Производство стеновых панелей

Введение

В настоящее  время остро стоит проблема нехватки жилья. В связи с этим происходит увеличение темпов строительства жилых  и общественных зданий. Для поддержания  высоких темпов роста строительства  необходимо соответственно увеличивать  производство строительных материалов.

Целью данного  курсового проекта является разработка завода по производству наружных стеновых панелей, отвечающих современным требованиям по теплоизоляционным, прочностным и эксплуатационным свойствам.

Стеновые  панели – это искусственные камни  больших размеров, являющимися готовыми элементами стен или фундаментов. Их применение позволяет повысить степень  сборности сооружений и снизить  трудовые затраты на строительной площадке.

Разработка  производства осуществляется с учетом новых достижений и результатов  исследований в области приготовления  бетонной смеси, транспортирования, формования и тепловой обработки.

В данной курсовой работе будет рассматриваться производство трехслойных наружных стеновых панелей по конвейерной технологии.

Панель  представляет собой трехслойную  конструкцию, в которой между  плоскими железобетонными слоями, соединенными между собой стальными гибкими  связями, расположен слой эффективной  теплоизоляции из пенополистирола или минераловатных плит.

Трехслойные стеновые панели обладают великолепными  теплоизоляционными свойствами (практически  отсутствуют "мостики холода"), превосходя по этому параметру прочие традиционные строительные материалы, а также другими немаловажными  факторами: высокой прочностью и  морозостойкостью наружного слоя и  хорошей звукоизоляцией внутреннего  слоя.

Важным  отличием железобетонных «сэндвич-панелей» является возможность использовать их не только как навесные, но как несущие и самонесущие конструкции, благодаря чему они нашли широкое применение в строительстве многоэтажных зданий. Появилась уникальная возможность изготовлять панели любого размера, вплоть до 3х6 м. Монтаж таких крупногабаритных панелей существенно сокращает срок строительства.

Конструкция панелей позволяет легко варьировать  сопротивление теплопередаче в  зависимости от климатических условий  и назначения объекта. То, что раньше было фантастикой, теперь становится реальностью. Стены домов могут быть теплыми, тонкими и прочными одновременно.

Наружная  лицевая поверхность может иметь  различную отделку. Наиболее интересен  финский метод "царапанья", придающий  фактурному слою привлекательный вид  без последующей обработки. В  данной курсовой работе представлена технология производства трехслойных  стеновых панелей с отделкой декоративными  бетонами.

Применение  трехслойных стеновых панелей является перспективным способом значительно  сокращать сроки строительства. Трехслойные панели обеспечивают высокое  сопротивление теплопередаче и  могут использоваться при строительстве  объектов гражданского и промышленного  назначения.

При производстве панелей можно применять конвейерный, агрегатно-поточный или стендовый  способ производства.

Конвейерное производство – усовершенствованный  поточно-агрегатный способ формования наружных стеновых панелей. Весь процесс изготовления стеновых панелей разделяется на технологические операции, причём одна или несколько из них выполняются на определённом посту.

Оборудование  конвейеров рассчитано на изготовление определённого вида изделий.

При стендовом  производстве изделия формуют в  стационарных формах и твердеют они  на месте формования.

При кассетном  способе формование и твердение  изделий происходит в вертикальной форме – кассете, которая состоит  из ряда отсеков для изделий, образованных стальными или железобетонными  вертикальными стенками. Стендовые  технологические линии целесообразно  использовать для изготовления крупноразмерных, особенно предварительно-напряженных  изделий, которые неэффективно изготовлять  на поточно-агрегатных или конвейерных  линиях.

В проекте  применяются современные установки  и аппараты. Для производства трехслойных  стеновых панелей в качестве внутреннего  теплоизоляционного слоя применяется  перспективный материал – полистиролбетон.

Отличительной особенностью изготовления таких конструкций  является последовательная укладка  слоев в едином технологическом  цикле с образованием монолитного  сечения, что устраняет необходимость  установки стальных или дискретных железобетонных связей между слоями.

 В  условиях современного рынка  лидирующие позиции в отрасли  строительной индустрии занимают, как правило, предприятия, на  которых активно внедряются новые  разработки, наукоемкие технологии  и продукция. Поэтому в данном  курсовом проекте применяются  современные приборы, оборудование  и технологии, позволяющие повысить  производительность труда, улучшить  качество продукции, снижать износ  оборудования и вредное воздействие  на окружающую среду. Наружные стеновые панели применяются как ограждающие конструкции в жилых домах, строящихся по методам крупнопанельного и объёмно-блочного домостроения.

1 Основные свойства готовой продукции, сырья и вспомогательных материалов

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

Панели  классифицируют по следующим признакам, характеризующим их типы:

1. Назначению в здании;
2. Конструктивному решению;
3. Числу основных слоев.

По назначению в здании панели подразделяют на панели для:

• надземных этажей;
• цокольного этажа или технического подполья;
• чердака.

По конструктивному  решению панели подразделяют на:

• цельные;
• составные.

По числу  основных слоев панели подразделяют на:

• однослойные;
• слоистые (двух- и трехслойные).

Слоистые панели могут быть сплошными (без воздушных прослоек) и с  воздушными прослойками. Двух- и трехслойные  панели с воздушной прослойкой, расположенной  за наружным слоем, в дальнейшем именуются  двух- и трехслойными панелями с  экраном, также могут выпускаться  сплошные и с оконным проёмом.

Панели выпускаются с оконными проёмами марки 2ПС 60.33.35-50Л.

Условные обозначения марки: первая группа содержит обозначение типа панели – 2ПС и ее номинальные габаритные размеры 5990×3275×350мм (значения которых  округляют до целого числа): длину  и высоту в дециметрах – 60 и 33, толщину  в сантиметрах – 35. Во второй группе указывают марку бетона по прочности  на сжатие и вид бетона – 50Л, т.е марка М50, легкий бетон.

Стеновые панели изготавливаются  однослойными из лёгкого бетона – керамзитобетона марки М50 и классом по прочности В3,5.

Наружные стеновые панели изготавливаются  в соответствии с требованиями ГОСТ 11024.

В бетоне и растворе панелей, поставляемых потребителю, не должно быть трещин, за исключением местных поверхностных  усадочных и других технологических  трещин шириной не более: 0,15 мм - на участках, где согласно проектной документации требуется контролировать ширину раскрытия  трещин при испытании панелей  нагружением.

Объём бетона применяемый для изготовления панели – 5,84 м³. Расход арматурной стали на изделие – 94 кг

Таблица 1 - Характеристика готовой продукции и сырья для ее получения

Цемент:

Железнодорожным транспортом доставляется цемент марки 300-400 из цементного завода города , так как требуемая марка изделий из тяжелого бетона составляет 100-200.

Заполнители:

Заполнители занимают в бетоне 80% объема и оказывают  влияние на свойства бетона, его  долговечность и стойкость. Введение в бетон заполнителей позволяет  резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и  дефицитным компонентом.

Песок:

Песок –  это механическая, осадочная горная порода, с размерами частиц от 0,14 до 0,5 мм (ГОСТ 8736 – 93).

Песок должен быть изготовлен в соответствии с  требованиями настоящего стандарта  по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем.

1.1 Песок  в зависимости от значений  нормируемых показателей качества (зернового состава, содержания  пылевидных и глинистых частиц) подразделяют на два класса.

1.2 Основные  параметры и размеры

Дата.

Подп.

№ докум.

Лист

Изм.

КП.ПСМИК.СТФ-07

Лист

1.2.1 В зависимости от зернового состава песок подразделяют на группы по крупности:

I класс  - очень крупный (песок из отсевов  дробления), повышенной крупности,  крупный, средний и мелкий;

II класс  - очень крупный (песок из отсевов  дробления), повышенной крупности,  крупный, средний, мелкий, очень  мелкий.

1.2.2 Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности.

1.2.3.Зерновой  состав определяется путем просеивания  через набор сит.

Если  модуль крупности песка, принадлежащего к одной группе, а полный остаток  на сите №0,63 к другой группе, то предпочтение отдается модулю крупности.

Частный остаток – это остаток на данном сите, а полный остаток – это  остаток на данном сите и всех выше лежащих сит.

1.2.4. Содержание  зерен крупностью св. 10,5 и менее  0,16 мм не должно превышать значений.

Щебень:

Щебень  из горных пород - неорганический зернистый  сыпучий материал с зернами крупностью св. 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления.

Щебень  должен удовлетворять всем требованиям  указанных в ГОСТ 8267-95.

Щебень  и гравий должны изготавляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем.

Щебень  и гравий выпускают в виде следующих  основных фракций: от 5 (3) до 10 мм; св. 10 до 15 мм; св. 10 до 20 мм; св. 15 до 20 мм; св. 20 до 40 мм; св. 40 до 80 (70) мм и смеси фракций от 5 (3) до 20 мм.

Прочность щебня и гравия характеризуют  маркой, определяемой по дробимости щебня (гравия) при сжатии (раздавливании) в цилиндре.

Морозостойкость щебня и гравия характеризуют  числом циклов замораживания и оттаивания, при котором потери в процентах  по массе щебня и гравия не превышают  установленных значений. Допускается  оценивать морозостойкость щебня  и гравия по числу циклов насыщения  в растворе сернокислого натрия и  высушивания. При несовпадении марок  морозостойкость оценивают по результатам  испытания замораживанием и оттаиванием. Щебень и гравий по морозостойкости  подразделяют на следующие марки: F15; F25; F50; F100; F150; F200; F300; F400.

 Вода:

Для приготовления  бетонной смеси используют водопроводную  питьевую, а также любую воду, имеющую водородный показатель рН не менее 4 и не более 9, то есть некислую, не окрашиваемую лакмусовую бумагу в  красный цвет. Вода не должна содержать  сульфатов более 2700 . В сомнительных случаях пригодность воды для приготовления бетонной смеси необходимо проверять путем сравнительных испытаний образцов, изготовленных на данной воде и на обычной водопроводной. Для приготовления бетонной смеси можно применят морскую и другие соленые воды, удовлетворяющие приведенным выше условиям. Исключением являются бетонирование внутренних конструкций жилых и общественных зданий и надводных железобетонных сооружений в жарком и сухом климате, так как морские соли могут выступить на поверхность бетона, а также вызвать коррозию стальной арматуры. Содержание растворимых солей допускается в воде для изготовление железобетона с ненапрягаемой арматурой не более 5000 мг/л, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л, для бетона преднапрягаемых конструкций – соответствует не более 2000 и 600 мг/л. ГОСТ 23732 – 79.

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 прочностных свойств, значения коэффициента вариации активности не должны превышать 4%.

Перевозят и хранят цемент так, чтобы он был  предохранен от увлажнения, распыления и других потерь. Следует учитывать, что при хранении даже в закрытых складах активность цемента, особенно тонкомолотого, постепенно падает, так  как он поглощает из воздуха влагу  и углекислый газ. Как показали опыты, обычный цемент при нормальных условиях хранения через 1 мес. теряет 8 – 15 % своей  активности, через 3 мес. теряет прочность  до 20 %, через 6 мес. - до 30 %, через год  – до 40 %. Таким образом всего через пол года хранения цементы марок от М600 до 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. В паспорте помимо вида и марки цемента и названия завода-изготовителя указывается нормальная густота цементного теста и средняя активность цемента при пропаривании по режиму 3+6+2 ч, температуре изотермического прогрева 85±5°С и испытании через сутки с момента изготовления.

Панели  трехслойной конструкции разработаны  толщиной 300 мм. Внутренний (несущий) слой толщиной 70мм из тяжелого бетона класса бетона С12/15 (В15, М200).

Наружный  слой толщиной 50 мм из тяжелого бетона класса В 15 на белом цементе с добавкой красителя.

Утеплитель - плиты полистирольные вида ПСБ-С  марки 25 по ГОСТ 15588-86. Толщина слоя утеплителя 180мм.

Из-за своей  закрытой пористой системы пенополистирол обладает уникальными физико-механическими характеристиками:

- низкая  теплопроводность,

- низкое  влагопоглощение,

- высокая  механическая прочность на сдвиг  и растяжение,

- широкий  температурный диапазон,

- малый  вес.

Наружный  и гибкий слой соединены между собой гибкими связями. Морозостойкость бетона должна быть не менее F50

Армирование панели производится пространственными  каркасами, сетками и отдельными стержнями, выполненными из стали класса S240 ГОСТ 5781-82* и S500 ГОСТ 6727-60*. Строповочные и монтажные петли выполнены из стали класса S400 ГОСТ 5781-82*. Для закладных изделий принята полосовая сталь по ГОСТ 103-76* марки ВСТЗ КП2 по ГОСТ 380-71*.

Панели  отпускаются предприятием – изготовителем  с максимальной готовностью:

- с гладкой  бетонной поверхностью,

- наружной  поверхностью панели;

Технические требования, предъявляемые к конструкции.

Наружные  стеновые панели должны изготавливаться  в соответствии с требованиями ГОСТ 11024-84 по проектной и технологической  документации, утвержденной в установленном  порядке. Панели должны быть прочными и жесткими и при испытаниях выдерживать  контрольные нагрузки, указанные  в рабочих чертежах.

Материалы и изделия, применяемые для изготовления панелей, должны удовлетворять требованиям  действующих стандартов на эти материалы  и обеспечивать получение панелей  заданных качеств.

Размеры панелей должны соответствовать  указанным в рабочих чертежах.

Отклонения  от проектных размеров панелей, указанных  в рабочих чертежах не должны превышать:

По длине 6000 мм, высоте 2800 мм - ±6 мм

толщине 300 мм – ±5 мм;

Разность  длин диагоналей при наибольшем размере (длине и высоте) не должна превышать 10 мм;

Неплоскостность лицевых поверхностей не должна быть более 10 мм;

Перпендикулярность  смежных торцевых граней не должна превышать на участках длиной 400 мм-2 мм, 1000 мм -2,5 мм;

Отклонение  от прямолинейности не должно превышать  на всей длине панели длиной 4000 - 8000мм – 6,0 мм;

Размер, определяющий положение  элементов: стальных закладных изделий, расположенных в соответствии с  проектной документацией на одном уровне с поверхностью бетона и не служащих фиксаторами при монтаже:

в плоскости панели:

для элементов закладных  изделий размером в этой плоскости  до 100 мм - 5,0

для элементов закладных  изделий размером в этой плоскости  св. 100 мм - 10,0

из плоскости панели - 3,0

Отклонение  от линейного размера по толщине  наружного защитно-декоративного  слоя панели, а также суммарная  толщина наружного защитно-декоративного  слоя и основного бетонного слоя слоистой панели, которые являются нижними при формовании +5 мм.

Отклонение  от линейного размера по размерам конечного сечения отдельных  армированных бетонных связей (шпонок) и толщине армированных ребер, соединяющих  наружный и внутренний основные слои трехслойных панелей, и ребер, образующих утолщения этих слоев (например, по периметру панели или проема) +5 мм.

Значения  действительных отклонений толщины  защитного слоя бетона до конструктивной арматуры не должны превышать удвоенных  предельных значений отклонений, установленных

ГОСТ 13015.0-83 по толщине защитного слоя бетона до рабочей арматуры, но не более 20 мм.

Значения  действительных отклонений толщины  отдельных слоев панелей, а также  размеров армированных бетонных связей (шпонок) в трехслойных панелях  и ребер, образующих утолщения слоев  в этих панелях, не должны превышать + 5 мм.

Толщина защитного слоя бетона до рабочей  арматуры, гласно рабочим чертежам, должна быть не менее 15мм.

Отклонение  толщины защитного слоя бетона до рабочей арматуры от проектной величины не должно превышать + 16; - 5 мм.

Стальные  закладные изделия и соединительные накладки должны быть защищены от коррозии в соответствии со СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии" и рабочих чертежей.

Внешний вид и качество отделки поверхностей панелей должны соответствовать  утвержденному образцу-эталону панели или ее фрагменту и удовлетворять  требованиям ГОСТ 13015.0-83 и ГОСТ 11024-84.

Отклонение  фактической массы панелей при  отпуске их потребителю от номинальной  отпускной массы, указанной в  проектной документации, не должно превышать для трехслойных стеновых панелей при суммарной толщине  наружного и внутреннего бетонных слоев свыше 200 мм ±10%.

Категории бетонных поверхностей панелей должны соответствовать требованиям ГОСТ 13015.0-83.

Значение  нормируемой отпускной прочности  бетона и раствора панелей в процентах  от класса или марки по прочности  на сжатие следует принимать равным 150 для тяжелого бетона класса В15 и выше. Для холодного периода года допускается повышать значение отпускной прочности бетона или раствора в процентах от класса или марки по прочности на сжатие, но не менее 85 - для тяжелого бетона всех классов.

Панели  должны удовлетворять требованиям  по прочности, установленной рабочими чертежами. При этом испытания панелей  нагружением не производят. Фактическая прочность бетона должна соответствовать требуемой, назначенной по ГОСТ 18105-86. Поставку панелей потребителю следует производить после достижения бетоном требуемой отпускной прочности.

Стальные  формы должны удовлетворять требованиям  ГОСТ 12506-67.

Форма и  размеры арматурных и закладных  изделий и их положение в панелях  должны соответствовать указанным в рабочих чертежах. Материалы, применяемые для изготовления бетона, должны обеспечивать выполнение технических требований к бетону, установленных ГОСТ 11024-84.

Панели  следует транспортировать в соответствии с требованиями ГОСТ 13015.4-84.

Панели  следует хранить в кассетах в  вертикальном или наклонном положении. Каждая панель должна быть установлена  на деревянные подкладки высотой  не менее 30 мм. Способ монтажа - укрупненная  сборка.

При проектировании панелей с гибкими связями  должны выполнятся требования ГОСТ 11024 "Панели стеновые наружные бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Общие технические условия" и " Рекомендации по конструированию, изготовлению и применению трехслойных панелей наружных стен с гибкими связями повышенной стойкости к атмосферной коррозии", разработанными ЦНИИЭП жилища.

Для обеспечения надежной работы гибких связей при пожаре исходя из теплостойкости арматуры определены требования к толщинам бетонных слоев трехслойных панелей на гибких стеклопластиковых связях, а также требования к проектной глубине заделки концов арматуры в бетон.

3.3 Технологическая схема процесса

Конвейерное производство – усовершенствованный  поточно-агрегатный способ формования наружных стеновых панелей. При конвейерном  способе технологический процесс  расчленяется на элементные процессы, которые выполняются одновременно на отдельных рабочих постах.

При конвейерном способе, формы  с изделиями перемещаются от одного поста к другому специальными транспортными устройствами, каждое рабочее место обслуживается  закреплённым за ним звеном. Для  конвейера характерен принудительный режим работы, т.е. одновременное  перемещение всех форм по замкнутому технологическому кольцу с заданной скоростью. Весь процесс изготовления стеновых панелей разделяется на технологические операции, причём одна или несколько из них выполняются  на определённом посту.

Тепловые агрегаты являются частью конвейерного кольца и работают в  его системе также в принудительном режиме (ритме). Это обуславливает  одинаковые или кратные расстояния между технологическими постами (шаг  конвейера), одинаковые габариты форм и развёрнутую длину тепловых агрегатов.

Оборудование конвейеров рассчитано на изготовление определённого вида изделий.

Конвейерный способ обеспечивает высокую  степень механизации и автоматизации  производства, эффективное использование  производственных площадей.

К недостаткам  этого способа относят сложность  оборудования и трудность переналадки  на выпуск изделий другого вида.

По технико-экономическим показателям  можно сделать вывод, что производство стеновых панелей по конвейерной  технологии намного эффективнее, т.к. годовая выработка на одного рабочего почти в два с половиной  раза выше, а съём с 1 м² площади почти в четыре раза выше по сравнению со стендовой технологией.

Приготовление бетонной смеси.

Бетонная  смесь подается в пролет самоходными  бункерами тракта подачи бетона и  далее, через бункера – накопители, ленточным конвейером в бетоноукладчики  линии.

Панели  перекрытия изготавливаются из тяжелого бетона класса С 12/15. Материалы, применяемые для приготовления бетонной смеси, должны соответствовать требованиям действующих стандартов: ГОСТ 10268-80 «Бетон тяжелый. Технические требования к заполнителям».

Химическая добавка 

Песок

Портландцемент

Керамзит. гравий

Транспортер

Расходный Бункер

Бетономешалка 1

Бетономешалка 2

Транспортер ленточный

Транспортер ленточный

Бетоноукладчик  с двумя бункерами

Укладка декоративного  слоя

Камера пропаривания

Пост распалубки

Пост доводки  и комплектации

Пост чистки и  смазки

Пост армирования

Склад арматурных изделий

Арматур-ный цех

Арматурная сталь

Укладка бетонной смеси

Виброплощадка

Склад готовой  продукции

Декоративный  бетон

Рисунок 1 – Технологическая схема производства трехслойных стеновых панелей