Наружные стеновые панели

Введение

С каждым годом возрастает разнообразие бетонов, вяжущих, заполнителей, технологических  приёмов производства сборного и  монолитного железобетонов, применяемых  в строительстве. Технология бетона заметно развивается. На производстве имеются значительные резервы для  его совершенствования. Находят применение новые виды вяжущих, позволяющие обеспечить быстрое твердение бетона, сокращение сроков схватывания, в том числе предварительно напряженного железобетона. Более широко используются в технологии бетона химические добавки, в первую очередь суперпластификаторы и комплексные добавки на их основе. Это позволяет расширить производство высокопрочных и высокоподвижных бетонных смесей, обеспечить значительную экономию цемента, улучшает условия труда на предприятиях, а также способствует механизации и автоматизации производства. Производится значительная модернизация оборудования для приготовления бетонной смеси с комплексной автоматизацией процесса, с использованием активации цемента, сухих смесей, приближения приготовления бетонной смеси к посту её укладки. При формовании сборного железобетона получает более широкое развитие применение низкочастотных режимов виброколебаний с частотой до 25 Гц.    Нуждается в дальнейшем совершенствовании технология отделки железобетонных изделий, повышение качества их поверхности. Необходимо многое сделать в улучшении тепловлажностной обработки изделий, сокращении топливно-энергетических затрат на этот процесс. Наряду с модернизацией пропарочных камер с целью сокращения теплопотерь будут внедрятся более прогрессивные режимы тепловой обработки с использованием средств её автоматизации, применяться эффективные способы тепловой обработки с использованием природного газа, солнечной энергии и других ,более совершенных теплоносителей. В производстве сборного железобетона будут развиваться конвейерная и кассетно-конвейерная технологии, технологические линии с непрерывным армированием изделий, линии безопалубочного изготовления предварительно напряженных изделий на специальных стендах, производство изделий с использованием высокоподвижных и литых бетонных смесей.

В настоящее  время увеличивается объём изготовления конструкций из монолитного бетона. Использование эффективной инвентарной  опалубки, арматурных каркасов заводского изготовления, сухих бетонных смесей, эффективных способов приготовления  и транспортирования бетонных смесей, комплектов химических добавок, обеспечивающих твердение бетона при широких  изменениях температуры - все это  позволяет существенно повысить эффективность монолитного бетона.

Сегодня необходим творческий подход к решению  задач технологии бетона, позволяющей  коренным образом перестроить и  усовершенствовать производство сборного и монолитного железобетона. Достижения науки и техники в области  технологии бетона открывают широкие  возможности для работы в этом направлении. По условиям транспортного  оборудования длина элементов, как правило, не превышает 25м, ширина 3 м, масса 25 т. Армируют изделия в основном сварными сетками, каркасам и укрупненными арматурными блоками.

Панели  наружных стен изготавливаются сплошными  или с оконными и дверными проёмами, однослойными из легкого бетона на пористом заполнителе 700-1000 кг/мЗ, марок М50-М100, а также из ячеистого бетона плотностью 550-700 кг/м³, марок М35 и М5. Панели наружных стен жилых домов производят размером на комнату или на две комнаты с двумя оконными проёмами. Для облегчения наружных стен и повышения их термоизоляции применяют трехслойные панели с наружным и внутренним слоем из легкого бетона и утеплителем, толщина таких стен снижается до 300-250 мм, а масса -до 50%.

Выбор метода изготовления различных изделий  и конструкций зависит от номенклатуры, технологических особенностей каждого  метода и объёма производства. При  этом решающее значение имеют технико-экономические  показатели производства конкретных изделий  тем или иным методом. Однотипные изделия различают по типоразмерам, если размеры и конструкция различны, а также по маркам, если изделие  одного типоразмера имеют различное  армирование, закладные детали или  технологические отверстия. Оптимальная  мощность, обеспечивающая лучшую рентабельность предприятия, определяется капиталовложениями, себестоимостью продукции и транспортными  расходами. С увеличением мощности предприятия в 2 раза удельные капиталовложения уменьшаются на 15-20%, а себестоимость  сборного железобетона снижается на 5-8%.

В условиях современного рынка лидирующие позиции  в отрасли строительной индустрии  занимают, как правило, предприятия, на которых активно внедряются новые  разработки, наукоемкие технологии и  продукция. Поэтому в данном курсовом проекте применяются современные  приборы, оборудование и технологии, позволяющие повысить производительность труда, улучшить качество продукции, снижать  износ оборудования и вредное  воздействие на окружающую среду. Наружные стеновые панели применяются как  ограждающие конструкции в жилых  домах, строящихся по методам крупнопанельного и объёмно-блочного домостроения.

Целью данного  курсового проекта является разработка завода по производству однослойных  наружных стеновых панелей по конвейерной технологии, отвечающих современным требованиям по теплоизоляционным, прочностным и эксплуатационным свойствам. [1]

1 Основные  свойства готовой продукции, сырья и вспомогательных материалов

Для приготовления  лёгких бетонов используют различные  виды пористых заполнителей: искусственные (керамзит, аглопорит, перлит, шлаковую пемзу и др.) и естественные (туф, пемзу и др.). Лёгкие бетоны на пористых заполнителях применяют в ограждающих конструкциях для снижения собственной массы несущих конструкций.

Пористые  неорганические заполнители применяют  для изготовления лёгких бетонов  плотностью 500-1800кг/м³. Насыпная плотность заполнителей должна быть не более 1000 кг/м для гравия и щебня (крупностью более 5 мм.) и не более 1200кг/м для песка (крупностью до 5 мм.). К крупному пористому заполнителю предъявляются требования по качеству: содержание водорастворимых сернистых и сернокислых соединений не более 1%, потеря массы после 15 циклов замораживания и оттаивания для бетонов с Мрз150 -менее 10%, коэффициент размягчения в конструкционно-теплоизоляционных материалах 0,6. [2]

Легкий  бетон, материалы для его изготовления и смеси должны удовлетворять  требованиям ГОСТ (25820). [5]

Арматурная  сталь должна удовлетворять требованиям  ГОСТ (5781). [5]

В однослойных  наружных панелях из лёгкого бетона предусмотрен фактурный и штукатурный  слои из цементно-песчаного раствора марки М100.

В бетоне и растворе панелей, поставляемых потребителю, не должно быть трещин, за исключением  местных поверхностных усадочных  и других технологических трещин шириной не более: 0,15 мм - на участках, где согласно проектной документации требуется контролировать ширину раскрытия  трещин при испытании панелей  нагружением. Объём бетона применяемый для изготовления панели – 5,84 м³. Расход арматурной стали на изделие – 94 кг.

В производстве наружных стеновых панелей используется керамзитобетон. Мелким заполнителем для бетона является кварцевый песок, который должен удовлетворять требованиям  ГОСТ (8736-72) [5] и может применяться в естественном состоянии фракционным или обогащенным. Допускается применение песков, полученных только дроблением и фракционированием горных пород. В природном песке содержание зёрен, проходящих через сито с сеткой № 014, допускается до 20% по массе.

Для изготовления керамзитобетонной смеси применяют  следующие основные материалы.

• вяжущее (цемент);
• мелкий заполнитель (керамзитовый песок);
• крупный заполнитель (керамзитовый гравий);
• вода.

Требования к цементу:

К цементу, предъявляются требования в соответствии с ГОСТ (10178-85) [5]:

• начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 минут;
• содержание хлор-иона не более 0,1%;
• содержание оксида серы должно быть не менее 1,0 и не более 4,0% массы цемента;
• тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы цемента сквозь сито с сеткой № 008 по ГОСТ (6613) [5] проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы;

Портландцемент  также должен равномерно изменяться в объеме, что контролируется специальными испытаниями. Неравномерность изменения  объема цемента может привести к  появлению микротрещин в растворе и бетоне и понижению их прочности  и долговечности. Качественные цементы должны обладать повышенной стабильностью прочностных свойств, значения коэффициента вариации активности не должны превышать 4%.

Перевозят и хранят цемент так, чтобы он был  предохранен от увлажнения, распыления и других потерь. Следует учитывать, что при хранении даже в закрытых складах активность цемента, особенно тонкомолотого, постепенно падает, так  как он поглощает из воздуха влагу  и углекислый газ.

При указании применяющегося цемента необходимо обязательно контролировать его  производителя. Отечественные изготовители, как правило, гарантируют соответствие цемента требованиям стандарта  в момент получения цемента, но не более чем через месяц после  отгрузки. В паспорте помимо вида и  марки цемента и названия завода-изготовителя указывается нормальная густота  цементного теста и средняя активность цемента при пропаривании по режиму 3+6+2 ч, температуре изотермического  прогрева 85±5°С и испытании через сутки с момента изготовления.[3]

Требование к керамзитовому  песку:

К песку, предъявляются требования в соответствии с ГОСТ (9757) [5].

В песке  применяемого в качестве заполнителей для армированных бетонов, содержание водорастворимых сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO₃ не должно превышать 1% по массе.

Песок, предназначенный  для приготовления теплоизоляционных  и конструкционно-теплоизоляционных  легких бетонов, должны подвергаться периодическим  испытаниям на теплопроводность.

Требования к керамзитовому  гравию:

Крупный заполнитель – керамзитовый гравий, марка керамзитового гравия по насыпной плотности – 500, марка по прочности  П125, плотность зёрен в цементном  тесте γ_з.к. фракции 5-10 мм – 1,25 кг/л, фракции 10-20 мм – 1,19 кг/л.

Требования к воде:

Вода  для приготовления бетонов должна удовлетворять требованиям ГОСТ (23732) [5]. Для приготовления бетонной смеси используют водопроводную питьевую, а также любую воду, имеющую водородный показатель рН не менее 4 (т. е. некислую, не окрашивающую лакмусовую бумагу в красный цвет).

Арматура и закладные  детали.

Для арматурных сеток применяется  горячекатаная арматурная сталь  класса А-I по ГОСТ 10884-94 и ГОСТ 8478-81 высокопрочная периодического профиля класса А-IV и А-V по ГОСТ 5781-82.

Напрягаемая арматура должна отвечать требование ГОСТ 21924.3-84

Контроль качества арматурных изделий должен выполнятся пооперационно с момента поступления арматуры на завод.

Подъёмные петли должны изготавливаться из гладкой горячекатаной  арматурной стали А-I марок ВСтЗпс2 по ГОСТ 6727-80 *.

В изделиях применяются  сварные и штампованные закладные  детали.

Качество стали должно соответствовать  требованиям ГОСТ 6727-80*.

Арматурные изделия  должны удовлетворять ГОСТ 10922-90.

Смазка для форм.

Смазку на поверхность форм наносят  различными распылителями, а в тех  местах, где неудобно их использовать, применяют различные механизмы. В качестве смазки для форм используется смазка на основе пасты ОПЛ которая соответствует ТУ 18-16-204-78. В качестве смазки можно применять водоэмульсионную смазку ОЭ-2, которая состоит из эмульсии марки ЭКС кислой, синтетической. Они наиболее стойки и экономичны. Смазку готовят в соответствие с ГОСТ 6243-75.

Добавка.

 Химический  анализ золы следует выполнять  по ГОСТ 5382-73, зерновой состав - по  ГОСТ 9758-86, удельную поверхность  - по ГОСТ 310.2-76, влажность - по ГОСТ 9758-86, потерю массы при прокаливании  методом медленного озоления - по ГОСТ 11022-75*.

 Количество вводимой в состав керамзитобетона золы-уноса не должно превышать 50% объема мелкозернистой части (200 л/м3) и назначаться на основе подбора состава бетона с требуемыми проектными характеристиками (прочность, плотность, морозостойкость) при минимальном расходе цемента.

Для обеспечения  минимальной плотности и высоких  теплоизолирующих характеристик керамзитобетона  с добавкой золы-уноса при его  приготовлении следует вводить  воздухововлекающие добавки. Расход воздухововлекающих добавок в керамзитозолобетоне выше, чем в бетонах на керамзитовом песке, и зависит от удельной поверхности золы и содержания углистых остатков.

Золу-унос с фильтров ТЭС рекомендуется  транспортировать на домостроительные предприятия в цементовозах или  по железной дороге в специально оборудованных  вагонах. Ее разгрузку на предприятиях, подачу на хранение и в расходные  емкости следует осуществлять пневмотранспортом  по автономной линии. Золу-унос рекомендуется  дозировать с помощью автоматических весовых дозаторов цемента. Целесообразно  использовать золу в виде водного  шлама.

Рассмотрим характеристику готовой  продукции, сырья и вспомогательных  материалов  в виде таблице.

Таблица 1 - Характеристика готовой продукции и сырья для ее получения

Наружные  стеновые панели применяются как  ограждающие конструкции в жилых  домах, строящихся по методам крупнопанельного и объёмно-блочного домостроения.

Панели  классифицируют по следующим признакам, характеризующим их типы:

1. Назначению в здании;
2. Конструктивному решению;
3. Числу основных слоев.

По назначению в здании панели подразделяют на панели для:

• надземных этажей;
• цокольного этажа или технического подполья;
• чердака.

По конструктивному  решению панели подразделяют на:

• цельные;
• составные.

По числу  основных слоев панели подразделяют на:

• однослойные;
• слоистые (двух- и трехслойные).

Стеновые  панели изготавливаются однослойными из лёгкого бетона – керамзитобетона марки М50 и классом по прочности В3,5.

Наружные  стеновые панели изготавливаются в  соответствии с требованиями ГОСТ (11024). [5]

Панели  должны удовлетворять требованиям  ГОСТ (13015.0) [5]:

-по прочности,  жесткости и трещиностойкости  панелей;

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

-по морозостойкости  бетона;

-по средней  плотности, теплопроводности и  отпускной влажности легкого  бетона и автоклавного ячеистого  бетона однослойных панелей, внутреннего  слоя двухслойных панелей с  экраном и теплоизоляционного  слоя трехслойных панелей, а  также легкого бетона теплоизоляционного  слоя сплошных двухслойных панелей;

-к форме,  размерам и качеству арматурных  и закладных изделий и их  положению в панелях;

-к классам  и маркам арматурной стали  для монтажных петель;

-по отклонениям  толщины защитного слоя бетона  до рабочей арматуры;

-по защите  от коррозии арматурных выпусков, закладных и соединительных изделий,  а также металлических связей, выполненных из сталей, не стойких  к агрессивному воздействию среды, в трехслойных панелях. [2]

2 Технологическая  схема процесса

Типы  линий и их число выбирают в  зависимости от заданной номенклатуры изделий, мощности предприятия или  цеха. Выбор технологической линии  и оборудования начинается с анализа  степени совместимости конструктивных и технологических параметров изделий  в процессе их формования и твердения.

Для большинства  железобетонных изделий учитывают  следующие параметры: вид, марку  бетона, форму изделий и характер сечения, геометрические размеры и  допустимые отклонения от них, вид армирования, насыщенность арматурой и закладными деталями, массу изделия, чистоту  поверхности.

Для производства наружных стеновых панелей из керамзитобетона  применяется  конвейерный способ производства.

Конвейерный способ - это усовершенствованный  агрегатно-поточный способ производства железобетонных изделий. При конвейерном  способе производства технологический  процесс расчленяется на элементарные процессы, которые выполняются одновременно на отдельных рабочих постах. При конвейерном способе формы с изделиями перемещаются от одного поста к другому специальными транспортными устройствами, каждое рабочее место обслуживается закрепленным за ним звеном. Для конвейера характерен принудительный ритм работы, т.к. необходимо одновременное перемещение всех форм по замкнутому циклу с заданной скоростью. Весь процесс изготовления изделии разделяется на технологические операции, причем одна или несколько из них выполняется на определенном посту. Тепловые агрегаты являются частью конвейерного кольца и работают в его системе также в принудительном ритме. Это обуславливает одинаковые или кратные расстояния между технологическими постами (шаг конвейера), одинаковые габариты форм и развернутую длину тепловых агрегатов.

Конвейерные линии по характеру работы могут  быть периодического или непрерывного действия, по способу транспортирования - с формами, передвигающимися по рельсам  или роликовым конвейером, с формами, образуемыми стальной непрерывной  лентой или составленными из ряда элементов и бортовой оснастки; по расположению тепловых агрегатов: параллельно  конвейеру, в вертикальной или горизонтальной плоскости, а также в его формовочной  части. Наибольшее применение получили конвейеры периодического действия с формами, передвигающимися по рельсам и образующими непрерывную конвейерную линию из 6-15 потов, оборудованных машинами для выполнения операций технологического процесса. Скорость перемещения 0,9-1,3м/с; после выполнения одного элементного цикла вся цепь тележек-поддонов перемещается на длину одного поста; для формования изделия используют современные машины и оборудование, при необходимости выделяют пост для укладки отделочного слоя; по всем постам подают материалы и полуфабрикаты (бетонную смесь, раствор, арматурные каркасы, облицовочную плитку и др.).

Тележечные  конвейерные линии различаются  между собой формовочным оборудованием  и способами тепловой обработки  и делятся на линии со щелевыми подземными камерами, с камерой вертикального типа, с бескамерной тепловой обработкой.

Двухветвевая  конвейерная линия, размещённая  в унифицированном пролёте, включает посты распалубки и сборки форм, подвесное формовочное оборудование на эстакаде, подземные щелевые камеры, портальные манипуляторы для вспомогательных  операций, едином транспортном потоке с основной линией решён конвейер отделки с минимальным числом крановых операций. Такая линия обеспечивает компактность технологического процесса, рациональную организацию транспортных потоков, что значительно повышает эффективность. Рациональными областями  применения конвейерных технологических  линий следует считать специализированное производство изделий одного вида и  типа панели перекрытий и покрытий, аэродромных и дорожных плит, панелей  внутренних стен наружных стеновых панелей, железобетонных шпал. Наружные стеновые керамзитобетонные панели изготавливают  на конвейерах с максимальной механизацией и автоматизацией производства. Конвейер состоит из двух линий: формования и  тепловой обработки с доводкой изделий.

Транспортная  часть каждой линии состоит из не приводного роликового конвейера  форм тележек и цепного привода. Формы передаются с одной линии  на другую с помощью самоходных передаточных тележек, на каждом посту форму с  изделием устанавливают в строго заданном положении гидравлическими  фиксаторами. Конвейер работает с ритмом 15-20 минут.

Цикл  работы начинается с очистки форм, затем форма поступает на пост укладки керамических ковров. В процессе перемещения формы, боковые грани, вкладыши и борта, откинутые на 90°, покрываются смазкой с помощь форсунок.[6]

Пост  оборудован шарнирно-рычажными механизмами  для закрывания бортов и замков с  помощью гидроцилиндров. На постах укладки керамических плиток, установки  арматурных каркасов и закладных  деталей на слой керамических плиток укладывают слой раствора и устанавливают  арматурный каркас, закладные детали и оконные вкладыши. На посту укладки  и уплотнения керамзитобетонной  смеси имеется виброформующая машина с вибронасадкой, на соседнем посту раствороукладчик укладывает верхний слой раствора толщиной 5-10 мм., который заглаживают приводным валком. Затем форму с помощью траверсной тележки перемещают на линию загрузки камеры твердения. Далее из отформованного изделия извлекают верхние оконные вкладыши, после чего обрабатывают откосы оконных проёмов. Очищенные и смазанные вкладыши передают на пост формования.

Щелевая камера тепловой обработки работает в одном режиме с конвейером продолжительность  тепловой обработки 7-15 ч., расход пара на 1 м изделия 90-130 кг. После тепловой обработки на посту открывают  борта форм. На следующем посту  форму с изделием устанавливают  кантователем в вертикальное положение, изделие навешивается на траверсы и подается на пост отделки, а форма возвращается в исходное положение и цикл повторяется.

Основные  операции при производстве наружных стеновых панелей.

Хранение цемента

Цемент  поступает железнодорожным транспортом. На заводах ЖБИ цемент хранится в  силосных складах закрытого типа. Цемент должен хранится строго по маркам. В расходный бункер в БСУ цемент поступает при помощи пневмотранспорта. Этот способ более совершенен. Ёмкость силосов определяется НТО.

Хранение керамзитового гравия

Гравий  поступает железнодорожным транспортом. Приёмку и хранение керамзитового  гравия производят в полубункерном эстакадно-траншейном складе, строго по фракциям (отдельно фракция 5-10 и 10-20 мм). Керамзитовый гравий выдают со склада через устроенные в перекрытии галереи и с помощью ленточных конвейеров подают в расходные бункера керамзитового гравия в БСУ. Объём бункеров определяется НТП.

Хранение  кварцевого песка Песок поступает автотранспортом, хранится на таком же складе, что и керамзитовый гравий, и таким лее способом подаётся в расходные бункера песка в БСУ. На складе заполнителей в зимнее время происходит подогрев песка.

Температура колеблется в зависимости от марки  цемента и его вида. Температура  не должна превышать 50°С. Объём бункеров определяется НТП.

Создание запаса цемента

Цемент  из силосов автоматизированного  прирельсового склада поступает, с  помощью пневмотранспорта, в расходный  бункер на участок приготовления  бетонной смеси. Бункер должен быть снабжен  указателем уровня. Ёмкость его определяется НТП.

Создание запаса песка

Песок из приёмных подает через питатель и  ленточный конвейер в расходный  бункер н участок приготовления  бетонной смеси. Бункер должен быть снабжен  указателем уровня. Ёмкость бункера  определяется НТП.

Создание запаса керамзитового  гравия

Керамзитовый  гравий подается через питатель и  ленточный конвейер в расходный  бункер на участок приготовления  бетонной смеси. Бункер должен быть снабжен  указателем уровня. Ёмкость бункера  определяется НТП.

Создание запаса воды

Вода  из магистрального водопровода поступает  в ёмкость запаса воды для приготовлении  керамзитобетонной смеси, снабженной указателем уровня и устройством  автоматического наполнения при  снижении уровня до минимального. Габариты ёмкости определяются НТП. Емкость должна быть снабжена нагревателем и устройством автоматического регулирования, позволяющим поддерживать её температуру в пределах от 30 до 50°С с точностью до±2°С.