Производства газобтена

1.Введение

2.Обоснование места строительства

3.Номенклатура 

4.Характеристика сырьевых  материалов 

5.Разработка технологической  схемы

6.Расчет состава газобетона на 1 замес

7.Материальный баланс

8. Расчет производительности предприятия

9. Режим работы предприятия

10. Выбор и расчет потребного количества технологического оборудования

11.

ВВЕДЕНИЕ

Основными факторами научно-технического развития строительного производства является прогрессивная технология, получение более эффективных  и экономически выгодных материалов. Современное строительство все больше старается использовать недорогие, но качественные материалы и изделия.

В последние годы в связи со значительным повышением требований к теплозащитным  свойствам ограждающих конструкций  жилых и общественных зданий, значительно  возрос спрос на изделия из ячеистых бетонов. Одной из немногих разновидностей, из которых возможно возведение теплоэффективных ограждающих конструкций приемлемой толщины (не более 50 см), является газосиликат.

Эффективными строительными материалами, широко используемыми в строительстве, являются автоклавные теплоизоляционные  ячеистые бетоны и ячеистые силикаты. Теплоизоляционные ячеистые бетоны предназначены для строительной теплоизоляции: утепления по железобетонным плитам покрытий, полов и чердачных  перекрытий, в качестве теплоизоляционного слоя многослойных стеновых конструкций  зданий различного назначения. Применяют  также теплоизоляционные ячеистые бетоны для теплозащиты поверхностей оборудования и трубопроводов при  температуре до 400ºС; жаростойкие ячеистые бетоны для теплоизоляции оборудования с температурой поверхности до 700ºС.

Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов с равномерно распределенными  порами (до 85 % от общего объема бетона); их получают в результате затвердевания  предварительно вспученной порообразователем смеси вяжущего, воды и кремнеземистого компонента.

К способу комплексной поризации, особенно эффективному при получении теплоизоляционного ячеистого бетона, относится газопенная технология – сочетание метода аэрирования и газообразования.

По функциональному назначению выделяют три вида ячеистого бетона: теплоизоляционный средней плотностью до 400 кг/м³; теплоизоляционно-конструкционный средней плотностью 500 – 800 кг/м³, который широко применяют в ограждающих конструкциях жилых, общественных, сельскохозяйственных и промышленных зданий и сооружений; конструкционный ячеистый бетон средней плотностью 900 – 1200 кг/м³, который применяют в качестве несущих элементов жилых и сельскохозяйственных зданий.

Наибольшее распространение из ячеистых бетонов получил газосиликатобетон автоклавного твердения на основе известково-кремнеземистого вяжущего с добавлением портландцемента, в качестве второго вяжущего. Широкое применение в качестве газообразователя получила алюминиевая пудра, которая, реагируя с водным раствором гидроксида кальция, выделяет водород, вызывающий вспучивание.

Производство ячеистых силикатных материалов включает следующие технологические  переделы: подготовку сырьевых материалов, приготовление ячеисто-бетонной смеси, формование, гидротермальную обработку  и отделку поверхностей изделий.

Обоснование места  строительства.

Данный цех в г.Бишкек предназначен для обеспечения строительных организаций, заводов фермами длиной  для строительства промышленных, общественных зданий.

Выбор площадки строительства  произведен соблюдением действующего законодательства и решений и  правительства по использованию  минеральных, земляных и водных ресурсов, по охране природы, нормативов по плотности, застройки на основании акта выбора проектплощадки строительства.

В настоящее время строительные нормы и правила не рекомендует  вести строительство в районах, где сейсмическая активность оценивается  в 10 баллов и выше.

                        Климатическая характеристика

Средняя годовая температура  воздуха составляет +98⁰С;

Абсолютный минимум температуры  воздуха -35,1⁰С;

Абсолютный максимум +40,5⁰С;

Средняя продолжительность  безморозного периода -8 суток.

Расчетная температура самой  холодной пятидневки – 20⁰С.

Расчетная температура самых  холодных чуток -26⁰С.

Относительная влажность -63%.

Величина испарения за год -1150мм.

Недостаток насыщения -7,2мб.

Годовая сумма осадков 425мм.

Скоростной напор ветра 45кгс/м² (III-район).

                      Номенклатура и характеристика изделий

Ячеистый  бетон это бетон автоклавного твердения, получаемый из смеси извести  с кремнеземистыми добавками, но без добавления цемента или при  малом его расходе.

Классификация и общие требования к бетонам, в т. ч. и ячеистым, приведены в  ГОСТ 25192-82. Основные требования к ячеистому  бетону установлены ГОСТ 25485-82 и ГОСТ 12852-77

Проектируемый цех производства теплоизоляционного газосиликата рассчитан на выпуск изделий марки 400 (по плотности), условно обозначаемые А, высшей категории качества, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 5742 – 76 и СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника».. Условное обозначение изделий состоит из буквенного обозначения изделия и размеров по длине, ширине и толщине в сантиметрах, разделяемых точками. А – 60.30.10

Ассортимент выпускаемых изделий

Теплофизические свойства газосиликата по СНиП П-3-79

Предельные отклонения от размеров изделий высшей категории качества не должны превышать по длине и  ширине ±3 мм,  по толщине ±2 мм,  изделий первой категории качества соответственно  ±5  и ±4 мм. Изделия должны иметь правильную геометрическую форму. Отклонение от перпендикулярности граней и ребер не должно быть более 5 мм  на каждый метр грани. Данные изделия предназначаются для утепления строительных конструкций и тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности до 400 °С.

                           Характеристика сырьевых материалов

Для производства газобетонных блоков применяют портландцемент, кремнеземистый компонент (молотый песок), известь, порообразователь (алюминиевая пудра), добавки-регуляторы схватывания, твердения и воду.

Известь для производства блоков из ячеистого бетона, должна соответствовать требованиям   ГОСТ 9179–77 и содержать активных СаО + МgО не менее  70 %, содержание МgО не более 5 %, время гашения не менее 5 мин. и не более 15 мин.

К извести предъявляют  следующие основные требования:

1) известь должна быть  быстрогасящаяся, т. е. время  гашения 
должно быть от 5-15 мин.; применение медленногасящейся извести снижает производительность гасительных установок;

2) сумма активных окислов  кальция и магния (CaO+MgO) в извести 
должна составлять не менее 70%;

3) содержание окиси магния  в извести не должно превышать  5%, так 
как магнезиальная известь гасится медленно;

4) содержание недожженной  извести не должно превышать  7%;

5) известь не должна  быть пережженной, так как в  таком виде она медленно гасится  и вызывает растрескивание в  запарочных котлах (автоклавах).

В качестве кремнеземистого компонента для  производства блоков из газосиликата применяются зола представляет собой дисперсный материал, в котором размер частиц в основном менее 0.16 мм. Остаток на сите 0.16 мм составляет 20…40%. Частицы имеют пористую структуру . Насыпная плотность сухой золы в зависимости от вида топлива и условий его сжигания может составлять 600…1300 кг/м³.

В качестве мелкого заполнителя золу целесообразно  использовать в смеси с природным  или дробленым песком, гранулированным  шлаком. Это ведет к экономии цемента  и улучшению свойств бетона.

В технических  условиях на применение золы тепловых электростанций в качестве мелкого  заполнителя для конструкционно-теплоизоляционных  легких бетонов (ТУ 21-33-1-73) приведены  требования к зерновому составу  и содержанию вредных примесей. В  частности, остатков топлива в золе, полученной от сжигания бурых углей, допускается не более 5%, а от сжигания каменных углей и антрацита- до 12% (по массе).  

В качестве второго вяжущего применяется портландцемент марок          М400 (ГОСТ 10178–85). Начало схватывания цементного теста должно наступать не  позднее 2-х часов, а конец схватывания – не позднее 4-х часов после затворения. Удельная поверхность цемента должна быть 3000 – 3500 см²/г для теплоизоляционного ячеистого бетона. По остальным свойствам цемент должен удовлетворять требованиям ГОСТ 10178–85. Не допускается применение цемента с добавкой трепела, глиежа, трассов, глинита, опоки, пепла.

В качестве газообразователя в производстве газобетона применяют алюминиевую пудру, которую выпускают четырех марок (ГОСТ 5494-50).Для производства газобетона используется пудра марки ПАП-1 или ПАП-2 с содержанием активного алюминия 82% и тонкостью помола 5000 – 6000 см2/г.

Пудра доставляется с Волгоградского завода в герметичных барабанах  по 20кг. При приготовлении суспензии  для наилучшего перемешивания и  растворения алюминиевой пудры  используют растворы ПАВ (канифольное  мыло, мылонафт, сульфонал и д.р.). 

Вода для приготовления  газобетонных смесей должна отвечать требованиям ГОСТ 23732 - 79 "Вода для  бетонов и растворов".  Содержание в воде органических поверхностно-активных веществ, сахаров или фенолов, каждого, не должно быть более 10 мг/л. Вода не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров, масел. Водородный показатель воды (рН) не должен быть менее 4 и более 12,5.

Выбор и обоснование  технологического способа       

При выборе технологии производства ячеистого бетона автоклавного твердения, основными критериями являются: цена оборудования и обеспечение качества строительных изделий, которое  возможно на нем получить. Под качеством  подразумевается точность резки  изделий для обеспечения возможности  монтажа на клею с отклонением  геометрических размеров ± 1 – 1,5 мм, а также обеспечение требований по плотности, прочности при сжатии и морозостойкости.

Технологическая схема производства блоков предусматривает:

1) подготовку сырьевых компонентов:

• совместный помол компонентов сырьевой шихты;
• раздельный помол компонентов сырьевой шихты;
• комбинированный;

2) способы приготовления формовочных масс:

литьевой;

вибрационный;

ударный.

Технологический процесс начинается с подготовки сырьевых материалов. Подготовка сырьевых материалов заключается в обжиге известняка, измельчения обожженной извести и помоле золы. Вследствие быстрой гидратации тонкомолотой кипелки при хранении на воздухе понижается ее активность. Поэтому известь целесообразно обжигать непосредственно на заводе. Для обжига известняка применяется шахтная печь. Она характеризуется компактностью конструкции, простотой обслуживания и т. д.

Обожженную комовую известь  после охлаждения дробят в молотковой дробилке, а затем размалывают, а шаровой мельнице. После этого производят помол извести, который осуществляется вместе с золой при соотношении извести к золе 1:0.2.

На заводе ячеистых бетонов  золу измельчают мокрым способом. Для  помола золы применяют трубные шаровые  мельницы, работающие по замкнутому циклу. В процессе помола в зольный шлам добавляют ССБ в количестве 0.001% веса золы. Дозировку золы и цемента осуществляют весовыми дозаторами. Весьма точное отвешивание должно быть при дозировке алюминиевой пудры, а также добавок, регулирующих процесс твердения цемента.

Все компоненты газобетонной массы  смешиваются в самоходной газобетонной мешалке. Применение подвижной газобетономешалки очень эффективно, т. к. в этом случае не нарушается процесс вспучивания газобетонной массы при двойном переливании ее из растворомешалки в разливной ковш и из него в формы.

Составные части газобетонной массы  загружают в газобетономешалку в следующей последовательности: Сначала заливают песчаный шлак, потом засыпают золу и наконец добавляют цемент. После этого раствор перемешивают в течение 2-3 минут. После этого добавляют в раствор мешалки точно отмеренное количество алюминиевой пудры в виде водной суспензии, продолжая перемешивание еще в течении 3 минут.

Тщательное  перемешивание массы имеет очень  большое значение, т. к. при недостаточном  смешивании газобетон может иметь  неодинаковую по величине и неравномерно распределенную пористость, что снижает его прочность и ухудшает теплоизоляционные свойства. Для заливки смеси необходимо подготовить формы. Формы должны быть чистыми и хорошо смазанными.

К подготовленным формам подают газобетономешалку и заливают формы на 2/3 или 3/4 высоты, учитывая увеличение объема массу при газовыделении. Заливаемая в формы бетонная смесь должна иметь такую вязкость, чтобы до начала твердения вяжущего вещества, жидкие и газообразные компоненты ее не разделялись, и масса не расслаивалась.

Масса начинает вспучиваться немедленно после заливки суспензии  алюминиевой пудры и длится 30-40 минут. Сущность процесса парообразования  при получении газобетона состоит  во взаимодействии алюминия и гидрокислого кальция, выделяющегося из цементных растворов при гидратации цементов. Физико-химические условия выделения и удержание газа в цементном тесте при растворе отличается сложностью. Важнейшим технологическим фактором является получение газобетона с высокой пористостью и достаточной прочностью, создание оптимальных условий для процессов газообразования и газоудержания в цементном растворе. Основная задача при этом заключается в том, чтобы обеспечить соответствие между скоростью реакции газовыделения:

ЗСа(ОН)₂+2А1+6Н₂О = ЗСаО*А1₂О₃*6Н₂О+ЗН₂

и скоростью нарастания вязкости вяжущего теста или раствора. Выделение газа должно заканчиваться к началу твердения раствора (когда он теряет свою подвижность). Кинетика процесса газовыделения в основном определяется видом, количеством и свойствами газообразования. После вспучивания масса должна затвердевать. Кинетика процессов вспучивания массы, схватывания вяжущего вещества и дальнейшего его твердения часто называют - «созреванием» газобетона. В этот промежуток времени, продолжительностью 4-5 часов, когда стабилизируется строение газобетона, создают все условия для наиболее полного протекания происходящих в газобетоне процессов. Затем схватившуюся газобетонную массу разрезают на отдельные изделия соответствующих размеров. Срезание «горбушки» осуществляется машиной. Действия резательных машин основано на пропиливании или продавливании бетона натянутой проволокой. Формы с газобетоном мостовым краном переносятся на автоклавную тележку, и происходит комплектация составов таких тележек.

Далее при помощи электрической  лебедки закатываются тележки в  автоклавы. По заполнении автоклава крышка закрывается.

• Тепловлажностная обработка. Этот технологический процесс при получении эффективных теплоизоляционных ячеистых бетонов осуществляют автоклавированием под давлением 0,8-1,3 МПа и температуре водяного пара 175-191 ⁰С (в автоклавах диаметром 2; 2,6 или 3,6 м). Автоклавную обработку применяют для увеличения прочности изделий.
• Перед закатыванием платформ-вагонеток в автоклав выбивают клинья из запоров и борта приоткрываются. Это делают для уменьшения площади экранированных поверхностей и облегчения выхода пара при спуске давления.
• Температурный режим прогрева находится в зависимости от ряда причин (объёмный вес, модуль поверхности, коэффициент теплопроводности и др.).
• Для изделий с модулем поверхности 12,5 хорошие результаты были получены при следующем режиме:
• 1. Подъём температуры до 110 ⁰С – 1 час;
• 2. Выдерживание при 110 ⁰С – 1 час;
• 3. Подъём температуры до 174,5 ⁰С  и выше – 1,5 часа;
• 4. Выдерживание при максимальной температуре – 4 часа;
• 5. Спуск давления до атмосферного – 4,5 часа;
• 6. Вакуумирование  до 600 мм рт. столба – 4 часа или охлаждение в автоклаве при открытой крышке 10 – 12 часов;
• 7. Загрузка и выгрузка изделий из автоклава от 1 до 2,5 часа.

Общая температура  продолжительности занятия автоклава  для тепловлажностной обработке изделий составляет при температуре в цехе свыше 20 – 23 ⁰С – 25 часов, при температуре от 12 до 16 ⁰С – 32 – 36 часов.

Автоклавная обработка происходит в 3 стадии:

Первая стадия – подъём температуры,  начинается с момента пуска пара в автоклав и заканчивается при достижении равенства температур теплоносителя  и изделий по всей их толщине. Изделие  нагревается двумя способами: за счет теплопроводности и теплотой, выделяющейся при конденсации пара, который проникает в материал через его поры. При этом влажность  изделий увеличивается.

 Вторая  стадия – изотермическая выдержка. На этой стадии происходит  максимальное развитие химических  и физико-химических процессов,  обуславливающих формирование структуры  цементирующего вещества и интенсивный  набор прочности материалом. Основным  процессом в автоклаве является взаимодействие Ca(OH)₂ и SiO₂, начинается гидратация цемента. Формирование этих новообразований сопровождается интенсивным набором прочности. Продолжительность второй стадии определяется дисперсностью, активностью и соотношением компонентов вяжущего, а также водотвердым отношением и температурой обработки. На конечную микроструктуру межпоровых перегородок существенное влияние оказывает такие факторы, как тонкость помола кремнеземистого компонента, количественное соотношение компонентов.

Третья, конечная стадия автоклавной обработки –  охлаждение, снижение температуры давления и пара. При этом из изделий интенсивно испаряется вода, что вызывает напряжение иногда превышающее прочность ячеистого бетона и проводящие к образованию трещин в изделиях. Для предотвращения трещинообразования при коротких режимах охлаждения применяют ступенчатый режим снижения давления и пара. Для испарения как можно большего количества воды из изделий в конце охлаждения в автоклаве создают некоторое разрежение, т.е. производят вакуумирование

6. Вакуумирование  до 600 мм рт. столба – 4 часа или охлаждение в автоклаве при открытой крышке 10 – 12 часов;

7. Загрузка  и выгрузка изделий из автоклава  от 1 до 2,5 часа.

Общая температура  продолжительности занятия автоклава  для тепловлажностной обработке изделий составляет при температуре в цехе свыше 20 – 23 ⁰С – 25 часов, при температуре от 12 до 16 ⁰С – 32 – 36 часов.

График  автоклавной обработки газобетонных изделий.

• При выпуске калиброванных теплоизоляционных изделий заготовки, на которые ячеистобетонные массивы разрезаются до или после автоклавной обработки, фрезеруют. Калиброванные изделия могут подвергаться поверхностной гидрофобизации на конвейерной линии для уменьшения увлажнения при транспортировании и монтаже. Готовые изделия из теплоизоляционного ячеистого бетона должны быть упакованы в пакеты, и храниться в помещениях с хорошей вентиляцией. Транспортировать изделия следует в контейнерах, предохраняющих бетон от действия атмосферной влаги.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

ИГАСУ ИСФ 

Подбор состава  газобетона

Расчет  расхода материалов на 1 замес в  1 л исходного состава определяют по следующим формулам:

1. Расход вяжущего

2. Извести

3. Расход цемента

3. Расход золы

4. Расход воды

где - заданная средняя плотность бетона в сухом состоянии, кг/л;

- коэффициент увеличения сухой  смеси в результате твердения  вяжущего, равен 1,1;

- объем замеса, л, умноженный на коэффициент избытка смеси 1,5;

 - число частей кремнеземистого компонента, приходящихся на 1 часть вяжущего

- доля извести в вяжущем;

- водотвердое отношение.

При расчете  расхода газообразователя находят величину пористости, которая должна создаваться порообразователем для получения газобетона заданной средней плотности:

где - удельный объем сухой смеси, л/кг, находится по табл. 3.4 М 317 в зависимости от вида кремнеземистого компонента, вида вяжущего и их соотношения.

Зная  пористость определяем расход порообразователя (алюминиевой пудры):

Потребность цеха в сырьевых материалах

                              Расчет производительности предприятия

Исходя  из принятого режима работы предприятия  и заданной годовой производительности предприятия, рассчитаем производительность предприятия по годовой продукции  в час и сутки.

При расчете  производительности следует учитывать  возможный брак и другие потери, размер которых принимается согласно действующим нормативам.

Примем  потери при отгрузке изделий – 1%, чтобы обеспечить требуемый выход  продукции предприятие должно обеспечить производительность:

П_{год (факт)} = П_год × 1,01 = 25000 × 1,01 = 25250 м³;

Требуемая производительность предприятия в  сутки, в смену, в час составляет:

П_{сут (факт)} = П_{год (факт)} / С_р = 25250 / 260 = 97,11 м³;

П_{см (факт)} = П_{сут (факт)} / К = 97,11 / 2 = 48,55 м³;

П_{час (факт)} = П_{см (факт)} / Т_см =   350 / 8 = 6,06м³.

где, С_р – количество рабочих дней в году;

К – количество смен;

Т_см – продолжительность смены.

                             Режим работы предприятия

Режим работы цеха характеризуется числом рабочих  дней в году, количеством рабочих  смен в сутки и количеством  часов работы в смену.

Режим работы устанавливают по нормам технологического проектирования предприятий отрасли, а при отсутствии их – исходя из требований технологии.

Номинальный годовой фонд рабочего времени определяется по формуле:

Ф_н = Д_н × С_м × Т_см , час,

где Д_н – количество дней в году;

      С_м – количество смен в сутки;

      Т_см – продолжительность рабочей смены, час.

Годовой фонд чистого рабочего времени составляет:

Ф_ч = Ф_н × К_ти × К_см , час,

где Ф_н – номинальный годовой фонд рабочего времени, час;

      К_ти – коэффициент использования рабочего времени;

      К_см – коэффициент использования оборудования.

Коэффициент технического использования оборудования определяется с учетом времени простоя  оборудования за год. Ориентировочно К_ти = 0,95.