого в щелочах (халцедон, опал, кремень и др.) - не более 50 ммоль/л;

· сера, сульфиды, кроме пирита (марказит, пирротин и др.) и сульфаты (гипс, ангидрит и др.) в пересчете на SO(3) - не более 1,5% по массе для крупного заполнителя и 1,0% по массе - для мелкого заполнителя;

· пирит в пересчете на SO(3) - не более 4% по массе;

· слоистые силикаты (слюды, гидрослюды, хлориты и др., являющиеся породообразующими минералами) - не более 15% по объему для крупного заполнителя и 2% по массе - для мелкого заполнителя;

· магнетит, гидрооксиды железа (гетит и др.), апатит, нефелин, фосфорит, являющиеся породообразующими минералами, - каждый в отдельности не более 10%, а в сумме - не более 15% по объему;

· галоиды (галит, сильвин и др.), включающие водорастворимые хлориды, в пересчете на ион хлора - не более 0,1% по массе для крупного заполнителя и 0,15% по массе - для мелкого заполнителя;

· свободное волокно асбеста - не более 0,25% по массе;

· уголь - не более 1% по массе.

Зерновой состав мелкого заполнителя должен соответствовать графику (см. рис.2).

Рисунок 2. - График зернового состава мелкого заполнителя



В задании в качестве мелкого заполнителя предложено взять песок известняковый с модулем крупности М_к = 2,3. Он удовлетворяет требованиям, предъявляемым к мелкому заполнителю.

2.1.4 Вода

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

Вода не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров, масел.

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

Окисляемость воды не должна быть более 15 мг/л.

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

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

2.1.5 Добавка

Пластифи-цирующие добавки - добавки, увеличивающие подвижность бетонной смеси. В задании предложено взять добавку ЛСТ, которая относится к 3 группе классификатор по эффективности, т.е. средним пластификатором.

Для пластификации бетонной смеси и раствора ее вводят в небольшом количестве -- 0,1-0,5 % от массы цемента. В расчете на 1 м3 бетона расход добавки составляет всего 0,5.. 1 кг. В качестве аналогов можно применить СДБ (Сульфитно-дрожжевая бражка) и УПБ (Мелассная упаренная последрожжевая барда). Из таблицы 2.1.5.1 делаем вывод, что наиболее выгодно применить добавку ЛСТ, предложенную в задании.



Таблица 2.1.5 Сравнительные характеристики пластифицирующих добавок

Добавки	Условное обозначение	Содержание сухого вещества, %	Снижение водопотребности, %	Ориентировочное количество добавки в расчете на сухое вещество, % массы цемента	Достигаемый эффект	Примерная стоимость в пересчете на сухое вещество, руб./т
Сульфитно-дрожжевая бражка	СДБ	76	На 5-15	0,1-0,2	Улучшение удобоукладываемости, снижение расхода цемента, повышение прочности, сокращение цикла формования	65
Лигносульфонат технический марки В	ЛСТ	50	На 5-10	0,1-0,15	То же	53
Мелассная упаренная последрожжевая барда	УПБ	50	На 5-10	0,2-0,3	Улучшение удобоукладываемости, снижение расхода цемента, повышение прочности, морозостойкости, сокращение цикла формования бетонной смеси	100

2.2 Арматура

Для армирования лестничных маршей следует применять:

стержневую горячекатаную арматурную сталь классов А-I, А-III по ГОСТ 5781-82 и А-IIIв, изготовляемую из арматурной стали класса А-III, упрочнением вытяжкой, с контролем величины напряжения и предельного удлинения;

стержневую термомеханическую упрочненную арматурную сталь классов Ат-IIIС и Ат-IVС по ГОСТ 10884-81;

проволоку класса Вр-I по ГОСТ 6727-80 и класса Врп-I по ТУ 14-4-1322-85.



3. Подбор состава бетона

3.1 Исходные данные

· Бетон B22,5 (R_б = 29,4 МПа).

· Подвижность бетонной смеси П2 (5…9 см)

· Цемент ЦЕМ II / А - Ш В32,5. R_ц = 41,7 МПа

· Крупный заполнитель - щебень из гравия. НКЗ = 20мм. Марка по прочности на сжатие - Д800. Истинная плотность 2,6 кг/л, плотность 1,48 кг/л.

· Мелкий заполнитель - песок известняковый. Мк =2,3, водопотребность -7%. Р_п = 2,63 кг/л.

· Добавка суперпластификатор ЛСТ. Дозируется в количестве 0,1-0,15% от массы вяжущего. Среднее уменьшение расхода воды - 8%.

3.2 Подбор состава бетона без учета добавки

Определяем В/Ц

В/Ц=А*R_ц/( R_б + А*0,5*R_ц) (3.1)

где В/Ц - водоцементное отношение

R_б - активность бетона, кгс/см²

R_ц - активность цемента, кгс/см²

А - коэффициент, учитывающий качество материалов для бетона.

В/Ц = 0,6*41,7 /(29,4 + 0,6*0,5*41,7) = 0,6

По графику на рисунке 3.1. определяем необходимое количество воды. Принимаем осадку конуса раной 7 см, откуда следует, что водопотребность смеси составляет 195л/м³. Поскольку в качестве крупного заполнителя используется щебень из гравия, водопотребность следует увеличить на 10 л, после чего она будет составлять 205л/м³.

Рисунок 3.1 - График водопотребности В пластичной бетонной смеси, изготовленной с применением портландцемента, песка средней крупности (водопотребность 7%) и гравия наибольшей крупности: 1-70 мм; 2-40 мм; 3-20 мм; 4-10 мм ОК -- осадка конуса

Определяем расход цемента по формуле Ц = В : В/Ц = 205 / 0,6 = 341 кг/м³. По СНиПа 82-02-95 минимальный расход цемента ЦЕМ II / А - Ш В32,5 на бетонную смесь для армированного изделия, подверженного атмосферным воздействиям равен 320 кг/м³. Полученное значение удовлетворяет требованиям СНиПа.

Коэффициент раздвижки б находим по таблице 3.1. путем интерполяции. б=1,42.

Пустотность щебня

Пщ= 1- с_н/ с_и (3.3)

П_щ = 1 - p_ср/р_{нас -}= 1 - 1,48 / 2,6 = 0,43



Таблица 3.1 Оптимальные значения коэффициента б для пластичных бетонных смесей

Расход цемента, кг/м3	Оптимальные значения коэффициента б при В/Ц
	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
	250	-	-	1,26	1,32	1,38
	300	-	1,3	1,36	1,42	-
	350	1,32	1,38	1,44	-	-
	400	1,4	1,46	-	-	-
	500	1,5	1,56	-	-	-

Определяем расход щебня по формуле

Щ = 1000 / (бП_щ / р'_щ- + 1 / р_щ) = 1000 / (1,42 * 0,43 / 1,48 + 1 / 2,6) = 1254 кг/м³

Определим расход песка по формуле

G = h_-g---- (1000 - W | h_w - D - O | h_o ) = 2?63(1000 - 341|3?1 - 205 - 1298 | 2?6) = 533 ru|v³

Посчитаем соотношение между мелким и крупным заполнителями r = П/Щ = 0,42. Соотношение соответствует оптимальному.

Рисунок 3.2 Зависимость оптимального соотношения крупного и мелкого заполнителя от расхода цементного теста.



3.3 Расчет состава бетона с учетом добавки

Добавка ЛСТ. Оптимальная дозировка - 0,15% от массы цемента. Среднее уменьшение расхода воды К = 8%.

Определим новый расход воды

B₁ = B*(1-K) = 205*(1-0,08) = 189л/м³

В/Ц = const = 0,6, откуда Ц' = B : B/Ц = 189 / 0,6 = 314,3 кг/м³

Коэффициент раздвижки б' = 1,38

O' = 1000 | (бG_o | h'_o- + 1 | h_o) = 1000 | (1?38 * 0?43 | 1?48 + 1 | 2?6) = 1273 ru|v³

G' = h_-g---- (1000 - W | h_w - D - O | h_o ) = 2?63(1000 - 314|3?1 - 189 - 1273 | 2?6) = 580 ru|v³

r = П/Щ = 0,56,

соответствует оптимальному

Определим количество вводимой добавки

m_д = Ц*Д =314*0,0015 = 0,472

Определим количество вводимого концентрированного раствора добавки бетон узел арматура бетоносмесительный

A=ЦД/(kp_p-) = 314*0,15/(14*1,063)=3,16 л/м-³



Определим недостающее для затворения количество воды

В-₂ = В₁ - Ар_р(1 - k/100) = 189 -3,16*1,063(1-14/100) = 185,7 л/м³

Определим новую прочность бетона из формулы

В/Ц = AR_ц/(R_б + А*0,5R_ц).

R_б = AR_ц ( Ц/В - 0,5) = 0,6*41,7 ( 1,67 - 0,5 ) = 29,19 МПа.

Таблица 3. Результаты расчета состава бетонной смеси

Цемент, кг/м3	Добавка л/м3	Песок, кг/м3	Щебень, кг/м3	Вода, л/м3	Плотность, кг/м3
314,3	3,16	580	1273	185,7	2399,8



4. Основные расчеты бетоносмесительного узла

4.1 Режим работы предприятия

Для бетоносмесительного цеха по производству лестничных маршей производительностью 13000 м³/год принимаем количество рабочих суток в году - 260 при трехсменной работе (смена - 8 часов). Годовой фонд рабочего времени будет составлять (260-7)*3*8 = 6072 ч. (с учётом 7 суток на ремонт и обслуживание оборудования).

4.2 Составление рабочей программы предприятия

В течение года должно быть произведено 13тыс. м_-³ бетонной смеси. В таблице 4.1. представлена рабочая программа, обеспечивающая данную производительность.

Таблица 4.1 Рабочая программа предприятия

	Расход
	На 1м3	В год	В месяц	В сутки	В смену	В час	на замес
БС, м3	-	13000	1083.333	35.616	11.8721	1.484	0.05496
С учетом потерь 2%	-	13260	1105	36.329	12.1096	1.514	0.05606
Цемент, т	0.3143	4086.33	340.5278	11.195	3.73181	0.466	0.01728
С учетом потерь 1%	0.3175	4127.2	343.9331	11.307	3.76913	0.471	0.01745
Вода, л	185.7	2414147	201178.9	6614.1	2204.7	275.6	10.2069
С учетом потерь 1%	187.56	2438289	203190.7	6680.2	2226.75	278.3	10.309
Щебень, т	1.273	16548.7	1379.056	45.339	15.1129	1.889	0.06997
С учетом потерь 2%	1.2984	16879.6	1406.637	46.246	15.4152	1.927	0.07137
Песок, т	0.5796	7535.35	627.9459	20.645	6.8816	0.86	0.03186
С учетом потерь 2%	0.5912	7686.06	640.5049	21.058	7.01923	0.877	0.0325
Добавка, кг	0.4715	6129.5	510.7917	16.793	5.59772	0.7	0.02592
С учетом потерь 1%	0.4762	6190.8	515.8996	16.961	5.65369	0.707	0.02617
Раствор добавки, л	3.1683	41187.3	3432.278	112.84	37.614	4.702	0.17414
С учетом потерь 1%	3.1999	41599.2	3466.601	113.97	37.9901	4.749	0.17588

4.3 Расчет по складу сырьевых материалов

4.3.1 Расчет склада цемента

Склад должен обеспечивать запас цемента на 7 суток беспрерывной работы, следовательно он должен вмещать 79,15т цемента. С учетом коэффициента возможных потерь при разгрузочных и транспортных операциях, равного 1,04 и коэффициента заполнения емкости 0,9 итоговая вместимость склада должна составлять 91,46т цемента. В качестве склада цемента будут использованы 2 силоса вместимостью 75т каждый и объемом 55 м³. Тогда суммарная вместимость силосов будет составлять 150т.

Cхема силоса приведена на рисунке 4.1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

75-тонный силос для цемента (сборный)

Наименование	EPCS-75
Вместимость	55 m3/ 75 т
Диаметр	3600 мм
Общая высота силоса	12000 мм
Высота опор	6000 мм
Выходная высота конуса	4000 мм



4.3.2 Расчет склада крупного и мелкого заполнителей

Запас заполнителей, требуемый для выполнения производственной программы завода железобетонных изделий:

Щ = QЗ_щn/р (4.5)

где Щ - запас щебня на складе, м³

Q - производительность завода, м³/год

З_щ - средний расход щебня, м³/м³ бетонной смеси

n - запас заполнителей при поступлении их на склад автомобильным транспортом, сутки

р - расчетный годовой фонд рабочего времени, сутки

Щ= 57120*0,9*7/365 = 985,9 м³

П = QЗ_пn/р (4.6)

где П - запас песка на складе, м³

Q - производительность завода, м³/год

З_п - средний расход песка, м³/м³ бетонной смеси

n - запас заполнителей при поступлении их на склад автомобильным транспортом, сутки

р - расчетный годовой фонд рабочего времени, сутки

П=57120М0,45М7/365=493м³

Угол естественного откоса заполнителей - 40є. Высоту штабеля принимаем 12 м. Схема склада заполнителей приведена на рисунке 4.2.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4.2 - Схема склада заполнителей

Рассчитаем площадь склада:

а=(Щ+П)/S (4.7)

где а - длина склада, м

Щ - расход щебня, м³

П - расход песка, м³

S - площадь боковой стороны склада, м²

a=(985,9+493)/2*12²/(2*tg40))=8,63 м

S_скл=2хa (4.8)

где S_скл - площадь склада, м²

2х - ширина склада, м

a - длина склада, м

S_скл=12*ctg40*2*8,63=246,846 м²

Площадь склада заполнителей с учетом коэффициента, учитывающего устройство проездов и проходов К=1,5:

S_скл=370 м²



4.4 Расчет расходных бункеров

Объем расходных бункеров рассчитывается по формуле:

V=tQ_часЗ/г (4.9)

где V - запас материала в расходных буккерах, м³

t - время запаса материала в бункере, час

Q_час - часовая производительность бетонной смеси, м³/ч

З - расход материала на м³ бетонной смеси, м³

г - коэффициент заполнения бункера

Запас заполнителей в расходных бункерах на 3 часа:

V_щ = 3*9,22*0,9/0,9 = 27,66 м³

V-_п = 3*9,22*0,45/0,9= 13,83 м³

Запас цемента в расходном бункере на 3 часа:

Vц = 3*9,22*0,265/0,9 = 8,14 м³

Запас раствора добавки в расходных баках на 3 часов:

Vр-р=3*9,22*0,00932/0,9 = 0,29 м³

Схема расходного бункера представлена на рисунке 4.2.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4.2 - Схема расходного бункера.

Рассчитаем габаритные размеры расходных бункеров при высоте, равной двум ширинам основания

V = SH (4.8)

где V - объем расходного бункера, м³

S - площадь основания бункера, м²

Н - высота расходного бункера, м

(4.9)

Х_-щ=2,4 м Н=4,8 м

X_п=1,9 м Н=3,8 м

Х_ц=1,6 м Н=3,2 м

Для добавки в сухом виде принимаем бак емкостью 10 л.

Для воды используем бочку емкостью 1 м³.

Для хранения готового раствора добавки принимаем бак емкостью 300 л.

Размещено на Allbest.ru