Завод по производству железобетонных конструкций для жилищного строительства системы «куб 2,5». Пгод=50 тыс.м3/год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовому проекту

 по дисциплине:

 Технология сборного железобетона.

на тему: Завод по производству железобетонных конструкций для жилищного строительства системы «куб 2,5».

П_год=50 тыс.м³/год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение

Современное строительство немыслимо без  бетона. 2 млрд. м³ в год - таков сегодня мировой объем его применения. Это один из самых массовых строительных материалов, во многом определяющий уровень развития цивилизации. Вместе с тем, бетон - самый сложный искусственный композиционный материал, который может обладать совершенно уникальными свойствами. Он применяется в самых разных эксплуатационных условиях, гармонично сочетается с окружающей средой, имеет неограниченную сырьевую базу и сравнительно низкую стоимость. К этому следует добавить высокую архитектурно-строительную выразительность, сравнительную простоту и доступность технологии, возможность широкого использования местного сырья и утилизации техногенных отходов при его изготовлении, малую энергоемкость, экологическую безопасность и эксплуатационную надежность. Именно поэтому бетон, без сомнения, останется основным конструкционным материалом и в обозримом будущем.

Последние десятилетия  двадцатого века ознаменовались значительными  достижениями в технологии бетона. В эти годы появились и получили широкое распространение новые эффективные вяжущие, модификаторы для вяжущих и бетонов, активные минеральные добавки и наполнители, армирующие волокна, новые технологические приемы и методы получения строительных композитов. На рубеже столетия существенно обогатились наши представления о структуре и свойствах бетона, о процессах структурообразования, появилась возможность прогнозирования свойств и активного управления характеристиками материала, успешно развивается компьютерное проектирование бетона и автоматизированное управление технологическими процессами.

Все это позволило  не только создать и освоить производство новых видов бетона, но и значительно расширить номенклатуру применяемых в строительстве материалов: от суперлегких теплоизоляционных (с плотностью менее 100 кг/м³) до высокопрочных конструкционных (с прочностью на сжатие около 200 МПа).

Сегодня в  строительстве применяется более  тысячи различных видов бетона, и  процесс создания новых бетонов интенсивно продолжается. Бетон широко используется в жилищном, промышленном, транспортном, гидротехническом, энергетическом и других видах строительства.

В новом веке теория, технология и практика применения бетона получат дальнейшее развитие, сохранив за ним ведущее положение среди строительных материалов. Бетон, являясь наиболее ярким представителем более широкого класса материалов - строительных композитов гидратационного твердения, проектируемых на единой материаловедческой основе, дает новый импульс для создания гибридных, слоистых, тонкостенных, профильных и других видов строительных конструкций нового поколения. В послевоенные годы создаются новые виды вяжущих веществ и бетонов, начинают широко применяться химические добавки, улучшающие свойства бетона, совершенствуются способы проектирования состава бетона и его технология.

В начале девяностых годов производство сборного и монолитного  бетона и железобетона значительно сократилось, но в последнее время наметился новый рост производства, возросло разнообразие видов бетона и изделий из него, появились новые технологии.

Возрождение России потребует дальнейшего развития технологии бетона и производства сборного и монолитного бетона как наиболее массового строительного материала.

Основными направлениями  при этом будут следующие:

- разработка и организация  производства эффективных видов  вяжущих веществ, в том числе композиционных, арматурной стали, качественных заполнителей, различных видов химических добавок и их комплексов, активных минеральных компонентов;

- разработка и внедрение в строительство новых прогрессивных видов изделий и конструкций с использованием разнообразных бетонов и совместного использования бетона и других материалов, в том числе слоистых, гибридных и композиционных изделий и конструкций;

- дальнейшее совершенствование технологии производства сборных и монолитных бетонных и железобетонных изделий и конструкций путем внедрения более эффективных и интенсивных технологических процессов, высокопроизводительного и надежного оборудования, системы контроля и управления технологией и качеством готовой продукции, в том числе с широким использованием компьютеров и автоматизированных систем управления производством;

- развитие  способов прогнозирования свойств  и проектирования многокомпонентных  бетонов с целью обеспечения их высокого качества, в том числе способов компьютерного проектирования бетона;

- применение  ресурсосберегающих и безотходных  технологий, расширение использования  вторичных продуктов и отходов  промышленности и энергетики, а также материалов от разборки зданий и сооружений;

- более широкое применение  ячеистых бетонов и композитов, в первую очередь с целью  повышения теплозащиты зданий  и сооружений;

- расширение производства  разнообразных сухих смесей различного назначения, использование всех достижений строительного материаловедения и резервов производства с целью экономии материальных, энергетических и трудовых ресурсов и создания конкурентоспособной отечественной продукции для замещения импортных аналогов [1].

 

 

 

 

 

 

1. Анализ задания на проектирование

На проектируемом предприятии  выпускаются железобетонные изделия  для жилищного строительства системы «куб 2,5», П=50000 м³ в год.

Сырьевая база:

Цемент - Чернореченского цементного завода, г. Искитим.

Щебень - Мочищенское месторождение, с. Мочище.

Песок - Бердское месторождение. г.Бердск НСО.

Вода - Вода из городских сетей.

Предприятие располагается  в р.п. Линево НСО. Здесь есть все условия для разработки данного проекта.

Предприятие находится  на транспортной развязке: имеется  как автомобильная, так и железная дорога.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Номенклатура выпускаемой продукции

Таблица 1

Наименование изделий	Эскиз	Тип	Размеры, мм			Марка бетона	Расход материалов		Масса изделия, т
			L	B	H		бетон, м3	сталь, кг
Панели перекрытия		4.4 НП 30-30 16-14	2980	2980	160	350	1,317	163,82	3,292
		4.4 НП 30-19 16-14	2980	1890	160	350	0,795	118,99	1,988
		4.4 НП 19-19 16-14	1890	1890	160	350	0,485	86,28	1,238
		МП 30-30-16-10	2980	3140	160	350	1,39	114,48	3,475
		МП 30-19-16-10	2980	1890	160	350	0,887	83,1	2,218
		СП 30-30-16-8	3120	3120	160	350	1,425	87,27	3,562
Диафрагмы жесткости		ДФ 30-30-8	3120	3140	160	350	1,39	120,41	3,475
Связи		С 40-3.0-20	3790	200	250	350	0,172	66,84	0,430
		С 40-3.3-20	3985	200	250	350	0,181	67,53	0,453
Шахты лифтов		ШЛ-2(Нэт.3.0м)	4600	1930	2980	350	3,92	354,5	9,8
		ШЛ-2(Нэт.3.3м)	4600	1930	3280	350	4,44	393,73	10,67
Колонны		КНК 433-24	4750	400	400	300	0,76	99,57	1,91
		КСК 433-24	3300	400	400	300	0,53	88,37	1,32
		КНР 433-24	4750	400	400	300	0,77	108,37	1,94
		КСР 433-24	3300	400	400	300	0,53	92,17	1,34
		КСР 466-24	6600	400	400	300	1,08	67,8	2,71
		КСК 466-24	6600	400	400	300	1,06	150,0	2,66
Лестничные марши		ЛМ 15-10.5-1	4310	240	1050	300	1,34	81,65	3,35
		ЛМ 5-10.5	2210	240	1050	300	0,56	59,55	1,40

 

Производительность завода по номенклатуре

Таблица 2

Железобетонные изделия	%	Производительность
Панели перекрытия	45	22500
Диафрагмы жесткости	15	7500
Связи	15	7500
Шахты лифтов	5	2500
Колонны	15	7500
Лестничные марши	5	2500

3. Режим работы предприятия

При технологических расчётах заводов сборного железобетона режим работы предприятия принимается по «Общероссийским нормам технологического проектирования предприятий сборного железобетона»:

• Номинальное количество рабочих суток в год, Т_н=261;
• Количество рабочих смен в сутки/кроме тепловой обработки/n=2;
• Для тепловой обработки, n=3;
• Количество рабочих смен в сутки по приёму сырья, материалов и отгрузки готовой продукции железнодорожным транспортом, n=3;
• То же автотранспортом, n=3;
• Номинальное количество рабочих суток в году по приёму сырья и материалов с железнодорожного транспорта, t_н=365;
• Продолжительность рабочей смены в час, t=8;
• Длительность плановых остановок в сутках на ремонт конвейерных установок, Т_р=13, кассетных установок, цехов и установок по приготовлению бетонных смесей, Т_р=7;
• Коэффициент использования технологического оборудования: конвейерных установок, К_и=0,95, поточно-агрегатных, К_и=0,92.

Годовой фонд рабочего времени  технологического оборудования в часах  подсчитывается по формуле:

 

Т_ф=(Т_н-Т_р)*n*t*К_и,

 

где Т_н – номинальное количество рабочих суток в году;

Т_р – длительность плановых остановок технологических линий на ремонт в сутках;

n – количество смен в сутки;

t – продолжительность рабочей смены в часах;

К_и – коэффициент использования оборудования.

Таблица 3

Наименование передела	Тн,сутки	n, ч.	t,ч	Кn	Tф, ч
0.Реализация ЖБИ	365	3	7	0,92	6916,56
6.Склад готовой продукции	365	3	7	0,92	6916,56
5.Участок термообработки	260	3	7	0,92	4887,96
4.Формовочные линии	260	2	8	0,92	3724,16
3.Бетоносмесительный  узел	260	2	8	0,92	3724,16
2.Склады сырья	365	3	7	0,92	6916,56
1.транспортно-сырьевой  участок	365	3	7	0,92	6916,56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Сырьевая база 

Сырьевыми материалами  для производства железобетонных изделий  являются вяжущие, заполнители различного вида, добавки и арматурная сталь. Для проектирования технологии производства железобетонных изделий необходим правильный выбор сырьевых материалов для каждого вида и марки бетона, обеспечивающий экономию средств и свойства.

4.1. Вяжущие вещества

В качестве вяжущего вещества в данном проекте используют портландцемент Чернореченского цементного завода (г. Искитим) марки 400. Портландцемент должен удовлетворять требованиям ГОСТ 10178-90.

Портландцемент  имеет тонкий помол: через сито № 008 должно проходить не менее 85 % общей массы цемента.

Средний размер частиц цемента составляет 15 ... 20 мкм.

Истинная плотность портландцемента ПЦ400-Д0 составляет 3,1 г/см³.

Насыпная плотность портландцемента ПЦ400-Д0 составляет1,3 г/м³.

Удельная поверхность  цемента - 2500-3000 см²/г.

Химический состав клинкера, %

SiO2	АL203	Fе203	СаО	Мg0	SO3	ппп
8,96	20,82	4,29	39,88	0,36	1,01	6,5

Минералогический состав клинкера, %

С3S	С2S	С3A	С4АF
45,2	19,22	13,01	14,6

Коэффициент насыщения - 0,80

Силикатный модуль - 1,80

Глиноземистый модуль -1,48

Свободного СаО, %  - 0,45

Содержание МgО должно быть не более 5%.

По стандарту требуется, чтобы начало схватывания наступало  не ранее, чем через 45 мин, а конец  схватывания не позднее, чем через 10 часов с момента затворения цемента.

Для регулирования сроков схватывания при помоле к клинкеру добавляют 1,5÷3,5 % гипса от массы цемента.

 

4.2. Заполнители для  бетона

Заполнители занимают в бетоне до 80% объема. Стоимость  заполнителя составляет 30 ... 50% (а  иногда и более) от стоимости бетонных и железобетонных конструкций, поэтому применение более доступных и дешевых местных заполнителей в ряде случаев позволяет снизить стоимость строительства, уменьшает объем транспортных перевозок, обеспечивает сокращение сроков строительства.

В бетоне применяют крупный и мелкий заполнитель.

Природный песок

Для бетона наиболее пригоден крупный песок, содержащий достаточное количество средних и мелких зерен. При такой комбинации зерен объем пустот будет малым, а площадь поверхности зерен - небольшая. Наиболее вредна примесь глины, так как она, обволакивая зерна песка, препятствует сцеплению с цементным камнем. От глинистых примесей песок очищают тщательной промывкой. Органические примеси, например, гумусовые допускаются только в очень ограниченном количестве.

 

Характеристика  песка

Наименование месторождения	Плотность, кг/м3	Насыпная плотность, кг/ м3	Модуль крупности	Содержание глинястых  примесей, %
Бердск	2630	1640	2,16-3,03	0,5-1

 

Требования  к чистоте песка

Песок природный	Содержание пылевидных	В том числе содержание
	и глинистых частиц,	глины в комках,
	% по массе, не более	% по массе, не более
Повышенной крупности,	3	0,5
крупный и мелкий
Мелкий и очень мелкий	5	0,5

 

Требуемый зерновой состав песка

 

Размер отверстий  сит, мм	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	<0,14
Полные остатки на сите, % по массе	0	5-25	15–45	35–70	70–90	90–100	100

 

Зерновой состав мелкого  заполнителя, пригодного для получения  бетонных и железобетонных изделий  и конструкций всех видов, должен соответствовать указанному на рисунке 1.

 

Рис 1. Требования к зерновому составу песка

1-область мелких песков; 2-область песков пригодных для  бетонов; 3-область крупных песков.

 

 

 

Щебень

 Для приготовления  бетона лучше всего использовать  щебень, близкий по форме к  кубу или тетраэдру; плоская форма значительно хуже, так как она легко ломается. Форма щебня зависит от структуры каменной породы и типа камнедробильной машины.

В качестве крупного заполнителя  для тяжелого бетона применяют щебень из горных пород. Фракции 20-40, 10-20,5-10 мм.

 

Характеристика щебня

Наименование месторождения	Вид строительного камня	Физико-технические показатели
		Rсж, МПа	ρ, кг/м3	ρн, кг/м3	F, цикл	Вт, %
Мочище	гранит	61,4-123,4	2780	1370	200	0,05

 

Требования к зерновому  составу крупного заполнителя

Наибольшая крупность заполнителя, мм	Содержание фракций, % по массе
	5…10	10…20	20…40	40…70
20	25-40	60-75	-	-
40	15-25	20-35	40-65	-
70	10-20	15-25	20-35	35-55

 

Полные остатки на контрольных ситах при рассеве  щебня

Диаметр отверстий контрольных сит, мм	d	0,5 (d+D)	D	1,25 D
Полные остатки на ситах, % по массе	От 90 до 100	От 30 до 60	До 10	До 0,5

Зерновой состав должен находиться в области указанной  на рисунке 2:

Рис. 2 Требования к зерновому  составу щебня

1-область мелкого щебня; 2-область щебня пригодных для  бетонов; 3-область крупного щебня.

Если кривая просеивания  щебня проходит внутри указанной  области, заполнитель пригоден для  приготовления тяжёлого бетона.

 

 

4.3. Вода

Для затворения бетонной смеси применяют грунтовые, поверхностные и пресные озерные воды. Требования к воде для затворения бетонной смеси приведены в ГОСТ 28732-79*. В воде не должно быть примесей нефтепродуктов, сахаров, фенолов, жиров и органических гуминовых кислот. Содержание растворимых солей допускается в воде для изготовления железобетона с ненапрягаемой арматурой не более 5000 мг/л, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л, для бетона напрягаемых конструкций - соответственно не более 2000 и 600 мг/л. Водородный показатель воды рН должен находится в пределах 4…9.

В сомнительных случаях  пригодность воды устанавливается  сравнительными испытаниями в бетонах.

 

4.4. Добавки

Добавки в бетонную смесь  вводят с целью улучшения формуемости  бетонной смеси, ускорения твердения, повышения прочности, морозостойкости, химической стойкости, экономичности и т.д.

Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента  используем химическую добавку - суперпластификатор С-3. Эта добавка существенно улучшает свойства бетона, может обеспечить значительную экономию цемента. С-3 вводится в количестве 0,1÷1,2 % от массы цемента.

Применение С-3 позволяет достичь  следующих показателей:

1. увеличить подвижность бетонной смеси от П1 до П5;
2. снизить водопотребность при затворении вяжущего вещества на 20-25%;
3. увеличить конечные прочностные характеристики на 25% и более;
4. увеличить сроки схватывания и живучесть бетонной смеси;
5. в 1,5 – 1,6 раз увеличить сцепление бетона с закладной арматурой и металлоизделиями;
6. получить бетоны с повышенной влагонепроницаемостью, трещиностойкостью, морозостойкостью (350 циклов);
7. снизить расход цемента на 15%;
8. снизить энергетические затраты (при вибрации, ТВО) на 30-50%, а ряде случаев и полностью отказаться от дополнительных энергозатрат;
9. получать бетонные смеси, укладываемые без вибрации.

Добавки хранятся в складских  помещениях при температуре не выше 30°С в таре изготовителя.

 

 

 

 

 

5. Расчет материально-производственного  потока

5.1. Расчёт состава  тяжёлого бетона

Расчет выполняется  с целью выявления потребностей в сырьевых материалах, полуфабрикатах, комплектующих деталях и готовых изделиях по всем переделам технологического процесса. Данные расчета потока используются для проектирования складов цемента и заполнителей, бетоносмесительных узлов, бетоносмесительного цеха, склада арматурной стали и арматурного цеха, формовочных линий и тепловых установок формовочных цехов и складов готовой продукции.

При подборе состава  бетона выполняются три основных требования:

1. Бетон должен отвечать заданной прочности.
2. Бетонная смесь должна иметь заданную удобоукладываемость.
3. Состав бетона должен быть экономичным.

Подбор состава бетона:

- Требуемая марка бетона М350, прочность при сжатии бетона R_сж=35 МПа.

- Удобоукладываемость бетонной смеси- осадка конуса- О.К= 5 см

- Характеристика материалов:

Портландцемент

- Марка цемента М400, R_сж=40 МПа;

- Истинная плотность - = 3,1 кг/л;

- Насыпная плотность - = 1,3 кг/л;

Щебень

- Наибольшая крупность зерен щебня Д_нб= 20мм;

- Истинная плотность - = 2,78 кг/л;

- Насыпная плотность - = 1,37 кг/л;

- Пустотность щебня  П_КР

П_КР =1-(

/ );

П_КР =1-(1,37/2,78)=0,51;

Песок

- Истинная плотность - = 2,63 кг/л;

- Насыпная плотность - = 1,64 кг/л;

Заполнители рядовые

 

Определение цементно- водного  отношения:

R_Б = А

R_Ц (Ц/В –/+ 0,5),

где R_Б – прочность бетона, МПа;

А – коэффициент, зависящий от качества заполнителей,

А = 0,6; (табл.4.[5])

R_Ц – активность цемента, МПа;

Ц/В – цементно-водное отношение.

«-» - Если марка бетона меньше или равна марке цемента.

«+»- Если марка бетона больше марки  цемента.

35= 0,6

40( Ц/В-0,5)

Ц/В =1,96

Расход воды определяется исходя из заданной удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя  по табл.5[5].

В=200 л.

Расход цемента:

Ц = В*Ц/В

Ц= 200*1,96= 392 кг

Расход щебня:

Щ =

,

К_Р – коэффициент раздвижки зерен щебня, принимаем по табл.6 [5]

Щ =

кг

Расход песка:

П = [1000 – (Ц/ + В/ + Щ/ )] ,

П = [1000 – (

)] 2,63 = 720 кг

Аналогично производим расчет состава бетона марок- М350, ОК=8см; М300, ОК=5 см.

Результаты расчета заносим в таблицу 4

 

Определение усреднено-условного  состава бетона

Таблица 4

Вид бетона	Марка бетона	Предельная крупность  заполните-ля	Удобо-укладыва-емость, см	Расход материалов на 1м³ бетона, кг
				Во-да	Цемент	Щебень	Песок	Доля
Тяжелый (НП;ДФ;С)	350	20	5	200	392	1111	720	0,75
Тяжелый (ШЛ)	350	20	8	210	412	1111	677	0,05
Тяжелый (ЛМ;К)	300	20	5	200	350	1163	707	0,2
Усредненный кг/м3				200	385	1121	715	1
Усредненный м3				-	-	0,4	0,27	-