Проектування і реконструкція підприємств будівельної індустрії

1. Розрахунок необхідної  потужності підприємства

Необхідна продуктивність підприємства:

Q_п = Q_з×(1 - З/100) = 25×(1 – 40/100) = 10 тис.м³/рік, (плити3×6 м.)

Q_п = Q_з×(1 - З/100) = 25×(1 – 60/100) = 15 тис.м³/рік, (плити3×12 м.)

Q_п = 10 тис. т/рік, ( СБС )

де  Q_з – потужність підприємства, тис.м³/рік;

З –  забезпеченість у даному виді продукції, %.

   Виготовлення  сухої будівельної  суміші

1. Продуктивність цеху готової продукції:

    ;

 де N_p – продуктивність цеху за рік (за завданням), N_p=10000 т/рік;

      Д_р – кількість робочих днів на рік, Д_р=253.

      N_доб=10000/253=39,52 т/день.

      ;

      N_змін=10000/253^.2=19,76 т/зміна.

      ;

 де Р_р – розрахунковий річний фонд часу роботи обладнання, год, Р_р=4048 год.

 N=10000/4048=2,47 т/год.

    При відвантаженні сухої будівельної суміші споживачу втрачається 0,5% продукції. Отже, продуктивності будуть складати:

      N_p=10000^.1,005=10050 т/рік;

      N_доб=39,52^.1,005=39,71 т/день;

         N_змін=19,76^.1,005=19,80 т/зміна;

         N=2,47^.1,005=2,48 т/год.

    При змішуванні матеріалів втрачається 2% продукції. Отже, продуктивності будуть складати:

      N_p=10050^.1,02=10251 т/рік;

      N_доб=39,71^.1,02=40,50 т/день;

         N_змін=19,80^.1,02=20,19 т/зміна;

         N=2,48^.1,02=2,52 т/год. 
 

    Для даної продуктивності змішувача  в нього повинно надходити:

• портландцементу:

      N_p=10251^.0,6=6150,6 т/рік;

      N_доб=40,50^.0,6=24,3 т/день;

         N_змін=20,19^.0,6=12,11 т/зміна;

         N=2,52^.0,6=1,512 т/год.

    При транспортуванні портландцементу зі складу сировини втрачається 1,5% продукції:

      N_p=6150,6^.1,015=6242,8 т/рік;

      N_доб=29,17^.1,015=29,60 т/день;

         N_змін=12,11^.1,015=12,29 т/зміна;

         N=1,512^.1,015=1,53 т/год.

• метакаоліну:

      N_p=10251^.0,25=2662,2 т/рік;

      N_доб=40,50^.0,25=10,125 т/день;

         N_змін=20,19^.0,25=5,042 т/зміна;

         N=2,52^.0,25=0,63 т/год.

    При транспортуванні метакаоліну зі складу сировини втрачається 1,5% продукції:

      N_p=2662,2 1,015=2702,13т/рік;

      N_доб=10,125^.1,015=10,27 т/день;

         N_змін=5,042^.1,015=5,117 т/зміна;

         N=0,63^.1,015=0,6315 т/год.

• гіпсу:

      N_p=10251^.0,15=1537,65 т/рік;

      N_доб=40,50^.0,15=6,075 т/день;

         N_змін=20,19^.0,15=3,0285 т/зміна;

         N=2,52^.0,15=0,378 т/год.

    При транспортуванні гіпсу зі складу сировини втрачається 1,5% продукції:

      N_p=1537,65^.1,015=1638,74т/рік;

      N_доб=6,075^.1,015=6,46 т/день;

         N_змін=3,0285^.1,015=3,21 т/зміна;

         N=0,378^.1,015=0,41 т/год. 
 

Розрахунок  продуктивності підприємства

Забезпечинність сировинними ресурсами

Підприємство  по виготовленні ребристих плит перекриття та сухих будівельних сумішей  розташоване в м.Рівне. Місто має  добре розвинені транспортні (залізничні) зв’язки.

        Цемент використовується місцевий. Пісок постачається автотранспортом з місцевого кар’єру. Крупний заповнювач – з Рівненської обл. залізничним транспортом.

      С-3 – суперпластифікатор – додається  з метою покращення легковкладальності при використанні мінімальної кількості води.  Вода використовується з місцевих джерел.

В якості вихідної сировини для виготовлення сухих будівельних  сумішей використовуються слідуючи матеріали:

- портландцемент  М400;

- гіпс;

- глина;

- метакаолін.

- портландцемент  М400 повинен задовольняти ДСТУ Б.В. 2.7-46-96 і мати насипну щільність 1210 кг/м ³.

- В’яжуче гіпсове  Г7 ГОСТ 125 повинне мати насипну  щільність 840 кг/м ³, водогіпсове відношення – 0.52, з терміном тужавлення: початок – 18 хв., кінець – 21 хв., границею міцності через 2 години: при згині – 4.28 МПа, при стиску – 7.83 МПа.

      Технологічний контроль якості  сировинних матеріалів проводиться  у відповідності з ДСТУ:

• цемент ДСТУ Б.В.2.7-46-96 (ГОСТ 310.1-76);
• в’яжучі гіпсові – ДСТУ Б.В.2.7-82-99.

    Сировинний  та ваговий склад сумішей контролюється для кожного завантаження змішувача. Зовнішній вигляд та колір сумішей перевіряється зовнішнім оглядом відібраної для контролю проби та порівнянням її кольору з еталоном, затвердженим виробником. Визначення вологості сумішей за методикою ГОСТ 5802 на двох пробах масою 100 10 г кожна. Визначання залишку сумішей на ситах здійснюється на двох пробах масою 100 10 г кожна, висушених до постійної маси. Просіювання проводять на двох ситах за ГОСТ 6613 до того часу, поки при ручному струшуванні кожного сита протягом 1 хв. крізь нього проходить не більше 0.5 г маси проби. Проби зважують на вагах за ГОСТ 24104. Рухомість, розшарованість, водоутримувальну здатність розчинових сумішей, середню густину, водопоглинання та морозостійкість розчинів визначають за ГОСТ 5802. Визначення границі міцності розчинів при стиску визначають за ГОСТ 310.4-76. Границя міцності на згин визначається за методикою ДСТУ Б.В. 2.7-82 на трьох зразках розміром 40 40 160 мм з розчину марки не нижче 75. Паропроникність розчинів визначається у відповідності з ГОСТ 28575. Водонепроникність розчинів визначається у відповідн6ості з ГОСТ 12730.5(розділ 2). Стираність розчинів визначається за методикою ГОСТ13087 на двох зразках, виготовлених із розчинових сумішей відповідного типу та витриманих 28 діб. Якість пакування та маркування сумішей перевіряють зовнішнім оглядом запакованої та підготовленої до відвантаження продукції. Відхилення дійсної маси суміші в упаковці перевіряють зважуванням кожної з п’яти випадково відібраних партій пакувань на вагах за ГОСТ 29329. Від отриманого значення віднімають масу пакувального засобу. Ефективну сумарну питому активність природних радіонуклідів сумішей визначають згідно ДБН В.1.4-2.01.

    Метакаолін (Al₂O₃^.2SiO₂) – це продукт повної дегідратації каолініту (Al₂O₃^.2SiO₂^.2H₂O)  - основного мінералу каоліну. Каолін, очищений від домішок, практично повністю складається з цього мінералу.

    Неочищений (незбагачений) каолін має у своєму складі домішки кварцового піску, польового шпату, слюди.

    Каолініт  має шарувату структуру, кожен шар  якої складається з двох частин: кремнекисневої та алюмогідрокисневої сіток. Густина каолініту – 2,63 г/см³, твердість – 2...2,5 за шкалою Маоса. Диференційна крива нагріву каолініту характеризується інтенсивним ендотермічним ефектом при температурі 570 ^оС (дегідроксилізайія та руйнування кристалічної структури) та екзотермічними ефектами при температурі близько 980 ^оС  і 1200 ^оС (кристалізація муліту та кристобаліту).

    Каолініт  складає глинисту частину каолініту. Температура спікання каолініту 1350-1450 ^оС, температура плавлення 1730-1820 ^оС. Каоліни широко поширені в Україні. Вони, як правило, представлені сіруватою масою, яка легко розмочується у воді і утворює більш-менш пластичне тісто. Завдяки поєднанню таких властивостей і особливостей, як висока дисперсність, білизна, каталітична здатність, високий вміст глинозему, мала твердість каолін є одним з найбільш універсальних видів мінеральної сировини. 

2. Конструктивно-технологічна  характеристика виробу , асортимент та вимоги до продукції 

     Ребриста  плита покриття – попередньо напружена  конструкція розмірами 3´6 та 3´12 м. з поличкою товщиною 30 мм. Для виготовлення даного виду конструкції застосовується агрегатно-потоковий або конвеєрний спосіб виробництва. Плита виготовляється з тяжкого бетону класу B 22,5. Армується плита верхніми сітками С-1, зігнутою під кутом 90⁰  сіткою С-2, сіткою в поздовжньому ребрі С-3, плоскими каркасами К-2 в крайніх поперечних ребрах, К-1 – в поздовніх ребрах і К-3 в проміжних поперечних ребрах, а також напруженою арматурою Æ14А_тV, та Æ28А_тV що розміщена у нижньому поясі плити поздовжніх ребер.

     Проектна  товщина захисного шару забезпечується спеціальними пристроями – фіксаторами і складає 20 мм. Для монтажу і транспортування плити встановлюються монтажні петлі на відстані  1020 мм по довжині від краю плити.

     Витрата бетону на даний вид 3´6 конструкції 1,07 м³, вага до 2,7 т.

         Витрата бетону на даний вид 3´12 конструкції 2,5 м³, вага до 6,2 т.

   Сухі  суміші розрізняють  по трьом ознакам:

    - виду  в’яжучого;

    - дисперсності  наповнювачів;

    - основному  позначення.

   По  виду  в’яжучого  сухі суміші поділяють на:

    - крупно  дисперсні, з крупністю наповнювачів не більше 2,5 мм.; 

    - тонко  дисперсні (дрібнозернисті), з крупністю  наповнювачів не більше 0,315 мм..

   За  основним призначенням сухі суміші поділяються  на:

    - кладочні  – для кладки ніздрювато бетонних  блоків, цегли, каменя;

    - монтажні – для монтажу крупних панелей і перегородок;

    - клеєві  – для укладки лицювальної  плитки, для приклеювання теплоізоляційних  матеріалів і армуючої сітки  в легких штукатурних тепло  ізолюючих системах;

    - затирочні  (фуги) – для заповнення швів  між лицювальними плитками;

    - гідроізоляційні  – для влаштування вертикальної  і горизонтальної гідроізоляції  цоколів, підвалів, фундаментів,  басейнів, санвузлів, гідроспоруд;

    - штукатурні  захисно-опоряджувальні – для  влаштування внутрішнього і зовнішнього  опорядження будівель;

    - самонівелюючі  – для влаштування стяжок і  основ підлог;

    - шпакльовочні  – для оброблення раковин і  нерівностей на поверхнях із  бетону і штукатурки;

    - фарбуючі  – для внутрішнього і зовнішнього  опорядження будівель;

    - штукатурні (вирівнюючі) – для вирівнювання стін і стель – які поділені в свою чергу на:

                     - штукатурні легкі на легких  заповнювачах;

                  - штукатурні водовідштовхуючі для  використання в місцях                    підвищеної вологості;

                  - штукатурні ремонтні для ремонту бетонних і залізобетонних конструкцій;

- штукатурні  саніруючі для ремонту бетонних  і залізобетонних        конструкцій, які експлуатуються  в місцях підвищеної солевої  агресії ;

- грунтовочні  для покращення щеплення опоряджувальних шарів з основою.

      Сухі  будівельні суміші повинні відповідати  вимогам дійсних технічних умов і виготовлятися по технологічному регламенту, затвердженому в установленому  порядку.

      Вологість сухих будівельних сумішей не повинна перевищувати 0,1% по масі. Максимальний розмір зерен – 0,6 мм. Зчеплення з бетонною основою: при нормальному зберіганні – не менше 0,5 МПа; при „теплому” зберіганні – не менше 0,5 МПа; при „мокрому” зберіганні – не менше 0,5 МПа. Час для корекції – не менше 10 хв .

2. Вибір способу виробництва

      Для ребристою плити можливо застосування агрегатно-потокового  виробництва. Для агрегатно-потокового способу дана продуктивність підприємства не передбачається переналагоджування обладнання і впровадження (зміні) нового асортименту або конструктивних характеристик даного виробу найближчих 15 років.

Агрегатно-потоковий  спосіб характеризується тим, що всі  частини технологічного процесу  здійснюється на спеціалізованих постах, обладнаних машинами для виконання відповідної роботи. При цьому форми з виробами для виконання всіх стадій обробки послідовно переміщується від одного поста до іншого. Формування виробів здійснюється на спеціальних установках і агрегатах, що складається з машин для встановлення форм на пост формування (формоукладача), машини для укладання та розподілення бетонної суміші у формі (бетоноукладача), машини для ущільнення бетонної суміші (віброплощадки або центрифуги). Відформовані вироби піддають ТО в камерах прискореного твердіння періодичної дії [7]. Завершальною стадією виробництва є виванта ження виробів з крану, розпалубка їх на спеціалізованому посту, доводка, що включає в себе затирання і шліфування поверхонь, маркування виробу і вивезення до складу готової продукції. Вивільнені форми подають на пост підготовки для здійснення чергового технологічного циклу. Підготовка форм полягає в очищенні їх від залишків затверділого бетону та змащенні поверхні спеціальним розчином (солідолом або петролатумом). Всі транспортні операції здійснюються мостовим краном або кран-балкою. При агрегатно-потоковому способі виробництва форми з виробами можуть зупинятись не на всіх постах, а тільки на тих, що потребують для виготовлення виробів даного залежить від обсягу робіт, що виконуються на відповідній стадії процесу, операції технологічного процесу здійснюються паралельно на всіх постах лін типу. При цьому час перебування форми на кожному посту . 

Найбільш ефективної організацією процесу вважається така організація, при якій забезпечується однакові витрати часу для обробки  виробів на кожному посту, що призводить до ритмічної роботи всієї технологічної лінії, до зменшення простою обладнання і підвищення продуктивності виробу.

Агрегатно-потоковий  спосіб є найбільш поширений тому, що максимально відповідає умовам серійного виробництва, не потребує великих капіталовкладень, дозволяє виготовлення виробів широкої номенклатури. Гнучкість агрегатного способу виробництва дає змогу швидко змінювати і переналагоджувати обладнання і тим самим здійснювати перехід від виробів одного типу до іншого. На агрегатно-потоковій лінії як правило виготовляють такі вироби: плоскі і ребристі плити покриття і перекриття; колони до 12 м; панелі; палі; ригелі; багатопорожнисті плити та інші. Головним недоліком агрегатної технології  є: необхідність переміщення технологічного оснащення між постами при допомозі вантажопідйомних механізмів, що вимагає підсилення конструктивних форм виробів, призводить до надмірного збільшення їхньої маси та є причиною виникнення технологічних тріщин у незатверділому бетоні.

   Заводи  для виробництва сухих будівельних сумішей повинні здебільшого складатися з таких вузлів:

   - стальні  конструкції і бункери;

   - система,  що завантажує, і сушильна установка  для сировинних матеріалів;

   - транспортна  установка для подачі висушених  матеріалів до бункерів;

   - установка грохочення і бункери для зберігання компонентів;

   - дозуюча  система;

   - відділення  підготовки добавок;

   - змішувальна  установка;

   - система  аспірації;

   - фасова;

   - система  автоматизації і щитова для  контролю і ведення процесу.                         
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.Транспортно-технологічна  схема

Виходячи із конструктивно-технологічних особливостей виробу, характеристики виробничого процесу і плану технологічної лінії в проекті передбачається розробка транспортно-технологічної схеми процесу, яка включає зміст, склад і послідовність виконання операцій .

На схемі, за допомогою спеціальних символів представлені технологічні операції, операції переміщень і контролю, складування  виробів. Вертикальні лінії, які  з'єднують символи, показують зв'язок між операціями на одному посту, горизонтальні – поставки матеріалів, напівфабрикатів і транспортування готового виробу з поста на пост. постах формувального цеху. Для розробленої на рис. 2.1 транспортно-технологічної схеми прийняте таке позначення операцій:  

1.1 – строповка форми на посту розформування;

1.2 – установка  форми на вібромайданчик і  розстроповка;

1.3 – установка  форми з виробом на пост  розформування і розстроповка;

1.4 – зняття  струбцин;

1.5 – розформування  виробів після пропарювання, обрізка  стержнів за допомогою дугового зварювального апарата, строповка;

1.6 – очищення  металевих форм вручну;

1.7 – збирання  форми; 

1.8 – змащення  форми вудочкою розпилювачем;

1.9 – установка  струбцин;

1.10 – укладка  прокладок для утворення захисного  шару;

1.11 – укладка арматури в форму ( сітки: арматура класу А-І і В-І); 

1.12 – електротермічне  натягання стержнів і укладка  їх у форму  

2.1  – Укладання вертикальних каркасів і монтажних петель.

2.2– укладка  бетонної суміші першого шару  в форму; 

2.3 – Вкладання сітки С-1. Вкладання другого шару бет. сум. при включеному вібромайданчику.

2.4 – укладка  бетонної суміші другого шару  в форму;

2.5 – ущільнення  бетонної суміші;

2.6 – обробка  поверхні свіжезаформованого виробу;

2.7 – Звільнення від бет. сум. монтажних петель.

2.8 – строповка форми з виробом на вібромайданчику;  

3.1 – установка  виробу на перший пост доводки  і розстроповка;

інструментом;

3.3 – маркування  виробу;

3.4 – строповка  готового виробу на другому  посту доводки; 

3.5 – Переміщення  крана від поста доводки до передаточного візка.

3.6 – Установка  виробу на візок.

3.7 – Транспортування  виробу передаточним візком на  склад.

4.1 – супроводження форми з поста розформування та вібромайданчик;

4.2 – переміщення  крана з поста формування до  ямної камери без вантажу;

4.3 – строповка  форми з виробом біля ямної  камери;

4.4 – супроводження  форми з виробом від ямної  камери на пост розформування;

4.5 – супроводження виробу з поста розформування на пост доводки;

4.6 - переміщення  крану з поста доводки на  пост розформування;

4.7- переміщення крана з поста розформування на пост доводки;

4.8 – супроводження  готового виробу з поста доводки  на передаточний візок; 4.9 – установка виробу на передаточний візок;

4.10 – супроводження крана від передаточного візка до ямної камери;

4.12 – відкривання  і закривання ямної камери;

4.12 – супроводження  крана від ямної камери на пост формування;

4.13 – супроводження  форми з виробом від поста  формування до ямної камери;

4.14 – установка  форми з виробом в ямну камеру;

4.15 – переміщення крана від ямної камери на пост розформування;

4.16 – подача  бетоноукладача від вібромайданчика  до роздаточного бункера;

4.17 – заповнення  бункера бетоноукладача бетонною  сумішшю; 

4.18 – переміщення  бетоноукладача від розд. бункера  до вібромайданчика. 

Технологічна  схема виготовлення сухої будівельної  суміші

Силосний  склад                           Силосний склад            Силосний склад

портландцементу                        метакаоліну                             гіпсу

   витратний                                 витратний                      витратний

     бункер                                              бункер                                       бункер

   дозатор                                           дозатор                                    дозатор

                                               змішувач

                                  пакетувальник

                          склад готової продукції 
 
 
 
 
 
 
 

  Розрахунок складського  господарства

Склади  цементу та заповнювача

     Проектуємо  склади цементу і заповнювача  з розрахунку виробництва 25 тис.м³/рік ребристих плит.

      Завод працює в 2 зміни. За нормами технолог. проектування номін. кількість робочих діб приймається 260, тривалість робочої зміни – 8 год.

Тривалість  планових зупинок на ремонт обладнання для лінії– 7 діб.

Розрахункова  кількість робочих діб/рік приймаємо:

Т_річ = 260 – 7 = 253 діб.

Річний фонд часу: 253×2×8 = 4048 год.

   За  нормами технологічного проектування підприємств при двозмінній роботі номінальна кількість робочих діб у році приймається рівною 260, кількість розрахункових діб для роботи сушильного відділення при роботі у 3 зміни становить 260, тривалість робочої зміни – 8 годин.

   Розрахункова кількість робочих діб у році при п’ятиденному робочому тижні приймаємо 260-7=253 доби, де 7 – планові зупинки. Річний фонд часу складає 253 2 8=4048 год.

   Продуктивність  даного підприємства становить  10 000 тонн в рік сухої будівельної суміші.          

 Суха будівельна  суміш має такий процентний  вміст компонентів:

    Портландцемент 60%

    Метакаолін 25%    

    Гіпс 15% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Склад цементу

     Питома  витрата цементу марки М400 за нормативними даними становить Ц = 370       кг/м³ , витрата цемента марки М400 для СБС становить Ц = 600 кг/м³ Запас цементу приймаємо на 6 діб. Необхідний запас цементу: Загальна витрата 970 кг/м³

     Q_ц = 1,04ЦQ_пn/(0,9Т_річ) = 1,04×970×35000×6/(0,9×253) = 930 т