Производство бетонных тротуарных плит

Министерство образования Российской Федерации

Пермский государственный технический  университет

Строительный факультет

Кафедра строительных материалов и  специальных технологий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Проектирование предприятий по

производству строительных материалов и изделий»

на тему: Производство бетонных тротуарных плит (плиток).

Выполнила студентка группы ПСК-03-1

    Ворончихина Евгения Михайловна

Проверил канд. техн. наук, доцент

    Голубев Виктор Алексеевич

ПЕРМЬ 2007

Оглавление

I. Маркетингово-аналитическая часть

• Введение……………………………………………………………………………………..…….3
• Выбор метода производства…………………………………………………..………………….4
• Ассортимент продукции………………………………………………………………………….7
• Цветовые решения…………………………………………………………………………...…..11
• Организация сбыта продукции…………………………………………………………….……11
• Упаковка и  доставка продукции…………………………………………………………….….12

II. Расчетная часть

• Режим работы предприятия………………………………………………………………….….13
• Технологические параметры для проектирования…………………………………………….13
• Этапы производства тротуарной плитки……………………………………………………….14
• Контроль качества выпускаемой продукции………………………………………………..…16
• Подбор состава бетона…………………………………………………………………………..16
• Расчет складов сырьевых материалов…………………………………………………………..17
• Базовый расчет окупаемости производства ………………………………………..………….19
• Типовой комплект  для организации линии  вибропрессования…………………………...…21
• Расчет и выбор технологического оборудования изготовления изделий……………………21
• Приложение………………………………………………………………………………………23
• Список литературы и источников информации………………………………….…………….27

I. Маркетингово-аналитическая часть

Введение

Целью выполнения курсового проекта  является обобщение и закрепление знаний, умений и навыков, полученных при изучении целого спектра дисциплин по технологии производства различных строительных материалов, а также экономике, маркетингу, организации производства ряду общеинженерных курсов.

В данном проекте выполняется технологическое  проектирование производства бетонной тротуарной плитки. Для того чтобы производство было целесообразным и рентабельным, в первую очередь следует изучить региональный рынок производства данного вида продукции. География исследования для данного курсового проекта – Пермский край.

Российские производители стройматериалов, освоив передовые технологии, на практике доказалb формулу конкурентоспособности тротуарной плитки: высокое качество по доступной цене. В последние годы предприятия стали выпускать продукцию достойного качества и продавать ее по доступной российскому потребителю цене. Проблема лишь в том, что наш потребитель все еще находится в плену стереотипа: импортное – значит, лучшее. [5]

В России все большим спросом  пользуются мелкоштучные изделия из песчаного бетона. Это обусловлено как тем, что данные изделия долговечны, легки в применении и красивы, так и тем, что они относительно просты в производстве. Даже предприниматель среднего уровня может обеспечит уровень вложений, необходимый для открытия подобного производства. Благодаря этому растущий спрос может быть удовлетворен силами малого бизнеса без открытия глобальных капиталоемких производств. [5]

Активное производство брусчатки, тротуарной плитки из бетона, началось в нашей стране сравнительно недавно. Однако уже сегодня можно с  уверенностью сказать, что качественные тротуарные и фасадные изделия из бетона завоевали сердца частных потребителей и архитекторов. И спрос на них постоянно растет. Одновременно с покупательским интересом возрастают и требования, предъявляемые к тротуарной плитке. [5]

Различают два способа производства тротуарной плитки – вибропрессование и вибролитье.

Объем российского рынка вибропрессованной  плитки составляет 7 млн м² или 4 млрд. рублей. Доля вибролитой плитки 5-10% и составляет 0,5-0,8 млн м² или 270-430 млн. рублей. Таким образом, емкость российского рынка тротуарной плитки примерно 4,5 млрд. рублей. Импортная продукция на рынке отсутствует. Продукция на экспорт также не производится. [5]

При исследовании рынка производства тротуарной плитки можно выделить факторы, влияющие на отрасль. Положительное влияние оказывает локальность рынка, которая обусловила отсутствие импорта. Кроме того, наблюдается ежегодный рост спроса на плитку и переход от асфальтового покрытия к плиточному в связи с более высокими экологическими, эстетическими и эксплуатационными свойствами плитки. Отрицательное влияние: ярко выраженная сезонность, связанная с сезонностью проведения строительных работ и  работ по благоустройству. А также – локальный (региональный) характер рынка, так как физические характеристики продукции (габариты и вес) делают ее доставку на расстояние более 500 км от места производства нерентабельной. [5]

В сфере производства бетонной тротуарной плитки в Пермском крае есть много  действующих предприятий. В основном они сосредоточены в Перми (например – ОАО «Пермский завод силикатных панелей», ОАО «Стройпанелькомплект» и другие). На всех этих предприятиях существуют лишь отдельные технологические линии, специализирующиеся на выпуске тротуарной плитки, то есть среди прочей продукции есть цех по производству плитки. Это объясняется тем, что не рентабельно было бы строить завод лишь для производства данного вида продукции. Поэтому нет смысла делать какие-либо нововведения в отработанной годами технологии. Таким образом, наше новое производство имеет два варианта развития. Первый предусматривает запуск линии по производству тротуарной плитки на действующем предприятии. Это позволит сэкономить средства на создание нового бизнеса, расширить ассортимент продукции на этом предприятии и составить конкуренцию другим предприятиям, работающим в этой же сфере. Второй вариант – это создание малого предприятия, выпускающего только интересующую нас продукцию. Благодаря этому растущий спрос может быть удовлетворен силами малого бизнеса без открытия глобальных капиталоемких производств. Но в любом из вариантов нужно иметь ввиду затраты на поставку сырья – они должны быть минимальными, так как данный проект подразумевает создание производства, которое было бы рентабельным и, одновременно, как можно менее капиталоемким.

В любом случае было бы не рационально делать производство тротуарной плитки массовым, особенно на начальной стадии работы технологической линии. Изучив рынок тротуарной плитки нашего региона, выбираем оптимальный объем производства 100м² плитки в сутки, что составляет 24800м² в год. Допустим, что новую технологическую линию по производству тротуарной плитки возможно открыть на ЖБК-7. Эпозволит поднять престиж этого предприятия.

Выбор метода производства

Сравнительные характеристики методов производства тротуарной плитки:

1. Вибропрессование - заключается в том, что бетонная смесь укладывается в пресс-форму (матрицу), которая стоит на станине. В матрице происходит виброуплотнение бетонной смеси. После этого, на смесь сверху начинает давить пуансон (деталь обратная матрице, идеально точно входящая в нее, как поршень в цилиндр) и давит до полного уплотнения смеси (30-35 атм). После этого матрица и пуансон поднимаются, а на поддоне остаются готовые изделия. Метод высокопроизводителен и допускает высокую степень автоматизации.

Характеристика  продукции полученной методом вибропрессования:

• Бетон, используемый при вибропрессовании, имеет низкое водоцементное соотношение, что уменьшает расход цемента, обеспечивает высокую прочность (М200-М400) и морозостойкость (Мрз 200-300 циклов).
• Изделия имеют строгую геометрию формы, так как все производятся в 1 форме (матрице).
• Вибропрессованная плитка имеет шершавую поверхность, и это делает её удобной для мощения городских территорий, полос разгона и торможения транспорта (остановок), складов, терминалов, пешеходных зон.
• Вибропрессованная плитка имеет более долгий срок службы, чем литьевая плитка.

Кроме того, технология вибропрессования позволяет значительно уменьшить долю ручного труда на производстве.

 
         2. Вибролитье - заключается в том, что бетонная смесь укладывается в форму, преимущественно пластиковую. Это связано с легкостью изготовления пластиковых форм различных конфигураций. Форма ставится на вибростол и выдерживается на нем некоторое время. После того как бетонная смесь в форме утрамбовалась, форма снимается со стола и выстаивается в теплом месте около 12 часов, после чего из нее извлекается готовое изделие.

         Характеристика продукции полученной методом литья:

• Конечные изделия имеют очень привлекательный внешний вид и приятную гладкую поверхность.
• Возможно получать огромный ассортимент изделий без особых затрат
• Изделия не имеют строгой геометрии формы и параллельности поверхностей, т.к. все производятся в разных формах. При выполнение больших заказов данный недостаток проявляется острее.
• В связи с высоким водоцементным соотношением уменьшается морозостойкость изделия.

ВЫВОДЫ: методом вибролитья можно получать большой ассортимент продукции привлекательного внешнего вида, но качества недостаточного для длительного использования. Это связано с высоким водоцементным отношением. Методом вибропрессования возможно выпускать большие объемы качественных долговечных изделий сравнительно небольшого ассортимента. Ассортимент в данном случае ограничивается невозможностью получать плитку сложной геометрической формы из-за низкого водоцементного отношения. При производстве плитки методом вибропрессования легко выйти на большие объемы производства, т.к. метод технологичен и не требует большого количества ручного труда. При производстве методом вибролитья напротив, очень тяжело сократить долю ручного труда в производстве и из-за этого выйти на большие объемы. Кроме того, технология изготовления методом вибропрессования позволяет в каждом конкретном случае подобрать по желанию заказчика необходимую форму и гамму цветов. [7]

Большинство промышленных  вибропрессов имеют солидный запас по увеличению производительности. Так, изначально покупая неавтоматизированный вибропресс в стандартной комплектации, впоследствии его можно дооснастить различными устройствами и приспособлениями, которые существенно увеличат производительность вибропрессового оборудования. [11]

Так, один из основных плюсов данного производства в том, что на этом же оборудовании можно производить большое количество разных изделий. Как, например бордюр тротуарный, бордюр дорожный, пустотелые стеновые блоки [4].

Более длительный срок службы вибропрессованной  плитки также имеет большое значение при внедрении производства тротуарной плитки в зоне умеренного климата, где и находится потенциальный регион-производитель и потребитель данного вида продукции – Пермский край. Поэтому  для нашего производства выбираем метод вибропрессования. [7]

Тротуарная плитка изготовляется  по ГОСТ17608-91 и по ТУ5746-033-48417525-01. [Приложение 1]

Ассортимент продукции

Изучив ассортимент продукции, выпускаемой в нашем крае и  получив о ней те или иные отзывы, выбираем наиболее рациональные и широко используемые варианты плитки по форме  и цвету. По виду: «Волна», «Лира», «Узор», «Сноп», «Брусчатка». По цвету: серый, красный, желтый, черный, зеленый. Цена зависит от формы и цвета плитки и составляет 300-450руб/м².

Волна

Марка бетона — М300 (В22.5) 
Морозостойкость — F200

Водопоглощение — 6% по массе

Истираемость — 0.7 г/м²

Количество штук в 1 м² — 43

Примечание:  
1. Шпонка выполняется только на изделиях, изготовляемых по вибролитьевой технологии. 
2. Шпонку допускается выполнять на всю толщину изделия.

3. Шпонка служит для обеспечения  равной толщины швов между  плитками при их укладке.[3]

Лира

Марка бетона — М300 (В22.5) 
Морозостойкость — F200 
Водопогощение — 6% по массе 
Истираемость — 0.7 г/м² 
Количество штук в 1 м² — 28 
 

Примечание: 
1. Шпонка выполняется только на изделиях, изготовляемых по вибролитьевой технологии. 
2. Шпонку допускается выполнять на всю толщину изделия. 
3. Шпонка служит для обеспечения равной толщины швов между плитками при их укладке.[3]

Узор

Марка бетона — М300 (В22.5) 
Морозостойкость — F200 
Водопогощение — 6% по массе 
Истираемость — 0.7 г/м² 
Количество штук в 1 м² — 28 

Примечание: 
1. Шпонка выполняется только на изделиях, изготовляемых по вибролитьевой технологии. 
2. Шпонку допускается выполнять на всю толщину изделия. 
3. Шпонка служит для обеспечения равной толщины швов между плитками при их укладке. [3]

Сноп

Марка бетона — М300 (В22.5) 
Морозостойкость — F200 
Водопогощение — 6% по массе 
Истираемость — 0.7 г/м² 
 

Примечание: 
1. Шпонка выполняется только на изделиях, изготовляемых по вибролитьевой технологии. 
2. Шпонку допускается выполнять на всю толщину изделия. 
3. Шпонка служит для обеспечения равной толщины швов между плитками при их укладке. [3]

Брусчатка

Марка бетона — М300 (В22.5) 
Морозостойкость — F200 
Водопогощение — 6% по массе 
Истираемость — 0.7 г/м² 
 

Цветовые  решения

Для изготовления плитки разных цветов, будем использовать неорганические оксидные пигменты FEPREN, производства Чехии.

          Так как в бетонной смеси присутствует небольшое количество воды, то насыщенность цвета, будет схожа с природными камнями (например, с гранитом).

          Цвет изделий сохраняется более 30 лет. Такую высокую светостойкость окрашенные бетонные изделия получают за счет свойств пигмента. [8]

Организация сбыта продукции.

Итак, допустим, что производство уже  организовано и ежедневно выдает готовую продукцию. Перед нами встает задача, ради которой и создавалось производство, эту продукцию продать. Есть ряд моментов, отладив которые, можно получить значительное преимущество на рынке.

Итак, если продукция производится, то сделав ее известной и убедив потребителей в ее качестве возможно продавать весь выпускаемый объем. После того как это достигнуто можно начинать расширять ассортимент и увеличивать прибыль за счет увеличения наценки на новые виды продукции, которые покупают не только новые, но и старые клиенты.

Нами будут рассматриваться методы, которые подходят для небольших фирм и не очень известных предприятий, которым не по карману дать рекламу во все местные газеты и на ТВ на несколько месяцев.

1. Как сделать продукцию предприятия известной в регионе?

• При упаковке продукции, например на поддон, на каждый поддон класть рекламный лист с описанием данной продукции, ее характеристиками и плюсами по сравнению с конкурентами.
• Стараться продавать не только со склада предприятия, но и размещать продукцию для продажи на оптовых строительных базах и в магазинах.
• Сделать брошюру об использовании продукции в строительстве с ИНТЕРЕСНЫМИ И ПОЛЕЗНЫМИ статьями и своей рекламой. Давать эту брошюру каждому посетителю и разместить ее на оптовых базах.
• Сделать стенды с образцами вашей продукции и крупной рекламой фирмы и размещать их на оптовых базах и в собственных местах продажи.

Данные действия недороги и в  течении примерно года позволят сделать  продукцию вашей фирмы узнаваемой.

2. Как убедить потребителей, что продукция предприятия лучше, чем у конкурентов?

• При каждой продаже прилагать паспорт качества.
• Использовать свою продукцию для своего предприятия, т.е. строить из своих блоков и застилать территорию своей тротуарной плиткой.
• В брошюре, о которой говорилось в п.1 разместить адреса, где использовалась ваша продукция.
• Давать гарантию на долговечность продукции.

Постепенно все это приведет к тому, что о производимой продукции  будут не только знать, но и будет  сформировано мнение о ее качестве.

3. Как правильно выбирать новые виды продукции для расширения ассортимента?

• Опрашивать клиентов где они будут использовать вашу продукцию и что им нужно еще. Это можно осуществлять проведением анкетирования непосредственно при покупке товара. Кроме того, подобную анкету можно поместить в брошюру, прилагаемую при покупке товара. Анкету можно в дальнейшем отослать по почте (за счет предприятия) или заполнить ее электронный вариант в Интернете.
• Узнать средние цены на рынке на предполагаемые новые виды и оценить их прибыльность.

Выводы: как можно увидеть из данного анализа рынка производство бетонных тротуарных плиток методом вибропрессования представляет собой привлекательную область для инвестирования или расширения существующих производств. Производство технологично и позволяет получать продукцию пользующуюся устойчивым, имеющим тенденцию к росту, спросом. [4]

Упаковка и доставка продукции

Доставка осуществляется машинами, оборудованными манипуляторами. Для  удобства доставки вся продукция  упакована на европоддонах (1,2 м х 0,8 м), обернута полиэтиленовой пленкой  и стянута такелажной лентой. Имеется  возможность отправки железнодорожным транспортом.

Ввиду того, что объем выпускаемой  продукции не очень велик, не имеет  смысла создавать торговую сеть для  своевременного сбыта продукции, так  как тротуарную плитку в основном закупают крупные заказчики, которые знают, куда обращаться за продукцией. В качестве посредников для доведения товара до конечных потребителей могут служить магазины строительных материалов, торгующих в розницу, так как именно они снабжают мелких закупщиков плитки (дачники, предприниматели для обустройства территории около своих офисов и другие).

Естественно, что спрос на продукцию  может меняться, особенно в зимний период. В данном случае нужно сокращать  объемы производства, ориентируясь и на конкурентов, которые могут привлечь потенциальных покупателей.

II. Расчетная часть

Режим работы предприятия

Таблица 1

Технологические параметры для проектирования

Таблица 2

Возможно два принципиальных варианта организации производства

Вариант №1: с ручной дозацией и подачей сыпучих компонентов

Вариант №2: с автоматической дозацией и подачей сыпучих компонентов 

Для того, чтобы максимально использовать смесительное и формовочное оборудование сделаем линию автоматизированной. Применение шнековых питателей, ленточных транспортеров, объемных и весовых дозаторов, позволит вывести производство тротуарной плитки на качественно новый уровень и улучшит такие показатели продукции, как:

• Повышение качества выпускаемой продукции.
• Снижение накладных расходов.
• Увеличение объема производства.
• Уменьшение доли производственного брака.

Поэтому для организации производства пользуемся схемой №2.

Этапы производства тротуарной плитки

Прежде чем песок, цемент, щебень и пигменты поступят в бетоносмеситель, эти компоненты проверяются специальными приборами на соответствие заявленным характеристикам от поставщиков сырья. Ежедневно перед началом рабочей смены измеряется влажность компонентов и после этого при помощи шнеков и транспортеров сырье поступает в дозирующий бункер, где весовые тензодатчики регулируют их точное соотношение.

1. Приготовление бетона

Для приготовления бетона потребуется бетоносмеситель принудительного действия. Прошедшая электронную дозировку, порция смеси поступает на вибростол, где в течение заданного компьютерной программой времени происходит процесс предварительного уплотнения. 
         2. Формование

Смесь формуется методом виброуплотнения  при индивидуально рассчитанном давлении для каждой формы. Матрица прижимает технологический поддон к виброплощадке пресса, после загрузки формовочной смеси в матрицу, опускается пуансон, и включаются вибраторы виброплощадки и каретки пуансона. Под действием виброимпульсов происходит уплотнение материала. Площадь формования каждого вида изделия разная. Для того чтобы достичь одинаково плотной смеси в разных формах, меняется амплитуда и частота колебаний вибратора. Время вибропрессования обычно не превышает 3-5 секунд. Затем матрица и пуансон посредством приводных рычагов поднимаются в верхнее положение, а на виброплощадке остается технологический поддон с отформованными изделиями. Поддон с тротуарной плиткой на вагонетках траспортируется на участок сушки, а на его место устанавливается следующий поддон.

3. Пропарка

Технологические поддоны с отформованными изделиями  подаются на участок тепловлажностной обработки. В качестве теплоносителя используется водяной пар. Однако при наличии свободных площадей вполне допускается твердение изделий на основе портландцемента в условиях производственного помещения, таким образом, значительно снижаются расходы на тепловую обработку изделий.

Используется специальная камера с гидроизоляцией, где создается влажность – 95% и температура – 60 C. Время нахождения в камере — 12 часов.

Использование специальной пропарочной камеры позволяет добиться 75% прочности тротуарной плитки всего за 12 часов, в обычных же условиях на это потребовалось бы не менее 15 дней. Таким образом, технология вибропрессования позволяет осуществлять отгрузку готовой продукции на следующий день после выпуска.

Остывание изделий происходит планомерно при помощи систем вентиляции с понижением температуры не более 25⁰С в час.

Пропаривание изделий позволяет бетону равномерно набрать прочность и не создает внутреннего напряжения в изделиях. Использование специальных пропарочных камер позволяет добиться 75% прочности тротуарной плитки за короткий срок. В обычных условиях на это потребовалось бы не менее 15 дней. Технология вибропрессования позволяет отгружать готовую продукцию на следующий день после ее изготовления.

Освободившиеся поддоны повторно подаются на формовочный участок и цикл повторяется.

Таким образом, для организации  производства вибропрессованой тротуарной плитки потребуется следующий минимальный набор оборудования:

• Бетоносмеситель принудительного действия.
• Рычажный вибропресс.
• Комплект технологических поддонов

Так же необходимо позаботиться об источнике  тепла на участке сушки, так как  предполагается выпускать продукцию не только летом.

Результат: При точном соблюдении рецептуры, вибропрессованная тротуарная плитка полностью соответствует требованиям ГОСТа 17608-91 по прочности, истираемости, водопоглощению и морозостойкости. [11]

Контроль качества выпускаемой продукции

Технические испытания продукции  проходят в два этапа.

Первичные исследования на соответствие необходимым характеристикам (отсутствие повреждений лицевого слоя, уровень  влажности, геометрическая правильность изделий) осуществляется во время штабелирования поддонов с продукцией после прессования. [8]

Вторая стадия – после выхода тротуарной плитки из пропарочной камеры, каждый тысячный образец проходит лабораторный контроль качества на истираемость, прочность, водопоглощение, морозостойкость, соответствие заданному цвету.[6]

Подбор  состава бетона

Подбор состава бетона ведем  как для малощебеночного бетона, так как у используемого нами бетона пониженное содержание щебня.

Исходные данные:

ПЦ500Д0

Щебень базальтовый, НКЗ=10 мм

Песок строительный, Мк=2,0

Пластификатор С-3 (0,75%, снижает водопотребность на 20%)

ОК=1…4 см

В/Ц≤0,4

Расчет и определение состава  бетона производим по методу абсолютных объемов

1) Рассчитываем водоцементное отношение  в бетоне

R_ц=500

R_Б=350