Технология производства стеновых каменных материалов и изделий

" Технология производства стеновых каменных материалов и изделий"

• Введение
• 1. Технико-экономическое обоснование проекта
• 1.1 Исходные данные для курсового проекта
• 2. Технологическая часть
• 2.1 Общая характеристика, назначение газосиликатных блоков
• 2.1.1 Классификация и ассортимент газосиликатных блоков
• 2.1.2 Свойства газосиликатных блоков
• 2.1.3 Номенклатура, технические требования газосиликатных блоков
• 2.2 Сырье для производства газосиликатных блоков
• 2.3 Технология изготовления газосиликатных блоков
• 2.3.1 Обработка сырьевых материалов
• 2.3.2 Составление технологической схемы производства
• 2.3.3 Формование и нарезка газосиликатных блоков
• 2.3.4 Складирование готовой продукции
• 2.3.5 Составление материального баланса
• 2.3.6 Выбор и расчет технологического оборудования
• 2.3.7 Расчет площадей и объемов складов сырья и склада готовой продукции
• 2.4 Контроль качества производства
• 2.5 Составление технологической карты производства газобетона

• Список использованных источников

  информации

Строительные материалы играют одну из важнейших ролей в строительстве, и строительной индустрии в целом. Строительные материалы могут быть как стеновыми, материалы используемые при возведении стен. К таким материалам относятся кирпич рядовой, как керамический так и силикатный, шлакоблоки, газосиликатные блоки (с повышенной плотностью) и др. В качестве строительных отделочных материалов могут использовать керамический облицовочный кирпич, гипсокартон, дерево, полимерные материалы и др.

Современный выбор строительных материалов очень велик, с использованием современных технологий производства их число заметно выросло по сравнению с прошлыми показателями, несколькими годами ранее. С использованием применения добавок, повышаются свойства такие как: морозостойкость, прочность, стойкость к коррозии, а также другие технологические свойства тоже совершенствуются.

Перспективы развития уровня производимых строительных материалов достаточно велики. Так как уже сейчас разрабатываются новые методы производства строительных материалов и изделий, проводятся эксперименты по применению новых видов добавок, которые намного эффективнее своих предшественников. В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-строителя требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий. Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на природные и искусственные.

газосиликатный блок каменный материал В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения — водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта. [1]

1. Технико-экономическое обоснование проекта

Многообразие конструктивных решений зданий и сооружений, а также условий их эксплуатации порождает различия в требованиях строительства к свойствам строительных материалов. С каждым годом возрастают требования к конструкциям, несущим нагрузки, и увеличивается производство предварительно напряженных железобетонных изделий. Для защиты ограждающих конструкций от климатических воздействий (холода, жары, дождя, снега и т. д.) требуются материалы, обладающие малыми гигроскопичностью, водопоглощением, теплопроводностью и достаточными морозои огнестойкостью.

В кризисный период функционирования строительного комплекса силикатный ячеистый бетон автоклавного твердения (газосиликат) остался одним из немногих конкурентоспособных стеновых материалов и в настоящее время весьма востребован. Материал успешно вписался в современные архитектурно-строительные системы мало — и многоэтажных зданий, возводимых монолитной, сборно-монолитной и сборной технологиям.

Ячеистые бетоны впервые были получены Гоффманом (Прага) еще в 1889 г. с использованием реакции взаимодействия соляной кислоты и бикарбоната натрия.

Наиболее приемлемым для производства ячеистого бетона оказался способ с использованием алюминиевой пудры и гидроксида кальция, предложенный в 1914 г. Ейлвертом и Дайер. В 1918 г. швед Эрикссон для ускорения затвердевания ячеистого газобетона впервые использовал автоклавный способ, который позже получил широкое промышленное использование (хотя сам способ обработки строительных материалов в автоклаве был предложен Михаэлисом еще в 1880 г.). Дальнейшее усовершенствование способа проходило в направлении полной замены цемента известью и более широким использованием тонкомолотых кремнеземистых приложений.

Второе направление получения ячеистого бетона состоит в смешивании водяной суспензии сырьевых материалов с предварительно подготовленной пеной. В зависимости от типа вяжущего вещества и кремнеземистого компонента материалы получили название пенобетонов, пеносиликатив, пено-золосиликатов, пеношлаков, гипсопенобетонов и т. д. Способ впервые был предложен в 1911 г. датчанином Байером.

Учитывая эффективность использования в строительстве ячеистых бетонов, их производство в мире (Швеции, Голландии, Дании, Норвегии, Финляндии, Германии, Польши, Чехии и Словакии, Канаде и др.). Постоянно расширяется. Всемирно известные фирмы по производству ячеистых бетонов: Хобель, Айно (Эстония), ДСК-3 (С. — Петербург, Россия), СИПОРЕКС, Итонг (Швеция). Вместе с этим идет непрерывный научно-технический поиск в направлении возможности замены чистых кварцевых песков более дешевыми рядовыми, полного или частичного исключения из технологии помола кремнеземистой составляющей за счет использования промышленных тонкодисперсных отходов, а также использование новых вяжущих веществ. Основные физико-механические показатели ячеистых бетонов на их основе не отличаются от характеристик ячеистых бетонов на традиционных вяжущих, а по некоторым механическими и технико-экономическим показателям превышают требования, предъявляемые к материалам данного класса.

1.1 Исходные данные для курсового проекта

Газосиликат производится на заводах газобетонной промышленности. Размеры изготавливаемых производителями блоков обычно стандартные — от 50×200×600 мм до 400×200×600 мм.

В связи с технологической необходимостью проведения тепло-влажностной обработки в автоклавах для более продолжительной их работы рекомендуется принимать непрерывный режим работы производства. Поэтому в качестве рабочего режима примем непрерывную неделю с круглосуточной двухсменной.

В качестве основных компонентов предполагается использование природных минеральных сырьевых материалов (кварцевый песок, известь). Сырьевые материалы недефицитны, доступны и имеются в достаточном количестве для обеспечения потребности в сырье. Доставка сырья осуществляется на предприятие железнодорожным и автомобильным транспортом.

Производительность предприятия определяется технической характеристикой оборудования используемого при производстве газосиликатных блоков, производительность которого может составлять до 750 м³/сут. При наличии одной линии с производительностью 150 м³/сут принимаем производительность завода по производству газосиликатных блоков: П=40 000 м³/год

Завод по производству газосиликатных блоков состоит из таких отделений:

1. Склад сырья.

2. Подготовительное отделение.

3. Цех производства газосикатных блоков.

4. Склад готовой продукции.

Для всех отделений завода по производству газосиликатных блоков продолжительность рабочей смены принимаем восьмичасовой (t_см=8 ч).

Для складов сырья и готовой продукции при использовании железнодорожного транспорта, для отделений стекловарения и формования листового оконного стекла принимаем трехсменный непрерывный режим работы (n_см=3; Д_н=0).

Работа подготовительного отделения может быть организована по двухсменному прерывистому режиму. Для подготовительного отделения принимаем двухсменный прерывистый режим работы, поскольку третья смена вредна для обслуживающего персонала (n_см=2; Д_н=105).

После определения режима работы каждого отделения предприятия вычисляем календарный, номинальный и действительный годовой фонд рабочего времени.

Календарный годовой фонд рабочего времени для всех отделений предприятия (F_к) вычисляем по формуле (1.1), ч:

(1.1)

где Д — количество дней в году (Д=365);

t_д — количество часов в сутках (t_д=24).

Если год не високосный, то F_к =365•24=8760 ч.

Номинальный годовой фонд рабочего времени каждого отделения предприятия (F_н) вычисляем по формуле (1.2), ч:

(1.2)

где Д_н — количество нерабочих (выходных и праздничных) дней в году

(при прерывистом режиме работы Д_н =105);

t_см — продолжительность рабочей смены, ч (t_см=8);

n_см — количество смен в сутки (1, 2 или 3).

Подставляя в формулу (1.2) соответствующие значения вычисляем номинальный годовой фонд рабочего времени (F_н) для каждого отделения завода, ч:

1. Склад сырья: .

2. Подготовительное отделение: .

3. Цех производства газосикатных блоков:

.

4. Склад готовой продукции:

.

Действительный годовой фонд рабочего времени оборудования в каждом отделении предприятия (F_д) вычисляем по формуле (1.3), ч:

(1.3)

где k_и — нормативный коэффициент использования оборудования, который

предусматривает затраты времени на ремонт и плановые перерывы

(для агрегатов прерывного действия k_в=0,8.0,9, для агрегатов

непрерывного действия k_в определяют отдельно).

Подставляя в формулу (1.3) соответствующие значения вычисляем действительный годовой фонд рабочего времени оборудования (F_д) в каждом отделении предприятия, ч:

1. Склад сырья: 7446.

2. Подготовительное отделение: 3536.

3. Цех производства газосикатных блоков: 8059

4. Склад готовой продукции: 7446.

Результаты расчетов заносим в табл.1.1.

Таблица 1.1 — Режим роботы предприятия по производству газосиликатных блоков.

2. Технологическая часть

2.1 Общая характеристика, назначение газосиликатных блоков

2.1.1 Классификация и ассортимент газосиликатных блоков

По физико-механическим свойствам различают пенобетон теплоизоляционный, конструктивно-теплоизоляционный и конструктивный. Теплоизоляционный пенобетон отливается в виде блоков размером 100X50X50 см и больше, которые после затвердевания распиливают на плиты. Теплоизоляционный пенобетон имеет прочность до 2,5 МПа, теплопроводность — 0,1.0,2 Вт/ (м-°С). Этот вид пенобетона применяют для теплоизоляции железобетонных покрытий, перегородок и т. д. Конструктивно-теплоизоляционный пенобетон имеет прочность 2,5.7,5 МПа, теплопроводность 0,2.0,4 Вт/ (м-°С), применяют его для ограждающих конструкций. Из конструктивного пенобетона изготовляют изделия для покрытий.

Их армируют двумя сетками из I проволоки диаметром 3.5 мм. Конструктивный пенобетон имеет * прочность до 20 МПа и теплопроводность 0,4.0,6 Вт (м-°С). Конструктивный пенобетон широко используют в трехслойных ограждающих конструкциях отапливаемых зданий.

Газобетон получают из смеси портландцемента, кремнеземистого компонента и газообразователя. Широкое применение в качестве газообразователя получила алюминиевая пудра, которая, реагируя с водным раствором гидроксида кальция, выделяет водород

2А1 + ЗСа (ОН) ₂6Н₂0 = ЗСаО. А1₂0₃-6Н₂0 + ЗН₂

вызывающий вспучивание цементного теста. Последнее, затвердевая, сохраняет пористую структуру. [4]

Размеры изготавливаемых производителями блоков обычно стандартные — от 50X200Х600 мм до 400Х200Х600 мм. По структуре газобетон относится к группе ячеистых бетонов, названных так из-за наличия в искусственных камнях этого вида равномерно распределенных сферических пор размером от 1 до 3 мм в диаметре. Различают газобетоны автоклавного и неавтоклавного твердения (пропаривание или воздушное твердение).

Легкость. Газобетон — легкий строительный материал, объемный вес которого может варьироваться в диапазоне от 300 до 1200 кг/м³. Однако в настоящее время, учитывая комплексные требования к современным строительным материалам, прежде всего по теплопроводности, оптимально выпускать ячеистые бетоны с минимальным объемным весом 400−600 кг/м³. Стандартный мелкий блок из ячеистого бетона (ГОСТ 21 520−89), марки плотности Д500, размером 300Х188Х575 мм имеет массу до 20 кг и может заменить в ограждающей стене толщиной 640 мм 28 кирпичей, вес которых составляет 120 кг.

Рисунок.2.1 — Газосиликатный блок по сравнению с обычным кирпичом.

Быстрота и экономичность возводимых конструкций. За счет относительно больших габаритов газобетонного блока и его малого веса (не требуется специальных подъемных механизмов) существенно (по некоторым оценкам — в 4 раза) возрастает скорость строительства. Соответственно меньше становятся трудозатраты, в 5−7 раз меньше расход сцепляющих веществ — клея или раствора. Все это уменьшает общую стоимость возводимого здания. Простота обработки. Газобетон легко обрабатывается любым режущим инструментом, пилится и т. д.

Низкая теплопроводность. Стены, выполненные из газобетона, полностью соответствуют новым требованиям СНиП по сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. Коэффициент теплопроводности газобетона в сухом состоянии — 0,12 Вт/м°С, при влажности 12%.0,145 Вт/м°С. В нашем регионе возможно устройство стен из газобетонных блоков (плотностью не более 500 кг/м³) толщиной 500 мм.

Широко известны и теплоаккумуляционные свойства газобетона. По теплопроводности блоки стандартной толщины (375мм) эквивалентны 600-миллиметровой кирпичной кладке. Энергосбережение в настоящее время является одним из наиболее важных показателей. При применении газобетона наилучшие показатели по этому параметру достигаются путем использования этого материала с наименьшим объемным весом. В Европе применяют газобетон с объемным весом 500 кг/м³. Отечественные производители и производители из стран СНГ уже научились изготавливать газобетон плотностью 400 кг/м³ — характеристики по теплопроводности и морозостойкости у него существенно выше (коэффициент теплопроводности 0,10 Вт/м°С, марка по прочности В1,5, морозостойкость не менее 25 циклов).

Рис. 2.2 — Поры газосиликатного блока.

Казалось бы, чем меньше плотность, тем меньше и теплопроводность материала (работает «эффект шубы», когда плохой проводник тепла, воздух, занимает в материале все больше места). Но применять в строительстве газобетон плотности меньшей чем 400 кг/м³ возможно только в качестве утеплителя, из-за его низких прочностных характеристик.

Современный газобетон производится из песка, извести, цемента и алюминиевой пудры. Он не выделяет токсичных веществ и по своей экологичности уступает лишь дереву, но при этом не гниет и не стареет. Экологическая чистота применяемых сырьевых материалов гарантирует полную безопасность газобетонных изделий для человека. Радиационный фон газобетона не превышает 9−11 мкр/ч. Это пористый материал, поэтому в доме, построенном из газобетона, дышится так же легко, как и в деревянном.

Поскольку для изготовления газобетона берется лишь природное минеральное сырье, то нет и опасности возгорания. Газобетон, будучи неорганическим и негорючим материалом, выдерживает одностороннее воздействие огня в течение 3−7 ч. Это материал, способный защитить металлические конструкции от прямого воздействия огня. Газобетон морозостоек, что объясняется наличием резервных пор, в которые вытесняется при замерзании лед и вода. Сам материал при этом не разрушается. Считается, что при соблюдении технологии строительства морозостойкость материала превышает 200 циклов. При низкой объемной массе (например, 500 кг/м³) газобетон имеет достаточно высокую прочность на сжатие — 28−40 кгс/см³, за счет автоклавной обработки (для сравнения: пенобетон — 10−15 кгс/ см³). За счет совершенствования технологических процессов, точности резки, обеспечивающей погрешность не более 0,5−1 мм, предприятиям-производителям удается выпускать широкий ассортимент продукции. Обычно производятся блоки с размерами 600 (250 мм различной толщины (от 50 до 500 мм с шагом 25 мм), а также перемычки, плиты перекрытий и покрытий под рулонную кровлю, U-образные блоки, служащие опалубкой для заливки монолитных поясов и оконных перемычек непосредственно по месту. Для объективного рассмотрения некоторых характеристик, таких как долговечность, морозостойкость и пр., не хватает практики: построенные из кирпича дома стоят несколько сотен лет, а здания из газобетона стали строить относительно недавно, поэтому многие показатели газобетона известны лишь из теории. [3]

2.1.2 Свойства газосиликатных блоков

Звукоизоляционные свойства газобетона. Благодаря его пористой ячеистой структуре, в 10 раз выше, чем у кирпичной кладки. При наличии воздушного зазора между слоями газобетона или при отделке поверхности стен более плотными материалами, обеспечивается звукоизоляция в 45−50 дБ.

Пожаробезопасность. Поскольку для изготовления газобетона берется лишь природное минеральное сырье, то нет и опасности возгорания. Газобетон, будучи неорганическим и негорючим материалом, выдерживает одностороннее воздействие огня в течение 3−7 ч. Это материал, способный защитить металлические конструкции от прямого воздействия огня.

Газобетон морозостоек, что объясняется наличием резервных пор, в которые вытесняется при замерзании лед и вода. Сам материал при этом не разрушается.

Конструкционность. За счет совершенствования технологических процессов, точности резки, обеспечивающей погрешность не более 0,5−1 мм, предприятиям-производителям удается выпускать широкий ассортимент продукции. Обычно производятся блоки с размерами 600 (250 мм различной толщины (от 50 до 500 мм с шагом 25 мм), а также перемычки, плиты перекрытий и покрытий под рулонную кровлю, U-образные блоки, служащие опалубкой для заливки монолитных поясов и оконных перемычек непосредственно по месту. Для объективного рассмотрения некоторых характеристик, таких как долговечность, морозостойкость и пр., не хватает практики: построенные из кирпича дома стоят несколько сотен лет, а здания из газобетона стали строить относительно недавно, поэтому многие показатели газобетона известны лишь из теории.

Экологичность. Современный газобетон производится из песка, извести, цемента и алюминиевой пудры. Он не выделяет токсичных веществ и по своей экологичности уступает лишь дереву, но при этом не гниет и не стареет. Экологическая чистота применяемых сырьевых материалов гарантирует полную безопасность газобетонных изделий для человека. Радиационный фон газобетона не превышает 9−11 мкр/ч. Это пористый материал, поэтому в доме, построенном из газобетона, дышится так же легко, как и в деревянном.

Высокая морозостойкость ячеистых бетонов объясняется особенностями их строения — большим количеством замкнутых пор, наполненных воздухом или газом. Для ячеистых бетонов установлены следующие марки морозостойкости: F15, 25, 35, 50 и 100. [4]

Прочность. Одна из основных задач — это получение легкого материала с максимально возможной прочностью. По мнению потребителей и компаний производителей, газобетон является лучшим компромиссом между легкостью и прочностью при оптимальной термоизоляции. Прочность на сжатие полностью зависит, как уже было сказано ранее, от объемной густоты. Так для газобетона марки D600 характерна прочность на сжатие 3,2 МПа, а для марки D500 — 2,5 МПа. Анализируя прочность и густоту газобетона, необходимо отметить, что при относительно небольшой густоте, газобетон имеет хорошую прочность, что позволяет использовать его в строительстве несущих, самонесущих и стен-наполнителей.

Простота обработки. Газобетон легко обрабатывается любым режущим инструментом, пилится, штрабится — это делает его применение особенно привлекательным. Стены, выполненные из газобетона, полностью соответствуют новым требованиям СНиП по сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. Коэффициент теплопроводности газобетона в сухом состоянии 0,12 Вт/м°С.

При производстве работ большую роль играет обрабатываемость стенового материала и возможность при выборе архитектурных решений не привязываться к модульному размеру изделий. Газобетонные блоки обрабатываются простейшим ручным инструментом; Изделия нестандартных форм и размеров получаются при помощи простой ручной ножовки.

Теплозащитные свойства - теплоизоляция. Газобетон характеризуется наиболее низкой теплопроводностью среди стеновых материалов. Газобетон марки D 500 и D 600 являются конструкционным теплоизоляционным материалом, и теплопроводность его настолько низкая, что стены могут уверенно обеспечить тепловую защиту помещения в холодное время года. Дом из газобетона не поддаётся перегреву и в летний период. Мы не можем изменить погоду на улице, но мы можем повлиять на климат внутри помещения.

Огнестойкость. Газобетон — это негорючий материал с высоким классом огнестойкости, который защищает от распространения огня. Согласно европейским стандартам газобетон относится к классу «Евро класс А1». Согласно ДБН В.1.1−7-2002 «Пожарная безопасность объектов строительства», дома с несущими и ограждающими конструкциями из газобетона характеризуются наиболее высокими I и II степенями огнестойкости.

Паропроницаемость. Дома из газобетонных блоков характеризуются оптимальными условиями. В них нет ни чрезмерной сухости, ни чрезмерной влажности. Такой микроклимат внутри помещения есть результатом паропроницаемости газобетона.

Влагостойкость. Газобетон характеризуется преимущественно закрытой пористостью. Влажность газобетона не превышает 6−8%. При расчёте коэффициента теплопроводности в условиях эксплуатации мы рекомендуем использовать нормативные документы. На сегодняшний день, действующим является СНиП II — 3 — 79. при расчетной температуре 0 °C.

Долговечность. Срок эксплуатации этого материала испытан на практике в реальной жизни не в условиях лаборатории. На сегодняшний день, в Скандинавских странах существует множество домов, построенных из газобетона, в которых живут около 75 лет. И эти строение ещё не проявляют никаких признаков разрушения. Таким образом, долговечность готовой стены при правильном монтаже не менее 100 лет.

Легкость. При обычной средней плотности 600 кг/м куб. стандартный мелкий блок размером 588×300×188 мм. (ГОСТ 21 520−89) имеет массу 25 кг., что позволяет заменить в ограждающей кирпичной стене толщиной 640 мм.28 кирпичей, вес которых около 120 кг. При этом сокращаются сроки работ по кладке в 4 раза, а расход раствора уменьшается в 5−7 раз.

Устойчивость к бактериям, плесени, грибкам. Исследования газобетона на восприимчивость к плесени и бактериям, проведённые при стимуляции условий неблагоприятного, влажного тропического климата, т. ?е. при температуре от +25 до +30, а также при относительной влажности воздуха от 95 до 98% показали, что даже в таких условиях газобетон проявляет полную устойчивость. [5]

2.1.3 Номенклатура, технические требования газосиликатных блоков

Газобетон — это один из видов ячеистых бетонов (наряду с пенобетоном и газопенобетоном), представляющий собой искусственный камень с равномерно распределёнными по всему объёму сферическими порами диаметром 1−3 мм. Качество газобетона определяет равномерность распределения, равность объёма и закрытость пор. [6]

Рис. 2.3 — Использование газоблоков в малоэтажном строительстве.

Рис. 2.4 — Использование газоблоков как элемент стены.

Рис. 2.5 — Использование газоблоков в многоэтажном строительстве.

Благодаря экономичности и эффективности этого строительного материала газобетон позволяет в краткие сроки возводить здания различного назначения. Конструкции из газобетона автоклавного твердения могут возводиться в любой климатической зоне без боязни воздействия на них температуры и осадков. Газоблок может быть использован не только в качестве материала для строительных конструкций, но и для создания теплоизоляции. Газобетонные блоки, составляющим которых является ячеистый газобетон, предназначены для возведения любых стен, а именно:

Блоки должны отвечать требованиям стандартов, изготавливаться согласно технологическому регламенту, утвержденным в установленном на предприятии порядке. Сырьевые материалы для изготовления блоков должны соответствовать требованиям ДСТУ Б В.2.7−45. Марку бетона автоклавного и неавтоклавного твердения твердения по средней плотности D, класс бетона по прочности на сжатие В приведены в таблице 2.1.

Талица 2.1 — Марки автоклавного бетона по средней плотности.

Значение прочности бетона на сжатие и соответствующее значение марки по прочности (М), класса бетона (В), приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 — Марки бетона по прочности на сжатие.

Нормативно-отпускная прочность бетона блоков должна быть не меньше 100% для бетона автоклавного твердения. [7,8]

2.2 Сырье для производства газосиликатных блоков

Цемент. Для производства данного вида изделий применяется портландцемент марки ПЦ 500 Д0. ГОСТ 10 178 и дополнительным требованиям: удельная поверхность (по прибору ПСХ-2) в пределах 3000−4000 см²/г, начало схватывания не позднее 2ч, конец — 6ч. Содержание в клинкере трехкальциевого алюмината не должно превышать 6%.

Таблица 2.3 — Требования к цементу.

Известь не гашеная должна удовлетворять требованиям ГОСТ 9179–70 «Известь строительная» и дополнительным требованиям содержание активных СаО и MgO не менее 70% и «пережога» — не более 2%, скорость гашения от 5 до 25 минут.

Таблица 2.4 — Требования к извести.

Песок. Предпочтение отдается кварцевым пескам, содержащим не менее 80% кремнезема. В последнее время для производства ячеистых бетонов используют пески с меньшим содержанием кремнезема, например мелкие строительные, барханные, применение которых позволяет исключить или значительно сократить затраты на помол. Почти все заводы, производящие помол кремнеземистого компонента, работают по мокрому способу с подачей в шламбассейн. Средняя тонкость помола кремнеземистого компонента составляет 280−320 м²/кг, известково-песчаного вяжущего — 450−500 м²/кг.

Таблица 2.5 — Кварцевый песок в газобетоне

Газообразователь. В качестве газообразующего компонента применяют водоалюминиевую суспензию, которую готовят из алюминиевой пудры (марок ПАП-1 и ПАП-2, соответствующие требованиям ГОСТ 5494–71Е) или из пасты в специальной установке, обеспечивающей взрывобезопасность ее приготовления.

Начало газовыделения — через 1−2 мин. Так как пудра пожароопасная, то с точки зрения техники безопасности ее необходимо хранить в металлической герметической таре. [3]

2.3 Технология изготовления газосиликатных блоков

2.3.1 Обработка сырьевых материалов

Подготовка сырьевых материалов в технологии ячеистых бетонов заключается, прежде всего, в их измельчении. Это связано с тем, что повышение дисперсности исходных материалов способствует улучшению их реакционной активности. В результате можно уменьшить расход вяжущего, повысить прочность изделия при одновременном уменьшении их средней плотности.

При недостаточной удельной поверхности обязательному измельчению должны быть подвергнуты кремнеземистые компоненты.

Применяют два способа измельчения — мокрый и сухой.

Мокрый способ предусматривает совместный помол извести и кремнеземистых компонентов (песка, золы, шлака и т. п.) в шаровой или вибромельнице в присутствии воды с целью получения шлама. Возможен также вариант мокрого помола кремнеземистых компонентов (получение шлама), сухого помола известково-кремнеземистого вяжущего и смешение вяжущего со шламом, обеспечивающее получение суспензии требуемой текучести.

Сухой способ предусматривает совместный помол сырьевой шихты, состоящей из извести, кремнеземистого компонента и цемента без добавления воды.

Если есть возможность выбора, то предпочтение следует отдать мокрому помолу, так как он менее энергоемкий по сравнению с сухим (на 10−15%), а так же более интенсивный.

В обоих случаях для ускорения процесса помола целесообразно вводить ПАВ в количестве 0,1−0,3% массы сухих компонентов смеси.

Усреднение и хранение песчаного шлама производят в шламбассейнах. Расчетную плотность шлама принимают:

при вибро и ударной технологии 1700 кгм³

при литьевой технологии 1600 кгм³

Условия, при которых после отключения виброплощадки в период стабилизации газовыделения происходит быстрое восстановление разрушенной вибрацией структуры, блокирующей уход газовых пузырьков и препятствующей осадке смеси, являются оптимальными при вибровспучивании.

Мелкие поры, получаемые при использовании вибротехнологии, обусловливают малую подъемную силу пузырьков и соответственно более легкую блокировку в массиве. В момент прекращения вибровоздействия ячеистая смесь должна «застыть», зафиксировав свою макроструктуру.

В качестве газообразующего компонента применяют водоалюминиевую суспензию, которую готовят из алюминиевой пудры или из пасты в специальной установке, обеспечивающей взрывобезопасность ее приготовления.

Для дозирования вяжущих, шлама и воды применяют весовые дозаторы с электронно-тензорезисторными устройствами с точностью для вяжущего ±1%, а для кремнеземистого компонента ±2%.

Газобетонную смесь готовят в гидродинамическом или вибросмесителе. Последовательность загрузки сырьевых материалов следующая: песчаный шлам + вода + вяжущее или вода + сухой песок + вяжущее + добавки. После 2-х мин. Перемешивания в смеситель подают заданное количество суспензии алюминиевой пудры и смесь перемешивают еще 1−2 мин. [9]

2.3.2 Составление технологической схемы производства

Песок завозится на рабочую площадку и выгружается в песочный бункер. Песок загружается в загрузочную воронку, откуда он поступает в шаровую мельницу по конвейерной ленте с системой взвешивания. Сюда же, в шаровую мельницу, подается вода, известь и ускоритель схватывания (сульфат натрия). Здесь будет происходить гашение извести:

CaO + H₂O = Ca (OH) ₂, экзотермический процесс.

Механизм действия сульфата натрия заключается в том, что реагируя с гидратом окиси кальция, выделяющимся из цемента, он образует гипс по формуле:

Ca (OH) + Na₂SO₄ + nH₂O = CaSO4 x 2H₂O + 2NaOH + H₂O

NaOH + Al = Na₂O x Al₂O₃ + H₂ ^

Образующийся мелкодисперсный гипс реагирует с трехкальциевым гидроалюминатом (3СаО*Al₂О₃*6Н₂О) и способствует гидросульфоалюминатом кальция (3СаО*Al₂О₃*3СаSO₄*31Н₂О).

Песок перемалывается с водой, известью и сульфатом натрия до состояния жидкого раствора, который насосом загоняется в шламбассейн.

По обводной трубе из бункера с песочным раствором он перекачивается через охлаждающую систему для раствора, чтобы получить раствор приемлемой температуры (около 40^о С).

Алюминиевый порошок поставляется в бочках. Алюминий дозируется винтовым конвейером в рассеивающем резервуаре, наполненном водой, в присутствии ПАВ. После перемешивания с помощью мешалки алюминиевая суспензия дозируется и выливается в смеситель.

Вяжущие вещества на предприятие доставляются ж/д транспортом и автоцементовозами. Эти материалы хранятся в силосах. Вяжущие вещества (гипс и цемент) взвешиваются дозаторами и загружается в смеситель.

Компоненты в смесители смешиваются в определенной последовательности: песчаный шлам + вода + цемент, гипс + алюминиевая суспензия.

В перемешивающем устройстве исходный материал перемешивается до получения однородной смеси, затем выливается в форму.

Форма, помимо своего прямого назначения, также служит платформой для транспортировки блоков при изготовлении на более поздней стадии. Форма смазывается смазкой и переправляется в секцию разливки, где стоит, пока перемешивающее устройство не будет готово для разливки смеси.

После разливки форма перемещается по транспортеру в созревающую секцию. В созревающей секции свежая смесь затвердеет до требуемой прочности (0,01−0,015 МПа).

Образование гидроалюмината кальция и пористой структуры:

2Al + 3Ca (OH) ₂ + 6 H₂O — > 3CaO• AL₂O₃•6 H₂O + 3H₂ ^ (поры)

После выдержки в созревающей камере массив перемещают из камеры созревания тем же многофункциональным транспортером, который устанавливает форму с массивом на линию резки.

Тележка на линии резки переносит блок через разные этапы резки и контурной обработки. Вначале струнами отрезают «горбушку» и разрезают массив по длине блока.

После вертикальной резки блок проходит через горизонтальный режущий автомат, для резки блока по толщине. Струны располагаются под углом к движению тележки для избегания вырывания материала на ведомом конце массива.

После горизонтальной резки платформа с массивом переходит в положение поперечного (вертикального) распила. Работа режущего автомата препятствует двойную распилку и гарантирует точные размеры.

Под линией резки располагается шламканал. В него попадают отходы распиленного массива. Эти отходы растворяются в воде для получения обратного шлама соответствующей плотности, который подается в обратный шламбассейн.

Тележки въезжают в автоклав через многофункциональный транспортер, работающий перед автоклавами.

В автоклавах массивы обрабатываются при давлении около 12 атм.

Автоклавное твердение (12ч, 190 °C, 12атм):

6SiO₂ + 5 Ca (OH) ₂ + 5 H₂O — > 5CaO•6SiO₂•5 H₂O (гидросиликат кальция, фазы C-S-H)

По окончании автоклавного процесса тележка доставляет массивы на разгрузку разделительное устройство.

После разделения разгрузочный кран переносит массивы на линию упаковки блоков, где они укладываются на деревянные поддоны и упаковываются. [3]

Рис. 2.6 — Технологическая схема производства газоблоков

2.3.3 Формование и нарезка газосиликатных блоков

Технология формования выбирается в зависимости от номенклатуры выпускаемой продукции и исходного сырья в соответствии с технологическим регламентом.

Формование изделий из ячеистого бетона может быть осуществлено по одной их схем:

агрегатно-поточная в индивидуальных формах — эта схема предусматривает перенос формы с изделием от поста к посту. Для нее характерна низкая автоматизация процесса;

агрегатно-поточная с механизированной разрезкой массива;

конвейерная с механизированной разрезкой массива — характеризуется полной автоматизацией процесса.

Формование изделий включает подготовку форм, укладку в формы арматурных каркасов и закладных деталей, заполнение форм бетонной смесью, предварительное выдерживание отформованных изделий.

Подготовка форм предусматривает их очистку, смазку и подогрев до 40 °C.

Формование может происходить двумя способами:

вибро и ударной технологии;

литьевой технологии (медленный, но простой по сравнению с виброи ударной технологией).

При литьевой технологии ячеисто-бетонные смеси отличаются повышенной подвижностью за счет высокого водозатворения (В/Т=0,45…0,65; текучесть по Суттарду 22−44 см). Вспучивание массы происходит в неподвижных формах в течение 20−50 мин, вызревание — 4−6 ч. Повышение В/Т требует высокомарочных вяжущих и увеличения их расхода, увеличивает продолжительность цикла производства изделий.

Суть вибрационной технологии изделий из газобетонов состоит в более низком водозатворении сырьевой смеси (В/Т=0,3.0,4; текучесть по Суттарду 9−12 см) и в интенсификации процесса вспучивания при применении вибровоздействия за счет использования явления тиксотропии (разжижения) и ускорения хода реакции газовыделения. Продолжительность вибровспучивания — 10±2 мни. Способ впервые в мировой практике разработан и применен в нашей стране.

Известно, что при отсутствии активного воздействия, т. е. при напряжениях, не превышающих напряжений предельного сдвига, ячеистые смеси ведут себя как типично твердые тела. Картина резко меняется при приложении к ним вибрации, при определенных режимах которой коагуляционная структура ячеистой смеси с пленочными неводостойкими контактами может полностью потерять свои пластические свойства.

Поризация смеси осуществляется на стадии формирования материала за счет взаимодействия газообразователя (алюминиевой пудры) с известью. Образующийся в результате коррозии алюминия водород выделяется в свободном состоянии в виде газовых пузырьков, используемых для вспучивания газобетонной массы. Данная технологическая стадия является весьма ответственной, предопределяющей формирование пористой структуры материала.

" Горбушку" срезают механизированным способом при достижении поверхностным слоем пластической прочности 0.01 — 0.015 МПа или прикатку изделий при пластической прочности 0.015 — 0.02 МПа,

Подъем форм с изделиями или массивами производят шарнирными траверсами или специальными захватами, предотвращающими перегас форм.

При производстве мелких блоков и панелей для разрезки массивов применяют различные комплексы резательных агрегатов типа «Универсал-60», «Виброблок» и др. Отходы смеси, полученные при срезке «горбушки», разрезке мисси нов, повторно используют путем перекачки перемешанной с водой «горбушки» в смеситель. Твердение отформованных изделий в индивидуальных формах или полученных в результате разрезки массивов производят в автоклаве. Распалубку после выгрузки изделий из автоклава производят при разности температуры поверхности изделий и окружающего воздуха не более 40 °C, Продолжительность остывания крупноразмерных изделий в формах до распалубки должна быть не менее 4 ч. [3]

2.3.4 Складирование готовой продукции

Складирование готовой продукции производится производится на закрытых складах штабельного типа, после перемещения блоков из автоклава, блоки должны выдерживаться 12 часов перед его транспортировкой. Склады готовой продукции обычно не отапливаются, и блоки хранятся при температуре окружающей среды. Решётки транспортируются под разгрузочным краном, который поднимает и снимает белый массив с решеток. Альтернативно описанному разделителю зелёного массива на этом этапе может быть установлено обычное разделительное устройство, которое разделяет массив механическим способом. Решетки после автоматической очистки и смазки возвращаются к столу кантования и готовы к приему следующего массива. Разгрузочный кран переносит один массив и кладет его непосредственно на цепочку деревянных поддонов (6 шт.), а второй массив сверху, либо укладывает на стол, который кантует два массива на цепочку поддонов. Это зависит от того, какие размеры поддонов и готовой упаковки используются. Поддоны обычно подаются в автоматическом режиме, но ручной вариант тоже приемлем.

Затем поддоны с блоками упаковываются отдельно в термоусадочную пленку и перевозятся вилочным погрузчиком на склад готовой продукции

2.3.5 Составление материального баланса

Таблица 2.6 — Производственная программа цеха

Потребление сырья на 1 м³ продукции составляет:

Таблица 2.7 — Потребление сырья на 1 м³ газобетона

Расход алюминиевой пудры определим по формуле:

(2.1)

гдеA — количество алюминиевой пудры, в г; V — объём газобетонной смеси, увеличенный на 5% с учетом образования «горбушки», в л; Ц — количество цемента, в кг; И — количество извести, в кг; П — количество песка, в кг; Г — количество гипса, в кг; с — соответствующее значение истинной плотности, в кг/л; с_ц — 3 кг/л; с_и — 3,2 кг/л; с_{п -} 2,7 кг/л; с_{г -} 2,7 кг/л; В — количество воды; k — количество газа, получаемого из 1 г алюминиевой пудры, равное 1,4 л; б — коэффициент использования алюминиевой пудры, равный 0,8.

Таким образом, имеем: на 1 м³ газобетона требуется алюминиевой пудры, в г:

Определим теперь производственную программу цеха в пересчете на массу сырья.

Таблица 2.8 — Теоретическая потребность в сырье

Однако потребление сырья не всегда равномерно, в связи с чем загруженность оборудования также не равномерна в течение производственного периода. Поэтому необходимо учитывать коэффициенты неравномерности потребления сырья в различные производственные периоды:

Таблица 2.9 — Коэффициенты неравномерности потребления

В соответствии с этим получим фактическую таблицу расходов сырья:

Таблица 2.10 — Потребность в сырье

2.3.6 Выбор и расчет технологического оборудования

Расчет оборудования производится по формуле:

(2.2)

гдеN — количество единиц оборудования;

П_Ч — часовая производительность;

П_П — паспортная производительность;

К_Ч — коэффициент использования.

Помольное оборудование. Помол извести с добавкой песка производится в шаровой двухкамерной мельнице типа СМ-6008. Паспортная часовая производительность данного оборудования составляет. Для данного типа мельниц характерно: производительность Пп=1,5 тонн/час для сухого измельчения руд и строительных материалов.

Определим количество единиц оборудования, необходимых для обеспечения непрерывного технологического процесса.

Необходимое количество извести составляет 0,688 т. Но так как помол извести производится совместно с песком (20 процентов от массы извести), то фактическая загрузка мельницы составит, в тоннах:

(2.3)

Тогда получим, что для совместного помола извести с песком требуется единиц оборудования:

(2.4)

Для помола остального песка с гипсом используется двухкамерная шаровая мельница марки СМ-6008 производительностью до 1,5 т/ч:

m_{песка на помол}=m_{всего песка}-m_{смолотого песка}=2,46−0,89Ч0,2=2,282 (2.5)

m_{смеси песка и гипса}=m_{песка на помол}+m_гипса=2,282+0,22=2,502 (2.6)

(2.7)

Смесительное оборудование. Для смешивания сухих молотых материалов и цемента используется смеситель марки С-800 циклического действия, производительностью до 5 м³ смеси в час.

(2.8)

(2.9)

Для получения бетонной смеси используется виброгазобетоносмеситель СМС-405, производительностью 25 м³/ч.

(2.10)

Расчет автоклавов. Используются автоклавы, габаритами d=3,6 м, l=27 м. В поперечном сечении на тележке одновременно умещается 4 изделия, по длине в автоклав помещается 10 тележек.

Таким образом, в одном автоклаве одновременно могут пропариваться 40 изделий. Так как занятость автоклава составляет 19,33 часов (с учетом загрузки и выгрузки тележек), то расчет будем производить по суточной производительности. Определим количество автоклавов по производительности за 1 сутки.

(2.11)

2.3.7 Расчет площадей и объемов складов сырья и склада готовой продукции

Каждый расходный бункер должен иметь размеры из расчета вместимости четырехкратного часового объёма расходуемого материала (смеси).

Определим объём бункеров по формуле:

(2.12)

гдеV — рабочий объём бункера, м³;

П_Ч — часовой расход соответствующего материала, тонн/час;

ф — время запаса, ч;

с_Н — насыпная плотность материала, тонн/м³;

Получим для материалов после помола:

(2.13)

(2.14)

Для материалов, не подвергаемых предварительной обработке:

(2.15)

(2.16)

Для смеси сухих материалов после смесителя-гомогенизатора:

(2.17)

2.4 Контроль качества производства

Лаборатория завода «ОТК» осуществляет контроль, за производственным процессом производства ячеистого бетона на всех технологических переделах: входной контроль сырьевых материалов, пооперационный контроль, контроль физико-технических показателей готовой продукции, проводит контроль воды из котельной.

Результаты испытаний заносятся в журнал входного контроля.

Если лаборатория дает заключение о невозможности применения цемента для производства ячеистого бетона, составляется акт начальником лаборатории совместно с главным технологом, начальником ОТК и заместителем директора по производству. На основании акта мастер склада цемента дает указание о загрузке испытанной партии цемента в отдельный силос хранения цемента, и данный цемент используется для строительных работ.

Песок для производства ячеистого бетона должен поступать промытым и обогащенным. Прежде чем песок начинают поставлять на завод, начальник лаборатории едет на карьер для отбора контрольной пробы. Инженер лаборатории проводит испытания по ГОСТу 22 688−77 на соответствие ГОСТу 8736−93. На основании результатов испытаний составляется протокол, который подписывается начальником лаборатории и директором завода. Если качество песка не соответствует требованиям ГОСТа, то лаборатория даёт заключение о непригодности этого песка для производства ячеистого бетона. Отбирается вторично песок с другого конуса карьера и проводятся повторные испытания, составляется протокол испытания и, если лаборатория дает заключение что песок соответствует требованиям ГОСТа, песок завозят на склад хранения песка.

Каждые 2 часа лаборатория проводит испытания качественных характеристик поступающего песка на склад.

По мере поступления извести на завод в лаборатория проводит испытания по ГОСТу 22 688−77 на соответствие ГОСТу 9179−77 и инструкции СН 277−80. На основании результатов испытаний проводится корректировка рецептуры.

В качестве газообразователя применяется алюминиевая пудра. В лаборатории проводят испытания на соответствии ГОСТу 5494−95 и инструкции СН277−80. Для улучшения структуры ячеистого бетона, нарастания пластической прочности, увеличения прочностных характеристик при автоклавировании, применяется мука гипсового камня. На всех технологических переделах производства ячеистого бетона осуществляется контроль согласно ГОСТам и методикам.

Каждые 2 часа проводятся испытания молотой извести, и по результатам испытаний инженер лаборатории корректирует работу оператора.

Песчаный шлам из рабочих шламбассейнов испытывают на качество дважды в день.

Каждые два часа в лаборатории молотую известь из силоса испытывают на определение энтальпии, результаты испытаний передаются в пультовую завода оператору. Начальник лаборатории или при его отсутствии ведущий инженер проводит корректировку рецептуры заливок согласно данного класса прочности ячеистого бетона.