Цех по производству арболитового блока

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки РФ

Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова

Инженерно-технический институт

Кафедра “Производство строительных материалов, изделий и конструкций”

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине “Технология изоляционных материалов и изделий”

на тему: “Цех по производству арболитового блока”

Выполнил: ст.гр. ПиПСМИК-11

Егорова С.Ю.

Руководитель: д.т.н., профессор

Турантаев Г.Г.

Якутск 2015

ВВЕДЕНИЕ

В этой работе, я должна построить цех по производству конструкционно-теплоизоляционного арболитового блока, с размерами (400х400х600).

Арболит - легкий бетон крупнопористой структуры, получаемой подбором состава смеси из органического целлюлозного заполнителя (растительного происхождения), минерального вяжущего, воды и химических добавок. Особенность арболита по сравнению с такими аналогичными материалами как фибролит, древесно-стружечные плиты, силолит и др., состоит в том, что для его получения пригодно более широкая номенклатура органических целлюлозных заполнителей.

Арболит сочетает в себе положительные свойства дерева и бетона: не горит, относительно биостоек, морозостоек, нетоксичен хорошо регулирует термовлажностный режим в помещении, обрабатывается механизированным инструментом имеет волокнисто-вязкую структуру, транспортабелен т.е. он обладает оптимальными свойствами для малоэтажного домостроения. Арболит на древесной дробленке применяют для строительства жилых, производственных и сельскохозяйственных зданий.

Производство и применение арболита позволяет снизить материалоемкость, энергоемкость, массу здания и удельные капитальные затраты на изготовление 1 кв. метра стенового материала по сравнению с бетоном на пористых заполнителях. Применение каждого кубического метра арболитовых конструкций в строительстве с наиболее дешевым строительным материалом-керамзитобетоном дает экономический эффект. Одновременно решается и другая важная задача-защита окружающей среды от загрязнения отходами промышленного и сельско-хозяйственного производства. Технология арболита не сложна, а производство не требует больших капитальных вложений.

Требования к свойствам идеальной фасадной конструкции сводятся к следующему перечню:

1. способность служить в качестве несущих и самонесущих стен;

2. обладание высокими теплотехническими свойствами;

3. обеспечение достаточной звукоизоляции;

4. влагостойкость;

5. морозостойкость;

6. воздухопроницаемость;

7. паропроницаемость;

8. достаточная легкость;

9. экологическая чистота;

10. соответствие противопожарным нормам;

11. долговечность;

12. гибкость при воплощении архитектурных решений.

Достоинства арболита.

1.Арболит инертен и долговечен:

-- Не горит.

-- Не гниет, так как не поражается микроорганизмами и грибками (плесенью).

-- Устойчив к воздействию химических веществ.

2. Прочен:

-- Обладает повышенной сопротивляемостью ударным нагрузкам, то есть не трескается. Это важно как при эксплуатации зданий, так и при перевозке арболитовых блоков автомобильным транспортом. Этим свойством не обладает ни один кладочный материал на минеральной основе.

-- Имеет высокий предел прочности при изгибе.

-- Конструкционный арболит может восстанавливать свою форму после временного превышения предельных нагрузок.

3. Технологичен:

-- Гвозди и крючки в арболит можно забивать так же легко, как в древесину.

-- Легко поддается рубке, обработке сверлением и пилением.

4. Экологичен:

-- Безвреден для здоровья и окружающей среды.

-- Обеспечивает хорошую звукоизоляцию помещений.

5. Экономичен:

-- «Дышит». Это его свойство позволяет снизить расход энергии на вентиляцию зданий.

-- Хорошо сохраняет тепло -- стена из арболитного блока толщиной 40 см соответствует по теплопроводности толщине стены из кирпича в 1,5 м. Это позволяет уменьшить затраты на отопление, снизить расход материала при строительстве, увеличить жилую площадь дома за счет сокращения толщины стен.

-- Масса 1 м² арболитовой стены по весу в 2 раза легче керамзитобетонной и в 4 раза кирпичной кладки. Это позволяет использовать более простые и дешевые фундаменты.

Преимущества применения арболита в малоэтажном строительстве.

1. Жилье строится из экологически чистого материала.

2. Низкая стоимость коробки здания.

3. Низкие эксплуатационные затраты на отопление и вентиляцию.

4. Возможность применения в сейсмоопасных зонах.

Считается, что до сих пор ни один из стеновых материалов или композиционных конструкций на Российском рынке не в состоянии в полной мере удовлетворить полному комплексу приведенных требований.

Между тем такой материал - АРБОЛИТ - разработан еще в 60-е годы. Арболит, воплотивший в себе свойство древесины и цемента, не только удовлетворяет всем перечисленным выше требованиям но даже и дополняет их. Он успешно применяется заграницей (дюризол, вундстроун, велокс, чентери-боад, пилин бетон, дюрипанель - другие его названия), в ближнем зарубежье (Белоруссия, Украина), в центральных регионах России (Москва, Санкт-Петербург, Краснодар, Новокузнецк, Томск, Красноярск, Архангельск, Ростов, Ульяновск, Чита, Курганов, Смоленск и т.д.).

В Якутии не когда действовали значительные мощности строительной индустрии специализировавшиеся на выпуске полносборных жилых домов из арболитовых панелей в п. Кыл-Бастах и в г. Вилюйске, функционировали кустарные цеха в разных местах. С учетом сегодняшних реалий строительного рынка на зрела необходимость вспомнить это «хорошо забытое старое» и вновь внедрить арболит в качестве материала для ограждающих конструкций при строительстве объектов различного назначения в Якутии.

В использовании арболита нам видится один из радикальных путей снижения стоимости строительной продукции. Сказанное подтверждается как за рубежом, так и отечественным опытом применения арболита.

Арболит превосходит большинство строительных материалов по основным характеристикам, особенно по теплофизическим свойствам. Теплопроводность арболита составляет 0,09 Вт/м^2оС, благодаря своим свойствам из Арболита в Антарктиде в 60-х годах прошлого века на одной из советских научных станций было построено три служебных здания и столовая, при этом толщина арболитовых стен была 30 см! И этом в суровом Антарктическом климате.

Арболит является одним из самых экологически чистых материалов, потому что блок из арболита состоит на 90% из дерева. Это придает арболиту дышащие свойства, что приближает по свойствам к деревянному дому. Однако в отличии от дерева арболит не гниет и не подвержен разрушению под действием грибка и микроорганизмов. Арболит - не горит и способен в течении 1,5 часа сопротивляться огню. Это свойство придает арболиту - высокосортный цемент и сернокислый алюминий - химическая добавка, используемая для очистки воды. Все вышеперечисленные свойства арболита делают его самым оптимальным материалом для строительства дома, коттеджа, бани, гаража, забора, беседки.

Арболит выдерживает большие нагрузки. Там где, например, керамзитобетонный блок аналогичной прочности на усиленное сжатие - начнет трескаться и раскалываться на части, арболитовый блок просто незначительно сожмется. Как следствие, при колебаниях грунта, температурных перепадах не грамотно сделанном фундаменте - стены из арболита не дадут трещин, в отличии от керамзитобетона, других легких бетонов или кирпича.

Цена керамзитобетона и арболита почти равная, небольшая переплата за арболит нивелируется за счет теплосбережения.

Арболитовые блоки легче и габаритнее керамзитобетонных, в следствии чего происходит экономия во времени кладки и на применяемые растворы.

Экологическая безопасность производства арболита значительно выше, чем производство керамзитобетона. Наполнитель последнего, получают обжигом глины, а это вредное производство.

Известные физико-технические и экологические характеристики, низкая стоимость и ряд других достоинств арболитовых стеновых блоков выгодно отличают возведенные из него от традиционных стен из бетонных камней при использовании в малоэтажном и каркасном строительстве зданий и сооружений различного назначения при этом значительно снижается сметная стоимость строительства за счет:

1.существенного, до 1,5 и более раз уменьшение веса ограждающих конструкций и в следствии этого, сокращение затрат на устройство несущих конструктивных элементов и на сооружение фундаментов;

2. низкая, по сравнению с традиционными стеновыми материалами стоимостью арболитовых блоков;

3.снижение трудозатрат на возведение единицы ограждающих конструкций;

4.от 70 до 90% объема является древесная щепа, которая является местным сырьем и имеется в достаточном количестве могут использовать отходы лесопилок. фасадный арболит строительство производство

Линия, по производству арболита, не сложная, легкая в монтаже, не требует больших производственных площадей. Обслуживают производство четыре человека. Обучение персонала возможно за три дня. Линию вводят в эксплуатацию за 1,5-2 месяца, а уже за 3-4 вы его окупите полностью.

Для производства арболита потребуется: цемент (не меньше 400 марки), вода и отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности (опилки, щепа, стружка). также можно использовать специальные добавки для бетона, ускоряющие твердение материала, повышающие его бактерицидные и иные характеристики.



1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Рис. 1 Арболитовые блоки

ГОСТ-19222-84. Арболит и изделия из него.

Имеет марки 5,10,15,25,35,50 и в зависимости от средней плотности в высушенном до постоянной массы состоянии подразделяются на:

1. Теплоизоляционный-со средней плотностью до 500 кг/м³;

2. Конструкционный-со средней плотностью от 500 до 800 кг/м³.

Виды арболита

Таблица 1.

Вид арболита	Класс по прочности на сжатие	Марка по прочности при осевом сжатии	Средняя плотность, кг/м3, арболита на измельченной древесине
Теплоизоляционный	В 0,35	М5	400-500
Теплоизоляционный	В 0,75	-	500-650
Теплоизоляционный	В 1,0	М15	500
Конструкционный	В 1,5	-	500-650
Конструкционный	В 2,0	М25	500-700
Конструкционный	В 2,5	М35	600-750
Конструкционный	В 3,5	М50	700-850

Характеристики арболита

Таблица 2.

Показатель	Заполнитель - древесная щепа
Средняя плотность, кг/м3	600-650
Прочности при сжатии, МПа	0,5-1
Прочности при изгибе, МПа	0,7-1
Теплопроводность арболита Вт/(м°С)	0,12
Морозостойкость, цикл	25-50
Водопоглощение, %	40-85
Усадка, %	0,4-0,5
Биостойкость	V группа
Огнестойкость	0,75-1,5 ч
Звукопоглощение, 126-2000 Гц	0,17-0,6

Сравнение арболита с другими строительными материалами

Для подтверждения преимуществ арболита сравним его свойства со свойствами других распространенных строительных материалов.

Кирпич. С точки зрения теплопроводности 30-сантиметровая стена из арболита обеспечивает более качественную теплоизоляцию, чем стена в три кирпича (75см). При этом масса кирпича будет в 10-15 раз выше, чем масса аналогичного объема арболита. Легкость арболита позволяет использовать

облегченный фундамент. Кроме того, использование более крупных арболитовых блоков повышает скорость строительства. К тому же арболит легко пилится, сверлится, держит саморезы и гвозди. Арболитовая стена удерживает штукатурку без армирующей сетки.

Кирпич относится к абсолютно негорючим материалам, однако, при пожаре кирпичная кладка, как правило, подвергается деформации, что значительно снижает ее прочность. Прочностные характеристики кирпича, конечно, выше, но деформативные свойства значительно хуже. Арболит же способен работать на изгиб, а при разгружении легко восстанавливать форму.

Пенобетон и газобетон. Основным недостатком этих материалов является хрупкость. Абсолютные прочностные показатели у таких поризованных бетонов и арболита примерно одинаковые, но стены из пенобетона подвержены растрескиванию от усадки, колебаний грунта, температурных факторов и других временных нагрузок.

Дерево. Природный материал, знаете ли…почти идеален: низкая теплопроводность, высокая паропроницаемость, прекрасно выглядит, живет долго и уж куда как экологически чисто. Однако качественный арболит, состоящий на 95% объема из деревянной щепы, позволяет получить все преимущества деревянного дома, одновременно обладая рядом существенных плюсов.

Теплопроводность стандартного блока из арболита в 40 см соответствует теплопроводности классических бревенчатых стен в 70 см. Стены из дерева обеспечивают пассивную вентиляцию («дышат») огромной мощности - до 35% внутреннего воздуха в помещении может обновляться через поры стен каждые сутки. Стены из арболита также обладают схожими свойствами.

Основной недостаток дерева - его горючесть, а арболит не поддерживает горение, способен долгое время противостоять высоким температурам.

В отличие от дерева арболит не гниет, так как не поражается грибками и микроорганизмами. Древесная щепа предварительно подвергается воздействию минерализаторов (чтоб лучше сращивалась с бетоном), а при эксплуатации в блоках ограждена от внешних воздействий цементной защитой. Еще одно преимущество перед деревом - малая усадка: усадка строения из арболита составляет 0,4%, а усадка деревянных строений - 10%. Данное обстоятельство не позволяет производить быстрое строительство и отделку здания из дерева.

С точки зрения прочностных характеристик арболит относится к конструкционным материалам и способен выдерживать даже бетонные перекрытия при высоте строения до 3-х этажей.

Цена на арболит с первого взгляда кажется высокой по сравнению с другими материалами, однако, стоимость готового дома оказывается минимум на 30% ниже, чем при строительстве из любого другого материала. Экономия создается за счет меньшей толщины стен, отсутствия дополнительных утеплителей, облегченного фундамента, дешевизны отделки.

Сравнение арболита с другими стройматериалами

Таблица 3.

Наименование материала	Плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/(м°С)	Морозостойкость, циклов	Предел прочности при сжатии, МПа
Кирпич керамический	1550-1700	0,6- 0, 95	25	2,5- 25
Кирпич силикатный	1700-1950	0,85-1,15	25	5-30
Керамзитобетон	900-1200	0,5-0,7	25	3,5-7,5
Газобетон	600-800	0,18- 0,28	35	2,5-15
Пенобетон	200-1200	0,14-0,38	35	2,5-7,5
Дерево	450-600	0,15	-	1,5-4,0
Арболит	400-850	0,08-0,17	25-50 0	5-2,5



2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор способа технологической схемы производства

Основной задачей, стоящей перед технологом арболитового производства, является подбор древесного заполнителя с минимальным содержанием в них экстрактивных веществ и сахаров, которые отрицательно влияют на процесс схватывания и твердения вяжущего.

Для приготовления арболитовой смеси применяют органический заполнитель, минеральные вяжущие вещества, водные растворы различных химических добавок и воду. При производстве готовых изделий из арболита, кроме перечисленных материалов, используют инертные плотные заполнители (песок, гравий) для приготовления цементно-песчаного раствора или бетона и нанесение на изделие фактурных и конструкционных слоев, а также стальную арматуру, закладные детали, красители, керамические или стеклянные плитки и другие отделочные материалы.

Органический заполнитель, применяемый в производстве арболита, может быть двух основных видов:

1) древесный, исходным сырьем для производства которого служат низкокачественная и дровяная древесина, различные отходы в виде кусковой и измельченной древесины;

2) из отходов сельскохозяйственного производства (из костры льна, конопли, рисовой соломы, стеблей хлопчатника и т.п.)

Практика изготовления арболитовых изделий показывает, что трудно получить плотную структуру арболитовой массы с крупным древесным заполнителем путем применения принципа подбора состава бетона. Для получения плотной и связной структуры арболита в курсовом проекте будем применять частицы древесины небольшой толщины и значительной длины, для наилучшего переплетения их между собой. В связи с этим древесный заполнитель будет проходить две стадии обработки: отходы древесины в рубильной машине перерабатываются в щепу, а щепа попадая в молотковую дробилку перерабатывается в древесную дробленку. Вторичные переработки щепы в древесную дробленку дает ряд преимуществ:

1. Из-за увеличения поверхностной площади получаем лучшее сцепление дробленки между собой при помощи цементного камня;

2. Ускоряется процесс замачивания древесного заполнителя, что улучшает условия приготовления арболитовой смеси;

3. Лучшая удобоукладываемость арболитовой смеси и лучшее взаиморасположение частиц между собой.

Другие виды измельченной древесины, получаемой в процессе лесопиления, деревообработки, а также приготовление дубильных экстрактов, - станочная стружка, опилки, одубина, отходы от деревянной тары, пни и корни могут быть использованы в качестве исходного сырья для получения заполнителя в производстве арболита только после экспериментальной проверки опытной партии изготовленных изделий.

Для изготовления наиболее качественных арболитовых изделий рекомендуется применять преимущественно заполнители, получаемые из отходов лесопиления и деревообработки, особенно из хвойных пород древесины (сосны, ели).

Среди разных видов древесного сырья для приготовления заполнителя следует выделить лиственницу. До недавнего времени использование древесины этой породы считалось недопустимой, поскольку она содержит по сравнению с другими породами наибольшее количество водорастворимых веществ, затрудняющих твердение цемента. Другая особенность лиственницы -большой удельный объем коры (до 15% от объема ствола). Арболитовая масса на портландцементе с заполнителем из древесины лиственницы не твердеет при обычном способе производства арболита. Однако специальные разработки показали возможность применения лиственной древесины в качестве заполнителя для арболита.

Для рекомендуемых составов СН 549-82 (инструкция по проектированию, изготовлений и применению конструкций и изделий из арболита) древесно-цементное отношение в арболите принимают 0.6, а ВЦ в пределах 1.1-1.3.

В производственных условиях число компонентов и вид добавок определяют исходя из конкретных условий: качества применяемого древесного заполнителя, назначения и условий эксплуатации изделий и конструкций. Технология арболита в основном включает те же операции, что и технология обычного бетона на пористых заполнителях. Однако целлюлозный заполнитель как специфический материал вносит свои коррективы во все технологические операции.

Важнейшим из технологических факторов, влияющие на физико-механические свойства арболита и экономические показатели его производства - способ формования и уплотнения. От него прежде всего, зависит макроструктура такие ее функции, как средняя плотность, тепло- и звукопроводимость, влагостойкость. Получают арболитовую смесь практически на том же оборудовании, что и обычный бетон на пористых заполнителях. Наиболее пригодны бетоносмесители С-773, С-951, С-209, СМ-290. [1]

На большинстве технологических линий арболитовые конструкции и изделия формуются в стальных формах. Для заполнителя в стальных формах могут быть рекомендованы двухбункерные бетоноукладчики типа С-166А. Главная задача при укладке смеси в форму - равномерно распределить ее по всей форме. Это достигается заполнителем формы в уровень с бортами или в уровень с насадкой. Из-за упругости арболитовой смеси высоту бортоснастки формы определяют с учетом коэффициента уплотнения. Коэффициент уплотнения назначают в зависимости от требуемой средней плотности арболита в пределах 1,2-1,6. Для средней плотности 700 кг/м при использовании дробленки хвойных пород он равен 1,3.

Следующей задачей является решение вопроса дозировки воды в арболитовую смесь, при этом рассматривается 2 варианта:

1. Дробленка с естественной влажностью подается в смеситель и туда же подается необходимая вода;

2. Дробленка предварительно замачивается в специальном устройстве, освобождается от свободной воды и подается в смеситель с раствором химических добавок.

Исследования показали, что прочность образцов арболита, изготовленных на незамоченной и предварительно замоченной древесной дробленке одинакова. В данном курсовом проекте выбирается второй вариант, который имеет ряд преимуществ:

1) не нужно определять влажность древесной дробленки и рассчитывать количество воды на каждый замес, т.к. влажность дробленки при замачивании выравнивается (влажность незамоченной дробленки колеблется от 30 до 90%, а влажность замоченной колеблется в узких пределах);

2) упрощается приготовление арболитовой смеси, так как основная масса необходимой воды еже находится в древесной дробленке и требуется только добавка воды, весовое количество которое колеблется узких пределах.

3) Ускоряется процесс приготовления арболитовой смеси, так как для пропитки дробленки водой нужно не менее 5 минут, а в данном случае дробленка уже пропитана.

4) Упрощаются условия работы из-за отсутствия или уменьшения пыления.

5) В зимних условиях древесная дробленка при замачивании освобождается от снега и льда.

6) Древесная пыль, находящаяся в дробленке, оседает на дно замачивающего устройства, что улучшает свойства дробленки.

7) замоченная дробленка более пластична, что улучшает условия укладки смеси, а в процессе твердения арболитового изделия всегда достаточно воды для гидратации цемента.

8) Замачивающее устройство одновременно дозирует количество дробленки на замес.

Как уже было сказано выше, твердение цементного теста и связанного с ним набора прочности зависит от вида и состояния древесного заполнителя. Так как в древесине содержатся экстрактивные вещества, применяют минерализацию древесного заполнителя (предварительная обработка ее минеральными солями, такими как хлористый кальций, сернокислый алюминий +жидкое стекло и др.) Соли также могут быть введены в состав арболитовой смеси, что и предлагается в курсовом проекте. Использование минерализаторов уменьшает вредное воздействие экстрактивных веществ древесины на цемент и позволяет получить арболит достаточно высокого качества.

Арболитовая смесь несыпучий материал, поэтому для ее приготовления используют смесители с принудительным воздействием перемешивающих органов.

Из-за упругих свойств древесного заполнителя наблюдается специфическое явление для технологии арболита, при котором сформованное изделие после снятия давление начинает изменять свою толщину в направлении совпадающем с направлением уплотняющего усилия, т.е происходит распрессовка смеси.

На предприятиях арболитовые изделия формуют в горизонтальных формах следующими основными способами: силовым вибропрокатом, вибропрессованием, вибрацией с пригрузом, послойной укаткой роликами, тромбованием, прессованием. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.

В курсовом проекте используется способ формования вибропрессования. Для виброплощадок работающих на формовании арболитовых изделий, с амплитудой 0,15-0,6 мм и частотой 33 Гц. Оптимальная продолжительность вибрации для арболитовой смеси из древесной дробленки без пластифицирующих добавок составляет 30-40 с. При правильно подобранном режиме вибрации в горизонтальных формах обеспечивается необходимое сцепление цементно-песчаных слоев с арболитом.

Как показывает практика уплотнение арболитовых смесей в горизонтальных формах вибрацией становится более эффективным при использовании подвижных смесей (например литых поризованных) и укладке на открытую поверхность какого-либо пригруза. В этом случае частицы заполнителя, получающие наибольшую подвижку от вибраций, начинают более интенсивно сближаться и стараются занять положение наилучшей упаковки.

Отделка изделий из арболита может осуществляться в процессе формования изделий на технологической линии и после формования. В курсовом проекте при изготовлении стеновых панелей будет осуществляться отделка наружных и внутренних поверхностей в процессе формования изделий.

2.2 Функциональная схема

Технологический процесс изготовления арболитовых изделий и конструкций в большинстве действующих цехов состоит их следующих переделов:

дробление и подготовка заполнителя по гранулометрическому составу,

обработка заполнителя химическими растворами,

дозировка компонентов арболита,

приготовление арболитовой смеси,

укладка ее в формы и уплотнение,

термообработка отформованных изделий,

вызревание при положительных температурах,

транспортировка изделий на склад. [2]

Органический целлюлозный заполнитель

Многие органические целлюлозные заполнители, в том числе и древесина (древесный заполнитель), наряду с присущими им ценными свойствами (малая средняя плотность, хорошая смачиваемость, легкость обработки, в частности дроблением и др.), имеют и отрицательные качества, которые затрудняют получение арболита высокой прочности из высокопрочных компонентов (цементный камень и древесина). К специфическим свойствам органического целлюлозного заполнителя, отрицательно влияющим на процессы структурообразования, т.е. прочность и стойкость арболита к влагопеременным воздействиям, относятся: повышенная химическая активность; значительные объемные влажностные деформации и развитие давления набухания; резко выраженная анизотропия; высокая проницаемость; низкая адгезия по отношению к цементному камню; значительная упругость при уплотнении смеси.

Эти специфические свойства древесного заполнителя в разной степени влияют на процессы структурообразования и физико-механические свойства арболита, однако для получения высококачественных изделий и конструкций должны учитываться в их технологии.

Исследования показали, что сроки твердения арболита и его прочность зависят от химического состава древесины. Установлено, что наиболее вредное воздействие оказывают легкорастворимые простейшие сахара: сахароза, глюкоза, фруктоза и часть гемицеллюлозы, способной в определенных условиях превратиться в эти сахара. В меньшей степени опасны крахмал, танины и смолы. Щелочная среда цементного теста способствует выделению «цементных ядов», количество которых колеблется в значительных пределах в зависимости от породы древесины, условий и сроков ее хранения (табл. 1).

Было выявлено, что воздействие водорастворимых веществ древесины на твердеющий цемент проявляется в стабилизирующем эффекте.



Таблица 1

Химический состав некоторых пород древесины, %

Состав	Ель	Сосна	Осина	Бук
Целлюлоза (определяемая по хлорному методу без пентозанов)	58,3	55,6	54,1	47,9
Лигнин (определяемый по сернокислотному методу)	28,3	26,5	20,1	22,5
Гемицеллюлоза (легкогидролизуемые пентозаны)	10,3	9,6	22,4	26
Экстрактивные вещества, растворимые в горячей воде	1,9	2,3	2,3	2,4

«Цементные яды», состоящие в основном из углеводных групп НОСН, осаждаясь на поверхности частичек минералов цемента 3CaOSi0₂ (трехкальциевый силикат) и ЗСаО-А1₂0₃ (трехкальциевый алюминат), образуют тончайшие оболочки, которые затрудняют ход процессов гидратации цемента. Для уменьшения отрицательно, влияния водорастворимых экстрактивных и легкогидролизуемых веществ на прочность деревоцементных композиций были предложены различные способы и технологические приемы. Сущность, которых заключалась в частичном удалении этих веществ из древесного заполнителя, в переводе простейших сахаров в нерастворимые или безвредные для цемента соединения, в ускорении твердения портландцемента (т. е. в сокращении времени их воздействия на процессы твердения) и др.

Невысокая прочность арболита при значительном расходе портландцемента объясняется не только отрицательным влиянием экстрактивных и легкогидролизуемых веществ, содержащихся в древевесном заполнителе (как и в других органических целлюлозных заполнителях), на процессы структурообразования арболита, но также отрицательным влиянием объемно-влажностных деформаций и давления набухания древесного заполнителя в процессе твердения и высыхания арболита при эксплуатации во влагопеременных условиях.

При изготовлении древесной дробленки для производства арболита предпочтение отдается тем породам древесины, в которых меньше водорастворимых экстрактивных веществ, которые являются медлителями твердения портландцемента. Поэтому в производстве арболита в основном применяют дробленку из ели, сосны, пихт. Древесина лиственницы из-за высокого содержания в ней экстрактивных веществ и, как следствие, высокой химической активности считается малопригодной. Кроме того, она подвержена большим влажностным деформациям по сравнению с другими хвойными порода (табл.2).

Таблица 2

Тангенциальная усушка древесины

Порода ранней поздней ^Уп/^Ур*

Ель 8,1 10,3 1,27

Сосна 8,05 11,26 1,39

Лиственница 7,87 13,87 1,76

* - усушка соответственно поздней и ранней древесины

Технологическое древесное сырье поставляется на предприятие как отдельно по породам, так и в смешанном виде в различных соотношениях.

Диаметр заготовок сырья в круглом виде устанавливается от 5 до 15 см. Заготовки диаметром более 15 см подлежат расколке части, наибольшая линия раскола по торцу не должна превышать 15 см.

В технологическом сырье допускаются пороки древесины (по ГОСТ 2140--81 с изм.), в том числе гниль внутренняя заболонная мягкая и наружная трухлявая, если она занимает не более 6% площади торца дровяного сырья или 5% общего объёма партии.

Дрова и кусковые отходы укладывают, принимают и учитывают в соответствии с ГОСТ 3243--46 (с изм.). Древесное технологическое сырье в круглом виде хранят в соответствии с ГОСТ 9014.0--75 (с изм.).

Кусковые отходы древесины должны измельчаться в щепу и выдерживаться в кучах под навесом не менее 1 мес. при положительной температуре.

Применение свежесрубленной древесины всех пород для производства арболита допускается при соблюдении следующих требований: показатель пригодности (удельный расход цемента на единицу прочности арболита при сжатии) должен быть не более 15; содержание водорастворимых редуцирующих веществ не более 2%.

При дроблении и рассеве необходимо применять древесину равновесной относительной влажности не более 39%, при влажности выше этого предела нарушается нормальная работа дробилок, сит и грохотов.

Органическими заполнителями служат измельченная древесина из отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки хвойных (ель, сосна, пихта) и лиственных (береза, осина, бук, тополь) пород, костра конопли и льна, измельченные стебли хлопчатника и измельченная рисовая солома.

Размеры древесных частиц измельченной древесины не должны превышать по длине 40, по ширине 10, а по толщине 5 мм. Содержание примеси коры в измельченной древесине не должно быть более 10%, а хвои и листьев -- более 5% по массе сухой смеси заполнителя. Содержание водорастворимых редуцирующих веществ в измельченной древесине не должно превышать 2% (данный показатель не является браковочным признаком).

Фракционный состав органического заполнителя должен находиться в следующих пределах:

Размеры отверстий контрольных сит, мм 20, 10, 5, 2,5, менее 2,5

Полные остатки на контрольных ситах,

% по массе до 5, 20--40, 40--75, 90--100, до 10.

Вяжущие вещества

Вяжущие вещества, применяемые для приготовления арболита по ГОСТ 19222--84, должны удовлетворять требованиям следующих Стандартов: портландцемент и быстротвердеющий портландцемент -- ГОСТ 10178--76 (с изм.); цемент сульфатостойкий -- ГОСТ 22266--76 с изм.); портландцемент белый -- ГОСТ 965--78; портландцемент цветной-ГОСТ 15825-80.

Марка цемента должна быть не ниже 300 -- для теплоизоляционного арболита и 400 -- для конструкционного.

При возможности выбора портландцемента предпочтение отдается алитовым цементам, содержащим в основном трехкальциевый силикат. Такой цемент обеспечивает в первые сутки более интенсивный набор прочности по сравнению с белитовым цементом.

С увеличением тонкости помола портландцемента прочность цементного камня возрастает. Средний размер зерен портландцемента примерно 40 мкм. Глубина гидратации зерен через 6-12 мес. твердения обычно не превышает 10--15 мкм. Таким образом, при обычном помоле портландцемента 30-40% клинкерной части его не участвует в твердении и формировании структуры камня. С увеличением тонкости помола цемента возрастает содержание клеящих веществ -- гидратов минералов и повышается прочность цементного камня. Цементы должны иметь тонкость помола, характеризуемую остатком на сите № 008 не более 15 %.

Тонкость помола цемента характеризуется также удельной поверхностью (см²/г) -- суммарной поверхностью зерен (см²) в 1 г цемента. Удельная поверхность цементов 2500-3000 см²/г. Для повышения активности цемента и получения быстротвердеющего цемента тонкость помола повышают. Условно считают, что прирост удельной поверхности цемента на каждые 1000 см²/г повышает активность на 20--25%.

Химические добавки

В арболитовую смесь химические добавки вводят для повышения марочной прочности; ускорения процессов твердения; улучшения технологических свойств арболитовой смеси (удобоукладываемость, однородность) повышения защитных свойств арболита по отношению к стали арматуре (ингибиторы коррозии стали); улучшения строительных свойств.

Добавками служат химические вещества, которые локализуют замедляющее действие экстрактивных веществ, содержащихся в органическом целлюлозном заполнителе, или покрывают частицы заполнителя водонепроницаемой пленкой препятствующей соприкосновению вредных веществ заполнителя с цементным тестом. Многие добавки являются также ускорителями твердения арболита, что позволяет сократить срок воздействия вредных веществ на гидролиз гидратацию цемента.

При использовании древесного заполнителя химическая добавка выбирается в зависимости от его активности - содержания сахара в водорастворимых экстрактивных веществах. При применении заполнителя из хвойной выдержанной древесины (атмосферное хранение в течение 3 мес. и более) эффективным ускорителем твердения арболита является хлорид кальция и комплексные добавки на его основе, а для заполнителя из свежесрубленной древесины - сульфат алюминия и комплексные добавки на его основе. Если используют заполнитель из смешанных пород древесины или лиственницы, наиболее эффективны комплексные добавки: хлорид кальция + жидкое стекло и хлорид кальция + известь.

Выбор и дозирование химических добавок для арболита оcyществляется заводской лабораторией с учетом конкретных условий вида заполнителя.

Химические добавки в арболитовую смесь вводят в виде водных растворов взамен воды затворения или частично заменяя ее. Для поддержания принятого водоцементного отношения (В/Ц) количество воды, содержащееся в растворах, учитывается при расчете состава, арболитовой смеси. Вода для приготовления растворов химических добавок и корректировки В/Ц арболитовой смеси должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79.

Растворы химических добавок готовят в специальных установках или емкостях с учетом коррозионной агрессивности этих растворов.

При приготовлении раствора химических добавок пользуются следующими расчетами.

Количество сухой добавки Р для приготовления рабочей концентрации раствора определяется из условия:

Р = (Vd_pC)/B,

где V - объем приготовляемого раствора, м³;

d_р - плотность раствора нужной концентрации, т/м³;

С - концентрация приготовляемого раствора, %;

В - содержание основного вещества в товарном продукте, %.

Для ускорения растворения химических веществ при приготовлении растворов рекомендуется подогревать воду до 40--70°С перемешивать растворы.

Перед использованием раствора следует определять его плотность, в соответствии с которой устанавливают дозировку. При необходимости плотность корректируют добавлением в раствор воды и химической добавки. Плотность растворов определяют при температуре 18--20°С ареометром со шкалой от 1 до 1,4 г/см³ или денсеметром.

Количественное соотношение компонентов химических добавок устанавливают с учетом конкретных свойств применяемых материалов для приготовления арболитовой смеси. Его корректируют в переходе на другие сырьевые материалы.



Таблица 3

Содержание хлорида кальция в растворах

Концентрация раствора, %	Плотность раствора при 20°С, г/см3	Содержание безводного СаС12, кг
		в 1 л раствора	в I кг раствора
2	1,015	0,02	0,02
4	1,032	0,041	0,04
6	1,049	0,063	0,06
8	1,066	0,085	0,08
10	1,084	0,108	0,1
12	1,102	0,132	0,12
14	1,12	0,157	0,14
16	1,139	0,182	0,16
17	1,148	0,195	0,17
18	1,158	0,209	0,18
19	1,168	0,222	0,19
20	1,178	0,236	0,2
21	1,18	0,25	0,21
22	1,198	0,264	0,22
23	1,208	0,278	0,23
24	1,218	0,293	0,24
25	1,228	0,307	0,25
26	1,239	0,322	0,26
27	1,249	0,337	0,27
28	1,26	0,353	0,28
29	1,271	0,369	0,29

При изготовлении армированных изделий используют комплексную химическую добавку, состоящую из жидкого стекла и фурилового спирта в соотношении от 1:0,01 до 1:0,03 по массе в количестве 3,7-3,9% вяжущего.

Материалы для отделочных работ

Заполнители для бетона (раствора) наружных и внутренних отделочных слоев конструкций из арболита должны соответствовать требованиям: плотный песок--ГОСТ 8736--77 (с изм.); плотный щебень или гравий -- ГОСТ 8267--82 и ДОСТ 8268--82; неорганические пористые мелкий и крупный заполнители -- ГОСТ 9757--83

Предельная крупность щебня или гравия должна быть 20 мм при толщине бетонного слоя более 30 мм и 10 мм при толщине бетонного слоя до 30 мм.

Вода для затворения бетона и раствора отделочных слоев должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732--79.

В многослойных блоках и панелях слои выполняют из цементного бетона на плотных или пористых заполнителях классов В15--В25.

Для отделки фасадных поверхностей конструкций из арболита применяют коврово-мозаичную плитку (ГОСТ 17057--80), ковры из керамической плитки «брекчия», краски ХВ-161, МЧ-112 и полимер - цементные составы.

Выбор способа и технологической схемы производства.

Выбор способа технологической схемы производства

Основной задачей, стоящей перед технологом арболитового производства, является подбор древесного заполнителя с минимальным содержанием в них экстрактивных веществ и сахаров, которые отрицательно влияют на процесс схватывания и твердения вяжущего.

Для приготовления арболитовой смеси применяют органический заполнитель, минеральные вяжущие вещества, водные растворы различных химических добавок и воду. При производстве готовых изделий из арболита, кроме перечисленных материалов, используют инертные плотные заполнители (песок, гравий) для приготовления цементно-песчаного раствора или бетона и нанесение на изделие фактурных и конструкционных слоев, а также стальную арматуру, закладные детали, красители, керамические или стеклянные плитки и другие отделочные материалы.

Органический заполнитель, применяемый в производстве арболита, может быть двух основных видов:

1) древесный, исходным сырьем для производства которого служат низкокачественная и дровяная древесина, различные отходы в виде кусковой и измельченной древесины;

2) из отходов сельскохозяйственного производства (из костры льна, конопли, рисовой соломы, стеблей хлопчатника и т.п.)

Практика изготовления арболитовых изделий показывает, что трудно получить плотную структуру арболитовой массы с крупным древесным заполнителем путем применения принципа подбора состава бетона. Для получения плотной и связной структуры арболита в курсовом проекте будем применять частицы древесины небольшой толщины и значительной длины, для наилучшего переплетения их между собой. В связи с этим древесный заполнитель будет проходить две стадии обработки: отходы древесины в рубильной машине перерабатываются в щепу, а щепа попадая в молотковую дробилку перерабатывается в древесную дробленку. Вторичные переработки щепы в древесную дробленку дает ряд преимуществ:

1. Из-за увеличения поверхностной площади получаем лучшее сцепление дробленки между собой при помощи цементного камня;

2. Ускоряется процесс замачивания древесного заполнителя, что улучшает условия приготовления арболитовой смеси;

3. Лучшая удобоукладываемость арболитовой смеси и лучшее взаиморасположение частиц между собой.

Другие виды измельченной древесины, получаемой в процессе лесопиления, деревообработки, а также приготовление дубильных экстрактов, - станочная стружка, опилки, одубина, отходы от деревянной тары, пни и корни могут быть использованы в качестве исходного сырья для получения заполнителя в производстве арболита только после экспериментальной проверки опытной партии изготовленных изделий.

Для изготовления наиболее качественных арболитовых изделий рекомендуется применять преимущественно заполнители, получаемые из отходов лесопиления и деревообработки, особенно из хвойных пород древесины (сосны, ели).

Среди разных видов древесного сырья для приготовления заполнителя следует выделить лиственницу. До недавнего времени использование древесины этой породы считалось недопустимой, поскольку она содержит по сравнению с другими породами наибольшее количество водорастворимых веществ, затрудняющих твердение цемента. Другая особенность лиственницы -большой удельный объем коры (до 15% от объема ствола). Арболитовая масса на портландцементе с заполнителем из древесины лиственницы не твердеет при обычном способе производства арболита. Однако специальные разработки показали возможность применения лиственной древесины в качестве заполнителя для арболита.

Для рекомендуемых составов СН 549-82 (инструкция по проектированию, изготовлений и применению конструкций и изделий из арболита) древесно-цементное отношение в арболите принимают 0.6, а ВЦ в пределах 1.1-1.3.

В производственных условиях число компонентов и вид добавок определяют исходя из конкретных условий: качества применяемого древесного заполнителя, назначения и условий эксплуатации изделий и конструкций. Технология арболита в основном включает те же операции, что и технология обычного бетона на пористых заполнителях. Однако целлюлозный заполнитель как специфический материал вносит свои коррективы во все технологические операции.

Важнейшим из технологических факторов, влияющие на физико-механические свойства арболита и экономические показатели его производства - способ формования и уплотнения. От него прежде всего, зависит макроструктура такие ее функции, как средняя плотность, тепло- и звукопроводимость, влагостойкость. Получают арболитовую смесь практически на том же оборудовании, что и обычный бетон на пористых заполнителях. Наиболее пригодны бетоносмесители С-773, С-951, С-209, СМ-290.

На большинстве технологических линий арболитовые конструкции и изделия формуются в стальных формах. Для заполнителя в стальных формах могут быть рекомендованы двухбункерные бетоноукладчики типа С-166А. Главная задача при укладке смеси в форму - равномерно распределить ее по всей форме. Это достигается заполнителем формы в уровень с бортами или в уровень с насадкой. Из-за упругости арболитовой смеси высоту бортоснастки формы определяют с учетом коэффициента уплотнения. Коэффициент уплотнения назначают в зависимости от требуемой средней плотности арболита в пределах 1,2-1,6. Для средней плотности 700 кг/м при использовании дробленки хвойных пород он равен 1,3.

Следующей задачей является решение вопроса дозировки воды в арболитовую смесь, при этом рассматривается 2 варианта:

1. Дробленка с естественной влажностью подается в смеситель и туда же подается необходимая вода;

2. Дробленка предварительно замачивается в специальном устройстве, освобождается от свободной воды и подается в смеситель с раствором химических добавок.

Исследования показали, что прочность образцов арболита, изготовленных на незамоченной и предварительно замоченной древесной дробленке одинакова. В данном курсовом проекте выбирается второй вариант, который имеет ряд преимуществ:

1) не нужно определять влажность древесной дробленки и рассчитывать количество воды на каждый замес, т.к. влажность дробленки при замачивании выравнивается (влажность незамоченной дробленки колеблется от 30 до 90%, а влажность замоченной колеблется в узких пределах);

2) упрощается приготовление арболитовой смеси, так как основная масса необходимой воды еже находится в древесной дробленке и требуется только добавка воды, весовое количество которое колеблется узких пределах.

3) Ускоряется процесс приготовления арболитовой смеси, так как для пропитки дробленки водой нужно не менее 5 минут, а в данном случае дробленка уже пропитана.

4) Упрощаются условия работы из-за отсутствия или уменьшения пыления.

5) В зимних условиях древесная дробленка при замачивании освобождается от снега и льда.

6) Древесная пыль, находящаяся в дробленке, оседает на дно замачивающего устройства, что улучшает свойства дробленки.

7) замоченная дробленка более пластична, что улучшает условия укладки смеси, а в процессе твердения арболитового изделия всегда достаточно воды для гидратации цемента.

8) Замачивающее устройство одновременно дозирует количество дробленки на замес.

Как уже было сказано выше, твердение цементного теста и связанного с ним набора прочности зависит от вида и состояния древесного заполнителя. Так как в древесине содержатся экстрактивные вещества, применяют минерализацию древесного заполнителя (предварительная обработка ее минеральными солями, такими как хлористый кальций, сернокислый алюминий +жидкое стекло и др.) Соли также могут быть введены в состав арболитовой смеси, что и предлагается в курсовом проекте. Использование минерализаторов уменьшает вредное воздействие экстрактивных веществ древесины на цемент и позволяет получить арболит достаточно высокого качества.

Арболитовая смесь несыпучий материал, поэтому для ее приготовления используют смесители с принудительным воздействием перемешивающих органов.

Из-за упругих свойств древесного заполнителя наблюдается специфическое явление для технологии арболита, при котором сформованное изделие после снятия давление начинает изменять свою толщину в направлении совпадающем с направлением уплотняющего усилия, т.е происходит распрессовка смеси.

На предприятиях арболитовые изделия формуют в горизонтальных формах следующими основными способами: силовым вибропрокатом, вибропрессованием, вибрацией с пригрузом, послойной укаткой роликами, тромбованием, прессованием. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.

В курсовом проекте используется способ формования вибропрессования. Для виброплощадок работающих на формовании арболитовых изделий, с амплитудой 0,15-0,6 мм и частотой 33 Гц. Оптимальная продолжительность вибрации для арболитовой смеси из древесной дробленки без пластифицирующих добавок составляет 30-40 с. При правильно подобранном режиме вибрации в горизонтальных формах обеспечивается необходимое сцепление цементно-песчаных слоев с арболитом.

Как показывает практика уплотнение арболитовых смесей в горизонтальных формах вибрацией становится более эффективным при использовании подвижных смесей (например литых поризованных) и укладке на открытую поверхность какого-либо пригруза. В этом случае частицы заполнителя, получающие наибольшую подвижку от вибраций, начинают более интенсивно сближаться и стараются занять положение наилучшей упаковки.

Отделка изделий из арболита может осуществляться в процессе формования изделий на технологической линии и после формования. В курсовом проекте при изготовлении стеновых панелей будет осуществляться отделка наружных и внутренних поверхностей в процессе формования изделий.

Функциональная схема

1. Технологический процесс изготовления арболитовых изделий и конструкций в большинстве действующих цехов состоит их следующих переделов:

2. дробление и подготовка заполнителя по гранулометрическому составу,

3. обработка заполнителя химическими растворами,

4. дозировка компонентов арболита,

5. приготовление арболитовой смеси,

6. укладка ее в формы и уплотнение,

7. термообработка отформованных изделий,

8. вызревание при положительных температурах,транспортировка изделий на склад.

Режим работы цеха и производительность

Режим работы цеха по изготовлению арболитовых панелей при прерывной неделе в 2 смены:

Номинальный годовой фонд рабочего времени (Ф_н) определяется по формуле

Ф_н = Д_н * С_см * Т_см, где

Д_н - количество рабочих дней в году;

С_см - количество смен;

Т_см - продолжительность рабочей недели, ч.

Определим Ф_н:

Ф_н =260 * 16 = 4 160 ч

Годовой фонд чистого рабочего времени (Ф_ч) составляет

Ф_ч = Ф_н * К_т.и. * К_см, где

К_т.и. - коэффициент чистого использования оборудования (К_т.и. = 0,95);

К_см - коэффициент использования рабочего времени (К_см = 0,75 - 1,0).

Определим Ф_ч:

Ф_ч = 4160* 0,95 * 0,9 = 3557 ч [4]

Исходя из принятого режима работы цеха определим производительность по формулам:

Годовая производительность

Пгод=10000 м/год

Псм==10000/(260*2)=19,23 м/смен.

Пгод - заданная производительность, м/год;

Суточная производительность

Псут== м

Часовая производительность

Пчас= м

Арматурная сталь

Для армирования конструкций из арболита используют арматуру классов A-I, А- II и A-III диаметром не более 16 мм и проволочную арматуру класса Вр-1. Арматурные изделия и закладные металлические детали должны удовлетворять требованиям ГОСТ 19222- 84 и ГОСТ 10922-75, а также дополнительным указаниям, приведенным в рабочих чертежах конструкций. Арматура должна иметь заводской сертификат с указанием марки стали. Применение арматурных изделий и закладных металлических деталей со следами ржавчины, грязи и масла не допускается.

Рабочая арматура в многослойных конструкциях должна выполняться в виде сварных сеток или каркасов из стали класса Вр-1и располагаться в бетонных слоях.

Склад сырья

Хранение древесного сырья

Щепу можно хранить в кучах на специально созданных этого бетонированных площадках емкостью 1-5 тыс. м³, размер площадки должен быть не менее 40Х60 м. Площадка должна иметь уклон, обеспечивающий отвод дождевых вод. По периметру устанавливается сетчатое ограждение высотой 2,5 м, предотвращающее унос щепы. Хранение древесного сырья в виде щепы уменьшает встречные перевозки древесины, исключает операции складирования лесоматериалов. При формировании куч перемешивается щепа различных пород, что способствует однородности породному составу. Однако при длительном хранении технологической щепы в кучах часть сырья теряется, увеличивается доля мелкой фракции. Хранить щепу в кучах целесообразно не более 4--6 мес., что отвечает условиям, регламентирующим сроки поставки и использования древесного сырья.

Размещено на Allbest.ru