Курсовой проект
на тему:
«Проект завода попроизводству блоков из неавтоклавного газобетона, мощностью 25000 м3/год»
Краснодар 2009 г.
Введение
Неавтоклавныйгазобетон относится к ячеистым бетонам и представляет собой долговечныйискусственный цементный камень с равномерно распределенными по объемусферическими порами диаметром примерно до 0,5–3 мм.
В основепроизводства газобетона лежит процесс газообразования. От его динамики,повторяемости, состава сырьевых компонентов, а также температурных условийгазообразующего комплекса зависит качество газобетона.
Важнейшейтехнологической особенностью производства высококачественных газобетонныхизделий является получение необходимой заданной пористости и достаточнойпрочности в условиях одновременно протекающих процессов – газовыделения игазоудержания. Поэтому, необходимо обеспечить соответствие между скоростьюреакции газовыделения и скоростью нарастания структурной вязкостиводоцементного теста. Причем стабилизация поднявшегося цементного теста,отвердение и набор его прочности значительно оторваны по времени от основнойфазы газообразования.
Нагазоудерживающую способность цементного теста существенно влияет водотвердоеотношение, которое может колебаться в широких пределах: 0,4–0,9. Это связано ссоответствующей вязкостью и плотностью раствора и с конкретными условиямигазообразования: температурой сырьевых компонентов и окружающей среды,особенностями состава воды и вяжущего, составом и активностью добавок,ожидаемой плотностью газобетона и т.д. С другой стороны, газобетонная масса входе процесса газообразования должна достаточно легко деформироваться подвоздействием давления газов. Пластично – вязкие системы характеризуютсяпоказателем пластичной вязкости, определяющим связность и прочность структурыраствора. В производстве газобетона водоцементное тесто должно обладатьдостаточной связностью для предотвращения прорыва пузырьков и бесполезнойпотери газа. С другой стороны, для обеспечения нормального вспучиваниягазобетонная масса должна обладать достаточно небольшим предельным напряжениемсдвига и минимально-необходимой пластической вязкостью.
В результатеприготовления водоцементной смеси получается практически двухфазный состав изтвердой и жидкой фаз с большим водотвердым отношением. С введением в составпорообразователя «ПОС-15» и созданием соответствующих условий начинаетсяобразование газовой фазы. Формирующиеся микропузырьки газа сначала объединяютсядо определенного размера, и затем увеличивают объем цементного теста,разделяясь между собой в смеси межпоровыми перегородками. Особо важным являетсямеханизм формирования межпоровых перегородок, поскольку сами поры на практикемогут быть двухуровневые. Первый уровень пор – основной, который определяет вцелом структуру газобетона. Второй уровень пор развивается в стенках порпервого порядка. Чем тоньше перегородка пор и меньше размер пор первого уровня,и меньше развитие микропор второго порядка – тем качественней получаетсягазобетон. Кроме того, соединяющихся пор должно быть минимально. Сами порыдолжны быть округлые и самостоятельные – замкнутые.
Дальнейшеепротекание процесса поризации способствует уменьшению толщины межпоровыхперегородок под действием давления внутри газового пузырька. Количество поровойжидкости определяется водотвердым отношением всей системы. При такомсоотношении фаз система цемент-наполнитель-вода в межпоровой перегородкепредставляет собой суспензию, в которой процессы гидратации и твердения имеютсвою специфику развития.
1.Номенклатура выпускаемой продукции
Таблица 1.1. Номенклатура выпускаемой продукцииНаименование Плотность Типоразмер, мм
Количество штук в 1 м3 Вес блока, кг Блок стеновой D600 600х400х200 20,83 35 Блок стеновой D600 600х300х200 27,77 27 Блок стеновой D600 400х300х200 41,66 17 Блок перегородочный D600 600х400х100 41,66 17 Блок перегородочный D600 600х300х100 55,55 14 Блок стеновой D500 600х400х200 20,83 29 Блок стеновой D500 600х300х200 27,77 23 Блок стеновой D500 400х300х200 41,66 14 Блок перегородочный D500 600х400х100 41,66 14 Блок перегородочный D500 600х300х100 55,55 12
В курсовомпроекте в качестве базового изделия примем стеновой блок плотностью D600размером 600х400х200.
Таблица 1.2. Физико-технические свойства блока
Плотность бетона, кг/м3
Прочность бетона на сжатие, кг/см2 Класс бетона по прочности Марка бетона по морозостойкости Отпускная влажность бетона, не более %
Усадка при высыхании,
мм
Коэффициент теплопроводности, Вт/м 0С 600 35 – 50 В 2,5 – 3,5 F 35 35 1,0 – 1,4 0,14
Таблица 1.3. Предельные отклонения от номинальных размеров и показателей внешнего видаНаименование отклонения геометрического параметра Предельные отклонения блоков на клею на растворе
Отклонения от линейных размеров
– Отклонения по:
высоте
длине, толщине
– Отклонения от прямоугольной формы (разность длины диагоналей)
– Искривление граней и ребер
±1
±2
2
1
±3
±4
4
3
Повреждение углов и ребер
Углов (не более двух)
на одном блоке глубиной ребер на одном блоке общей длиной не более двукратной длины продольного ребра и глубиной
5
5
10
10
2. Сырьевые компоненты
Для каждого производителя газобетона перечень и расход сырьевыхматериалов определяется, в первую очередь, исходя из конкретной задачи, возможностиместных ресурсов, а также результатами испытаний полученного газобетона изаключением соответствующей региональной лаборатории.
Сырьевые материалы, применяемые для изготовления газобетона,принимают партиями и должны соответствовать требованиям стандартов илисоответствующих технических условий.
При производстве монолитного газобетона в цеховых условиях ивозможности оценивать стабильность технологических процессов результатыконтроля качества материалов и некоторых производственных процессов необходимоежемесячно подвергать статистической обработке и сопоставлять их соответствие снормируемыми показателями табл. 2.1.
Таблица 2.1. Нормируемые показатели сырья и технологическогопроцесса№ п.п. Наименование материалов и технологических процессов Наименование контролируемых параметров и свойств материалов Максимальные значения коэффициента вариации, У, %
Допустимые отклонения средних значений х от заданного, % 1 Цемент Дисперсность (удельная поверхность) 10 5 Активность по прочности 5 10 2 Зола-унос кислая Дисперсность 5 5 3 Зола-унос высокоосновная Содержание 55 105 4 Приготовление газобетонной смеси
Температура воды
Расход материалов
2
2
2 5 Формование изделий Температура газобетонной смеси при заливке в формы 5 5
При изменении сырья и параметров производства лаборатория обязанавносить необходимые коррективы в технологию изготовления изделий.
Вода является важнейшим компонентом в составе смеси. Посколькутехнология неавтоклавного газобетона на порообразователе «ПОС-15» связана сгидравлическим вяжущим – портландцементом, то крайне важным являетсяопределение оптимального водотвердого В/Т значения газобетонной смеси,поскольку расчет водоцементного отношения на практике менее удобный.Минимальное количество воды для затворения цемента составляет, как известно,около 25%, при этом получим полусухую смесь. Для дальнейшей пластификациирастворной смеси необходимо количество воды 40% от веса цемента и более. Вслучае сложной смеси цемента с наполнителем необходимо рассчитывать раздельноколичество воды на затворение цементного клинкера и на смачивание наполнителя.Более тонкодисперсный наполнитель, как и более высокомарочный цемент, потребуютсоответственно большего количества воды. В результате опытов и расчетов обеводы складываются и получаем общую воду, состоящую из свободной, которая современем испарится, и связанной, которая молекулярно становится частьюгазобетонного каркаса. Количество связанной воды, как правило, составляет до 10кг/м3 газобетона.
Вода для приготовления газобетонной смеси должна отвечатьтребованиям ГОСТ 23732. По качеству пригодна любая питьевая вода. В случаетехнической воды, вода поверхностных источников несоленая, мягкая – средняя пожесткости предпочтительней. Допускаются следы нефтепродуктов и другой органики.
Необходимое количество воды надо определить достаточно точно.Поскольку недостаток воды приводит к недоподъему теста, т.е. нерациональномуиспользованию порообразователя. С другой стороны излишек воды, обусловленныйнеоправданным большим ее количеством, приводит как правило к снижению прочностигазобетона и увеличению размера пор, а также значительно увеличивает рисктрещинообразования и удлиняет время отвердения смеси. Поэтому, определениенеобходимого количества воды в составе газобетонной смеси очень важно.
Величину общего В/Т предстоит вначале подобрать опытным путем нанебольших тестовых замесах по 0,5…2 л раствора сначала с шагом 0,05 от0,55 до 0,75, а затем, уточняя около оптимального значения более мелким шагом0,01. Установлено, что структура пор в широком диапазоне В/Т практическисохраняется, лишь сами поры увеличиваются или уменьшаются в размерепропорционально значению водотвердого. Поэтому, подбором различных значений В/Тможно в частности регулировать плотность газобетона при относительно меньшемили большем подъеме рабочего раствора. При этом в некоторых предельных случаяхриск образования вторичной пористости естественно резко возрастает.Среднеоптимальным значением водотвердого отношения при нормальной температуреявляется значение 0,56…0,58.
Величина водотвердого отношения тесно связана с температурой воды.Так, если среднеоптимальным является величина водотвердого отношения В/Т= 0,58при температуре воды +20 град. С, то при повышении этой температуры до +27град. С величина В/Т возрастает примерно до 0,60. При понижении температурыводы до +10 град. С водотвердое необходимо понизить примерно до 0,55. Заметим,что холодная вода приводит к вялому долгому подъему раствора до 3…5 часов.Затем наблюдается также вялый процесс отвердения смеси. С другой стороны,горячая вода (более 50 град. С) приводит к чрезмерно бурной реакциигазообразования с высокой степенью дегазации раствора – его «кипению» инесвоевременно быстрому отвердению смеси. Явление «кипение» проявляется врезультате активного объединения мелких пузырьков газа в большие, обладающиевысокой подъемной силой. В зимний период при пониженных температурах воздуханеобходимо пользоваться теплой водой (35…40°С), учитывая, что часть тепла«перейдет» к холодному оборудованию и материалам. Таким образом, вода и другие сырьевыематериалы, используемые для получения газобетонной смеси должны иметьтемпературу не ниже +10 град. С и не выше +45 град. С. В случае переохлажденногооборудования несколько выровнять температуру рабочей смеси можно подогретой водойв указанных пределах.
Количество воды строго дозировано и определяется для каждогоопределенного состава индивидуально. Однако (табл. 2.2), например, припроизводстве теплоизоляционного газобетона возможно искусственное увеличениедоли воды с целью дополнительной пластификации смеси и облегчения подъемаводоцементного теста, поскольку прочность в данном случае не принципиальна.
Таблица 2.2. Изменение средней плотности неавтоклавного газобетонана порообразователе «ПОС-15» с использованием портландцемента М500 ДО взависимости от степени поднятия газобетонной смеси и значения величиныводотвердого отношенияМарка бетона по средней плотности Поднятие смеси, раз Водотвердое отношение, В/Т 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 D600 1,7 640 610 580 550 520 D500 500 D600 1.8 620 580 550 520 D500 500 470 D600 1,9 590 550 520 D500 500 470 450 D600 2,0 560 530 D500 500 470 450 430 D400 D500 2.1 540 D500 500 480 450 430 D400 410 D500 2,2 510 480 460 440 D400 410 390 D500 2.3 490 470 440 D400 420 400 380 D500 2.4 470 440 D400 420 400 380 360 D400 2.5 440 D400 420 400 380 360 340 D300
В результате производства газобетона не избежать т.н. «горбушки» инекоторых других технологических «отходов», которые, будучи влажными и свежимив течение короткого времени (1…2 часа) можно практически без измельчениявернуть обратно в миксер. Таким образом, экономится до 5…20% всевозможныхобрезов газобетонного теста, чем пренебрегать нельзя. Поскольку газ – водородобрат уже практически покинул, а воздух еще не пришел, то обрат находится поднебольшим вакуумом. По этой причине эти обрезы теста легко набирают воду иназываются «обратом», поскольку легко возвращаются обратно в процесс подготовкигазобетонного раствора, еще не потеряв в целом вяжущие свойства. Более того,экспериментально и на практике установлено, что добавление свежего обрата до 20%существенно ускоряет процесс твердения раствора и таким образом благоприятнодействует на процесс становления газобетона. Кроме того, это позволяет несоздавать технологические отходы и экономически целесообразно. Влажность обратав обязательном порядке учитывается в общем балансе воды и количественноопределяется при необходимости по разнице веса образца до и после высушивания всушильном шкафу в течение 3 часов при температуре 105 град. С.Обрат необходимоизмельчать. Для этого применяется дробилка-дезинтегратор. Применениедезинтегратора позволяет получать технологическую крошку газобетонного обратаудобную для возвращения в миксер. При этом в процессе измельчения обрезасвободная вода из газобетонной крошки не отделяется (не отпрессовывается),содержание которой достигает 55% от сухой массы газобетона. Иначе – свободнаявода не должна отжиматься, иначе получится «каша». Производительностьдезинтегратора должна обеспечивать переработку всего обрата. Отходыгазобетонного раствора даже измельченные, но пересушенные и в возрасте болеесуток должны в рецептуре учитываться как обычный активный наполнитель.
Практически все портландцементы России по ГОСТ 10178–85 маркиМ500ДО и М400ДО пригодны для производства неавтоклавного газобетона. Несмотряна то, что для каждого цемзавода существует своя безусловная специфика составацемента, все равно возможен подбор рецептуры и режим изготовлениянеавтоклавного газобетона с применением конкретного цемента. Исключаются тольковысокосульфатные, гидрофобные, сульфатостойкие и пуццолановые цементы. Какправило, марка цемента М500 отличается от марки М400 лучшим, болеепродолжительным помолом, поскольку исходный материал портландцементов – клинкерпо составу на отдельном цемзаводе одинаковый. Разница в цене у этих цементов, восновном, сравнительно невелика. Кроме того, цемент М500 чаще более дефицитный,особенно летом. Поэтому, возможно доизмельчать низкомарочный цементсамостоятельно, лучше с добавкой 2% суперпластификатора С-3. При этом болееактивный цемент М500…600 позволит получить более качественный газобетон прибольшем проценте добавляемых наполнителей. Таким образом, применять болеекачественный цемент марки М500 выгодно и технологически и экономически. Вслучае возможного выбора оптимального цемента, что сегодня не редкость,приводим описание оптимального вяжущего, применяемого для неавтоклавного газобетона:бездобавочный портландцемент марки М500ДО, содержащий трехкальциевый алюминатне более 6%. Начало схватывания цементов должно быть не позднее 1 часа, аокончание – не позднее 3 часов. Поздние сроки схватывания (4…8 часов) цементовявляются частой причиной падения поднявшегося теста. Удельная поверхностьцемента должна быть не менее 3200 см2/г, что несложно проверитьпросеиванием на стандартном сите 80 микрон. Необходим входной контроль качествапортландцемента, в первую очередь его активности. Фактическая активность должнасоответствовать маркировке, по ГОСТ 310.4 -81 от каждой новой партии. Учитываядолговременность и важность процедуры определения активности цемента напрактике достаточно представлять ее сравнительную величину. Дополнительныйпомол части используемого цемента (до 10… 20%) позволяет увеличить прочность,ускорить процесс гидратации цемента и твердения смеси. Добавочныепортландцементы «Д20» возможно применять, в «свежем» виде и при достаточнохорошем качестве. Дело в том, что цифра «20» указывает, что цемзавод в цемент«положил» 20% добавочных компонентов разной степени активности чаще всего ввиде молотого гранулированного шлака. Однако, как правило, цемзавод неограничивается одними шлаками, поскольку у него своя экономика и добавляютсядругие добавки не всегда безвредные для производства газобетона. Так, недопускается применение цемента с добавкой трепела, пепла, тонкомолотого кварца,а также сульфатсодержащих компонентов. В процессе подготовки газобетонногораствора после затворения водой необходимо, чтобы рабочий раствор за короткоевремя (10… 15 мин.) достиг высокой щелочности по рН более 12 для того,чтобы «работа» «ПОС-15» продолжилась синхронно с изменениями вязкостигазобетонного раствора. С такой задачей способен справится качественныйбездобавочный средне- и быстросхватывающийся портландцемент марки М500…600ДО.Шлакопортландцементы, высокоалюминатные, глиноземистые быстротвердеющие требуютотдельной проверки. Использование цементов среднего качества (в первую очередьПЦ М400ДО) возможно при более продолжительном наборе щелочности раствора, засчет большей его активации при подготовке водоцементной смеси увеличивая времядо 15…20 минут или скорость ее перемешивания, что уточняется опытным путем. Длякаждой партии цемента, если источник его непостоянный, необходимо найтирациональный режим применения при подготовке газобетонного раствора.
В составе газобетона возможны различные композиции с дисперсными,инертными и активными наполнителями. Самые общие требования к ним заключаются втом, чтобы вязкость рабочего раствора не позволяла наполнителю осаждаться дополного подъема газобетонной смеси. Поэтому, по условиям седиментационногоосаждения в вязкой среде, например, при плотности газобетона 600 кг/мЗи более добавляемый, природный тонко-мелкозернистый песок или зола ТЭЦразмерностью менее 0,20 мм не требуют помола при условии отсутствия ихкомкования. Другим ограничением по максимальному размеру частиц наполнителяявляется примерно 1/3 минимальной толщины стенки поры. Принято, чтоудовлетворительная размерность составляет для 90% материала до 100….200 микрон.
Дисперсные наполнители могут быть самые различные как природногопроисхождения, так и техногенные и др., допущенные нормативно в качествекомпонентов обычных тяжелых бетонов. Все добавки проходят тщательную проверкуна пригодность.
Так, например, молотый мел, который можно отнести к активномунаполнителю, при добавке в раствор в количестве 10…20% благоприятно сказываетсяна процессе.
Дозирование компонентов-наполнителей следует производить по массес точностью не менее ±2%. Допускается применять другие материалы,обеспечивающие получение газобетона, отвечающего заданным физико-техническимхарактеристикам. Рассматривая помол наполнителей, отметим, что грамотновыполненный помол наполнителя для газобетонных смесей благоприятно сказываетсяна конечном качестве газобетона. Вместе с тем, вопрос неоднозначный. Какимспособом и как измельчать? Как долго и в каких условиях вести помол? Нетеряются ли приобретенные полезные свойства со временем?
В зависимости от минерального состава активность измельченногоматериала со временем будет различная. Дело в том, что в результате деструкцииминеральных зерен первоначально на поверхности молотых осколков образуютсястатические заряды. Однако, после «отлеживания» его заряд постепенно «стекает»,и соответственно активность его падает. Поэтому, формируя состав газобетоннойсмеси, эту особенность измельченных наполнителей необходимо учитывать. То жеотносится и к молотым шлакам, активность которых заметно падает в течениепервого месяца. Практический вывод простой – указанное сырье по возможностилучше впрок не измельчать. В меньшей степени это касается известняка и мела.Кстати, все. кондитеры подобный эффект хорошо знают по сахару: сахарная пудравчерашнего помола, еще будучи даже рыхлая, хуже «прилипает» к изделиям.
Степень помола можно характеризовать приобретенной поверхностью.Так, для цемента она составляет около 3 000 кв. см/г, для ВНВ (вяжущее низкойводопотребности) при дополнительном помоле цемента достигает 4000…6000 кв. см/г.Далее помол технически трудно достижим. Выход молотого материала, да еще впромышленных масштабах, в 1 микрон практически недоступен обычным способом,поскольку вновь получаемая поверхность резко возрастает относительноразмерности продукта, что ведет к массовому агрегированию и энергетически насегодня становится неразрешимой задачей, не говоря уже об экономической стороневопроса. Поэтому, размер выходного продукта порядка 6… 10 микрон становитсяпрактической границей для механического помола при использовании дажесовременных мельниц. При этом, чем тоньше достигаемый помол, тем будет меньшаяпроизводительность агрегата, поскольку требуется совершение большей работы.Увеличение поверхности материала пропорционально приводит к росту егохимической активности. Так, кусок цементного клинкера может долго находитьсядаже в воде без изменений, однако после его помола мы приобретаем активныйцемент.
Совместный помол наполнителя и цемента (или его части) весьмаблагоприятно для газобетона, поскольку зерна взаимно «притираются», чтопозволяет потом получать максимально плотную упаковку в бетоне. Есть еще однапроблема. Дело в том, что образующаяся при помоле песка кварцевая пудра активноработает с цементной растворной щелочью, нейтрализуя ее. Поэтому, вруководствах по бетону, предлагают избегать пылеватый песок, который способен снизитьрН среды водоцементного теста даже до 10… 9, когда процесс гидратации цементапрактически останавливается. По этой же причине глинистые минералы приконцентрации всего от 5…6% способны существенно изменить ход реакциигидратации, поскольку имеют суммарную поверхность больше чем вся фракция пескав бетоне. Конечно, можно компенсировать недостающую – утерянную щелочность,например добавкой негашеной извести, как это делается при производствегазосиликатов. Но для связывания теперь уже излишнего кальция потребуетсяавтоклав.
Таким образом, в части помола наполнителя можно сделать некоторыевыводы.
1. Неконтролируемый сухой помол кварцевого песка может привести кобразованию «вредной» кварцевой пыли.
2. Измельченный наполнитель со временем теряет первоначальнуюактивность, поэтому это необходимо учитывать.
3. Известняковая (или доломитовая) мука, безусловно, болеестабильный молотый продукт и, кроме того, имеющий химически близкое родство сцементом, более перспективный материал для газобетонных смесей. Кроме того,запасы известняка абсолютно неограниченны и относительно стабильны похимическому составу по сравнению с природными песками. Также, для измельченияизвестняка требуется гораздо меньше энергии при меньшей его природнойпрочности.
Для механического усиления газобетона можно применить т.н. объемноеармирование, т.е. получить газобетонный композит. Смысл его заключается вравномерном распределении определенной длины тонких искусственных волокон вобъеме газобетона. Отдаленным прототипом фибры является добавление древнимиримлянами резанного конского волоса в свои «бетонные» композиции.
С точки зрения «цена-качество» приоритет имеет специальногидрофилизированная базальтовая фибра и рубленная по 15…18 мм. При этомудорожание газобетона составляет до 5%. Однако, прочность при одноосном сжатиивозрастает 1,2…2,5 раза, в 2…6 раз при изгибе, в 1,5…2,5 раза при раскалывании,в 3…10 раз при ударе, а повышение несущей способности на 30%. Полностьюсовместима с цементом, при этом в результате взаимных реакций до 10% волокна растворяется,иначе замещается щелочными новообразованиями и таким образом, в отличие от металлической,полипропиленовой и лавсановой фибр, как бы «врастает» в бетон. Поставляется вгерметичных мешках по 15 кг. Расход фибры составляет от 150 г/куб. м до 600 г/куб.м газобетона на низких его плотностях, и зависит от назначения. Добавляется вводоцементный раствор совместно с «ПОС-15».
Отметим основные особенности базальтовой фибры:– прочность наразрыв больше, чем у стали (до 11 т/кв. мм.);– имеет свойствапревосходного электрического изолятора;– абсолютно негорючий материал;– негниет и «неинтересна» грызунам и насекомым;– благодаря низкомукоэффициенту линейного расширения, практически не чувствительна к изменениямтемпературы;– высокотехнологична и удобна в работе;– многолетнийпериод годности.
Порообразователь «ПОС-15» газообразующего действия на основеалюминиевой пудры представляет собой порошкообразную многокомпонентную сухуюсмесь плотностью 600 кг/куб. м., серовато – серебристого цвета и предполагаетнекоторые особенности его применения. Требует защиты от влаги, как и цемент.
Состав порообразователя комплексный и содержит в своем составетакже специальные добавки пассивирующие металлическую арматуру и предотвращающиегрибковую деструкцию бетона. Важнейшим свойством порообразователя «ПОС-15»является «дозированное газовыделение», т.е. способность его за равное времяпроизводить равный относительный подъем смеси. Этот эффект заложен в его«конструкцию» и позволяет не «рвать» тесто, а в спокойном ламинарном режимеподнимать газобетонный раствор.
Применение порообразователя «ПОС-15» предполагает принципиальнодве основные схемы под условными названиями «сухая» и «мокрая»: а) «сухая» – заключаетсяв предварительном промышленном приготовлении специальной сухой смеси, состоящейиз цемента, наполнителей и порообразователя «ПОС-15», в целом названной «сухимгазобетоном СГБ».б) «мокрая» схема отличается тем, что порообразователь «ПОС-15»добавляется в определенное время в заранее приготовленное водоцементное тесто.Обе схемы имеют свое практическое назначение и обладают кинетическойспецификой, тесно связаны с особенностями состава газобетонного раствора.
Осредненное распределение расхода порообразователя в зависимостиот планируемой плотности газобетона можно изобразить графически, как этопоказано на рис. 2.2.
/>
Рис. 2.2. Зависимость расхода порообразователя «ПОС-15» отплотностигазобетона
Для «мокрой схемы» возможно использование эффекта болеепродолжительного набора щелочности раствора, изменяя время и скорость его 10…20-минутногоперемешивания. После чего вносится в раствор порообразователь «ПОС-15»,предварительно перемешанный в небольшом количестве наполнителя или сухогоцемента в соотношении примерно 1:3…5 для облегчения вовлечения порообразователяв турбулентный поток, поскольку порообразователь имеет плотность меньше воды.Конкретно необходимое время устанавливается опытным путем с тем условием, чтобыстепень схватывания (не путать с «ложным схватыванием») рабочего раствора быласинхронна подъему смеси. Увеличение количества навески «ПОС-15» обратнопропорционально приводит к уменьшению плотности газобетона и наоборот. Верхнийтеоретический предел подъема смеси составляет 4…4,5 раза при плотности 250…300кг/куб. м., а нижний естественно переходит в «1 раз» при плотности тяжелогобетона. В табл. 2.3 приведен расход порообразователя «ПОС-15» в зависимости отплотности газобетона. Условия нормальные – комнатные, вода питьевая нежесткая20 град. С. Расход цемента принят 60% и более, остальное – известняковаямука. Как видно, расход «ПОС-15» уменьшается при увеличении степенипластификации газобетонной смеси с увеличением водотвердого отношения от 0,6 до0,8. Практический смысл табл. 2.3, например в том, что если необходиммонолитный газобетон, для стяжки под полы, то лучше работать на пониженномводотвердом, несколько увеличив при этом расход «ПОС-15». Зато на стяжке подкровлю можно сэкономить на «ПОС-15» и работать на повышенном водотвердомзначении.
Таблица 2.3. Расход сырья без учета наполнителя для производства 1куб. м. неавтоклавного газобетона D500 на «ПОС-15»МАРКА БЕТОНА ПО СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ ВОДОТВЕРДОЕ ОТНОШЕНИЕ, В/Т* ЦЕМЕНТ» (60%), кг «ПОС-15»***, кг D300 0,60 - - 0,70 180 3,3 0,80 180 3,0 D400 0,60 240 2,7 0,70 240 2,4 0,80 240 2,2 D500 0,60 300 2,1 0,70 300 2,0 0,80 300 1,9 D600 0,60 360 1,8 0,70 360 1,6
Приведем расчет состава газобетонного раствора, например,применительно к плотности D500.
Так, основным исходным параметром является величина плотностигазобетона. Она включает твердую часть (ТВ) и если не учитывать веспорообразователя «ПОС-15» (менее 1%) и связанной воды (около 1%), тогда ТВравно общему весу цемента и наполнителя. Принимая количество цемента ПЦ М400ДОв смеси 60%, получаем 300 кг. Соответственно, наполнитель – 200 кг. Количество«ПОС-15» берем из табличных данных для данной плотности из табл. 2.3.,соответственно 2.2 кг/куб. м. Водотвердое условно примем 0,57, тогда количествоводы составит ТВХО, 57=285 л. Отметим особо, что на горбушку необходимоувеличить количество сырья примерно на 5…10%. Однако, если имеется свежаягорбушка или обрат, то его необходимо вернуть в процесс. В случае ровной ипоследовательной работы обрат постоянно обращается в процессе подготовкираствора и не влияет существенно на экономику.
В табл. 3.1 приведены рекомендации по расходу материалов впроизводстве газобетона различных плотностей с учетом марок применяемогоцемента.
Таблица 3.1. Расход сырья в производстве неавтоклавного газобетонаразличных плотностей с учетом марок применяемого цементаСырье Расход компонентов сырья для изготовления 1 куб. м. газобетона без учета горбушки*, в кг Марка по плотности (кг/ куб. м) D400 D500 D 600 Подъем смеси в форме, раз 2.7 2,1 1.8 ПЦ М400 ДОНаполнитель**ПОС-15Вода*** 34060 (15%)2 5240 (В/Т=0,60) 300200 (40%)2,2285 (В/Т=0,57) 330270 (45%)1,7336 (В/Т=0,56) ПЦ М500 ДОНаполнительПОС-15Вода 32080 (20%)2,4240 (В/Т=0,61) 275225 (45%)2,1290 (В/Т=0,58) 300300 (50%)1,7330 (В/Т=0,55)
3. Способы производства неавтоклавного газобетона
Неавтоклавный газобетон производится с конкретнойцелью для получения изделий (блок) или монолита (полы). Поэтому, в зависимостиот этого различают способы производства газобетона. В свою очередь каждыйспособ предполагает свой перечень оборудования и свои специфическиепроизводственные особенности. Различают как минимум два основных способаполучения газобетона: монолитом (полы, кровля, бассейны, монолитная стена,художественные изделия и т.п.) и стеновыми блоками, с правильнымиповторяющимися геометрическими размерами.
Монолитный газобетон. Продукция – стяжки подполы и кровлю, монолитная стена ограждения, плита перекрытия до 6 мдлиной, заполнение колодцевой кирпичной кладки и т.п. Форма или заливочнаякарта должна соответствовать возможности миксера, с учетом подъема смеси,включая горбушку. Крайне желательно, чтобы слив раствора происходилодновременно в несколько форм, а не в порядке очередности. Материал дляизготовления форм может использоваться практически любой, однако лучшим будетнаиболее теплосберегающий (дерево, пластик и т.д.). Герметизация формосуществляется любым уплотнителем, в том числе и оконным поролоном. Особоевнимание обращают на нижнюю часть формы, где наблюдается наибольший рискпротечек во время слива раствора. При необходимости форма проверяется нагерметичность наливом воды. Форма должна закрываться после налива раствораполиэтиленом или другим подобным материалом для сохранения тепла. Раствор недолжен прилипать к элементам формы, для этого используют разделяющие составытипа эмульсола (например, марки «ЭПМ» от НИиХП) с расходом при подготовкесмазки до 3 кг на 100 литров воды или специального «концентратора смазки «КСФ-1»(НИиХП) с расходом 9 кг на 100 литров воды. Можно изготовить всю форму изматериала с «нулевой» адгезией типа фторопласта.
Миксер является основным и ответственнымаппаратом, предназначенным для интенсивной и длительной эксплуатации. Газобетонс применением «ПОС-15» изготовляется в скоростном миксере принудительногодействия объемом до 2,0 куб. м газобетонного раствора при скорости вращениякрыльчатки 1000…3000 об/мин., в зависимости от требуемой производительности.При малых скоростях вращения крыльчатки до 100…300 об/мин. происходитрасслоение (стратификация) раствора.
Пустой миксер должен легко перемещаться к местузаливки форм в заводских условиях и к месту заливки в опалубку в условияхстроительной площадки. Возможно обойтись без больших затрат и изготовить самимнебольшой, но практичный в работе миксер по следующим требованиям, наподобиестиральной машинки на базе 200-литровой бочки:– оптимальное количество оборотов900…1500 об/мин; динамика раствора внутри емкости миксера – подъем снизу вверхпа центру, общее вращение по часовой стрелке и обрушение по стенкам;– формаактиватора любая из пластины или подрезанного уголка, отдаленно похожая на винтсамолета с «углом атаки», примерно 15…20 градусов и размахом лопасти 100…150 мм;–слив через дно емкости или низ цилиндра бочки через патрубок и шаровый кран,через выпуск подобно сливному бачку, либо по другому (например, просто поднятьсливной шланг, надетый на патрубок); двигатель можно приспособить снизу – сбоку,привод может быть ременный, однако можно и проще – двигатель на лапахустановить наверху напрямую, соосно с наклоненным слегка рабочим длинным валом;крышка бочки разрезанная, складывающаяся, чтобы ее можно было закрыть изащелкнуть после загрузки; для устранения вибрации вал должен «протыкать» днобочки опираясь на закрепленный сухой подшипник снизу; для недопущения течи использовать«сантехнический клиновой зажим» с обычным уплотнителем и регулировкойуплотнения двумя подтягивающими болтами;– желательна колесная база – два колесаи опорный костыль;– сверху под крышкой обязательна съемная защитная решетка, накоторую подают разрезанные мешки с цементом и наполнителем.
Такой небольшой установкой возможно производить10 куб. м газобетона в смену за 8 часов непрерывной работы. «Цикл можетсоставить до 20 мин. Но при этом подача цемента и наполнителя в мешках.Удобство такой установки в том, что она весит около 80 кг и легко проходит через дверной проем. При этом миксер неприхотлив и ремонтопригоден. Возможны идругие разработанные конструкции миксеров до 1,5…2,0 куб. м газобетонногораствора, работающие в целом по такому же принципу.
Производство газоблоков.Продукция – стеновыегазоблоки размером 600х300х200 мм или 600х300х100 мм, или другиереальные размеры в зависимости от традиций района и заказа. Размеры строгоограничены размерами конкретной формы.
/>
Рис. 3.1. Схема линии неавтоклавныхгазоблоков по формовочной технологии производительностью 100 куб. м/сут
В основе рассматриваемой технологии лежатследующие основные позиции (рис. 3.1): сырьевой участокв началетехнологической линии для оптимизации состава сырья с целью максимальноймеханизации весового взвешивания, своевременного составления рецептурной смеси,подготовки воды и ее дозирования. Сырьё поступает со склада сырья или силоса,примыкающего к производственному корпусу, и при помощи винтового конвейерапоступает в дозатор, откуда подается прямо в миксер;– технологическиелинии для создания наилучших условий подготовки и транспортировки рабочегораствора и его слива, стабильных режимов для подъема смеси и ее скорейшеготвердения; миксеры движутся по узкоколейным путям, как базовой транспортноймагистрали; секционные формы располагаются симметрично по обе стороныузкоколейки; кассетныеформы располагаются статично на специальных«подушках», которые могут включать гидроизоляцию, теплоотражающий слой,теплоизоляционный пласт, дажесистему электрического или водяного обогрева типа«теплые полы». Отметим, что в общем случае могут перемещаться и кассетные формы;участок приема «сырых газоблоков», в противоположном концетехнологической линии; камер «выдержки»газоблоков для ускорениянабора прочности, где, в зависимости от интенсивности прогрева, длительностьпроцесса будет соответственно колебаться; складской комплексготовойпродукции.
В целом производство газоблоков направлено надостижение достаточно высокой геометрической точности и стабильных физическихпараметров продукции.
Организация производствагазоблоков предполагаетстрогую технологическую последовательность операций. При этом предполагается:минимальное время на загрузку сырья, время перемешивания и слив рабочегораствора; жесткая по времени организация поточного производства; возможнаяавтоматизация некоторых операций:– раздельно подготавливается вода и сырьеваясмесь (цемент и наполнители). Вода, при необходимости, прежде чем поступить всмеситель, предварительно подогревается до температуры +20…+25 град. С ипоступает в промежуточную ёмкость, из которой насосом через специальныйпатрубок поступает в смеситель. Либо устанавливают прямоточныйэлектронагреватель воды;– в прибывший миксер на сырьевой участок ведется последовательнаязагрузка воды затем цемента, наполнителя и порообразователя «ПОС-15» приработающей крыльчатке; далее работающий или отключенный миксер прибывает наместо розлива смеси, где производится опорожнение зараз миксера от готовогогазобетонного раствора одновременно в одну или две кассетные формы. Автоматика,установленная на миксере, позволяет выдерживать определенные интервалы времени.После слива газобетонного раствора в формы устанавливают внутренние простенки,форму накрывают теплоизолирующим колпаком, а миксер возвращают на сырьевойучасток. Транспорт миксера осуществляется вручную, а может с электроприводом – типадрезины, с полной автоматикой – с сенсорами и адресной остановкой с пультауправления (зависит от возможностей);– «впереди» по технологической линиидругое звено бригады производит разборку ранее залитых форм и уже отвердевшихгазоблоков, вынимает газоблоки и грузит их на специальную узкоколейную тележку(на поддоны), смазывает формы и собирает их для новой заливки;– загруженнаясырыми блоками узкоколейная тележка вручную сопровождается в конец линии, гдегазоблоки вместе с поддоном снимают и перевозят на участок срезки горбушки(если горбушку не срезали раньше – через 4 часа после заливки);– затем блокиукладывают окончательно на товарный поддон в закрывающиеся камеры досушки на 1…2 дня (температура 40…60 град. С). Тепло лучше обеспечивать снизу – через полы(около 130 Вт/кв. м); после досушки готовые блоки вывозят из камеры,упаковывают (лучше обернуть в полиэтилен для сохранения влаги) и транспортируютна склад готовой продукции.
В табл. 3.2. приведены основные параметрыформовочного цеха.
Таблица 3.2. Параметры производства газоблоков 100 куб.м/сутки по формовочной технологииПараметры Количество Площадь (кв. м), в т.ч.: Сырьевого участка* 150 Технологических линий** 500 Распиловочного участка* 30 Участка переработки горбушки* 10 Сушильных камер** 150 Разборки массивов и упаковки блоков ** на товарный поддон. 90 Склада готовой продукции на двое суток* 150 Всего площади (кв. м) 1080 Кол-во форм 0,432 куб. м на 12 блоков 600x300x20 при обороте в сутки 2 раза, (шт.) 116 Количество рабочих в смене 30 Потребление э/энергии (кВт/сут.) 180
Относительно оборудования сырьевого участка,металлоконструкций, вспомогательных и подъемных механизмов приводится аналогияс резательной технологией.
Резательная технология. Готовая смесь черезнижнюю горловину смесителя выгружается в металлическую форму. Форма массивасостоит из двух частей – поддона и съемной опалубки. Поддон представляет собойтележку на четырех стальных колесах с деревянным основанием, выступающим надметаллическим каркасом. Съемная опалубка состоит из двух частей «г» – образнойформы и в собранном виде образует четыре грани, формирующих массив. Передзаливкой пенобетонной смеси, съемная опалубка собирается, смазываетсяспециальным раствором или прокладывается промасленной бумагой и ставится наподдон. Для обеспечения герметичности, соединения формы проклеиваютсяспециальным уплотнителем. После заполнения пенобетонной смесью, форма припомощи позиционного транспортера, доставляется к месту набора распалубочнойпрочности. Время набора распалубочной прочности зависит от многих факторов(конкретного состава, марки цемента, температуры и т.д.) и колеблется от 4-х до8-ми часов.
Для обеспечения высоких прочностных характеристикматериала очень важно в момент набора прочности обеспечить жесткийтемпературный режим. В зависимости от используемых материалов необходимоподдерживать температуру 40–50°С на участке до разрезки массива (4–8 часов) и60–90°С на участке после разрезки массива (до 16 часов). По истечении временинабора прочности съемная опалубка разбирается и поддон с массивом подается кпосту разрезки. Опалубка очищается, собирается, смазывается, устанавливается насвободный поддон и подается на заливку.
Массив, набравший необходимую пластическуюпрочность, захватывается специальным позиционным транспортером и поступает наразрезку. На первом этапе посредством шнековой фрезы с массива срезаетсяверхняя горбушка. На втором и третьем этапе происходит поперечная и продольнаяразрезка массива.
Блоки укладываются на транспортировочные поддоны,стягиваются скреплентой и при помощи транспортирующих механизмов подаются наскладскую площадку или складское помещение. Дальнейший срок выдержки готовыхблоков при положительной температуре определяется Заказчиком и составляет отодной до двух недель. Освободившийся поддон очищается, прокладывается п/эпленкой или промасленной бумагой и отвозится в зону заливки. Продукция – стеновыеблоки, ограниченные размером общего массива газобетона 600х1300х1500 мм.Газоблоки размером 600x300x200 мм (а также другие типоразмеры) длянаружных и внутренних стен с допуском по размерам до ±2 мм и возможностьюкладки на клею. В таблицах 3.3 и 3.4 приведены основные параметры цехарезательной технологии неавтоклавных газоблоков. За счет резательной технологиидостигается высокое качество как по геометрии изделий, так и попроизводительности. Основным элементом этой технологии является резательныйкомплекс «РКГБ-12» производимый ООО «КОНВУД», состоящий из трехрезательных струнных модулей. От габаритных возможностей этого комплексаследует размер форм.
Первый подрезает горбушку, а два другиепроизводят затем вертикальный одновременный порез массива в двухперпендикулярных направлениях. Для получения качественного «низа» блока вмассиве, в верхней части поддона присутствуют специальные пазы для сквозногополного разреза массива.
Расчет количества поддонов простой – онминимально совпадает с числом кубов от максимальной производительности: при 100куб. м./сут. производительности – надо 100 технологических поддонов.
Расчет количества комплектов формобортовопределяется их цикличностью в сутки и временем подготовки их и сборки формыцеликом. Так, по опыту, возможна распалубка форм и начало резки массива через 4часа. Тогда число чистых циклов составит: 24 часа: 4 часа= 6 циклов. Тогда припроизводительности цеха 100 куб. м получим: 100 куб. м:6 циклов = 16,7комплектов формобортов. Отложим 1,3 формоборта на подготовку и сборку. Всегополучим 16,7 + 1,3 = 18 формобортов.
Таблица 3.3. Распределение производственныхплощадей, количество рабочих и потребление электроэнергии при производствегазоблоков 100 куб. м/сутки по резательной технологииУчастки: Площадь (кв. м), в т.ч.: Сырьевой* 150 Технологических линий** 200 Резки-распиловки ** 20 Переработки горбушки** 10 Сушильные камеры пенального типа, 4 яруса* 150 Разборки массивов и упаковки блоков ** на товарный поддон 90 Склад готовой продукции на двое суток* 150 Всего площади 770 Кол-во рабочих в смену 15 Потребление Эл/энергии (кВт/сут.) 350
производство газобетон неавтоклавный цемент
Таблица 3.4. Перечень технологическогооборудования для производства газоблоков 100 куб. м/сут по резательнойтехнологии№ п/п Наименование Количество 1. Формы-борта, на 1,13 куб.'м с тележками и термоколпаками 18 шт. 2. Дополнительные поддоны 82 шт. 3. Силос цемента, 80 тонн 1 шт. 4. Силос наполнителя, 80 тонн 1 шт. 5. Дозатор групповой с винтовыми конвеерами 1 компл. 6.
Узел нагрева воды с емкостью и насосом 1 компл. 7. Резательный комплекс «УРК – 3М» 1 шт. 8. Дезинтегратор обрата 1 шт. 9. Весы электронные 2 шт. 10. Миксер СМС 40Б, 5 куб. м 1 шт. 11. Тележка ручная гидравлическая Зшт. 12. Электрокара 2 шт. 13. Рельсы узкоколейные, Р 1 8 280 м, или 5,0 т 14. Передаточные тележки Зшт. 15. Упаковочный узел Компл. 16. Металлоконструкции для силосов и сушилки Компл.
В плане формыможно расположить на одной или нескольких узкоколейных дорожках, насколькопозволяет геометрия помещения. Только надо дополнительно учесть однутранспортную дорожку на возврат поддонов и две или три поперечные передаточныедорожки для перекатки поддонов, подачи массивов на резку и пустых форм подзаливку.
Отметимосновные отличиярезательной технологии (РТ) от формовочной (ФТ):– приРТ отсутствует возможность формирования лицевой стороны и боковых пазов блока,а также его армирования;– эффективность РТ проявляется при производительностиот 50… 100 куб. м газоблоков в сутки, а ФТ, наоборот, при объемах 100 куб. мстановится «тяжелой» по причине большого ручного труда по расформовке, большейдлительностью времени распалубки;– при РТ для одной производительностипотребность в персонале и производственных площадях существенно меньше посравнению с ФТ;– при РТ полнее используется обрат, зато при ФТ его меньшеобразуется;– при РТ за счет большего массива газобетона нарастание температурысущественно выше, чем при ФТ за счет более глубокой гидратации цемента,наполнителя и более интенсивной работы «ПОС-15». Соответственно, прочность приРТ нарастает быстрее;– надо еще учесть, что при РТ возникает необходимость врасходном материале для резательного комплекса (струны, обслуживание).Врезультате, необходимо при постановке работ в цеху четко исходить изпроизводительности, возможности и реальной потребности газоблоков.В случаемонолитного газобетона чем больше отношение его поверхности к объему, тембольшие ожидаются потери тепла. Поэтому, и все получаемые физические параметрыгазобетона будут конечно хуже, чем при ФТ и РТ.В курсовом проектетехнологическая линия представлена на рисунке
Рассчитаемпроизводственную программу цеха и сведём её в таблицу. Расчёт производим поформулам:
/> м3/сут
где Псут– производительность в сутки;
Пгод – годоваяпроизводительность;
Кгод – количество рабочихдней в году.
/> м3/см
Псм –производительность в смену;
Ксм –количество смен в сутки;
/> м3/ч
где Пч –часовая производительность:
Кч –количество часов в смену;
/>
Заводвыпускает 25000 м3 газобетонных блоков в год (склад готовойпродукции), с учётом потерь при складировании n=1%: за год: />; за смену: />; за час: />.Необходимый объем газобетонныхблоков с учетом потерь при струнной резке (n=10%): за год: />; за смену: />; за час: />.Потребность в газобетоннойсмеси учетом потерь в смесителе (n=1%): за год: />; засмену: />; за час: />.По данным таблицы 3.1рассчитаем необходимую массу каждого компонента, входящего в бетонную смесь.
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>