Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проект бетоносмесительного цеха, партерная схема

Введение.

Бето́н (от фр. béton) — строительный материал, искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси состоящей из вяжущего вещества (цемент или др.), крупных и мелких заполнителей, воды. В ряде случаев может содержать специальные добавки, а также отсутствовать вода (например в асфальтобетоне).

Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития. Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н.э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапински Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести.

История бетона неразрывно связана с историей цемента. Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлась глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность. По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Более чем за 3 тыс. лет до н.э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее - известь, которые получали посредством умеренной термической обработки исходного сырья.

В настоящее время в строительстве применяется довольно большое количество бетона и железобетона, изготавливаемого на более чем 6000 предприятий.

Бетонные смеси на предприятиях получают в бетоносмесительных цехах. Для выпуска товарных бетонных смесей предназначены бетонные заводы и БУ. Производство бетонных смесей может быть организовано как в стационарных, так и в перебазируемых или мобильных установках. Бетонные смеси на заводах сборного железобетона готовят в бетоносмесительных отделениях. В случае большой потребности в бетоне на строительных площадках организуют специализированные заводы, производящие готовые к применению бетонные смеси, растворы и сухие смеси. Полная мощность существующих в России бетонных заводов значительно превышает объем потребляемой бетонной смеси. Тем не менее на стройках имеется огромный, постоянно пополняющийся парк отдельных бетоносмесителей малого объема, использование которых связано с значительными затратами тяжелого труда. Бетоносмесительные узлы заводов ЖБИ компонуют в большинстве случаев по вертикальной схеме с однократным подъемом материалов в расходные бункера. Высота здания цеха достигает 25-30 м.

Необходимость получения качественной бетонной смеси, а в последствии бетона, влечет за собой необходимость выполнения ряда определенных требований в процессе производства. Качество получаемой смеси во много зависит от качества ее составляющих – вяжущего и заполнителей.

Также на качество оказывает влияние сам процесс приготовления бетонной смеси. В связи с этим необходимо уделять достаточно внимания проектированию заводов про производству бетонной смеси.

На российском рынке бетона выделяют два основных сегмента: смесь бетона и раствор строительный. Большую часть рынка занимает смесь бетонная – 83%, а на долю раствора строительного приходится 17% российского рынка. Динамика структуры российского рынка бетона показывает стабильное увеличение доли бетонной смеси и уменьшения доли строительного раствора. Объем производства бетонной смеси демонстрирует положительную динамику, средние темпы прироста производства составили около 30% в год.

1.Технологическая часть

1.1 Режим работы цеха

Принимаем 5-дневную неделю при односменной работе. Количество рабочих суток в году 253. Длительность смены 8 часов.

Годовой фонд времени: 253*8=2024 часов.

1.2 Определение производительности цеха

50% НК20 ОК = 4 см. В-10

50% НК10 ОК = 7 см. В-30

Табл. 1 – Производительность цеха

Продукция	Производительность, м³
Бетон	час	смена	сутки	год
В-10	5	40	40	10120
В-30	5	40	40	10120

1.3 Характеристика материалов.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕЛКОМУ ЗАПОЛНИТЕЛЮ. (ГОСТ 26633-91)

Мелким заполнителем для бетонов принимаем песок, согласно требованиям для тяжелых бетонов. Согласно ГОСТ 26633-91 мелкий заполнитель для бетона выбирают по зерновому составу с содержанием пылеватых и глинистых частиц. При подборе состава бетона учитывается плотность, водопоглощение, пустотность, а также прочность исходной горной породы на сжатие. Мелкий заполнитель должен иметь среднюю плотность зерен от 2000 до 2800 кг/м3. В бетонах класса по прочности до В30 допускается использование очень мелких песков с модулем крупности от 1 до 1,5 с содержание зерен менее 0,16 мм до 20 % по массе, пылеватых и глинистых частиц не более 3% по массе. Для данных составов принимаем кварцевый песок с r_н = 1500 кг/м3 , r_и= 2650 кг/м3.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВНАНИЯ К КРУПНОМУ ЗАПОЛНИТЕЛЮ. (ГОСТ 26633-91)

В качестве крупного заполнителя для бетонов выбираем щебень или гравий. Крупный заполнитель к бетонам выбирают по следующим показателям: зерновому составу, наибольшей крупности, содержанию пылеватых и глинистых частиц, содержанием зерен слабых и вредных пород. При подборе состава бетона учитывается также плотность, пористость, водопоглощение. Крупный заполнитель должен иметь среднюю плотность от 2000 до 2800 кг/м3. Крупный заполнитель следует применять в виде раздельно дозируемых фракций при приготовлении бетонной смеси. Марки щебня из гравия должны быть не ниже 300 для марки бетона В-10, 800 для В-30 и выше.

Для данных составов принимаем щебень с r_н = 1700 кг/м3 , r_и = 2600 кг/м3.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЯЖУЩЕМУ. ( ГОСТ 10178-85)

В качестве вяжущего для бетонов В30 принимаем портландцемент марки М500 с r_н = 1000 кг/м3 , r_и = 3100 кг/м3. Для бетона В10 принимаем портландцемент марки М300 с r_н = 1000 кг/м3 , r_и = 3100 кг/м3

•Начало схватывания цемента наступает не ранее 45 мин., а конец – не позднее 10ч. от начала затворения.

•Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы цемента сквозь сито с сеткой №008 проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы.

•Прочность на 28 сутки: при изгибе 4,4 МПа, при сжатии 29,4 Мпа. (М300)

•Прочность на 28 сутки: при изгибе 5,9 МПа, при сжатии 49 Мпа. (М500)

•В соответствии с требованиями BS 12:1958 удельная поверхность портландцемента должна быть не менее 2250 см²/г.

Минералогический состав ПЦ:

1.CSH(B)

2.Ca(OH)2

3.3CaOAl2O36H 2O

4.3CaOFe2O36H 2O

5.3CaOAl2O3CaSO4 12H2O

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВОДЕ. ( ГОСТ 23732-79)

1. вода должна удовлетворять требованиям настоящего стандарта.

2. Содержание в воде органических поверхностно-активных веществ, сахаров или фенолов, каждого, не должно быть более 10 мг/л.

3. Вода не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров, масел.

4. В воде, применяемой для затворения бетонных смесей и поливки бетона, не должно быть окрашивающих примесей, если к бетону предъявляют требования технической эстетики.

5. Содержание в воде растворимых солей, ионов SO4-2, Cl-1 и взвешенных частиц не должно превышать величин, указанных в таблице.

6. Окисляемость воды не должна быть более 15 мг/л.

7. Водородный показатель воды (рН) не должен быть менее 4 и более 12,5.

8. Вода не должна содержать также примесей в количествах, нарушающих сроки схватывания и твердения цементного теста и бетона, снижающих прочность и морозостойкость бетона.

9. 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.

10. Содержание растворимых солей и ионов SO4-2 и Cl-1 в воде морей и океанов указано в справочном приложении.

1.4 Расчет состава бетонной смеси.

Для В-30 расчет ведем по ОНТП: 07-85 [2].

Определяем расход цемента и марку на 1 м³ бетонной смеси.

М_ц=500; М_б=400 [2, табл.2]

Расход цемента 400 кг/м³_.

Определяем расход заполнителей

а) Потребность щебня на 1 м³. бетонной смеси

НК 10: 0,9 м³/м³ [2, табл.3]

б) Потребность песка: 0,45 м³/м³ [2, табл.3]

Наибольшая Крупность (НК) = 10: Зерновой состав заполнителя 100% по объему 5-10 мм. [2,табл. 4]

Расход воды для затворения 1 м³ бетонной смеси для всех расчетов принимается

равным 200л. независимо от вида, жесткости и подвижности бетонной смеси. [2, стр. 5, п. 2.5]

Расход составляющих бетонной смеси В-30 представлены в таблице 2.

Табл.2 – Расход составляющих бетонной смеси В-30

Наименование	Расход м³/м³	Плотность кг/м³	Расход кг/м³
Цемент М 500	0,4	1000	400
Щебень Фр 5-10	0,9	1700	1530
Песок	0,45	1500	675
Вода	0,2	1000	200

Плотности насыпные:

Цемент (1000 кг/м³)

Щебень (1700 кг/м³)

Песок (1500 кг/м³)

Для В-10 расчет ведем по методу абсолютных объемов.

1) Принимаем цемент М 300

2) Определяем марку бетона (при коэффициенте вариации 13%)

М = 10/0,778 = 12МПа, где

10 – класс бетона,

0,778 – имперический коэффициент при коэффициенте вариации 13 %.

Для определения состава смеси находим В/Ц отношение по формуле Скрамтаева:

В/Ц = АRц /(Rб + 0,5 АRц ), где

А – коэффициент качества заполнителя (для обычного бетона = 0,6),

Rц - марка цемента

Rб – марка бетона

В/Ц = 0,6*30 /(12 + 0,5*0,6*30) = 0,85

По графику Миронова [5, стр.86, рис. 3.32] определяем расход воды при ОК 4 см и НК20.

В = 180+10 л. (т.к. вместо гравия используется щебень).

Из водоцементному отношения находим расход цемента

Ц=В/(В/Ц)=190/0,85= 223 кг.

Определяем объем цементного теста:

Vцт=Ц/ρц+В=400/3,1+180=309л

Ρц=3,1 кг/л.

По методу абсолютных объемов находим песок и щебень:

,где Vмп – объем межзерновых пустот щебня,

Vмп =1 - / = 1 – 1,7 / 2,6 = 0,35

– насыпная плотность щебня, [кг/л]

– истинная плотность щебня, [кг/л]

- коэффициент раздвижки зерен, равный 1,35 [5, стр.204].

Фр 5-10 =0,35*1510,5=528,7 кг.

Фр 10-20 =0,65*1510,5=981,8 кг.

Расход песка:

Ц - масса цемента (найденная из В/Ц), [кг]

Щ – общая масса щебня (Фр 5-10 и Фр 10-20), [кг]

- плотность цемента (истинная), [кг/л]

- плотность щебня (истинная), [кг/л]

- плотность песка (истинная), [кг/л]

В – масса воды, [кг]

Расход составляющих бетонной смеси В-10 представлены в таблице 3. Табл.3 – расход составляющих бетонной смеси В-10

Наименование	Расход м³/м³	Плотность кг/м³	Расход кг/м³
Цемент	0,223	1000	223
Песок	0,277	1500	416,6
Щебень Фр 5-10 Фр 10-20	0,311 0,577	1700	528,7 981,8
Вода	0,19	1000	190

2.Расчет бетоносмесительного цеха

2.1 Потребность в различных видах бетонной смеси.

В бетоносмесительном цехе производят 2 вида смеси в процентном соотношении 50/50. Расчет производится с учетом 0,5 % безвозвратных потерь.

где П_мах= максимальная часовая потребность в смеси, м³ (10 м³/ч – условие).

Пр - расчетная часовая потребность смеси с учетом 0,5% потери, м³.

К1 – коэффициент неравномерности подачи смеси, К1=0,7

Пр1=П_мах+П_мах*К1=Пр2

Пр1=5+5*0,005=5,025 м³=Пр2

П_мах=5,025/0,7=7,17 м³/ч. – В-10

П_мах=7,17 м³/ч – В-30

2.2 Требуемая часовая производительность бетоносмесительного цеха.

Пδ=∑П_мах*К₂,

где Пδ - требуемая часовая производительность бетоносмесительного цеха по данному виду смеси, м³.

∑П_мах- суммарная максимальная потребность формовочных цехов по данному виду смеси, м³.

К₂ – коэффициент резерва производства принимаемый равным 1,15-1,25.

Пδ = 14,34*1,15=16,5 м³/ч.

Пδ1=8,25 м³/ч.

Пδ2=8,25 м³/ч.

Требуемая часовая производительность представлена в таблице 4.

Табл. 4.- Часовая производительность

Материал	Расход м³, смеси м³	Расход на Пδ, м³
Материал	Расход м³, смеси м³	В-10	В-30
Цемент М500 М300	0,4 0,223	- 1,84	3,3 -
Песок	0,727	2,28	3,71
Щебень Фр 5-10 Фр 10-20	1,211 0,577	2,56 4,76	7,42 -

Расчет потребности материалов для требуемой часовой производительности (8,25 м³) для В30:

V_ц = (400/1000) * 8,25 = 3,3 м³,

V_щ = (1530/1700) * 8,25 = 7,42 м³

V_п = (675/1500) * 8,25 = 3,71 м³,

Расчет потребности материалов для требуемой часовой производительности (8,25м³) для В10:

V_ц = (223/1000)* 8,25 = 1,84 м³,

V_п = (416,6/1500)* 8,25 = 2,56 м³

V_щ фр 5-10 = (528,7/1700)* 8,25 = 2,28м³,

V_щ фр 10-20 = (981,8/1700)* 8,25 = 4,76м³

2.3 Подсчет требуемого количества смесителей

Подсчет требуемого количества смесителей ведется исходя из требуемой производительности бетоносмесительного цеха по данному виду смесителя.

N_s = П_s /Q_см ,

Где N_s - число смесителей, шт,

Q_см – производительность бетоносмесителя, м³/ч

Q_см = V^/_s * n/1000 = V_s *b* n /1000, где

V^/_s - объем готового замеса, м³

V_s - вместимость бетоносмесителя по загрузке,

b - коэффициент выхода смеси [2, табл. 12],для тяжелых бетонов 0,67

n – число замесов [2, табл. 12], для смесителей принудительного действия 35.

Для В30

V_s₁ = П_s₁/ n = 8,25 /35 = 0,236м³ =236л,

Принимаем бетоносмеситель принудительного действия СБ-80-05[8]

Объем готовой смеси 250 л.

Емкость по загрузке 375 л

Частота циклов в 1 час - 42.

Q_см = 375*0,67*35/1000 = 8,79 м³

N_s = 8,25 / 8,79 =0,93, т.е. принимаем 1 смеситель.

Для В25

V_s₁ = П_s₁/ n = 8,25 /35 = 0,236м³ =236л,

Принимаем бетоносмеситель принудительного действия СБ-80-05[8]

Объем готовой смеси 250 л.

Емкость по загрузке 375 л

Частота циклов в 1 час - 42.

Q_см = 375*0,67*35/1000 = 8,79 м³

N_s = 8,25 / 8,79 =0,93, т.е. принимаем 1 смеситель.

Таким образом, в секции устанавливаем 2 бетоносмесителя марки СБ-80-05

2.4 Расчет материала на замес смесителя

Для В-10 =250 л. = 0,25 м³, В-30 = 250 л. = 0,25 м³.Для определения рахода материала на один замес, составляем пропорцию исходя из расхода на 1 м³

Расчет материала на один замес представлены в таблице 5.

Табл. 5.

Наименование	В - 30		В-10
Наименование	Расход кг/м³	На замес (250 л.)	Расход кг/м³	На замес (250 л.)
Цемент	400	100	223	55,75
Щебень Фр 5-10 Фр 10-20	1530	382,5	528,7 981,8	132,18 245,45
Песок	675	168,75	416,6	104,15
Вода	200	50	190	47,5

2.5.Расчет годовой производительности цеха с выбранными бетоносмесителями

Годовая производительность цеха рассчитывается по формуле:

П_г = Ф* (V^/_s₁* N_s₁*n1*К_исп + V^/_s₂* N_s₂*n2*К_исп)/ 1000,

где Ф – годовой фонд времени Ф = 253*1*8=2024 ч.

V^/_s – объем готового замеса, [м³]

N_s– число бетоносмесителей, [шт.]

N – число замесов в час, [шт.]

К_исп – коэффициент использования смесителя по времени.

П_г=2024*(250*1*35*0,8+250*1*35*0,8)/1000=28336м³/год.

2.6. Расчет запаса материалов и требуемой вместимости расходных бункеров БСЦ для каждого вида смеси

Для каждой секции бетоносмесительного цеха рассчитывается требуемая вместимость расходных бункеров. Их количество и запас материалов принимается по таблице 12 [2]. Вместимость бункеров зависит от расхода материала на 1 м³ бетонной смеси. Запас материалов для В30 и В10 представлены в Таблицах 6 и 7 соответственно.

Табл. 6 Запас материалов в БСЦ для В30

Материал	Часовая потребность, м3	Норма запаса, ч	Требуемый запас в бункере, м3	Число отсеков, шт
Цемент	3,3	2	6,6	2
Щебень Фр 5-10	7,42	2	14,84	2
Песок	3,71	2	7,42	2

Табл.7 Запас материалов в БСЦ для В10

Материал	Часовая потребность, м3	Норма запаса, ч	Требуемый запас в бункере, м3	Число отсеков, шт
Цемент	1,83	2	3,66	2
Щебень: Фр 5-10 Фр 10-20	2,56 4,76	2 2	5,12 9,52	2 2
Песок	2,28	2	4,56	2

3.Расчет складов

3.1. Расчет складов заполнителя

Полезная площадь склада, необходимая для одновременного хранения заполнителей, рассчитывается по формуле:

F = Q / q,

где F – полезная площадь склада, м³

q - средняя удельная вместимость склада, м³/м²; (7 м³/м²)

Q – производственный запас заполнителей, м³

Q = Пг * З * n * К / m,

где Пг – годовая потребность в бетонной смеси или производительность бетонного завода, м³;

З – расход заполнителя м³ / м³ бетонной смеси.

З=Щ+П;

Щ-масса щебня, кг.

П-масса песка, кг.

Для В30 З = 0,9+0,45 = 1,35 м³;

Для В10 З = 0,888+0,277 = 1,165 м³.

n - запас заполнителя, сут. (5 суток).

К – коэффициент, учитывающий возможные потери: для песка, щебня равен 1,02;

m - расчетный фонд времени работы, сут. (253суток).

Так как бетоносмесительный цех выдает две смеси в процентном соотношении 50% к 50%, то годовая производительность цеха для каждой смеси отдельно равна:

Для В30: Пг₁=0,5*28336=14168 м³;

Для В10: Пг₂=0,5*28336=14168 м³;

Для В30: Q₁ =14168*1,35*5*1,02/253 =385,56 м³;

Для В10: Q₂ =14168*1,165*5*1,02/253 =332,72 м³.

Q_общ = 385,56 + 332,72 = 718,28 м³.

F = 718,28/7 = 102,6 м².

Общая площадь склада находится по формуле

F_общ = F / К₁, где

К₁ – коэффициент использования склада = 0,8.

F_общ =102,6/ 0,8 = 128,25 м².

По произведенным расчетам подбираем склад – 409-29.84.91 (шифр склада). [10]

Технические характеристики склада заполнителей:

1.вместимостью 3000 м³,

2.грузовой грузооборот = 85 тыс. т,

3.потребность в ресурсах и сырье:

вода = 9,07 м³/ч,

тепло = (630350 * 4,19) / (481360* 4,19) кДж/ч,

пар = 1330 / 830 кг/ч,

сжатый воздух =27 / 18 м³/ч,

электроэнергия = 194,157 / 205492 кВт/ч,

4.число рабочих = 6 чел,

5.площадь застройки = 1396,5 / 2442 м².

Фактический запас заполнителя:

где Q_общ- общий производственный запас.

Q_склада– вместимость склада.

n – запас заполнителя.

= 20,88 сут.

3.2. Расчет складов цемента

Расчет запаса цемента на складе подсчитывается по формуле:

Ц = Пг * Ц^/ * n * К / (0,9 * m), где

Ц^/ - расход цемента, т

К принимается равным 1,01.

n-запас цемента равный 5 сут. ( 5-7 сут. Автотранспортом) [2, табл.9].

Ц^/=

Ц = 28336*0,623 * 5 * 1,01 / (0,9 * 253) = 195,7 т.

По произведенным расчетам подбираем склад – 409-29-62 (шифр) [4, стр.362].

Технические характеристики:

1. Вместимость = 240 т,

2. Силосы:

вместимость = 60 т,

количество = 4,

3. Годовой грузооборот = 11,5 тыс. т.,

4. Расход сжатого воздуха при подаче пневмовинтовым насосом = 11,5 м3/мин.

5. Установленная мощность двигателей при подаче пневмовинтовым насосом = 60,8 кВт.

6. Численность работающих = 2 чел.

Фактический запас цемента:

где Q_общ- общий производственный запас.

Q_склада– вместимость склада.

n – запас заполнителя.

= 6,13 сут.

4. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ К СХЕМЕ ПРОИЗВОДСТВА БСЦ

4.1. Схема производства БСЦ

Рис.1 Технологическая схема

Описание технологической схемы.

Бетоносмесительный цех решен по партерной схеме и имеющий автономные надбункерное и бункерное отделения, дозаторное и смесительное отделения. Также отделение выдачи бетонной смеси.

Цемент из склада подается пневматическим транспортом в надбункерное отделение, где он проходит через пылеосадительное оборудование (циклон, рукавный фильтр, газоотвод), затем цемент из циклона и фильтра поступает в расходный бункер.

Песок и щебень со склада заполнителей подается ленточным наклонным конвейером с двумя подающими лентами и с помощью приводных поворотных воронок распределяются по бункерам. Эти операции производятся автоматически (по сигналам датчиков уровня в расходных бункерах).

Под отсеком расходных бункеров размещено дозировочное отделение, где установлено 5 весовых автоматических дозаторов.

Для направления отдозированной сухой смеси в тот или иной бетоносмеситель применяется загрузочное устройство с поворотной воронкой и с перекидным клапаном на 2 направления.

Проект бетоносмесительного цеха, партерная схема