Производство цементов

Содержание:

Введение………………………………………………………………......................3

1  Общие положения………………………………………………………………..5

1.1 Ассортимент и классификация цементов на основе портландцементного клинкера……………………………………………………………………………...5

1.2 Характеристика используемых  в производстве сборного железобетона  на заводе № 352 г. Ростов-на-Дону цементов………………………………………..7

2 Расчетная часть……………………………………………………………………9

2.1. Расчет потребности  ввяжущих (с учетом норм естественной  убыли и трудноустранимых потерь  сырья) в процессе производства, от момента их поставки на  предприятие до момента изготовления  бетонной смеси…………………………………………………………………………………9

2.2. Расчет потребности  в цементах по заданной годовой  производительности по отдельным  видам изделий………………………………………………………….10

2.3. Определение количества  и объема складских емкостей……………………10

2.4. Разработка условий  транспортирования, приемки и  хранения получаемого предприятием  вяжущего…………………………………………………………..11

         2.5. Определение основных показателей  качества цементов…………………..13

2.6. Составление плана  лаборатории по испытанию вяжущих,  разработка ее оснащенности………………………………………………………………………16

2.7. Составление контрольных  карт, журнала контроля одного  из параметров (по выбору), составление  паспорта качества, маркировка цементов……………….18

2.8. Определение основных  сопроводительных документов при  поставке цементов……………………………………………………………………………..19

3 Охрана труда, техника  безопасности и охрана окружающей  среды………..20

Список использованной литературы……………………………………………..22

       Введение

Вяжущие вещества и бетоны на  их основе – древние строительные материалы. Первым природным вяжущим  была глина. Однако в виду низких потребительских  качеств данных материалов люди занимались поиском более современных вяжущих.

Развитие производства вяжущих  материалов на Руси связано со строительством древних городов – Киева, Новгорода, Ростова, Владимира, Москвы.

Рождением же цемента в  современном понимании считается 1822 год, когда русский строитель  Егор Челиев получил вяжущий материал из смеси извести и глины. Свои результаты он изложил в книге  «Тракт об искусстве изготовлять  хорошие строительные растворы», изданной в Петербурге. Несколько лет спустя, он же выпустил книгу, где описал способ производства искусственного камня, названного портландцементом из-за своей схожести с камнем, добываемом вблизи г. Портленда.

Но, не смотря на то, что это  названиие сохранилось и до наших  дней, полученное Аспдином вяжущее  не было портландцементом в современном  смысле этого слова, в отличии  от гидравлического вяжущего, описанного Челиевым. Начиная со второй половины 19 века,  портландцемент прочно входит в строительную практику.

Сегодня цемент применяют  для изготовления монолитного и  сборного бетона, железобетона, асбестоцементных изделий, строительных растворов, облицовочных плит, труб, многих других искусственных  материалов, скрепления отдельных элементов  конструкций и сооружений, жароизоляции и др.

Крупными потребителями  цемента являются нефтяная и газовая  промышленность. Цемент и получаемые на его основе современные строительные материалы успешно заменяют в  строительстве дефицитную древесину, кирпич, известь, и др. обычные материалы. Существует множество разновидностей цемента и все они, в той  или иной степени, отличающиеся по своим  технологическим свойствам.

В настоящее время Россия занимает пятое место в мире по объемам производства цемента, уступая  Китаю, Индии, США и Японии. Российская цементная промышленность находиться в числе самых быстрорастущих мировых индустрий с темпами  около 9%, при этом в ближайшие  годы можно прогнозировать увеличение темпов роста.

Цель данной курсовой работы заключается в обобщении и  закреплении полученных теоретических  знаний. Основными задачами работы являются: изучение ассортимента и  классификации цементов, их основных свойств и характеристик, установление показателей качества и области  применения цементов, рассмотрения условий  транспортирования, приемки и хранения цементов.

В курсовой работе также  были произведены расчет потребности  предприятия по производству сборного железобетона в цементах (на примере  завода №352 г. Ростов н/Д) и определение  количества и объема складских емкостей для хранения цементов.

1  ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

         1.1 Ассортимент и классификация цементов на основе портландцементного клинкера.

Минеральные вяжущие вещества — это материалы, которые при  смешивании с водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно  затвердевать, переходя в камневидное  состояние. После затвердевания  вяжущее вещество скрепляет в  одно целое, т.е. как бы связывает  между собой, камни либо зерна  сыпучих материалов — песка, гравия, щебня.

Различают органические и  минеральные (неорганические) вяжущие  вещества.

К органическим относятся  битум, деготь, полимеры. Эти вещества переходят в рабочее состояние  при нагреве либо растворении  в органических растворителях.

Минеральные вяжущие выпускают  в виде тонких высокодисперсных порошков (цемента, гипсового вяжущего). Реже применяют вяжущие в виде высоковязких жидкостей (жидкого стекла, фосфатных  вяжущих). Как правило, минеральные  вяжущие переводят в рабочее  состояние путем смешивания с  водой. Этот процесс называют затворением вяжущего. Некоторые вяжущие, например магнезиальный цемент, затворяют водными растворами солей.

В зависимости от условий  твердения вяжущего, а также от области применения различают воздушные  и гидравлические вяжущие вещества. Воздушные вяжущие способны затвердевать и сохранять прочность длительное время только на воздухе. К этой группе относят воздушную известь, гипсовые вяжущие, магнезиальный цемент. При  систематическом увлажнении затвердевшие воздушные вяжущие теряют прочность, поскольку они не водостойки. Поэтому эти вяжущие можно применять лишь в таких частях сооружений, которые не подвергаются действию воды.

Гидравлические вяжущие вещества (цементы) способны после предварительного твердения на воздухе твердеть в последующем как на воздухе, так и в воде. К этой группе материалов относятся портландцемент, глиноземистый цемент и вяжущие на их основе, гидравлическая известь и известесодержащие гидравлические вяжущие вещества, шлакощелочные вяжущие. Некоторые из этих материалов и, в частности, известково-кремнеземистые вяжущие интенсивно твердеют лишь в условиях автоклавной обработки.

Наибольшее значение для  строительства в настоящее время  имеют гидравлические вяжущие, входящие в группу цементов, изготавливаемые  на основе портландцементного и глиноземистого клинкеров (продуктов спекания определенного  химического состава): портландцемент, глиноземистый цемент и их разновидности. На их основе изготавливают наиболее массовые материалы — цементные бетоны и растворы.

Различают следующие виды цементов представленные в таблице 1.

Таблица 1- Основные классификационные признаки цементов.

          1.2 Характеристика используемых в производстве сборного железобетона на заводе № 352 г. Ростов-на-Дону цементов.

ШПЦ 300 – шлакопортландцемент  марки 300  получается местным помолом портландцементного клинкера, гипса и гранулированного доменного шлака. Шлаки должны быть не менее 21% и не более 60%. Чем больше шлака, тем меньше активность цемента. Выпускают марки 300, 400, 500. По сравнению с портландцементом ШПЦ характеризуется замедленным нарастанием прочности в первые сроки, в дальнейшем скорость твердения повышается и к 6-12 месяцам его прочность приближается к прочности портландцемента. ШПЦ имеет низкую экзотермию и повышенную устойчивость к агрессивному воздействию. Используют при гидротехническом строительстве, в строительстве портовых сооружений. Не рекомендуется применять ШПЦ для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и таянию, а также при пониженных температурах.

ПЦБ 3 – 500 – Д20 – портландцемент белый 3-го сорта, марки 500, с 20% минеральных добавок, с коэффициентом отражения не менее 70 %. Используется для производства декоративных (белых, светлых) бетонов и растворов.

 ГЦ 40 – глиноземистый цемент марки 40 - гидравлическое вяжущее, предназначенное для изготовления быстротвердеющих строительных и жаростойких растворов и бетонов.

Содержание глинозема (Al2O3) в цементе должно быть не ниже 35 %.

По прочности на сжатие в возрасте 3-х суток цемент подразделяется на марки: 40, 50 и 60.

Цемент марки 40 обозначается: ГЦ 40 ГОСТ 969-91.

Физико-механические показатели цемента:

1) Предел прочности при  сжатии, МПа, не менее в возрасте:

1 сут.  22,5

3 сут.  40

2) Тонкость помола:

Остаток на сите с сеткой № 008 по ГОСТ 6613, % не более 10

3) Сроки схватывания:

начало, мин, не ранее   45

конец, час, не позднее  10

Плотность цемента в рыхлом состоянии - 850 -1100 кг/ м³.

К особым свойствам относятся: быстрое нарастание прочности в  раннем возрасте. Причем следует заметить, что глиноземистый цемент не быстро, а нормально схватывающийся цемент.

Сроки схватывания могут  быть изменены введением замедлителей (борной кислоты, буры, хлористого кальция) или ускорителей (известь, портландцемент, гипс и др.)

За 28 суток твердения глиноземистый  цемент выделяет тепло в количестве 70 кал/г. Характерна высокая скорость тепловыделения.

Экзотермические реакции  начинаются через 5-8 часов после  затворения.                                                Причем к суточному возрасту выделяется 70-80 % общего количества тепла.

При твердении, протекающем  при температуре выше 30 °С, прочность  цемента снижается в 3-4 раза.

Отрицательное влияние высокой  температуры в раннем возрасте твердения  сказывается резче, чем в более  позднем.

При пониженных положительных  температурах твердение происходит менее интенсивно, но все же значительно быстрей, чем портландцемента.

При охлаждении массы цемента (бетона) ниже -2 °С твердение его с водой практически прекращается. Поэтому для твердения необходимо обеспечить оптимальные температурные условия. Растворы и бетоны на глиноземистом цементе водонепроницаемы, химически стойки, огнестойки, огнеупорны, термически устойчивы.

        2. Расчетная часть

        2.1 Расчет потребности вяжущих в процессе производства, от момента их поставки на предприятие до момента изготовления бетонной смеси.

Расход в сутки –  это потребность в вяжущем  на момент подачи в бетономешалку  без учета потерь на предшествующих стадиях. Поэтому необходимо рассчитать потребность в вяжущем с учетом потерь.

Таблица 2 - Типовые нормы естественной убыли и трудноустранимых потерь сырья на предприятиях стройиндустрии.

Для выполнения расчетов составляется схема транспортирования вяжущих  от проходной до бетоносмесительного  узла, схема приведена на  рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема движения вяжущего по предприятию по производству сборного железобетона

Из этого следует, что  ШПЦ 300 необходимо поставлять 5,049т., а  не 5 т.; ПЦБ 3-500-Д20 15,14т., а не 15т.; и  ГЦ 40 3,029т., а не 3т.

        2.2 Расчет потребности в цементах по годовой производительности.

Годовая производительность для ШПЦ 300: Qп = 5,017 · 253 = 1269,30 т/год

ПЦБ 3-500-Д20: Qп = 15,052 · 253 = 3808,15 т/год

ГЦ40: Qп = 3,010 · 253 = 761,53 т/год

       2.3 Определение количества и объема складских емкостей.

Для определения объема складских  емкостей необходимо определить нормативный  запас хранения (в сутках) вяжущего, в зависимости от его вида.

Расчет объема емкостей для  хранения цементов по формуле:

Vскл = (Qn · n · k)/(365 · pц), где

Qn – годовая производительность, м³/год

n – продолжительность  хранения в сутках

k – коэффициент заполнения  емкостей

pц – расчетная плотность цемента, т/ м³

1.    ШПЦ 300

Vскл = (1269,30 · 7 · 0,7) / (365 · 1) = 17,04 м³

2.     ПЦБ 3-500-Д20

Vскл = (3808,15 · 30 · 0,7) / (365 · 1) = 219,09 м³

3.     ГЦ 40

Vскл = (761,53 · 7· 0,7) / (365 · 1) = 10,22 м³

Из ряда по одновременной  вместимости цемента в силосы 240, 360, 480, 720, 1100, 1700, 2500, 4000, выбираем 360т.

Для расчета вместимости в каждый силос – 360/6. получаем вместимость каждого силоса 60т. Распределим силосы с учетом того, что цементы различных марок нельзя перемешивать.

1 силос - ПЦ 300 -17,04 т.

2 силос -ПЦБ 3 - 500 - Д20 - 54,8т.

3 силос ПЦБ 3-500-Д20 - 54,8т.

4 силос ПЦБ 3-500-Д20 - 54,8 т.

5 силос ПЦБ 3-500-Д20 –  54,8т.

6 силос ГЦ 40- 10,22 т.

2.4 Разработка условий  транспортирования, приемки и  хранения получаемого предприятием вяжущего.

 
         Транспортирование цементов осуществляется железнодорожным транспортом с соблюдением правил перевозок грузов. Поставляется цемент без упаковки в специализированных вагонах-цементовозах. Транспортное средство должно быть очищено и исправно. При транспортировании цемент должен быть защищен от воздействия влаги и загрязнения.

         Отгрузку глиноземистых цементов без упаковки в специализированном транспорте производят по согласованию изготовителя с потребителем. 
        Допускается отгрузка цементов без упаковки в мягких контейнерах по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

        Отгрузку белых портландцементов без упаковки в специализированном транспорте производят по согласованию изготовителя с потребителем.

         Приемку цемента осуществляет служба технического контроля изготовителя. Партия цемента может быть принята и поставлена, если результаты испытаний по всем показателям соответствуют требованиям нормативного документа.

          В случае обнаружения при приемосдаточных испытаниях цемента малозначительного дефекта, не превышающего по величине предельного значения, партию принимают, но учитывают ее как дефектную при оценке общего уровня качества. Общее количество партий с малозначительными дефектами, принятых в течение квартала. Не должно быть более 5% общего количества партий данного вида цемента, поставленных за этот период.

         Каждая партия цемента или ее часть, поставляемая в один адрес, должна сопровождаться документом о качестве, в котором указывают:

- наименование изготовителя, его товарный знак и адрес

- наименование или условное  обозначение цемента по нормативному  документу

- номер партии и дату  отгрузки

- вид и количество минеральной  добавки в цементе

- класс прочности, марку  цемента

- нормальную густоту цементного  теста (для общестроительных цементов)

- среднюю активность цемента  при пропаривании за предыдущий  месяц для общестроительных цементов)

- значение удельной эффективной  активности естественных радионуклидов  в цементе по результатам периодических  испытаний

- номер вагона

- гарантийный срок соответствия  цемента требованиям нормативного  документа, сут.

- знак соответствия при  поставке сертифицированного цемента

- обозначение нормативного  документа.

 Если цемент обладает признаками ложного схватывания, то это должно быть указано в документе о качестве.

                    Маркировка должна быть отчетливой содержать:

- наименование изготовителя  и его товарный знак

- условное обозначение  цемента или его полное наименование  в соответствии с нормативными  документом

- класс прочности (марку)  цемента

- обозначение нормативного  документа, по которому поставляют  цемент

- среднюю массу нетто  цемента в упаковке или в  транспортном средстве

- знак соответствия при  поставке сертифицированного цемента

      Каждое транспортное средство снабжают ярлыком, в котором указывают дополнительно номер партии цемента и дату отгрузки. Ярлык прикрепляют в доступном месте.

       Также каждая партия должна сопровождаться сертификатом, накладной. Приемку осуществляют на разгрузочной площадке.

Храниться цемент должен раздельно  по видам и по маркам, в силосах.

      2.5 Определение основных показателей качества цементов.

Таблица 4; Показатели качества цементов.

2.6 Составление плана лаборатории  по испытанию вяжущих, разработка  ее оснащенности.

Таблица 5- Оснащенность лаборатории испытательным оборудованием.

 План лаборатории: 

Рисунок 2- План лаборатории

1 - Стеллаж:

1. Мерная посуда, термометры, колбы Ле Шателье, прибор определения активности цемента экспресс-методом, электрические весы

2 -  сан. узел

3 -  пропарочная камера

4 - 2-ой стеллаж:

4.1- прибор ПСХ-2, весы с  разновесами

5 -  столы:

5.1- сферическая чаша, металлическая  линейка, металлический цилиндр  объемом  1литр

6 - сито с сеткой №008

7 - пресс

8 –виброплощадка

9-емкости с цементом

10- сушильный шкаф

11- устройство для испытания  балочек на изгиб в стандартном  высокоточном прессе

         2.7 Составление контрольных карт, журнала контроля, составление паспорта качества, маркировка цементов.

Карты входного контроля качества цемента составляются по форме, приведенной в таблице 7.

Таблица 7- Карта входного контроля качества цемента ШПЦ 300.