Предприятие по производству сухих строительных смесей

Аннотация

Содержание

Введение

В 90-х годах XX века на строительных объектах России при выполнении монтажных, отделочных и реставрационных работ впервые отмечено применение новых материалов - сухих строительных смесей (ССС). На сегодняшний день эти материалы завоевали широкое признание и позволили полностью изменить культуру производства отделочных и ремонтных работ, а также значительно повысить их эффективность.

Современные сухие смеси  — это не просто смесь вяжущего с заполнителем, а продукт наукоемких технологий, применение которого позволяет не только значительно увеличить производительность труда, но и получить совершенно иные качественные характеристики, недостижимые в случае использования традиционных растворов.

По основному назначению их подразделяют на одиннадцать видов: выравнивающие, облицовочные, напольные, ремонтные, защитные, кладочные, монтажные, декоративные, гидроизоляционные, теплоизоляционные, грунтовочные.

Основными компонентами ССС являются: вяжущее вещество (минеральное, органическое или органоминеральное), заполнители и наполнители (естественные или молотые кварцевые пески, мрамор, известняк, доломит и т.д.), и премиксы, представляющие собой смеси продуктов строительной химии различного функционального назначения /1/.

Основной трудностью при производстве сухих строительных смесей является получение гомогенного и стабильного состава. Необходимо все компоненты смеси подобрать таким образом, чтобы они были совместимы между собой и придавали конечному продукту заданные свойства /2/. Разработке нового материала предшествует всестороннее исследование рынка и анализ тенденций его развития, по результатам которого специалисты фирм составляют подробное техническое задание с указанием технических, технологических и экономических характеристик смесей, способных удовлетворить требования потенциального потребителя. Составление рецептуры это длительный, сложный и чрезвычайно ответственный процесс, результаты которого в максимальной степени зависят от профессиональной подготовки исполнителей.

Новые составы проходят полномасштабные лабораторные испытания, в процессе которых контролируются как основные показатели качества (адгезия к основанию, прочность на сжатие, время высыхания, текучесть, устойчивость к воздействию влаги, морозостойкость и т.д.), так и вспомогательные /3/.

Анализ рецептур ряда отечественных и зарубежных смесей позволил выявить наиболее применяемый модификатор в их составах - пластифицирующая добавка. Введение данного компонента позволяет существенным образом изменять реологические, физико-механические и структурные характеристики минеральной части. Однако появление значительного количества добавок данного типа затрудняет их рациональный выбор и определение оптимальной дозировки. Поэтому основной целью данной работы является проведение сравнительных исследований цементно-песчаных систем, модифицированных пластифицирующими добавками различных фирм производителей и распространителей.

1 Исходные  данные

1.1 Экономико-географические  условия строительства

Предприятие предполагается спроектировать и построить в  Оренбургской области, в городе Оренбурге.

Данные по климату  в г. Оренбурге приведены в  таблицах 1, 2 по СНиП 2301-99 «Строительная  климатология» /4/

Таблица 1 – Климатические  параметры холодного времени года

Таблица 2 – Климатические  параметры теплового времени  года

Роза ветров данной местности  изображена на рисунке 1 и построена  с помощью таблицы 3.

Таблица 3 – Исходные данные розы ветров

Рисунок 1 – Роза ветров

1.2 Номенклатура и годовая программа

Данное предприятие  специализируются на производстве сухих строительных смесей различных рецептур, в том числе смеси кладочных работ, штукатурные, для укладки облицовочной плитки, ремонтные, декоративные, самовыравнивыющиеся, шпаклевочные

 В качестве базового состава выступает раствор для каменных кладок и монтажа крупноблочных и крупнопанельных бетонных и железобетонных изделий и конструкций марок 75, 100 и 300. Общая производительность завода по  этим растворам при двухсменной работе составляет 20000 т/год, в том числе 25% - М75, 50% - М100 и 25% - М300.

Представлен расчет составов каждой марки раствора. Для марки 75 расход цемента на 1 м³ песка определяем по формуле Н.А. Попова:

                                                                                         (1)    

где – марка раствора, кгс/см²;

       Ц – расход цемента, т на 1м³ песка;

       R_ц – активность или марка цемента, кгс/см²;

       K – коэффициент зависящий от качества песка:

   для крупного  песка К=1,0;

   песка средней крупности К=0,8;

   мелкого песка  К=0,5-0,7.

Ориентировочный расход цемента находим из ГОСТа 28013-98 в зависимости от марки. В данном случае для марки 75 расход цемента составляет 160 кг на 1 м³ песка.

Ориентировочный расход воды на 1м³ песка определяют формуле

                                    (2)

где Ц/В – цементно-водное отношение.

                                                                                 (3)

                                                                                                                                       (4)

Так как расчет состава  строительного раствора производился на 1м³ песка, то масса песка П, кг, рассчитывается по формуле

П=r_н.п×1м³                                                      (5)

                                                П=1,285×1=1,285 кг

где r_н.п – насыпная плотность песка, кг/м³

Аналогично находим  расход компонентов для марки 100 и 300. Результаты занесены в таблицу 4.

Таблица 4 – Расход компонентов смеси

Таблица 5 – Годовая программа предприятия

Ввиду многообразия ССС  технические требования к ним  зависят от их назначения (кладочные  и штукатурные растворы, плиточные  клеи и т.д.) и формулируются в соответствующих нормативных документах. На строительные растворы распространяется ГОСТ 28013-98.

Основным показателем  качества растворной смеси являются: подвижность, водоудерживающая способность, расслаиваемость, средняя плотность.

В зависимости от подвижности  растворные смеси подразделяют на марки: Пк4, Пк8, Пк12, Пк14.

Водоудерживающая способность  свежеприготовленной растворной смеси, определяемая в лабораторных условиях, должна быть не менее: 90% - для растворной смеси, приготавливаемых в зимних условиях, 95% - для растворной смеси, приготавливаемых в летних условиях. Водоудеживающая способность растворной смеси, определяется на месте производства работ, должна быть не менее 75 %.

Расслаиваемость свежеприготовленной  растворной смеси должна быть не более 10%

Отклонение средней плотности  растворной смеси в сторону увеличения допускается не более 10% от установленной проектом. При применении воздухововлекающих добавок снижение плотности не должно превышать 6 %.

Составы растворных смесей должны подбираться  таким образом, чтобы обеспечить получение растворных смесей с заданными свойствами при наименьшем расходе вяжущего.

Сухие растворные смеси, изготовленные  в заводских условиях, должны иметь  влажность, не более 0,1 % по массе.

При приготовлении растворных смесей дозирование вяжущих и заполнителей должно производится по массе, а воды и добавок в жидком виде, по массе или по объему и корректироваться при изменении свойств, входящих в состав растворной смеси материалов. Погрешность дозирования не должна превышать:

• ±2% - для вяжущих, воды, сухих добавок, рабочего раствора жидких добавок
• ±2,5% - для заполнителей.

Дозирующие устройства должны отвечать требованиям ГОСТ 10223. Температура растворов, применяемых в зимний период, должна быть не менее      9 ºС. Вода для затворения должна иметь температуру не более 80 ºС, а с добавками полимеров и метилцеллюлозы – не более 70 ºС.

Растворные смеси должны приготовляться в смесителях цикличного или непрерывного типа, гравитационного или принудительного действия.

Основными показателями качества раствора являются: прочность при сжатии, морозостойкость, средняя плотность. Прочность характеризуют марками по прочности на осевое сжатие в возрасте 28 суток. Марку прочности раствора на осевое сжатие назначают и контролируют во всех случаях.

Для растворов, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, в увлажненном состоянии в конструкция зданий и сооружений назначают и контролируют марки по морозостойкости, установленным проектом.

Отклонение средней  плотности раствора допускается  не более 10 % от проектного.

1.3 Характеристика исходных  материалов

Исходными материалами  для производства являются: вяжущие  – портландцемент М500, наполнитель – песок, добавка – суперпластификатор С-3

Портландцемент, ПЦ-500-Д0  (Новотроицкий цементный завод). Химический состав цемента представлен в таблице 6, минералогический состав представлен в таблице 7.

Таблица 6 – Химический состав цемента

Таблица 7 - Минералогический состав

Данный цемент в соответствии с сертификатом /5/ качества и имеет следующие характеристики:

• нормальная густота цементного теста составляет 24,5%;
• остаток на сите 008-8%;
• В/Ц – 0,4;
• содержание добавки – 0,0%;
• сроки схватывания: начало – 2 часа 40 минут, конец – 5 часов 50 минут;
• предел прочности на изгиб составляет 61,1 кгс/см², на сжатие – 507,7 кгс/см²;
• водоотделение данного цемента составило 16,7%.

Данный цемент удовлетворяет  требованиям ГОСТа /6/.

Песок Архиповского месторождения, которое находится в 3 км к востоку  от села Архиповка. Химический состав песка представлен в таблице 8.

Таблица 8 – Химический состав песка

Гранулометрический состав песка Архиповского месторождения представлен в таблице 9.

Таблица 9 – Гранулометрический состав

Архиповский песок имеет  следующие характеристики:

• модуль крупности М_к = 2,57, т.е данный песок относится к крупным;
• истинная плотность составляет 2,417 г/см³;
• насыпная плотность 1,285 г/см³;

При определении характеристик  отдельных фракций заполнителя  получили результаты, представленные в таблице 10.

Таблица 10 – Определение характеристик отдельных фракций заполнителя

Данный заполнитель  соответствует требованиям ГОСТ /7/.

В качестве модифицирующих добавок использовался суперпластификатор С-3. Данный пластификатор — разработка российских специалистов НИИЖБа. Является аналогом зарубежных суперпластификаторов типа "Масти 100" (Япония), сикамент, мельмент (Германия), не уступая им по качеству. Соответствует ТУ 6-36-0204229-625.

Добавка С-3 в количестве 0,2-0,7 % от массы цемента позволяет получать литые самоуплотняющиеся, практически не требующие вибрации бетонные смеси, а при снижении расхода воды затворения — бетоны повышенной прочности при неизменной подвижности смеси. Можно использовать оба эти эффекта частично, т.е. получать смеси повышенной подвижности по сравнению с исходной и одновременно несколько увеличивать прочность бетона за счет снижения расхода воды.

Эффекты от применения:

- увеличение текучести бетонных и растворных смесей в 6-7 раз, что позволяет бетонировать густоармированные и обычные конструкции практически без применения вибратора;

- снижение водопотребности  бетонной смеси на 15 % для получения равноподвижного бетона;

- повышение прочности (на 10-15 МПа), плотности и однородности бетона, улучшение его структуры;

- увеличение сцепления  нового бетона со старым; получение высококачественной гладкой лицевой поверхности изделий различной формы;

- увеличение водонепроницаемости,  морозо- и коррозионной стойкости бетона в 2-4 раза;

- снижение трудозатрат  при укладке бетона;

- увеличение сцепления  нового бетона со старым;

- эффект пластификации  при введении С-3 позволяет снизить  расход цемента (на 20 %), длительность тепловлажностной обработки или срок распалубки конструкций, твердеющих в естественных условиях, а также время передачи натяжения арматуры на бетон для преднапряженных элементов;

- легко смешивается с другими добавками (гидрофобизаторы, ускоряющие, замедляющие, воздухововлекающие и др. добавки), не вступая в химическую реакцию с ними и сохраняя свои свойства;

- в процессе эксплуатации  не оказывает вредного воздействия  на организм человека и окружающую среду. Разрешен Минздравом РФ для использования в железобетонных конструкциях, в том числе контактирующих с питьевой водой (трубы).

Суперпластификатор С-3 — жидкость темно-коричневого цвета  или

светло- коричневый порошок, легко растворимый в воде.

2 Технология  и организация производства

2.1 Технологическая  схема производства

Существенным преимуществом сухих строительных смесей перед другими строительными составами, изготавливаемые мокрым способом, является их высокая индустриальность, существенный вклад в которую вносят заводское приготовление сухих строительных смесей.

Данное предприятие оснащено системой автоматического управления на

современном техническом  уровне с применением весового дозировочного оборудования, микропроцессорной аппаратуры с выводом полной информации о работе оборудования на цветной экран в кабинете оператора. Системой автоматического управления предусматривается выдача отпечатанного паспорта на каждый замес приготовленной смеси с указанием рецептуры, а также показателей учета расхода компонентов и количества выданной смеси.

На заводе осуществляется следующий процесс технологического производства (рисунок 2).

Песок доставляется автотранспортом, загружаются по пневмопроводу в бункера. Цемент поступает в силосы, по пневмоприводу из цементовоза. Бункера снабжены шиберным затвором, к фланцам которых прикреплены винтовые питатели, загружающие грузоприемные устройства весовых дозаторов.

Любой из применяемых  рецептов сухой строительной смеси  может быть получен взвешиванием соответствующих компонентов на дозаторах, установленных на каждой паре бункеров. Из дозаторов через воронки материал попадает на сборочный виброконвейер, который загружает вибросмеситель.

Добавки, доставляемые на завод автотраспортом в герметичных  бочках в сухом порошкообразном состоянии, в смеситель подаются дозатором. В смесителе достигается однородность смеси, и готовый продукт из него выгружается в вибрационный бункер-питатель и элеватором через распределитель направляется в один из бункеров или из бункера материал подается на агрегат дозирования и упаковки.

Отгрузка потребителю упакованной в мешки продукции осуществляется

автотранспортом /8/.

2.2 Режим работы  и фонд рабочего времени

Режим работы предприятия по производству сухих строительных смесей широкой номенклатуры представлен в таблице 11.

Таблица 11 – Режим работы предприятия