Производство наружных стеновых панелей

      Введение

      Широкое применение сборного железобетона позволило  значительно сократить в строительстве  расход металла, древесины и других традиционных материалов, резко повысить производительность труда, сократить  сроки возведения зданий и сооружений.

      Полное удовлетворение потребностей строек страны и их экономическое и техническое соответствие научно- техническому прогрессу связано с расширением заводского производства изделий и конструкций из сборного железобетона и создание крупных предприятий с передовой технологией, механизацией и автоматизацией производства.

      Важнейшим звеном технического прогресса в  производстве сборного железобетона, связывающим науку с производством, является проектирование новых технологических  линий, цехов, заводов, реконструкция  и переоснащение действующих предприятий. В проектах непосредственно реализуются результаты научных исследований, используются достижения передовой техники. От качества проектирования в значительной степени зависят темпы технического прогресса [1].

      Наиболее  эффективной технологией производства наружных стеновых панелей является конве йерная технология, предстваленная в данной курсовой работе.

      При конвейерной или карусельной технологии процесс максимально расчленяется на технологические группы, однако время перемещения заготовок строго регламентировано, создается принудительный ритм и последовательность подачи форм на одни и те же посты. Как правило, одна линия конвейера занимается изготовлением одного вида изделия. Эта технология позволяет получить комплексную механизацию производства и автоматизацию технологического процесса, что, в свою очередь, повышает производительность труда, увеличивает выпуск готовой продукции, позволяет наиболее эффективно использовать оборудование. В основном, конвейерным способом изготавливают стеновые панели одинарные, трехслойные и плиты перекрытия.

      Изделия в процессе обработки передаются конвейерным устройством пульсирующего  действия, автоматически при этом создаются условия более полной синхронизации. Конвейерный метод  организации производства характеризуется принудительным ритмом, т. е. перемещение формуемых изделий осуществляется в строгой последовательности через одни и те же формовочные посты, с определенной заданной скоростью передвижения. Это требует в качестве важнейшего условия комплексную механизацию операции с применением автоматического технологического оборудования. Обычно для межоперационного транспорта применяют механизированные транспортные средства линейного типа — тележечные конвейеры, состоящие из определенного числа поддонов-тележек, которые перемещаются тяговой цепью по рельсовым путям. 

      Параллельно линии формования, но обычно в обратном направлении, осуществляется термовлажностная обработка изделий. В зависимости  от вида устройства для тепловой обработки  изделий конвейерные линии выполняют с камерами многоярусного, щелевого и ямного типов, а также с пакетирующими устройствами для бескамерной тепловой обработки изделий в термоформах. Линии также могут различаться в зависимости от формовочного оборудования. Как правило, каждая конвейерная линия специализируется на выпуске одного вида изделия.  
 Конвейерный метод производства железобетонных изделий позволяет добиться комплексной механизации и автоматизации технологических процессов изготовления изделий, значительного повышения производительности труда и увеличения выпуска готовой продукции при наиболее полном и эффективном использовании технологического оборудования. Применение этого метода рационально при массовом выпуске изделий по ограниченной номенклатуре с минимальным числом типоразмеров.  
 Технологическая линия для изготовления наружных стеновых панелей состоит из пятнадцати постов и представляет собой вертикально-замкнутый конвейер. На его верхнем ярусе расположены технологические посты: распалубки, чистки и смазки форм-вагонеток, укладки арматуры и закладных деталей, укладки и уплотнения бетонной смеси, отделки поверхности. Тепловая обработка изделий предусматривается в двух вариантах: подземных щелевых или напольных выносных камерах непрерывного действия.  
 Двухветвевая конвейерная линия предназначена для изготовления одно- и трехслойных панелей наружных стен на заводах КПД. Двухветвевая конвейерная линия включает в себя подвесное оборудование на эстакаде, поземные щелевые камеры, портальные манипуляторы. В едином транспортном потоке с основной линией имеется отделочный конвейер. 

      В настоящее время бетон и железобетон  являются основными строительными  материалами. Железобетон вследствие своих физико-механических свойств, долговечности и технико-экономической  эффективности производства и применения изделий из них, а также наличия достаточных сырьевых ресурсов для получения цемента и бетона занимает ведущее место и играет важную роль в строительстве.

     1Основные свойства готовой продукции, сырья и вспомогательных материалов

     Для изготовления бетонной смеси применяют  следующие материалы:

     Для тяжёлых бетонов:

• вяжущее (цемент)
• мелкий заполнитель (песок)
• крупный заполнитель (щебень)
• вода
• модифицирующая добавка

     Для лёгких бетонов:

• вяжущее (цемент)
• заполнитель (шлаковая пемза)
• вода

Требование  к цементу:

К цементу  предъявляются требования в соответствии с ГОСТ 10178-85:

• массовая доля оксида магния (MgO) в клинкере не должна быть более 5%
• содержание хлор-иона не более 0,1%
• содержание оксида серы должно быть не менее 1 и не более 4% массы цемента
• начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 минут
• тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании пробы цемента сквозь сито с сеткой № 008 по ГОСТ 6613 проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы

       Портландцемент также должен равномерно изменяться в объеме, что контролируется специальными испытаниями. Неравномерность изменения объема цемента может привести к появлению микротрещин в растворе и бетоне и понижению их прочности и долговечности.

     Качественные цементы должны обладать повышенной стабильностью прочных свойств, значения коэффициента вариации активности не должны превышать 4%.

     Перевозят и хранят цемент так, чтобы он был  предохранён от увлажнения, распыления и других потерь. Следует отметить, что при хранении даже в закрытых складах активность цемента, особенно тонкодисперсного, постепенно пропадает, так как он поглощает из воздуха влагу и углекислый газ. Как показали опыты, обычный цемент при нормальных условиях хранения через месяц теряет 8-15% своей активности, через 3 месяца теряет прочность до 20%, через 6 месяцев - до 30%, через год - до 40%. Таким образом всего через пол года хранения цементы марок от М600 д М400 превращаются в М200 и ниже.

     При указании применяющегося цемента необходимо обязательно контролировать его производителя. Отечественные изготовители, как правило, гарантируют соответствие цемента требованиям стандарта в момент получения цемента, но не более чем через месяц после отгрузки.

      Процесс изготовления на линии панелей для наружных стен предусматривает несколько способов отделки лицевой поверхности изделий при формовании их «лицом» вниз: керамической плиткой, декоративным бетоном, дроблеными материалами различных пород, уложенными по цементирующей пасте и др.

     При отделке панелей декоративным бетоном на поддон наносят смазочный материал, замедляющий схватывание цемента, и на него укладывают декоративный слой смеси толщиной 25—30 мм. После тепловой обработки панели вскрывают фактуру, смывая с лицевой поверхности незатвердевший слой раствора водой. При отделке панелей дробленым материалом на смазанный поддон наносят цементирующую пасту и укладывают декоративный материал. Цементирующая паста при тепловой обработке разрушается. После распалубки изделия ее удаляют струей воды. 
При формовании панелей «лицом» вверх лицевую поверхность отделывают обычным или декоративным раствором, рельефными фактурами, присыпают дроблеными материалами или втапливают их.

      Фактурные покрытия применяются для наружных и внутренних работ при отделке фасадов и внутри помещений для декорирования поверхности стен в местах общественного назначения, промышленных предприятий. Фактурное покрытие наносится практически на любые поверхности - бетон, блоки, цемент, цементная штукатурка, гипс, гипсовые и гипсокартонные плиты, дерево и его производные и другие. Фактурное покрытие идеально подходит для декорирования систем утепления фасадов мокрого типа. Фактурное покрытие имеет множество плюсов: обеспечивает декоративную и защитную функцию; высокая механическая прочность; высокая механическая прочность; устойчивость к атмосферным воздействиям; морозостойкость и экологическая чистота; скрывает мелкие дефекты поверхности; высокая степень щелочестойкости материала; устойчивость к мытью и истиранию.

     Панели  конкретных видов следует изготовлять  в соответствии с требованиями технических  условий, разработанных с учетом настоящего стандарта, по проектной и технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

     Панели  должны иметь заводскую готовность, соответствующую требованиям настоящего стандарта и дополнительным требованиям  проектной документации на конкретные здания, устанавливаемым с учетом условий транспортирования и хранения панелей, технологии погрузочно-разгрузочных работ и монтажа зданий.

     Бетон блоков для наружных стен из лёгких бетонов должен быть не ниже класса В3,5, а из тяжёлых бетонов (неотапливаемых зданий) не менее В7,5.

     Панели навесные для стен допускается выполнить из бетона класса В2,5. Блоки и панели необходимо проектировать с наружным и внутренним отделочными слоями, толщина наружного декоративного слоя из раствора должна быть не менее 20 мм, внутреннего - 10 мм. Отделка фасадной стороны может быть выполнена раствором (бетоном) с прочностью на сжатие 7,50; 10 МПа, приготовленным на ГЦПВ или на пуццолановом портландцементе. Прочность на сжатие раствора для внутреннего фактурного слоя должна быть не менее прочности на лёгкого бетона.

     В данной курсовой работе, в качестве трмовкладыша между плитами из тяжёлого и лёгкого бетона, я использовала плиты из полистеролбетона, обосновывая выбор рядом качеств, присущих данному материалу.

     В качестве заполнителя для лёгкого бетона я использовала шлаковую пемзу, обосновывая такой выбор экономической целесообразностью, так как шлаковая пемза обыкновенно является самым дешёвым заполнителем лёгкиз бетонов.

      Шлаковая пемза — один из наиболее эффективных видов искусственных пористых заполнителей. Ее получают поризацией шлаковых расплавов в результате их быстрого охлаждения водой, воздухом, паром, а также воздействием минеральных газообразователей. Возможны следующие механизмы поризации расплава: вспучивание подъемом газовых пузырьков в расплавленной массе; вспучивание путем смешивания расплава с поризующими газами.

      Особенности структуры шлаковой пемзы зависят  от свойств и состава поризуемого  расплава, а также от природы газов и их количества. Исходные расплавы могут иметь разнообразный химический состав, однако должны быть устойчивы ко всем видам распада. Температура расплава, поступающего на поризацию, не менее 1250 °С, вязкость при этом не должна превышать 5 Пас.

Поризация расплава происходит при перенасыщении его газами, которое наступает вследствие понижения их растворимости и кристаллизации расплава.

      Шлаковую  пемзу выпускают в виде щебня  трех фракций (ГОСТ 25137 82) (5—10, 10—20 и 20—40 мм) и песка (рядового с зернами крупностью менее 5 мм, мелкого— менее 1,25 и крупного—1,25—5 мм). Для каждой фракции щебня, а также мелкого и крупного песка нормируется зерновой состав.

В зависимости  от насыпной плотности (кг/м3) шлаковую пемзу делят на марки: для щебня - 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900; песка - 600, 700, 800, 900, 1000.

      Между прочностью щебня и его маркой по насыпной плотности существует определенная зависимость:

Марка щебня  по насыпной плотности  400- 900 с интервалом "50"

Прочность при  сдавливании в цилиндре, МПа, не менее 0,3; 0,35; 0,40; 0,45; 0,55; 0,65; 0,70; 0,90; 1,1; 1,3; 1,5 ;

      Марку щебня из шлаковой пемзы по морозостойкости  определяют по числу циклов попеременного  замораживания и оттаивания, при  котором потеря массы исследуемой  пробы не должна превышать 8%.  Морозостойкость щебня из шлаковой пемзы должна составлять не менее 15 циклов.

Размер пор  шлаковой пемзы зависит от способа  получения и равен 0,04—4,5 мм, пористость составляет 52—78, водопоглощение— 10—55%.  Перспективной является гравиеподобная шлаковая пемза, имеющая плотную остеклованную оболочку зерен. Ее примение позволяет уменьшить расход цемента и снизить среднюю пло юность легких бетонов.

При получении  гравиеподобной шлаковой пемзы частицы  расплава с воздушного гранулятора  направляют на экран, где они объединяются в более крупные куски. Во вращающемся барабане с продольными лопастями происходит дополнительное вспучивание и окатывание зерен с приданием им гравиеподобной формы. Показатели качества такой шлаковой пемзы в 2—3 раза выше, чем пористого шлакового щебня.

      Шлаковая  пемза применяется как заполнитель  легких бетонов с широким диапазоном по средней плотности и прочностным  показателям. Ее используют как пористый заполнитель для конструкционно-теплоизоляционных  легких бетонов с плотностью 1300—1600 кг/м³ и прочностью 5—7,5 МПа и конструкционных бетонов с плотностью 1500—1800 кг/м³ и прочностью 10—20 МПа. Затраты на изготовление 1 м³ этого материала в 5 раз меньше, производительность труда в 4—5 раз выше, чем при производстве других пористых заполнителей. На выпуск шлаковой пемзы практически не расходуется технологическое топливо. Расход электроэнергии на производство 1 м³ щебня и песка из шлаковой пемзы составляет 6,2 кВт • ч, а на производство 1 м³ керамзитового гравия — 24, аглопорита — 47,4 кВт • ч.

      В качестве промежуточного теплоизоляционного и звукоизоляционного слоя я использовала плитный пенополистерол.  Пенополистирол — лёгкий газонаполненный материал класса пенопластмасс на основе полистирола, его производных (полимонохлорстирол, полидихлорстирол) или сополимеров стирола с акрилонитрилом и бутадиеном.

      Плитный пенополистирол выпускается в соответствии с ГОСТ 15588-86 «Плиты пенополистирольные. Технические условия». Согласно нему выпускаются плиты ПСБ и ПСБ-С (плиты пенополистирольные суспензионные  беспрессовые самозатухающие) марок 15, 25, 35 и 50.

В строительстве  применяются только плиты ПСБ-С. Плиты могут выпускаться разной плотности, толщины и размеров. Они получаются из больших блоков-заготовок путём разрезания их нагретыми струнами.

      На  торцах плит могут быть выступы (впадины) для нахлёста их друг на друга с целью недопущения образования щелей. 

      Плитный ППС широко применяется в строительстве  благодаря удачному сочетанию свойств  и низкой стоимости.

      Плиты пенополистирольные крепятся на фасадной стене с помощью пластиковых дюбелей и (или) цементно-клеевых составов. 

      Пенополистирол  имеет очень низкую теплопроводность ά =0,036 Вт/м²К, что обеспечивает очень  эффективную теплоизоляцию изолируемому объекту. Пенополистирол практически не впитывает влагу. Это очень важное свойство для теплоизоляционного материала. Т.к. если утеплитель будет впитывать влагу, то его эффективность снизится почти до нуля, а вес увеличится так, что он может просто обвалиться. Соответственно, пенополистирол не требует специальной защиты от влаги (как например минераловатные или стеловатные плиты), что значительно упрощает и ускоряет работы.

           Пенополистирол практически  не даёт усадки (уменьшение размеров), что предотвращает появление  щелей в теплоизоляционном слое, которые могут стать «мостиками холода».

     Пенополистирол  долговечен. При правильном использовании  срок его эксплуатации может быть очень длительным. Долговечность  службы высококачественного пенополистирола  подтверждена различными испытаниями. Так, в рамках научно-исследовательской работы Шведского королевского технологического института, результаты которой были опубликованы в 1999 г.,определялись минимальные сроки службы строительных материалов в конструкциях зданий. Минимальный срок службы пенополистирола был определен в 60 лет.

     Пенополистирол  пожаробезопасен. В нём присутствуют огнегасящие добавки (антипирены) которые  придают ему свойство самозатухания. В присутствии открытого пламени  пенополистирол плавится и самозатухает при исчезновении пламени. Если пенополистирол закрыт с двух сторон негорючим материалом, то пламя не распространяется внутрь стены.

Для наружной отделки фасадов используются негорючие  материалы, которые защищают пенополистирол от разрушительных факторов, в том  числе и от огня.

      Пенополистирол  экологически безопасен. Его используют для изготовления упаковки для различных пищевых продуктов, стаканчиков для кофе и смесей быстрого приготовления.

Он не содержит и не выделяет волокон и  пыли. На нём не развиваются микроорганизмы и плесень.

      Пенополистирол  относится к категории жёстких пенопластов. Он достаточно прочен для того, чтобы на нём надёжно держалась фасадная штукатурка.  С ним удобно работать. Он легко режется обычными режущими инструментами и легко крепится к стене специальными пластиковыми дюбелями, что значительно ускоряет работу на объекте.

      Пенополистирол  очень эффективный звукоизолятор. Уровень звукоизоляции составляет 46-54 dB в зависимости от плотности  и толщины. Это обеспечит должный  звуковой комфорт даже рядом с  оживлённой трассой или аэропортом. При применении пенополистирола достигается практически полная звукоизоляция соседних помещений. 

     Таблица 1

     Характеристика  готовой продукции  и сырья для  ее получения 

      1.1  Номенклатура продукции

      Наружные  стеновые панели применяются как  ограждающие конструкции в жилых  домах, строящихся по методам крупнопанельного и объёмно-блочного домостроения.

      Панели  предназначены для наружных стеновых панелей крупнопанельного домостроения.

      Панели  стеновые наружные (3-х слойные) на гибких связях:

      Панели  изготавливаются из тяжелого бетона класса В15 (М200,F75,OK=4см) с утеплителем  плитным пенополистиролом марок  ПСБ-С-50, ПСБ-С-35, ПСБ-С-25.

      Общая толщина панели 400 мм включает:

- наружный  слой бетона-80 мм;

- утеплитель-170 мм (на отдельных участках толщина утеплителя может быть 120 мм);

- внутренний  слой бетона-150 мм;

      В качестве гибких связей используются металлические стержни диаметром 8 А III специальной конструкции, имеющие антикоррозийную защиту.

      Панели  в зависимости от назначения могут  иметь дверные и оконные проемы.

      Внутренний  отделочный слой выполняется из цементно-песчанного раствора М100 толщиной 15 мм. 
 

Таблица 1.1

Характеристика  наружных стеновых панелей 

      Трехслойные наружные стеновые панели должны отвечать требования ГОСТ 11024-84[1], рабочим чертежам изделия серии 121К и 121Т и иметь заводскую готовность согласно утвержденному эталону. Проектная марка бетонных изделий по прочности на сжатие должна быть В-12,5, по морозостойкости не менее F-35.

      Нормируемая отпускная прочность бетонных панелей  в процентах от класса прочности  на сжатие:

70% - в  теплый период года;

85% - в  холодный период года.

      В бетоне и растворе изделий не должно быть трещин, за исключением местных  поверхностных усадочных и других технологических трещин шириной  раскрытия не более 0,2 мм.

      Арматурная  сталь в панелях наружных стен должна соответствовать классам: А-1, А-2,А-3,Вр-1,В-1.

      Для армирования железобетонных конструкций  применяют стержневую и проволочную  арматурную сталь.

      Открытые  поверхности стальных закладных  элементов: анкерные выпуски монтажные  петли, закладные детали должны быть очищены от наплывов бетона и раствора.

      Фактурная поверхность изделия должна соответствовать  утвержденному эталону. Участок  верхней и боковых торцевых граней панелей, предназначенных для образования  зон водо- и воздухоизоляционных  стыков между панелями, должен быть покрыт грунтовочными составами.

      Значения  отклонений геометрических размеров не должны превышать: по длине и высоте панели - 5мм; по толщине - 5мм; размеры  проемов - 5мм; для закладных элементов - 10мм. Отклонение фактической массы от номинальной не должно превышать 11%.

Промежуточный слой выполняется из пенополистирола по ГОСТ 51263-99[5].

      Маркировка  панелей - по ГОСТ 13015.2-81[7]. Маркировочные  надписи и знаки следует наносить на наружной поверхности стеновых панелей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2.Технологическая схема процесса 

Рис. 1. Конвейерная технология изготовления железобетонных изделий: 
I — зона хранения сырья; II — зона приготовления бетонной смеси; III — зона изготовления арматурных элементов; IV — зона изготовления и выдачи изделий; 1 — пост разгрузки щебня и песка; 2 — приемные бункера; 3 — аккумулирующие бункера; 3 — транспортная галерея; 5 —расходные бункера; 6 — смесительное отделение; 7 —силосный склад цемента; 8 — вагон с цементом; 9 — пропарочная камера; 10 — пост укладки термоизоляционного слоя (если нужно); 11 — пост доводки изделий; 12 — пост формования изделий; 13 — пост укладки арматуры; 14 — смазка форм; 15 — очистка форм; 16 — передаточная тележка; 17 — пост распалубки; 18 — пост контроля