Обоснование необходимости и места строительства

Введение

    Фундаментные  блоки (ФБС) – это части фундамента, передающие нагрузки на естественное или искусственное основание. ФБС  изготовляются из высокопрочного тяжелого бетона конструкционных видов, имеют  форму конструкционного параллелепипеда, в торцовой части которого расположены пазы, заполняемые при монтаже раствором. Армируются ФБС только монтажной арматурой. Основные требования, предъявляемые к качеству фундаментных блоков: высокая прочность бетона на сжатие, водостойкость, морозостойкость, а также соответствие геологическим показателям грунта, нагрузке и архитектурной конструкции сооружения (площадь фундамента, шаг колонн, расположение несущих стен, перегородок и т.д.).

    Фундаментные  блоки (ФБС) применяются при возведении объектов, к которым предъявляются особые технические требования. Фундаментные блоки для возведения стен подвалов, производственных и жилых помещений представляют собой армированные колонны, состоящие из верхнего и нижнего поясов. Формы их могут варьироваться – тем самым создаются возможности для разнообразных технических и дизайнерских решений.

    Преимуществ у фундаментных блоков – немало. Во-первых, железобетон обеспечивает высокую прочность, надежность и  долговечность конструкции. Во-вторых, с помощью фундаментных блоков можно  возводить сооружения на различных типах грунтов и в разных климатических зонах (что очень актуально для России). В-третьих, фундаментные блоки можно использовать не только при устройстве фундаментов и стен подвалов, но и несущих наружных и внутренних стен и перегородок, высокопрочных заборов и ограждений и т.д.

    1 Обоснование  необходимости и места строительства

    Фундамент - одна из наиболее ответственных частей здания. От его прочности и устойчивости в значительной степени зависят общая прочность, устойчивость и деформативность здания. Сложность работы грунтов основания, многообразие и изменчивость факторов, влияющих на конструкции подземной части здания, определяют необходимость выявления, изучения и разработки конструктивных мероприятий, точно соответствующих требованиям грунтов. Фундаментная и подвальная части здания - самая трудоемкая и маломеханизированная область производства работ с низкой индустриальной сборностью конструкций. Постоянное увеличение объемов строительства приводит к необходимости освоения районов со сложными грунтовыми условиями.

      Производство  фундаментных блоков необходимо развивать на всей территории России, так как сейчас активными темпами идет промышленное и гражданское строительство, то фундаментные блоки, а так же блоки ФБС оказываются наиболее востребованными строительными материалами. Целесообразнее всего поместить цех в городе Сибае, возле комбината. Так как здесь будут учитываться все технологические требования и более низкая цена по сравнению с конкурирующими предприятиями других городов. Также положительная сторона выбранного места строительства состоит в том, что оно расположено рядом с железнодорожными путями и автомобильными дорогами.

    Снижение  стоимости продукции без ухудшения  ее качества возможно за счет уменьшения затрат на ее производство. Это возможно за счет снижения расхода цемента (использование химических добавок), энергетических и топливных ресурсов, а также при уменьшении выхода бракованной продукции за счет соблюдения технологии производства.

       2 Технологическая часть

      2.1 Аналитический обзор

      При выборе эффективной технологии производства необходимо опираться на ряд данных:

      - номенклатура изделий;

      - годовая производительность формовочной  линии;

      - расход материалов на единицу  продукции:

      - формовочное оборудование;

      - потребность в паре, электроэнергии.

      Производство фундаментных блоков осуществляется по агрегатно-поточной технологии. Применяют несколько способов формования.

    Формование  методом литья, когда применяются подвижные бетонные смеси, способные хорошо заполнять форму под действием силы тяжести без приложения внешних сил.

    Вибрационные  методы формования имеют несколько  разновидностей. Формование на виброплощадках, когда уплотняется весь объем бетонной смеси, находящейся в форме.

    Формование  изделий глубинными вибраторами. Кроме того, внутреннее вибрирование смеси может происходить при помощи вибровкладышей, заранее устанавливаемых внутри формы для образования пустот в изделии.

    Формование  изделий поверхностными вибраторами. Поверхностное вибрирование создается  через подвижную вибрирующую плоскость, укладываемую на поверхность формы, заполненной бетонной смесью.

    Формование  изделий наружным вибрированием. Наружное вибрирование осуществляется через стенки или днище формы, к которым жестко прикреплены вибраторы.

    Прессование бетонной смеси. Различают способ штампового прессования изделий из песчаного или мелкозернистого бетона, когда уложенная бетонная смесь подвергается давлению прессующего штампа, покрывающего всю площадь изделия, и способ мундштучного прессования, при котором бетонная смесь подается в камеру с уменьшающимся по направлению к выходному отверстию (мундштуку), откуда выходит спрессованное изделие в виде сплошной ленты.

    Уплотнение  бетонной смеси трамбованием. Данный способ характеризуется многократным приложением прессующего давления на бетонную смесь.

    В ряде случаев представляется целесообразным осуществлять повторное вибрирование уложенной в форму и уплотненной бетонной смеси. Одно-, двукратное или многократное вибрирование до конца периода формирования структуры приводит к 15 - 20 % повышению эксплуатационных свойств бетонов.

    Тепловлажностная  обработка железобетонных изделий

    Наиболее  распространенным способом ускорения  твердения бетона, который позволяет  получить в короткие сроки изделия  с отпускной прочностью, является тепловлажностная обработка.

    Величина  отпускной прочности бетона в  конструкциях и изделиях устанавливается  в соответствии с требованиями ГОСТ предприятием-изготовителем по согласованию с потребителем и проектной организацией с учетом условий достижения бетоном проектной прочности ко времени полного загружения конструкций.

    На  полигонах изделия пропаривают  в камерах при атмосферном  давлении и применяют электропрогрев или обогрев теплым воздухом.

    Экономически  целесообразно ускорять твердение  бетона, применяя жесткие бетонные смеси, быстротвердеющие цементы (БТЦ), 1 и химические ускорители твердения (хлорид кальция или другие добавки).

    Ускорение твердения без тепловлажностной обработки позволяет снизить  себестоимость изделий на 3—5%.

    Пропариванию  предшествует период предварительного выдерживания свежеотформованных изделий при температуре окружающей среды. Длительность этого периода может быть различной. Обычно изделия из бетона на портландцементе выдерживают до пропаривания при положительной температуре в течение 3—4 и более ч. При этом изделия из жестких смесей выдерживают в зависимости от времени схватывания цемента не менее 1—2 ч, а из особо жестких смесей — не менее 2-4 ч.

    Изделия из бетона на шлако- и пуццолановом портландцемен-тах пропаривают без  предварительного выдерживания.

    Цикл  тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий в камерах  пропаривания состоит из периодов подъема  температуры, изотермического прогрева и остывания.

    Подъем  температуры в камере осуществляют постепенно с учетом массивности прогреваемых элементов. Скорость повышения температуры не должна превышать для крупноразмерных тонкостенных изделий (многопустотных плит перекрытий, ферм) 25°С в час, для более массивных элементов — 20°С в ч; для изделий из жестких смесей она может составлять 30—35°С в ч.

    Оптимальная температура прогрева изделий может  быть принята в пределах 70—90°С в  зависимости от вида цемента. Отклонения от оптимальной температуры не должны превышать ±5°С.

    Изотермический  прогрев осуществляют при относительной  влажности среды пропаривания 90—100%. Длительность изотермического прогрева предварительно намечают по специальным графикам, составленным для бетонов на различных цементах, и уточняют опытным путем.

    Продолжительность пропаривания изделий, изготовленных  из подвижных и малоподвижных бетонных смесей с добавкой хлористого кальция, составляет примерно 16 ч, из жестких бетонных смесей — 12 ч; без добавок хлористого кальция продолжительность цикла возрастает.

    После окончания прогрева изделия из подвижных  бетонных смесей охлаждают со скоростью 30—35, из жестких смесей — не более 40°С в ч.

    В летних условиях тепловую обработку  изделий на полигоне производят различными способами: – для изделий толщиной не более 15 см — подогревают бетонный – пол стенда (или матрицы) паром  или горячей водой, пропускаемой через трубы или специальные полости; – для массивных изделий —пропаривают, подавая пар под брезентовые укрытия или колпаки, а также в камерах; – подогревают пол стенда или матрицы и одновременно пропаривают изделие.

    В зимних условиях тепловую обработку изделий производят комбинированным способом, т. е. одновременно подогревают снизу и пропаривают сверху.

    Брезентовые укрытия делают в виде одеял из двух слоев брезента с прослойкой из минеральной ваты. Края одеял  прижимают к стенду металлическими накладками. Колпаки для покрытия отформованных на стенде изделий изготовляют из металлического каркаса и двух слоев досок с прокладкой между ними толя. По контуру опирания колпака устраивают гидравлический или песчаный затвор, а также резиновую или войлочную нашивку, обеспечивающую прилегание колпака к стенду.

    Все установки для тепловой обработки  бетона при нормальном давлении можно  разделить на две группы: камеры пропаривания и пропаривание в формах с контактным прогревом.

    К первой группе относятся тепловые установки, в которых форма с обрабатываемым изделием помещается в среду теплоносителя.

    В настоящее время на предприятиях сборного железобетона для ускорения  твердения применяют тепловую обработку  в ямных и тоннельных, причем в  качестве теплоносителей в основном используют пар и паровоздушную смесь.

    Применение  ямных камер целесообразно при  поточно-агрегатном способе изготовления изделий.

    Ко  второй группе относятся тепловые установки, в которых теплоноситель воздействует на изделие через форму или устройства, размещенные в самих формах [2].

    Ямные камеры располагают обычно ниже уровня пола. Стены 4 камер делают бетонными или кирпичными. Формы и размеры камер устанавливают с учетом номенклатуры выпускаемых изделий и требуемой производительности полигона. Загружают изделия в камеры и разгружают их грузоподъемными машинами.

    Ямные камеры закрывают съемными деревянными  крышками 5 с металлическим каркасом и хорошей тепло- и пароизоляцией  по контуру и по поверхности. Пар  под покрытие и колпаки подают гибким шлангом с наконечником или из перфорированной трубы. Остывает изделие в камере после прекращения подачи пара.

    Расход  пара на полигонах при пропаривании бетона в летних условиях в ямных камерах 300—400, а в зимних условиях соответственно 700—800 и 500—600 кг на 1м3 изделия.

    Для уменьшения расхода пара и обеспечения  заданного режима прогрева применяют  пропарочные полуавтоматические камеры ямного типа с повышенной герметичностью.

    В этой камере бетон пропаривают при  температуре 100°С и 100%-ной относительной влажности. Благодаря равномерной и высокой температуре выдерживания срок пропаривания сокращается до 6—8 ч при расходе пара на 1 м3 изделий не более 150—250 кг.

    После тепловлажностной обработки изделия  распалубливают. Разборку сборно-разборных  форм начинают с удаления схваток, фиксаторов и клиньев, подъема накладных скоб и других закрепляющих приспособлений. После этого снимают или отодвигают в сторону (при шарнирном креплении к поддону) торцевые и боковые стенки формы с помощью рычагов. Изделия с поддона формы снимают краном или какой-либо другой подъемной машиной.

     2.2 Номенклатура продукции

    Расчетная номенклатура приведена в таблице 1.

Таблица 1 — Расчетная номенклатура проектируемого цеха

      В данном курсовом проекте принимаем  блок ФБС12.5.3-Т.

    Рисунок 1 – Схема формы блока 

      Требования  к качеству поверхностей блоков - по ГОСТ 13015.0 «Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Общие технические требования»

    Категории бетонной поверхности блоков:

    А7 - нелицевой, не видимой в условиях эксплуатации.

    В бетоне блоков не допускаются трещины, за исключением местных поверхностных усадочных, ширина которых не должна превышать 0,1 мм в блоках из тяжелого бетона.

    Фактическая прочность бетона блоков (в проектном  возрасте и отпускная) должна соответствовать  требуемой, назначаемой по ГОСТ 18105 «Бетоны. Правила контроля прочности» в зависимости от нормируемой прочности бетона, указанной в проектной документации на здание или сооружение, и от показателя фактической однородности прочности бетона.

    Морозостойкость и водонепроницаемость бетона определяется в проекте в зависимости от режима эксплуатации конструкций и климатических условий района строительства согласно СНиП 2.03.01 «Бетонные и железобетонные конструкции» - для тяжелого бетона.

    Бетон, а также материалы для приготовления  бетона блоков, предназначенных для применения в условиях воздействия агрессивной среды, должны удовлетворять требованиям СНиП 2.03.11 Защита строительных конструкций от коррозии.

    Значение  нормируемой отпускной прочности  бетона следует принимать по проектной  документации на конкретное здание или сооружение в соответствии с требованиями ГОСТ 13015.0 «Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные». Значение нормируемой отпускной прочности бетона блоков (в процентах от класса по прочности на сжатие) должно соответствовать: 70% - для тяжелого бетона класса В10 и ниже; При поставке блоков в холодный период года допускается повышать нормируемую отпускную прочность бетона, но не более значений (в процентах от класса по прочности на сжатие): 90 %- для бетона класса В10 и ниже.

    Поставка  блоков с отпускной прочностью бетона ниже прочности, соответствующей его  классу по прочности на сжатие, производят при условии, если изготовитель гарантирует  достижение бетоном блоков требуемой  прочности в проектном возрасте, определяемой по результатам испытания контрольных образцов, изготовленных из бетонной смеси рабочего состава и хранившихся в условиях согласно ГОСТ 18105.

    Отпускная влажность тяжелого бетона не должна быть более 12 %.

    Отклонения  проектных размеров блоков не должны превышать, мм:

    По  длине ±13

    По  ширине и высоте ±8

    По  размером вырезов ±5

    Отклонение  от прямолинейности профиля поверхностей блока не должно превышать 3 мм на всей длине и ширине блока.

    Монтажные петли блоков должны изготовляться  по стержневой горячекатаной арматуры гладкой класса А-I марок ВСт3пс2 и ВСт3сп2 или периодического профиля Ас2, марки 10ГТ по ГОСТ 5781. Арматуру из стали марки ВСт3пс2 не допускается применять для монтажных петель, предназначенных для подъема и монтажа блоков при температуре ниже -40ºС. Монтажные петли должны быть очищены от наплавов бетона.

    Таблица 2 – Характеристика закладных деталей

Рисунок 2 – Схема монтажной петли

    2.3 Характеристика  исходных материалов и полуфабрикатов

    Качество  материалов, применяемых для приготовления  бетона должно обеспечивать выполнения технических требований, установленных ГОСТ 25912.0-91.

    В качестве вяжущего следует применять  портландцемент по ГОСТ 10178-85, предназначенный для бетона аэродромных покрытий.

    Крупный и мелкий заполнитель по ГОСТ 26633-91 (крупность зёрен крупного заполнителя - не более 20 мм).

    Пластифицирующие  и воздухововлекающие химические добавки, применяемые при приготовлении бетона должны удовлетворять требованиям нормативно - технической документации, утверждённой в установленном порядке.

    Качество  воды - по ГОСТ23732-79.

    Нормируемая передаточная прочность бетона 70% класса бетона по прочности на сжатие.

    Значение  нормируемой отпускной прочности бетона принимают равным значению нормируемой передаточной прочности и не ниже 70% класса бетона по прочности на растяжение при изгибе.

    2.4 Расчет производственной  программы цеха, потребности в  сырье и полуфабрикатах

    Режим работы цеха принимается в соответствии с [8]:

    - номинальное количество рабочих  суток в году - 260;

    - количество рабочих смен в  сутки - 2;

    - продолжительность рабочей смены,  ч - 8;

    - расчетное количество рабочих  суток в году - 253;

    - длительность плановых остановок  на ремонт, сут - 7.

    Расчет  производственной программы цеха представлен в таблице 3 (норма потерь для формовочного цеха в соответствии с [8] равной 0,7%). 

Таблица 3 - Производственная программа цеха

    Исходя  из установленной программы и  возможных потерь при транспортировании, формовании и переработке материалов и полуфабрикатов, рассчитана потребность в сырье и полуфабрикатах (таблица 4). Нормы потерь приняты [2, 8] следующими: бетонная смесь 1,5% (с учетом выхода некондиционной продукции); смазочные смеси - 1,5% (S_{пов. изд.}=46,4 м²). Потребность в смазочных материалах рассчитывается из условия расхода на 1 м² развернутой поверхности формы не более 0,2 кг.

    Объём бетонной смеси на 1 изделие - 0,159 м³.

Таблица 4 - Потребность в сырье и полуфабрикатах

    2.5 Обоснование технологической  схемы и режимов производства, выбор основного технологического  оборудования

    На  основании аналитического обзора наиболее рациональным и целесообразным является агрегатно-поточный способ производства фундаментных блоков.

    Операции осуществляются в перемещаемых формах на специальных рабочих местах. Этот способ допускает высокий уровень механизации и автоматизации технологического процесса, здесь сочетаются небольшие затраты труда со сравнительно низкими удельными капиталовложениями, и он достаточно гибок к ассортименту выпускаемой продукции.

    Процесс изготовления фундаментных блоков разделяется на следующие стадии:

    1) подготовка форм (очистка, смазка);

    2) укладка и уплотнение бетонной смеси;

    3) тепловая обработка;

    4) распалубка, отделка изделий;

    5) приемка изделий;

    6) маркировка, складирование, хранение и транспортирование.

    2.5.1 Подготовка форм (очистка, смазка)

    Формы перед формованием должны тщательно  очищаться от остатков бетона и цементной  пленки металлическими щётками и  скребками. После очистки все внутренние поверхности форм, а также наружные части, на которые может попасть бетонная смесь в процессе её укладки и центрифугирования смазываются. Для смазки используется ОЭ-2 (эмульсол «ЭКС-А»-20%, насыщенный раствор извести при температуре 600С — 80%). Наплывы смазки не допускаются.

    2.5.2 Укладка и уплотнение бетонной смеси

    Бетонную  смесь транспортируют бетонораздатчиками в полуформу. Верхнюю полуформу  соединяют с нижней болтами пневматическими  гайковёртами. Бетонную смесь распределяют в течение 15 минут. [9].

    Уплотнение  бетонной смеси достигается вибрационным устройством, вертикально-направленным, создающим колебания.

    Виброплощадка СМЖ-200А имеет верхнюю подвижную  раму, на которой крепится форма и нижнюю неподвижную раму, закрепленную на фундаменте и обеспечивающую передачу ударного импульса падающей верхней раме в момент контакта с ней (рисунок 3). Подъем верхней рамы обеспечивается кулачковым механизмом. Частота ударов и высота падения определяются угловой скоростью вращения кулачковых валов и профилем кулачков. На ударных площадках можно формовать изделия высотой до I м с высоким качеством. При формовании на виброплощадках бетонная смесь получает вертикально или горизонтально направленные импульсы.

    Рисунок 3 - Схема ударной (кулачковой) площадки

    а - общая схема, б - кинематическая схема

    1 - форма, 2, 3 - продольные и поперечные элементы рамы, 4 - направляющие, 5 - ролики рамы, 6, 7 - ударные балки, 5 - кулачки, 9 - поперечные валы, 10 - клиноременная передача, 11 - электродвигатель, 12 - продольный вал