Проектирование предприятия по производству сухих гидроизоляционных смесей

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГ БОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский

политехнический университет»

Строительный факультет

Кафедра строительного инжиниринга  и материаловедения

Проектирование предприятия по производству

сухих гидроизоляционных  смесей

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Руководитель:                                                                             Русских А.Г.

Студентка

Гр. ПСК-05:                                                                            Овчинникова  А.А.

Пермь 2010г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Здания и сооружения в  процессе эксплуатации подвергаются воздействиям воды и влаги. Увлажнение конструкций  зданий может быть связано как  с внешними воздействиями - осадки, повышенная влажность воздуха, грунтовые  воды и т.д., так и с технологическими процессами. В результате увлажнения происходит снижение долговечности  конструкций, вследствие, коррозии бетона, металлических закладных частей и арматуры, снижение прочности бетона при циклическом замораживании  и оттаивании и т.п. Ухудшаются эксплуатационные показатели зданий: снижение теплозащитных  свойств ограждающих конструкций, образование выцветов и высолов на поверхности конструкций, ухудшение санитарно-гигиенических характеристик помещений из-за повышения влажности воздуха и образования плесени, грибов, водорослей и др. Поэтому обеспечение герметичности конструкций от воды и влаги является важной инженерной задачей при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Гидроизоляционные работы считаются  одними из самых сложных и рискованных в строительстве. Это связано с необходимостью обеспечения основного требования к гидроизоляции - высокой надежности. Достаточно одной фильтрующего или увлажненного участка изолированной конструкции, чтобы привести к серьезным проблемам в эксплуатации зданий (сооружений) и необходимости устройства дополнительной гидроизоляции. Разнообразные гидрологические и влажностные условия эксплуатации, конструктивные особенности зданий (сооружений) требуют практически к каждому конкретному объекту индивидуальное проектное решение и выбор соответствующих материалов.

Одним из определяющих фактором обеспечения надежности гидроизоляции  является выбор гидроизоляционного материала. Сегодня на рынке предлагается большое количество материалов различных  составов и торговых марок. При этом каждый из гидроизоляционных составов имеет определенную область применения, границы которой определяются техническими характеристиками материала, экономической эффективностью и технологическими особенностями применения.

Одним из новых и перспективных  направлений в строительном материаловедении являются технологии, основанные на применении сухих модифицированных смесей, использование которых позволяет решать широкий круг задач, в том числе и при герметизации зданий (сооружений).  

1 МАРКЕЙТИНГОВО – АНАЛИТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

В общем смысле гидроизоляция  – это комплекс мер по защите сооружения от воздействия влаги  и воды. Гидроизоляция представляет собой широкий спектр материалов, способствующих защите зданий и сооружений от разрушительного воздействия  влаги (омывающей или фильтрующей  воды) или другой агрессивной жидкости, а также создает дополнительное поле защиты от постоянных механических воздействий. Гидроизоляция применяется  как при строительстве новых  объектов, так и при ремонте  сооружений. По принципу действия гидроизоляционные  материалы делятся на 3 основные группы:

1. Гидроизоляция проникающего  действия 

2. Поверхностная гидроизоляция  (обмазочные, штукатурные материалы) 

3. Оклеечная (мембранная, рулонная) гидроизоляция

Гидроизоляционный материал изготавливается на основе цемента, фракционированного наполнителя и комплекса полимерных добавок. Применяются для создания водонепроницаемого покрытия на прочных однородных недеформирующихся основаниях (бетон, кирпичная кладка, цементная стяжка и штукатурка) в зданиях и сооружениях гражданского и промышленного назначения.

 Улучшенный полимерами, сухой, гидравлически отвердевающий раствор - Защищает от проникновения воды и влаги из окружающего здание грунта. Может использоваться как снаружи, так и внутри в помещения. Предназначается для нанесения эластичных гидроизоляционных слоёв в подвалах, на цоколях зданий, бассейнах и водных резервуарах глубиной до 5 м, а также в помещениях с высокой влажностью (душевые и ванные комнаты). Может использоваться в качестве промежуточного слоя в крышах (также при ремонте старых зданий), балконах и полах. В последние годы появилась возможность ликвидировать в готовых конструкциях поры и трещины, доступные для воды, и превратить бетон в плотный, "вечный" камень. Особенно это касается бетона, идущего на возведение фундаментов, несущих и дорожных конструкций, которые зачастую окружены влагой со всех сторон. Справиться с этой проблемой могут специальных гидроизоляционные штукатурки, состоящие из высокомарочного портландцемента, кварцевого песка заданной фракции и модифицирующих химически активных добавок. Такая штукатурка образует на поверхности бетона высокопрочное покрытие толщиной 2-3 мм, защищающее бетон и препятствующее вымыванию активных веществ даже при значительном напоре воды. Применение таких составов особо рекомендуется для внутренней гидроизоляции сооружений заглубленного или полузаглубленного типа из бетона, железобетона и других каменных материалов при постоянной инфильтрации грунтовых вод: подвалов, гаражей, овощехранилищ, тоннелей, шахт, канализационных сооружений, бассейнов, емкостей, плотин и т.п.

Сухие смеси для гидроизоляционных  работ могут быть получены на специальных  цементах, обеспечивающих расширение раствора при твердении во влажных  условиях (например, на напрягающем  цементе НЦ или расширяющихся  цементах).

Эти составы позволяют  проводить гидроизоляцию заглубленных помещений изнутри, без устройства дорогостоящей внешней гидроизоляции. Они наносятся как при новом  строительстве, так и при ремонте  в качестве добавки в бетон, для  создания горизонтальных гидроизоляционных  слоев в однородных плотных стенах. Обеспечивают полную непроницаемость  для воды и других жидкостей при  высоком давлении, морозостойки, долговечны, стойки к вымыванию, агрессивным  средам, ультрафиолету, пожаро- и взрывобезопасны. Образуют единое целое с обрабатываемым материалом, пластичны, технологичны, экологически чисты, пригодны для обработки резервуаров с питьевой водой. Обработанные поверхности пригодны для облицовки кафелем, окрашивания и оштукатуривания. Наносится гидроизоляция подобно лакокрасочным материалам – с помощью распылителя, резинового шпателя, валика или с помощью малярной кисти.

Для получения водонепроницаемого бетона важное значение имеет подбор заполнителей (наполнителей) по гранулометрическому составу. При оптимальном подборе формируется наиболее плотная упаковка заполнителей и минимизируется водоцементное отношение, что приводит к резкому повышению водонепроницаемости. Кроме того, повышается седиментационная устойчивость смесей, что особенно актуально при бетонировании вертикальных конструкций.

Технология сухих смесей, в отличие от традиционной, позволяет  фракционировать как крупный, так  и мелкий заполнитель и подбирать  смеси заполнителей оптимальных  по гранулометрическому составу. Эта  возможность в совокупности с  рациональным подбором состава смеси  и вида заполнителей дает возможность  получать экономичные бетоны с маркой по водонепроницаемости W12 и выше с  повышенной устойчивостью к расслаиванию и водоотделению. Экономичность бетонов, получаемых по технологии сухих смесей, достигается за счет отказа от применения дорогостоящих химических и специальных вяжущих добавок.

Сухая бетонная смесь доставляется на объекты строительства в биг-бэгах или в специальных контейнерах. Приготовление бетонной смеси производится порционно непосредственно перед бетонированием. Такая схема позволяет избежать снижения технологических свойств бетонной смеси из-за задержек при транспортировке и бетонировании.

Применение технологии сухих  смесей открывает широкие возможности  для устройства гидроизоляции при  строительстве, ремонте, реконструкции  зданий и сооружений. При этом каждый вид смесей имеет конкретную область  применения, которая определяются структурой материала, ровностью поверхности, степенью трещиностойкости и устойчивостью к осадкам изолируемой конструкции, технологической целесообразностью при устройстве гидроизоляции и экономической эффективностью.

Основные преимущества гидроизоляций  на основе сухих смесей перед битумно-полимерными, полимерными мастиками и рулонными  материалами следующие: высокая  прочность сцепления и совместимость  с различными материалами (бетон, кирпич, металл и др.), высокая паронепроницаемость, возможность нанесения на влажные и мокрые поверхности, гигиеничность и экологическая безвредность, высокие физико-механические показатели и долговечность.

Оценить объемы производства и продаж в России непросто производители сухих строительных смесей не попадают в статистическую отчетность по причине отсутствия четкой классификации материалов. В отличие от рулонных материалов, которые, хоть и с погрешностями, но все же в статистике фигурируют.

 Эксперты затрудняются  назвать точное количество функционирующих  на рынке игроков. Одни говорят  не менее, чем о 41 компании, другие называют 57 торговых марок. До кризиса в РФ емкость рынка гидроизоляционных сухих смесей, по данным «Агентства строительной информации», оценивалась в объеме 33 тыс. тонн в год. Из них предприятиями, расположенными в Московском регионе, выпускалось не менее 10-12 тыс. тонн. 

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗДЕЛИЯ

 Сухая строительная смесь – находящаяся в сухом состоянии смесь вяжущих веществ, заполнителей, наполнителей и функциональных добавок. При затворении ССС заданным количеством воды она превращается в растворную смесь, которая с течением времени теряет свою пластичность (подвижность) и образует раствор (бетон) по общей схеме: ССС + H2O → Растворная смесь → Раствор (бетон).

Основным компонентом ССС является вяжущее вещество, которое может  быть минеральным, органическим или  органо-минеральным. В качестве минеральных вяжущих используют силикатные и алюминатные цементы или их смесь, гидратную известь, строительный гипс. Органические вяжущие вещества – это, обычно, редиспергируемые или растворимые в воде полимерные порошки (сополимеры винилацетата, акрилата, стирола, эфиры целлюлозы). Широко используются органо-минеральные вяжущие вещества (цементно-полимерные). Содержание вяжущего в ССС может составлять от 2,0-3,0% при использовании в качестве вяжущего полимерных порошков до 30-50% в случае цементов и до 90% при использовании в качестве вяжущего гипса.

В основной номенклатуре ССС предусматривается  использование заполнителей (размер частиц 0,16-3 мм): кварцевых песков, мраморной, известняковой, доломитовой или  гранитной крошки, а также наполнителей (размер частиц < 0,16 мм) в виде молотых  кварца, мрамора, известняка, доломита и других горных пород, а также  техногенных продуктов: топливных  зол, топливных и металлургических шлаков и других отходов производства.

Обязательным компонентом ССС  являются функциональные добавки, без  применения которых, как правило, невозможно достижение заданного уровня свойств  смеси. Номенклатура таких добавок  достаточно широка и включает более 10 типов добавок различного функционального  назначения: пластификаторов, водоудерживающих, упрочнителей, ускорителей, замедлителей и т.д.

Классификация сухих смесей для гидроизоляции

Существующие методы герметизации зданий и сооружений можно разделить  на две группы: первичные и вторичные. Для первичной защиты в качестве гидроизоляции используются непосредственно ограждающие конструкции из бетона и железобетона соответствующей водонепроницаемости. При использовании вторичной защиты производится дополнительная гидроизоляция ограждающих конструкций. Для этих целей применяются проникающая, штукатурная, обмазочная, закладочная гидроизоляции. Каждый из этих видов гидроизоляционных материалов применяется для конкретных условий эксплуатации и конструктивных особенностей зданий.

В зависимости от крупности  заполнителей (наполнителей) сухие  смеси подразделяются на бетонные с  максимальной крупностью заполнителя  более 5 мм, растворные - до 5 мм и дисперсные - до 0,63 мм. Дисперсные смеси в свою очередь подразделяются на круш-дисперсные с крупностью наполнителей до 0,63 мм, мелкодисперсные - до 0,315 мм и тонкодисперсные - до 0,14 мм. [3]. Максимальная крупность заполнителей (наполнителей) определяет минимальную толщину рабочего слоя.

Первичная гидроизоляция

Первичная гидроизоляция  применяется для герметизации зданий и сооружений при новом строительстве. В этом случае, в качестве гидроизоляционного экрана служит сама ограждающая конструкция. Первичная гидроизоляция, как правило, выполняется из бетонных и железобетонных конструкций из бетона с соответствующей  водонепроницаемостью. Устройство гидроизоляции  осуществляется в монолитном или  сборном варианте. В монолитном варианте применяются сухие бетонные смеси, а в сборном - растворные смеси  для герметизации швов между сборными конструкциями (см. рис. 1).

Технология сухих смесей, в отличие от традиционной, позволяет  фракционировать как крупный, так  и мелкий заполнитель и подбирать  смеси заполнителей оптимальных  по гранулометрическому составу. Эта  возможность в совокупности с  рациональным подбором состава смеси  и вида заполнителей дает возможность  получать экономичные бетоны с маркой по водонепроницаемости W12 и выше с  повышенной устойчивостью к расслаиванию и водоотделению. Экономичность бетонов, получаемых по технологии сухих смесей, достигается за счет отказа от применения дорогостоящих химических и специальных вяжущих добавок.

Сухая бетонная смесь доставляется на объекты строительства в биг-бэгах или в специальных контейнерах. Приготовление бетонной смеси производится порционно непосредственно перед бетонированием. Такая схема позволяет избежать снижения технологических свойств бетонной смеси из-за задержек при транспортировке и бетонировании.

При устройстве первичной  гидроизоляции из сборных железобетонных конструкций применяются сухие  растворные смеси для герметизации швов. Данный вид смесей применяется  для жестких и полужестких  стыков, что ограничивает область  их применения.

Кроме низкой проницаемости  непосредственно самого раствора он должен обеспечивать непроницаемость  контакта раствора со сборной конструкцией, а также повышенную деформативность и трещиностойкость шва при силовых воздействиях на конструкцию. Это достигается использованием специальных видов вяжущего (напрягающих или расширяющихся цементов) или путем введения в смесь расширяющихся добавок.

Вторичная гидроизоляция

Сухие смеси для  проникающей гидроизоляции 

Сухие смеси для проникающей  гидроизоляции подразделяются на смеси  капиллярного действия и инъекционные.

Сухие смеси для проникающей  гидроизоляции капиллярного действия представляют собой смесь портландцемент (белого цемента), специально обработанного  наполнителя и химически активных веществ.

Принцип действия проникающей  гидроизоляции основан на проникновении  в бетон химически активных элементов  по капиллярным порам цементного камня и микротрещинам в бетоне, с последующим их химическим взаимодействием  с минералами цемента и конденсацией на поверхности пор нитевидных игольчатых водонерастворимых кристаллов. В результате чего формируется так называемый "кристаллический барьер", который препятствует проникновению воды. Однако при этом бетон остается проницаем для воздуха.

Сухие смеси для проникающей  гидроизоляции капиллярного действия используются для материалов с развитой капиллярной пористостью, таких  как цементные бетоны и растворы. Они не могут быть использованы для  гидроизоляции плотных материалов - асбестоцементных конструкций и  прессованных изделий, а также конструкций  поверхности, которых пропитаны  маслом, смазкой и т.п.

Инъекционные сухие смеси  применяются для восстановления водонепроницаемости бетонных и  железобетонных конструкций, каменной и кирпичной кладки путем инъекции в материал конструкций и кальматации макропор и трещин.

Сухие смеси для  обмазочной гидроизоляции

Обмазочная гидроизоляция  представляет собой тонкое многослойное непроницаемое покрытие толщиной 1-3 мм, нанесенное на поверхность изолируемой  конструкции. Для этого вида изоляции используются сухие смеси, состоящие  из гидравлических вяжущих, наполнителей и полимерных и минеральных добавок.

В отличие от гидроизоляции  проникающего действия обмазочная гидроизоляция  на основе сухих смесей может быть использована для материалов практически  с любой пористостью, покрытие имеет  высокую деформативность и изолирует конструкцию не только от воды, но и от фильтрации воздуха и газов. Так же как и гидроизоляция проникающего действия покрытия из обмазочных смесей незначительно увеличивают массу конструкции.

Сухие смеси для штукатурной гидроизоляция

Для проведения гидроизоляционных  работ обмазочными составами, капиллярного действия, рулонными материалами  и др. необходимо иметь относительно ровную исходную поверхность, что приводит к дополнительной операции по выравниванию обрабатываемой поверхности. Кроме того, при использовании эластичных материалов требуется конструкционная защита гидроизоляционного покрытия, а для эластичной обмазочной гидроизоляции - армирование. В случае применения штукатурной гидроизоляции появляется возможность решить две задачи одновременно: выровнять поверхность и обеспечить ее герметичность, при этом не требуется дополнительной защиты и армирования. Это определяет высокую технико-экономическую эффективность применения штукатурной гидроизоляции.

В подборе состава смеси  и добавок заложена пятиуровневая  система защиты для обеспечения  максимальной надежности гидроизоляционного покрытия. Кроме того, разработана  специальная технология укладки  смеси, которая также увеличивает  степень надежности и долговечности  покрытия, что позволяет наносить растворную смесь, как механизированными  способами, так и вручную. За счет введения дополнительных добавок-модификаторов  можно в широких пределах изменять скорость твердения и реологические  свойства гидроизоляционного раствора для конкретных условий производства работ и эксплуатации.

Сухие смеси для  закладочной гидроизоляции

Закладочная гидроизоляция  применяется для герметизации подземных  сооружений и конструкций зданий. Она закладывается в зазор  между изолируемой конструкцией и грунтом специальных масс: гидрофобных  порошков и смеси с эффектом расширения при увлажнении. В результате формируется водонепроницаемый барьер. Простейшим вариантом закладочной гидроизоляции является глиняный замок, который широко использовался до конца XIX столетия.

Закладочная гидроизоляция  применяется в случаях, когда  необходимо герметизировать грубо  неровные поверхности (например: бутовая  кладка, сильно разрушенная кирпичная  кладка и т.п.).

Таблица 1.2. - Основные материалы для производства сухих гидроизоляционных смесей:

Используемые для производства сухих смесей материалы весьма разнообразны по номенклатуре и свойствам. Эти  материалы можно объединить в  несколько основных групп.

Основные компоненты: минеральные  вяжущие, заполнители и наполнители, полимерные связующие и модификаторы минеральных вяжущих. Вспомогательные добавки: пластификаторы и суперпластификаторы; водоудерживающие добавки; пеногасители; пигменты; регуляторы схватывания минеральных вяжущих (ускорители и замедлители); гидрофобизаторы и др.

Рассматривая технологическую  цепочку производства сухих строительных смесей, можно выделить следующие  этапы:

- подготовка заполнителей  и наполнителей;

- просеивание и отделение  крупных частиц у вяжущих ;

- складирование материалов в расходных бункерах;

- дозировка компонентов (добавки дозируются отдельно);

- перемешивание компонентов;  затаривание в мешки и складирование.

Необходимо подчеркнуть, что на всех этапах производства исходные материалы, полуфабрикаты и готовая  сухая смесь должны предохраняться от увлажнения, так как и минеральные  вяжущие, и полимерные модификаторы чувствительны к влаге. Будучи увлажнены, они комкуются и теряют свои качества.

3 ТРЕБОВАНИЯ К СЫРЬЕВЫМ МАТЕРИАЛАМ

Материалы, применяемые для  приготовления смесей, должны соответствовать  требованиям нормативных или  технических документов на эти материалы.

3.1 ВЯЖУЩЕЕ ВЕЩЕСТВО

В качестве вяжущих материалов применяют:

- портландцемент по ГОСТ 10178;

- общестроительные цементы  по ГОСТ 31108;

- глиноземистый цемент  по ГОСТ 969;

- белый цемент по ГОСТ 965;

- смешанные (сложные) вяжущие по нормативным или техническим документам на вяжущие конкретных видов.

Большинство рецептур сухих  строительных смесей базируются на применении портландцемента.

Цементы, рекомендуемые к  применению, чаще всего являются высокопрочными (марка «500» и выше), быстротвердеющими (прочность в 2 сут. >25 МПа) и бездобавочными (ПЦ Д-0) и имеют удельную поверхность S>450 м2/кг. Именно такая характеристика цементов в большинстве случаев обеспечивает необходимую кинетику формирования свойств в условиях «тонкослойной технологии» при минимальном расходе функциональных добавок. Но иногда используют рядовые цементы с минеральными добавками.

Значительное количество рецептур базируется на применении глинозёмистых  цементов, обеспечивающих быстрое нарастание прочности, а также смесей портландского и глинозёмистого (высокоглинозёмистого) цемента для обеспечения быстрого схватывания и ранней прочности.

В некоторых случаях применяют  специальные цементы: расширяющиеся, напрягающие и др.

Содержание щелочей в  цементных вяжущих, предназначенных  для изготовления смесей, не должно превышать 0,6 % массы вяжущего. Известь в составе смешанных (сложных) вяжущих не должна содержать непогасившиеся частицы извести.

3.2. НАПОЛНИТЕЛИ  И ЗАПОЛНИТЕЛИ

Обязательными компонентами практически всех сухих строительных смесей являются заполнители и наполнители - минеральные природные или искусственно приготовленные материалы определённого  зернового состава. Они составляют до 70-80% всего объёма строительных растворных смесей и позволяют сократить  расход вяжущих без заметного  падения прочности растворов, а  также уменьшить усадочные деформации цементного камня.

Заполнитель способствует релаксации (снятию) механических напряжений, возникающих  в цементном камне вследствие усадки. Деформации смесей цемента  с заполнителем снижаются примерно в 10 раз по сравнению с усадкой  цементного камня.

 В качестве заполнителей  применяют:

- щебень или гравий  по ГОСТ 26633, ГОСТ 8267;

- песок для строительных  работ по ГОСТ 8736;

- пористые пески по  ГОСТ 25820;

- декоративные заполнители  и наполнители (мраморная крошка, слюда и др.) по ГОСТ 22856 или  нормативным и техническим документам  на заполнители и наполнители  конкретных видов.

Пигменты (двуокись титана, сурик железный, охра и др.) должны обладать стойкостью в щелочной среде  и соответствовать требованиям  нормативных и технических документов на пигменты конкретных видов.