Министерство  образования и науки Российской Федерации 

     Новосибирский государственный архитектурно-строительный

     университет (Сибстрин) 
 
 

     Кафедра строительных материалов

     и специальных технологий 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Курсовой  ПРОЕКТ

      Тема: «Формовочный цех по производству керамзитополистиролбетонных блоков для малоэтажного строительства»

     П = 50 тыс. м³/год 
 
 
 
 

     Студент           Г. А. Попов

     Специальность             462 гр. 

     Руководитель  проекта                  В. А. Безбородов 
 

     Проект  защищён                                                         Оценка 
 
 
 
 

     ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

     По  технологии стеновых материалов и изделий

     Тема: «Формовочный цех по производству керамзитополистиролбетонных блоков для малоэтажного строительства»

      Содержание

     Введение.................................................................................................

1. Номенклатура выпускаемой продукции........................................
2. Характеристика и анализ сырья......................................................
1. Керамзит.........................................................................................
2. Вспененные гранулы полистирола......................................................
3. Зола..................................................................................................
4. Цемент.............................................................................................
5. Вода.................................................................................................
3. Технологическая часть.....................................................................
1. Выбор способа и технологии изготовления................................
2. Режим работы предприятия..........................................................
3. Расчёт состава бетонной смеси.....................................................
4. Расчёт материального потока........................................................
5. Расчёт технологического оборудования......................................
1. Выбор схемы производства........................................................
2. Расчёт БСУ...................................................................................
3. Расчёт формовочного отделения................................................
4. Расчёт ТВО...................................................................................
6. Расчёт складов и бункеров............................................................
4. Основные технико-экономические показатели проекта...............
5. Контроль качества продукции.........................................................
6. Охрана труда и окружающей среды...............................................
7. Список литературы...........................................................................

      Введение

     Для приготовления лёгких бетонов используют различные виды заполнителей: искусственные – керамзит, аглопорит, перлит, шлаковую пемзу и др. и естественные – туф, пемзу и т. д. В последнее время для особо лёгких бетонов всё шире используют вспученные гранулы полистирола.

     Лёгкие  бетоны на пористых заполнителях применяют в ограждающих конструкциях и для снижения собственной массы несущих конструкций. Поэтому для этих бетонов наряду с прочностью очень важное значение имеет плотность бетона. [1]

     Лёгкий  бетон со вспененными гранулами  полистирола (ЛБП) представляет собой искусственный материал, получаемый в результате формования и твердения смеси, состоящей из вяжущего вещества, керамзитового гравия и песка или перлитового щебня и песка (золы, ферропыли, туфового песка), вспененных гранул полистирола.

     Введение в лёгкобетонную смесь вспененных гранул полистирола производится с целью:

• получения бетонов слитного строения с равномерно распределённым особо легким заполнителем;
• достижения рациональной структуры растворной составляющей за счёт компактного размещения мелких и крупных заполнителей;
• улучшения физико-механических свойств бетонов при    эффективном соотношении плотности (800-1100 кг/м³) и прочности, соответствующей марке М 50-100, или классу по прочности на сжатие В 3,5 –  В 7,5;
• уменьшения расхода керамзитового заполнителя, в результате чего снижается водопотребность бетонной смеси и улучшаются теплофизические свойства бетона;
• повышения термического сопротивления теплопередаче, благодаря чему уменьшается расход тепла при отоплении зданий.

     Лёгкий  бетон со вспененными гранулами полистирола должен удовлетворять требованиям ГОСТ 25820-83. При этом классов В 3,5; В 5 и В 7,5 должен отвечать требованиям, предъявляемым к керамзито- и перлитобетону того же класса, но на марку ниже по средней плотности

     Изделия из ЛБПГ должны изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ 27006-86.

     Изготовление  изделий из ЛБПГ должно производиться  утверждённым технологическим картам с учётом условий конкретного предприятия и характеристик имеющихся сырьевых материалов. [2]

     Курсовая  разработка

     КП.ПСМИК.19-05

      1  Номенклатура выпускаемой  продукции

     Цех выпускает стеновые блоки из керемзитполистиролбетона.  

     Таблица 2.2

     Характеристика  керамзитполистиролбетона

     Таблица 2.1

     Характеристика  стенового блока

     Изделия формуются в формах 14×5 = 70 шт.

     Объём формы V_ф = 70·0,01393 = 0,9752 м³.

     Рис 1.1  Размеры формы для формования блоков.

2  Характеристика и  анализ сырья

     2.1  Керамзит 

     В качестве крупного заполнителя используются керамзит, глинозоль-ный керамзит, аглопоритовый  щебень и гравий, шунгизит, термолит, вспученный перлит и др., удовлетворяющие ГОСТ 9757-90 "Гравий, щебень и песок искусственные пористые. ТУ". Значительно реже используются такие природные пористые заполнители, как вулканический туф, пемза, известняк-ракушечник. Пористые заполнители испытываются по ГОСТ 9758-90 "Щебень, гравий и песок для легких бетонов искусственные пористые. Методы испытаний" и оцениваются по крупности фракции 5...10, 10...20, 20...40 мм, насыпной плотности 250...1100 кг/м³, прочности при сдавливании в цилиндре 0,5...8 МПа, морозостойкости не менее 15 циклов. [3] 

     2.2  Вспененные гранулы полистирола 

     Вспененные  гранулы полистирола средней  плотностью 20 кг/м³, приготовленные из бисера ПСБ и ПСБ-С по ОСТ 6-05-202-83 средней плотностью 800 кг/м³. Расход полистирольного гравия зависит от состава бетона, не должен превышать 300 л/м³. 

     2.3  Зола 

     С целью экономия цемента и получения  бетона плотной структуры в качестве мелкого заполнителя следует  применять золу-унос, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 25818-83 и следующим  дополнительным требованиям:

• содержание зёрен крупнее фр. 5 мм не должно превышать 5%, зёрен фр. менее 0,14 мм - не более 90% по объёму;
• насыпная плотность золы-уноса в сухом состоянии не должна превышать 1000 кг/м³. Рекомендуется применять золу-унос в сочетании с песком керамзитовым, получаемым при производства керамзитового гравия или при дроблении керамзитового гравия;
• зола-унос не должна содержать посторонних примесей – грунта, глины, мусора и т.д. [2]

     2.4  Цемент 

     Для получения бетонов этой группы применяют  портландцемент марки 400 (ГОСТ 10178-95) и  его разновидности, включая БТЦ, шлакопортландцемент, цементы с поверхностно-активными веществами (ПАВ), последние повышают подвижность бетонной смеси и уменьшают их расслаиваемость. [3] Применение цемента марки М300 допускается при условии, что увеличение расхода вяжущего не приводит к превышению средней плотности бетона. [2]

      Низкая плотность  зёрен пористых заполнителей, их высокая  пористость, развитая и шероховатая поверхность придают лёгкобетонной смеси высокую водопотребность, склонность к расслаиванию при уплотнении и высокую структурную прочность. Снижение средней плотности бетона достигается тщательным подбором зернового состава пористого заполнителя, правильным соотношением крупных и мелких фракций заполнителя, применением воздухововлекающих добавок, а также наименьшим расходом вяжущего.[3] 

     2.5  Вода 

     Вода  должна удовлетворять требованиям  ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия»:

• содержание в воде органических поверхностно-активных веществ,  сахаров или фенолов, каждого, не должно быть более 10 мг/л;
• вода не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров, масел;
• в воде, применяемой для затворения бетонных смесей и поливки бетона не должно быть окрашивающих примесей, если к бетону предъявляют  требования технической эстетики;
• содержание в воде растворимых солей, ионов SO₄^-2,  Cl^-1;
• окисляемость воды не должна быть более 15 мг/л;
• водородный показатель воды (pH) не должен быть менее 4 и более 12,5;
• вода не должна содержать также примесей в количествах, нарушающих сроки схватывания и твердения цементного теста и бетона, снижающих  прочность и морозостойкость бетона;
• допускается применение технических и природных вод, загрязненных  стоками, содержащими примеси в количествах, превышающих установленные в таблице, кроме примесей ионов Cl^-1, при условии обязательного соответствия качества бетона показателям, заданным проектом;

     Данное  задание подразумевает проектирование цеха в городе Новосибирске. Поэтому выбираем следующие составляющие:

• керамзитовый гравий насыпной плотностью 580 кг/м³ фракции 5…20 мм предприятия «Керамзит»;
• керамзитовый песок насыпной плотностью 700 кг/м³ фракции 0,16…5 мм предприятия «Керамзит»;
• зола ТЭС-5 с насыпной плотностью 760 кг/м³, средней плотностью зерна 1200 кг/м³, S_уд = 2400 см²/г и содержание связанных CaO не более 5%;
• портландцемент марки 400 Чернореченского завода «Искитим-цемент», насыпной плотностью 1300 кг/м³;
• вспененные гранулы полистирола с насыпной плотностью 20 кг/м³ предприятия ССК, фракции 2…5 мм.

      3  Технологическая  часть

     3.1  Выбор способа и технологии изготовления 

     Традиционная  схема производства камней включает процессы: приготовление лёгкобетонной смеси в мешалке гравитационного типа, формование полнотелых камней в автономных формах или в кассетах с откидными бортами, уплотнение на виброплощадке и твердение в нормальных условиях или в пропарочных камерах. Такая технология мелкоштучных изделий трудоёмка и малопроизводительна. [3]

     Принципиально технологические схемы подразделяются на литьевую и прессовую. И отличаются видом формовочного оборудования.

      Схемы выглядят следующим образом:

      Рис 3.1  Схема литьевой и прессовой  технологии 

      Основываясь на том, что применение прессов при  производстве керамзитополистиролбетонных блоков увеличивает плотность готового изделия, я выбрал литьевую технологию.

      Приготовление лёгкобетонной смеси со вспененными  гранулами полистирола производится в смесителях принудительного действия. Сначала лёгкий заполнитель, пористый песок и золу-унос мешают насухо 30 с, добавляют вспененные гранулы полистирола, перемешивают ещё 30 с, после чего добавляют ½ части воды и смесь перемешивают ещё 30 с, затем  загружают цемент, оставшуюся воду и всё перемешивают 1,5-3 минут. Общая продолжительность перемешивания смеси не должна превышать 5 минут. Готовую смесь выгружают в раздаточный бункер. Сбрасывать поризованную бетонную смесь с высоты более 1 м не допускается. С большей высоты её следует подавать по наклонным желобам.

     Изделия из ЛБПГ смеси рекомендуется формовать  в горизонтальных формах по агрегатно-поточной или конвейерной технологии. Для предотвращения расслоения смеси и всплытия вспененных гранул полистирола  подвижность смеси на посту формования не должна превышать 4 см ОК.

     Равномерно  распределенную по всей площади формы  смесь уплотняют на площадках типа СМЖ 200А, 199А, 200Б с частотой колебаний 50 Гц и амплитудой 0,4-0,8 мм. Продолжительность уплотнения смеси не должна превышать 15 мин. Допускается формование на площадках типа ВПГ.

     Тепловая  обработка изделий из ЛБПГ может  осуществляться в пропарочных камерах непрерывного и периодического действия, а также в специальных термоформах.

     В качестве теплоносителя при непосредственном контакте ЛБПГ рекомендуется применять горячий воздух (сухой прогрев) относительной влажностью 40-60% (например, щелевые камеры, оборудованные ТЭНами, калориферами и др.). Допускается в качестве теплоносителя использовать насыщенный водяной пар или паро-воздушную смесь, однако в этом случае необходимо предусмотреть меры, исключающие выпадение конденсата на поверхности изделия.

     Формы с изделиями из ЛБПГ из камер тепловой обработки следует выгружать при разнице температур на поверхности изделий и окружающей среды не более 30°С. 

     3.2  Режим работы предприятия 

     Годовой фонд рабочего времени технологического оборудования в часах подсчитывается по формуле:

      где Т_ф – номинальное количество рабочих суток в году; Т_р – длительность плановых оснасток технологических линий на ремонт в сутках; n – количество смен в сутки; t – продолжительность рабочей смены в часах; К_и – коэффициент использования оборудования.

       Таблица 3.1

      Режим работы отделений.

     3.3  Расчет состава бетонной смеси 

     Для расчёта материального потока необходимо рассчитать расход компонентов на 1 м³.

     Рассчитаем  максимально возможную степень  насыщения объёма бетона крупным пористым заполнителем по формуле: 

     где ρ_нк – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м³;

     ρ_mзк - средняя плотность зёрен в цементном тесте, кг/м³. 

     r_m = 1,05·580/983,05 = 0,62 

     В бетонах для ограждающих конструкций  принятая степень насыщения (r_n) может быть близкой к максимальной при уплотнении вибрированием с пригрузом – r_n = (0,97…0,99)·r_m 

     r_n = 0,97·0,62 = 0,6 

     Расход  вяжущего (цемента) принимаем по таблице 3.1 методических указаний «Лёгкие бетоны»: 

     Ц = 230·0,96·1 = 220,8 кг 

      где 0,96 –  поправочный коэффициент к расходу  цемента в зависимости от насыпной плотности заполнителя;

     1 – поправочный коэффициент к  расходу цемента в зависимости  от его марки.

     Расход  крупного заполнителя определяется по формуле: 

     где r_n – принятая степень насыщения 

     К_р = 0,6·983,05 = 589,83 кг 

     Расход  керамзитового песка рассчитывается по формуле:

     П_кр = 0,5·(1 – r_n)·ρ_mзп 

     где ρ_mзп – средняя плотность зерна керамзитового песка, кг/м³. 

     П_кр = 0,5·(1 – 0,6)·1186,44 = 237,29 кг/м³ 

     Расход  золы рассчитывается по формуле: 

     где Ц - расход цемента, кг; ρ_ц - истинная плотность цемента, кг/м³ (принять равной 3100 кг/м³); ρ_mзз - плотность, зёрен золы, кг/м³; Р - пористость растворной части бетона в %, принимается по таблице 3.4. методических указаний «Лёгкие бетоны»; Р = 16 %. 

      Водопотребность принимаем равной В = 290 кг/м³.

      Средняя плотность бетона рассчитывается по формуле:

      ρ₀ = К_р + П_кр + З + 1,15·Ц

      ρ₀ = 589,83 + 237,29 + 81,18 + 1,15·220,8 = 1162,22 кг/м³ 

      Т. к. требуемая плотность бетона 1100 кг/м³, то сокращаем расход крупного заполнителя, а объём, который занимал излишек, заполняем гранулами вспененного полистирола.

       К^`_р = 589,83 – 62,22 = 527,61 кг

      ΔV = 62,22/983,05 = 0,063 м³ 

      Расход  гранул вспененного полистирола: 

      ППС = 0,063·20 = 1,26 кг 

      Таблица 3.2

      Характеристика  материалов бетонной смеси.

      3.4  Расчёт материального потока 

      Таблица 3.3

      Материальный  поток.

     3.5  Расчёт технологического оборудования 

     3.5.1  Расчёт БСУ 

     Подбираем бетоносмеситель СБ-93. 

     Таблица 3.4

     Техническая характеристика бетоносмесителя СБ-93.

     Требуемая часовая производительность БСУ  определяется по формуле: 

      П_б.ч = П_з·К₁·К₂ 

     где, П_з – часовая производительность по результатам материального потока; К₁ – коэффициент резерва производства, К₁ = 1,2; К₂ – коэффициент неравномерности выдачи и потребления бетонной смеси, К₂ = 1,25. 

     П_б.ч = 12,2·1,2·1,25 = 18,3 

     Часовая производительность определяется по формуле:

     где t_ц – время цикла приготовления одного замеса, мин.