Ирина Эланс
Спроектировать БСУ для изготовления безнапорных железобетонных труб роликовым прессованием при мощности завода 45 тыс. м3 в год
Министерство Образования Российской Федерации
МГСУ
Институт Строительства и Архитектуры
Факультет: Технология вяжущих веществ и бетонов
Курсовая работа по бетоноведению
Тема: Спроектировать БСУ для изготовления безнапорных железобетонных труб роликовым прессованием при мощности завода 45 тыс. м3 в год.
Выполнил студент: Кудашкина Л.В
ПСК 11-073, вариант 14
Проверил: Сохряков В.И.
Москва 2014
Оглавление:
Введение стр 3
Аналитический обзор стр 6
Агрегатно-поточный стр 8
Подбор состава бетона стр 10
Технологическая часть стр 12
Охрана труда стр 14
Список литературы. Стр 16
Введение
Рост производства сборного железобетона вызывается непрерывным расширением объемов капитального строительства.
В связи с этим, перед строителями и работниками промышленности строительных материалов поставлена задача совершенствования технологии производства железобетонных изделий и конструкций.
Промышленность сборного железобетона в настоящее время изготовляет почти целиком перекрытия для промышленных, гражданских и жилых зданий, более 30% фундаментов зданий, более 30% стен зданий и сооружений, более 60% каркасов промышленных зданий.
Расход сборного железобетона за последние годы в жилищном, гражданском и промышленном строительстве быстро растет за счет увеличения удельного веса полносборных домов.
В нашей стране разработана система унификации объемно-планировочных решений промышленных зданий, сооружений и объектов жилищно-гражданского строительства. Изданы единые каталоги бетонных и железобетонных изделий для промышленного и жилищно-гражданского строительства. Унифицированные изделия составляют около 80% общего объема железобетона.
Основным направлением развития сборных железобетонных конструкций являются снижение материалоемкости и металлоемкости изделий и конструкций, повышение степени заводской готовности, снижение энергетических затрат.
Однотипные изделия различают по типоразмерам, если конструкции и размеры различны, а также по маркам, если изделия одного типоразмера имеют различные армирование, закладные детали или технологические отверстия.
Выбор технологии изготовления определяется формой изделий, их габаритами, массой, видом бетона и принятым армированием.
В промышленности сборного ж/б в зависимости от номенклатуры и вида изготовляемой продукции различают следующие типы предприятий: специализированные - домостроительные комбинаты (ДСК); заводы и цехи крупнопанельного домостроения (КПД); заводы объемно-блочного домостроения (ОБД); заводостроительные комбинаты (ЗСК); сельские строительные комбинаты (ССК); узкоспециализированные заводы и цехи по строительству труб, шпал, опор ЛЭП и других изделий специального назначения; универсальные заводы ж/б изделий; комбинаты промышленных предприятий; полигоны ж/б изделий.
Домостроительные комбинаты выпускают комплекты изделий и конструкций для различных типов жилых домов - панели наружных и внутренних стен, плиты перекрытий и покрытий, санитарно-технические кабины, лестничные марши и доборные элементы, а также производят их монтаж.
В промышленном и гражданском строительстве нашей страны около 90% сборного ж/б составляют типовые унифицированные конструкции, при разработке которых определяющим является требование заводской технологичности изделий. Это требование обуславливает предельную массу изделий, их форму и размеры, вид армирование и т.п.
Сборные железобетонные изделия производят, в основном, линейными, плоскостными, блочными и объемными. К линейным относят колонны, фермы, ригели, балки, прогоны; к плоскостным - плиты покрытий и перекрытий, панели стен и перегородок, стенки бункеров и резервуаров; к блочным - массивные фундаменты, стены подвалов и прочее; к объемным - санитарно-технические кабины, блок-комнаты, коробчатые элементы силосов, кольца колодцев.
По условиям транспортного оборудования длина элементов, как правило, не превышает 25 м, ширина 3 м и масса 25 т. Армируют изделия в большинстве случаев сварными сетками, каркасами и укрупненными арматурными блоками.
Для сборным ж/б конструкций применяют бетоны в широком диапазоне плотности, прочности, морозостойкости и водонепроницаемости. Для несущих ж/б конструкций широко используют тяжелый бетон марок М 150 - М 800, плотностью 2200-2500 кг/м3, конструкционные бетоны на пористых заполнителях марок М 150 - М 500, плотностью 1200-2200 кг/м3; для ограждающих конструкций используют легкие бетоны марок М 50 - М 100 плотностью 700-1000 кг/м3.
Основными направлениями в совершенствовании железобетонных конструкций (снижение стоимости при одновременном повышении качества) являются:
1) удовлетворение требований
непрерывно развивающихся "Технических
правил но экономному
2) применение конструктивных решений, снижающих массу конструкций и позволяющих наиболее полно использовать: физико-механические свойства исходных материалов, местные строительные материалы, бетоны высоких классов (40 и выше), лёгкие бетоны, холодную пропитку бетонов мономерами и высокопрочную арматуру (1000 МПа и выше), механизированное и автоматизированное изготовление конструкций;
3) повышение долговечности, надежности и технологичности конструкций, снижение их приведённых затрат, материалоёмкости, энергоёмкости, трудоемкости изготовления и монтажа;
4) разработка новых, уточнение
и упрощение существующих
5) развитие методов расчета
с использованием ЭВМ и
6) повышение качества, упрочнение
и удешевление стыков сборных
и сборно-монолитных
7) изучение физико-химических
и механических процессов
8) совершенствование методов
подбора и изготовления бетона
(особенно легкого и ячеистого)
9) повышение сейсмической
и динамической стойкости
10) увеличение долговечности
конструкций в зданиях с
Основным направлением технической политики в области строительства являются снижение его стоимости, энергоемкости и трудоемкости при высокой долговечности и надежности зданий, повышение технологичности как отдельных элементов, так и конструкций в целом. К настоящему времени наибольшее распространение в жилищно-гражданском строительстве получили полносборные каркасные и бескаркасные многоэтажные здания и здания из объемных элементов.
Аналитический обзор
Приготовление бетонных смесей на заводах ЖБИ производят на специальных бетоносмесительных узлах (БСУ), бетоносмесительных цехах или бетоносмесительных отделениях.
В состав БСУ входят: склады заполнителей, вяжущих, добавок, устройства для их подготовки, надбункерное, бункерное, дозаторное, смесительное отделения, отделение выдачи готовой смеси, система автоматики и необходимые транспортные средства.
На БСУ производятся следующие основные процессы и операции:
- прием и обработка исходных материалов (хранение и переработка, сортировка и распределение по отсекам, бункерам, силосам, резервуарам, при необходимости подогрев, размораживание, оттаивание);
-подача к расходным бункерам;
- определение влагосодержания материалов;
- дозирование;
-смешивание;
-выгрузка готовой смеси;
-регулярная очистка рабочих поверхностей и полостей от налипших материалов и смеси и их регенерация.
БСУ классифицируются по ряду признаков.
По назначению:
-центральные районные бетонные и растворные заводы;
-приобъектные бетонные и растворные заводы;
-бетоносмесительные узлы заводов сборного железобетона;
-установки сухих смесей.
По принципу работы:
-цикличного действия (загрузка,
смешивание и выгрузка
-непрерывного действия (загрузка,
смешивание и выгрузка
По годовому объему производимой смеси: малой производительности (до 100 тыс. м ), средней (100 - 300 тыс. м ) и большой (свыше 300 тыс. м ) в год.
По компоновке оборудования:
-одноступенчатые (высотные), в которых исходные материалы поднимаются однократно, а затем под действием силы тяжести опускаются. Технологический процесс приготовления бетонной смеси состоит из четырех последовательных стадий: приемки, аккумулирования и дозировки компонентов, приготовления и выдачи бетонной смеси. На данной схеме предусмотрена операция механохимической активации цемента;
- двухступенчатые (партерные), в которых исходные сыпучие материалы поднимаются дважды. Первоначально в расходные бункера и вторично из них после дозирования в смесители. После дозирования составляющие подают конвейерами или скиповыми подъемниками. Такая компоновка требует больше механизмов, производственных площадей и обслуживающего персонала.
В настоящее время одноступенчатую компоновку технологического оборудования используют, как правило, на БСУ большой производительности, а двухступенчатую — на установках малой производительности.
По схеме расположения смесительных машин в плане:
-линейные однорядные, когда
для каждой смесительной
-гнездовые, когда вокруг вертикальной оси предприятия устанавливают 3-5 смесительных машин, обслуживаемых поочередно одним комплектом дозаторов.
По способу управления производственными процессами: на механизированные, автоматизированные и заводы-автоматы.
На механизированных установках основные технологические процессы по транспортированию, погрузочно-разгрузочным операциям осуществляются машинами, управляемыми, как правило, вручную. На автоматизированных установках и в цехах все операции подачи, перегрузки, дозирования исходных материалов, приготовления и выгрузки готовых смесей полностью автоматизированы. Управление этими процессами производится дистанционно при визуальном наблюдении за течением технологического процесса. В системе автоматики предусмотрены автоблокировка и сигнальная связь. На заводах-автоматах все процессы полностью автоматизированы.
Приготовление бетонных смесей в БСУ происходит следующим образом. Прием материалов со склада и распределения по бункерам осуществляются в верхнем надбункерном этаже. Здесь размещаются разгрузочные устройства и приводы наклонных ленточных транспортеров и вертикальных ковшовых элеваторов, а также распределительные устройства - поворотные воронки для заполнителей, короткие шнеки для распределения цемента и других порошкообразных материалов по бункерам. При пневматическом транспорте цемента в надбункерном этаже располагают циклоны и матерчатые фильтры для последующей очистки воздуха от цементной пыли. Цемент, отделенный от воздуха, поступает в расходные бункеры.
Расходные бункеры разделены на отсеки по числу исходных материалов или отдельно дозируемых фракций заполнителей. Углы наклона днищ расходных бункеров обычно больше углов естественного откоса соответствующего материала и равны 50° для крупных, 55° для мелких заполнителей, около 60° для цемента.
Течки бункеров оборудуются секторными затворами, а также питателями, например, короткими шнековыми или барабанными для цемента и порошкообразных добавок. Под каждой течкой располагается дозатор, соответствующий данному материалу.
Склады заполнителей заводов ЖБИ могут быть различных типов в зависимости от вида транспорта, способа приема, хранения и выдачи заполнителя. Склады могут быть открытыми и закрытыми, а в зависимости от способа складирования и хранения заполнителей - штабельные, полубункерные и силосные (кольцевые и линейные). Штабельные и полубункерные склады могут быть оборудованы эстакадами, подземными галереями и т.д.
Тип склада заполнителей и их запас, а также применяемое оборудование должны обеспечить бесперебойную работу завода в течение всего года. Хранение заполнителей на складе производится по видам, фракциям и сортам в отдельных ёмкостях или путём устройства разделительных стенок.
Штабельные склады открытого типа отличаются малым использованием объема склада (всего 15 - 25%). У полубункерного, бункерного и особенно силосных складов это показатель значительно выше (до 75 - 90%). Кроме того у склада закрытого типа меньше удельных капитальных вложений, теплопотерь, расхода тепла на подогрев и размораживание заполнителя, и более низкая с/б переработки 1 м3 заполнителя.
Склады силосного типа рекомендуются для хранения легких пористых заполнителей и порошкообразных добавок микронаполнителей. В зонах с высоким уровнем грунтовых вод целесообразнее применять бункерные склады закрытого типа, устраиваемые в искусственном насыпном грунте. Помимо ухода от проблем, связанных с грунтовыми водами, подъем уровня бункера на 2 - 3 м позволяет сократить длину транспортной галереи, а следовательно уменьшить общую площадь предприятия. В целом же наибольшее распространение в стране получили прилельсово-штабельные полубункерные склады закрытого типа. Типовые склады вмещают от 3 до 9 м3 заполнителей и разделены по длине на 7 - 12 секций. Секции оборудованы вибролотковыми питателями, паровыми регистрами для оттаивания и нагрева заполнителей в зимний период. Подача материалов на склад и со склада БСУ производится системой горизонтальных и наклонных лотковых лент транспортера, соединенных перегрузочными устройствами .
Агрегатно-поточный способ
При заводском изготовлении железобетонных изделий широкое распространение нашли три основных способа производства:
агрегатно-поточный;
конвейерный;
стендовый (кассетный).
Агрегатно-поточныйспособ изготовления конструкций характеризуется расчленением технологического процесса на: отдельные операции или их группы; выполнением нескольких разнотипных операций на универсальных агрегатах; наличием свободного ритма в потоке; перемещением изделия от поста к посту; формы и изделия переходят от поста к посту с произвольным интервалом, зависящим от длительности операции на данном рабочем месте, которая может колебаться от нескольких минут (например, смазка форм) до нескольких часов (пост твердения отформованных изделий). Агрегатно-поточный способ отличается также тем, что формы и изделия останавливаются не на всех постах поточной линии, а лишь на тех, которые необходимы для данного случая. Агрегатно-поточный способ организации производства характеризуется возможностью закрепления за одной поточной линией изделий, различных не только по типоразмерам, но и по конструкции. Эта возможность создается наличием на поточной линии универсального оборудования. Межоперационная передача изделий на таких линиях осуществляется подъемно-транспортными и транспортными средствами. Для ускоренного твердения бетона при агрегатно-поточном способе обычно применяются камеры периодического или непрерывного действия. Небольшой объем каждой секции камеры позволяет затрачивать минимум времени на загрузку и выгрузку изделий, а большое число таких секций создает условия для непрерывной подачи отформованного изделия в камеру твердения.
Рис. 3 Схема производства, труб по агрегатно-поточной технологии
1 - форма для труб диаметром 1000
мм; 2 - рама; 3 - форма для труб диаметром
1200 мм; 4, 5 - мостовые краны; 6 - автоматический
захват грузоподъемностью 8 т для
труб длиной 4120 мм; 7 - стенд для
гидроиспытания железобетонных
труб диаметром до 1000 мм; 8 - стенд
для гидроиспытаний
Агрегатно-поточная технология отличается большой гибкостью и маневренностью в использовании технологического и транспортного оборудования, в режиме тепловой обработки, что важно при выпуске изделий большой номенклатуры.
Количество |
||||
Наименование цеха |
Рабочих дней в году |
Смен в сутки |
Часов в смене |
Годовой фонд времени, ч |
Заготовительный (сырьевой) |
365 |
3 |
8 |
8760 |
Бетоносмесительный |
253 |
2 |
8 |
4048 |
Бетонных и железобетонных изделий |
253 |
2 |
8 |
4048 |
Тепловой обработки изделий |
253 |
3 |
8 |
6072 |
Труба безнапорная железобетонная Т 40.55-2(3)
ГОСТ 6482-88
400*5500*40 масса 1,05 т ,объем 0,42 м3
Потребность |
||||||
Сырьё и полуфабрикаты |
Единица измерения |
час |
смена |
сутки |
год | |
Изделия |
шт |
26 |
206 |
412 |
104400 | |
Бетон |
м3 |
10,8 |
86,7 |
173 |
43848 | |
Бетонная смесь |
м3 |
11,3 |
90,3 |
181 |
45675 | |
Цемент |
т |
1,6 |
12,6 |
25,3 |
6393,5 | |
Вода |
м3 |
0,8 |
6,3 |
12,6 |
3197,3 | |
Щебень |
м3 |
5,6 |
45,2 |
90,3 |
22837,5 | |
Песок |
м3 |
3,3 |
26 |
52,4 |
13245,7 | |
Добавки: химические |
кг |
0,02 |
0,18 |
0,36 |
91,35 | |
минеральные |
кг |
0,02 |
0,18 |
0,36 |
91,35 | |
арматура |
т |
0,8 |
6,2 |
12,4 |
3132 | |
Подбор состава бетона
Подбор состава бетона на 1 м3 определяется путем расчета любым из существующих методов. Рассчитывается лабораторный состав, производственный состав и состав бетона с добавкой.
При расчете состава бетона должны быть известны следующие исходные данные:
- Класс бетона (марка) Rб = В-20
- Подвижность или жесткость бетонной смеси. П=5-9 см
- Характеристика исходных материалов:
Rц- активность цемента (марка): М400
А- качество материалов: рядовое
Вид и максимальная крупность заполнителя - щебень гранитный. Фр 10мм
Рц =3,Рп=2,6, Рщ =2,7- истинная плотность цемента, песка, щебня (г/см3)
Wп = 4%, Wщ= 1% – влажность песка, щебня
1. Лабораторный состав бетона.
1.1 Определение В/Ц в
зависимости от требуемой
В/Ц= А Rц/ (Rб + 0,5 А Rц) =0,6 *400/(250+0,5* 0,6* 400)=0,65
Где: А- коэффициент, учитывающий качество материала.
А=0,55-пониженное качество для Rб=100,150
А=0,6 - рядовые для :Rб=200-450
А=0,65-высококачественные для Rб=500,600
Rб – заданная марка бетона
Rц- марка цемента, выбирается в зависимости от марки бетона
1.2 Определяем расход воды
(л) в зависимости от требуемой
подвижности или жесткости
В= 210 л.
1.3 Определяем расход цемента (кг).
Ц = В: В/Ц=210/0,65=323 кг
1.4 Определяем расход щебня (кг).
Щ = 1000/ (бПщ/ Рн.щ + 1/ Рщ) = 1000/(1,4 *0,5/1,4+1/2,7)=1149 кг
Где: Пщ- пустотность щебня %,
Пщ=1-с н.щ./сщ=1-1,4/2,7= 0,5
Рн.щ - насыпная плотность щебня (г/ см3)
Рщ - истинная плотность щебня
б - коэффициент раздвижки зерен щебня раствором, для жёстких смесей б=1,05-1,15, для подвижных смесей принимают в зависимости от В/Ц и расхода цемента.
1.5 Определяем расход песка (кг).
П = Рп [1000- (Ц/ Рп +В+ Щ/ Рщ) ] = 2,6* [1000-(323/3+210+1149/2,7)] =666 кг.
Где: Ц,В,П,Щ – расход цемента, воды, песка, щебня, (кг).
Рц, Рп, Рщ,- истинная плотность цемента, песка, щебня (г/см3)
Лабораторный состав бетона.
Ц=323кг
П=666 кг
Щ=1149 кг
В=210 л
Рб.с=2348 кг/м3
2. Производственный состав бетона.
На производстве при приготовлении бетонной смеси часто применяют влажный заполнитель. Количество влаги, содержащейся в заполнителях, должно учитываться при определении действительного расхода воды. В этом случае производят корректировку состава бетона
2.1 Определяем содержание
воды в заполнителях по
Вп = П Wп =666*0,04=26,64 л
Вщ = Щ Wщ = 1149*0,01=11,49 л
Где Wп, Wщ - влажность песка и щебня (в сотых долях %)
П, Щ - расход заполнителя: на 1 м3(лабораторный состав)
2.2 Устанавливаем действительный расход воды.
Вд = В -Вп - Вщ =210-26,64-11,49=172 л
3.2 Поскольку часть массы
влажных заполнителей
Пд = П+ Вп = 666+26,64=693 кг
Щд = Щ+ Вщ = 1149+11,49=1160 кг
Расход цемента в данной корректировке сохраняется неизменным(лабораторный состав)
Ц=323кг.
Производственный состав бетона на 1 м3.
Ц=323 кг
П=666 кг
Щ=1149 кг
В=172 л
Рб.с=2310 кг/м3
Технологическая часть
Расчёт и проектирование бетоносмесительных цехов.
Определение годовой производительности Qг ,м3,бетоносмесителя:
Qг= QчТсмNTф ; Qг= 11,52 253 = 46552 м3
Qч – часовая производительность бетоносмесителя.м3 Тсм – время работы в смену, ч N- количество смен; Tф – годовой фонд времени работы оборудования, сут.
Qч= Qч= = 11,5 м3/ч
Vбар – объём смесительного барабана, л; n3- число замесов в час;Кв-коэффициент использования времени 0,91;Кn- коэффициент неравномерности выдачи бетонной смеси-0,8; m- коэффициент выхода бетонной смеси – 0,67 – 0,75.
Количество бетоносмесителей nб, необходимое для обеспечения заданной годовой производительности Пг определяется по формуле
nб = = = 0,9 1 шт +1 бетоносмеситель резервный
Техническая характеристика бетоносмесителя СБ - 16Б гравитационный:
Объём готового замеса 500 л
Вместимость по загрузке 750 л
Наибольшая крупность заполнителя 60 мм
Частота вращения барабана 18 мин
Мощность электродвигателя 4 кВт
Нормы проектирования бетоносмесительных цехов.
Наименование пределов |
Единица измерения |
Норма |
Расчётное количество замесов в час: - на плотных заполнителях
тяжёлых бетонных и бетонные смеси , изготовленные в смесителе принудительного действия |
замес |
30 |
Количество отсеков для заполнителей и цемента в одной секции бетоносмесительного цеха: Смеситель с объёмом замеса 500 л и менее: |
|
|
щебень( гравий ) |
шт |
2-3 |
песок |
шт |
1-2 |
Цемент |
шт |
1-2 |
декоративные заполнители |
шт |
2-3 |
цветные цементы |
шт |
1-2 |
запас материалов в расходных бункерах: |
||
Заполнителей |
ч |
1-2 |
Цемента |
ч |
1-2 |
рабочего раствора добавок |
ч |
3-4 |
угол наклона ленточных конвейеров для подачи бетонной смеси: |
||
Подвижных |
град |
до 10 |
Жёстких |
град |
до 15 |
Технические характеристики автоматизированной установки с одним смесителем на 750л
Шифр проекта |
Производительность м3/ч |
Тыс,м3/год |
Установленная мощность двигателя кВт |
Число работающих, чел |
Площадь в плане м2 |
Высота м |
409-28-21 |
20 |
60 |
68 |
4 |
87 |
12 |