Завод по производству железобетонных изделий для жилищного строительства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовому  проектированию по дисциплине «Технология бетонных и железобетонных изделий и конструкций»

на тему: «Завод по производству железобетонных изделий для жилищного строительства»

 

 

КП.ПСМИК-12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    ВВЕДЕНИЕ

 

         Железобетоном называется комплексный  строительный материал ,в котором бетон и стальная арматура, соединенные взаимным сцеплением работают под нагрузкой как единое монолитное тело. Различают сборные, монолитные и сборно-монолитные железобетонные конструкции.

         Бетоном называются искуственные каменные материалы, получаемые в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества (цемент, жидкое стекло, полимерцемент)  с водой, мелкого и крупного заполнителей, взятых в определенных пропорциях. До затвердевания эту смесь называют бетонной. При этом бетон в основном предназначается для восприятия сжимающих усилий. Структура бетона формируется в виде пространственной решетки из цементного камня, заполненной зернами крупных и мелких заполнителей и пронизанных многочисленными микропорами и капиллярами, содержащими химически несвязанную воду, водяные пары и воздух. Поэтому бетон представляет собой капиллярно-пористый материал, в котором нарушена сплошность и присутствуют все три фазы-твердая, жидкая и газообразная. Общий объем пор в цементном камне при нормальных условиях твердения составляет 25-40% от объема цементного камня. С уменьшением В/Ц пористость цементного камня уменьшается и прочность бетона увеличивается. Поэтому на предприятиях сборного железобетона применяют преимущественно жесткие бетонные смеси( В/Ц=0,3-0,4) Бетоны из жестких смесей обладают меньшей деформативностью, требуют меньшего расхода цемента.

        Сборные железобетонные элементы выполняют в основном линейными, плоскостными или блочными. К линейным элементам относятся:  колонны, фермы, ригели, балки, прогоны различного сечения, сваи; к плоскостным – плиты покрытий и перекрытий, панели стен и перегородок, стенки бункеров и резервуаров, подпорные стенки и т.д.; к блочным – массивные изделия фундаментов, стен подвалов и пр. Для ряда сооружений изготавливают элементы пространственного типа: санитарные кабины, объёмные блоки-комнаты, кольца колодцев, элементы силосов. По условиям транспортного и грузоподъёмного оборудования длина элементов, как правило,  не превышает 25 м, ширина 3 м и масса 25 т.

Для несущих железобетонных элементов  преимущественно используют тяжёлый  бетон плотностью 2200-2500 кг/м³ классов В10-В55 (марок М150-М800). Для ограждающих конструкций широко используют лёгкие теплоизоляционные бетоны плотностью 700-1000 кг/м³, классов В3,5-В7,5 (марок М50-М100).В зависимости от назначения сборные железобетонные изделия могут быть: для жилых и общественных зданий, промышленных зданий, сооружений сельскохозяйственного, транспортного гидротехнического строительства и изделий общего назначения. Изделия должны иметь максимальную степень заводской готовности [1].

1 Анализ задания

 

      На проектируемом предприятии выпускаются железобетонных изделий для жилищного строительства.

Производительность  предприятия составляет 50000 м³/год.

Район строительства – г. Искитим, НСО.

Сырьевая база:

• Цемент - ОАО «Искитимцемент», ПЦ400, ρ=3100 кг/м³,

ρ_н=1300 кг/м³;

• Песок – Криводановское месторождения, ρ=2330 кг/м³, ρ_н=1500 кг/м³, М_к=3,2;
• Щебень – карьер «Борок», ρ=2780 кг/м³, ρ_н=1400 кг/м³.

На завод сырьё доставляется автомобильным транспортом. Источником холодной воды служит городской водопровод, электроэнергия подаётся от городских сетей, теплоэнергия – ТЭЦ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Номенклатура изделий

Таблица 1 Номенклатура предприятия

Марка изделия	Эскиз	Габаритные размеры, мм			Марка Бето-на	Расход материалов		Масса, т
		L	H	B		бетон м3	сталь, кг
Лестничные марши
ЛМ 28-11 ИИ-03-02 А30-64 ЛМ 27.11.14-4 Серия 1.151.1-6 выпуск 1.     ЛМ 30.12.15-4 Серия 1.151.1-6 выпуск 1.		2770           2720             3030	254           254             250	1050           1050             1200	250	0,387           0,531             0,680	19,52           20,43             18,30	0,968           0,968             1,700
Лестничная площадка
2ЛП 25.12-4-к   2ЛП 25.15-  4-к 2ЛП 25.18-4-к		2500       2500       2500	320       320       320	1300       1600       1900	200	0.464       0.538       0.613	26,15       28,48       29,06	1.160       1.345       1.533

Таблица 1 Номенклатура предприятия (продолжение)

Фундамент стаканного типа
1Ф 12.8-1 1Ф 12.8-2 1Ф 12.8-3 2Ф 12.9-1 2Ф 12.9-2			1200 1200 1200 1200 1200		750 750 750 900 900		1200 1200 1200 1200 1200				300		0,75 0,75 0,76 0,83 0,83	44,83 44,83 44,83 45,06 45,06			1,9 1,9 1,9 2,1 2,1
Вентиляционные блоки
ВВЦ1     ВВ1а				2230     2800		300     880		300     300	200     200				0,46     0,31	12,16     10,06		1,15     0,775
Шахты лифта
ШЛ30-1          ШЛ 1			1780       1780		2980       2780			1930       1930		200       200			1,91       1,70	69,7       66,3			4,78       4,25
Колонны связевого каркаса
КНК 433-24 КСК 433-24			4750   3300			400   400		400   400				300     300	0,76   0,53	99,57   88,37	1,91   1,32
КНР 433-24 КСР 433-24			4750   3300			400   400		400   400				300     300	0,77   0,534	108,37 92,17	1,94   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

 

 

Таблица 2 Производительность завода по номенклатуре

Железобетонные изделия	%	Выпуск изделий в год. м3
Колонны	30	15000
Фундамент стаканного типа	25	12500
Лестничные марши	12	6000
Лестничные площадки	12	6000
Вентиляционные блоки	6	3000
Шахты лифта	15	7500
	Σ   100	Σ                50000

3  Характеристика сырьевых  материалов

Сырьевыми материалами  для производства железобетонных изделий  являются вяжущие, заполнители различного вида, арматурная сталь и вода.

3.1 Вяжущие вещества

Завод изготавливает  изделия  из тяжёлого бетона класса В15, В20 и В22,5. В качестве вяжущего вещества принимаем портландцемент марки М400.

Таблица 3 Физико-технические показатели цемента

Наименование  показателей	Значния
Тонкость помола по остатку  на сите № 008, % не менее	85
Водопотребность, %	25
Истинная плотность, кг/м3	3100
Насыпная плотность, кг/м3	1200
Удельная поверхность, см2/г Сроки схватывания: Начало  Конец	2950 Не ранее 45 мин Не позднее 10 ч

 

Таблица 4 Химический состав клинкера,  %

Содержание СаО	До 1,0
Содержание FеО	До 0,35
Коэффициент насыщения кремнезёма	0,9 – 0,94
Силикатный модуль	1,8 – 2,3
Глинозёмный модуль	0,8 – 1,3

3.2.1 Крупный заполнитель (ГОСТ 8736-93)

В качестве крупного заполнителя используем гранитовый щебень карьера «Борок».

-  максимальная крупность, D_мах=20 мм;

-  содержание фракций: (5-10 мм)=25-40%, (10-20)=60-75%

 - содержание пылевидных и глинистых частиц £ 1% по массе

- содержание зёрен пластинчатой и игловидной формы £ 35% по массе

-марка по дробимости 1400

 

 

 

Таблица 5 Характеристика щебня, выпускаемого в карьере «Борок»

Вид строительного камня	Rсж, МПА	ρ, кг/м3	ρн, кг/м3	Мрз, цикл	Вт, %
гранит	134,5	2780	1400	200	0,50

 

3.2.2 Мелкий заполнитель

В качестве мелкого  заполнителя используем песок Криводановского месторождения.

Таблица 6 Физико-технические показатели песка

Наименование  показателей	Значения
Насыпная плотность, кг/м3	1500
Истинная плотность, кг/м3	1330
Содержание илистых, глинистых  и пылевидных частиц по массе, %	0,25
Модуль крупности	3,2

 

3.3 Вода

 Для затворения бетонной смеси применяют грунтовые, поверхностные и пресные озерные воды. Требования к воде для затворения бетонной смеси приведены в ГОСТ 28732-90. 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 преднапрягаемых конструкций - соответственно не более 2000 и 600 мг/л. Водородный показатель воды рН должен находиться в пределах 4÷9.

В сомнительных случаях пригодность воды устанавливается  сравнительными испытаниями в бетонах.

3.4 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.

Для лестничных маршей и площадок, фундаментов используем комплексную добавку «Уником», которая применяется как многофункциональная добавка при изготовлении бетонных и железобетонных конструкций и изделий с предъявлением к ним высоких требований по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, высокой плотности.

По  основным эффектам действия добавка  Уником относится сразу к нескольким видам добавок, таких, как – пластифицирующие (I группа), ускоряющие твердение, водоредуцирующие (I группа) и кольматирующие (повышение марки бетона по водонепроницаемости на 2 ступени и более).

Применение  комплексной добавки «Уником» в  бетонах и строительных растворах  позволяет:

• Повысить прочность бетонной смеси на 50-80%;
• Обеспечить марку бетона по водонепроницаемости W14 и выше;
• Обеспечить марку бетона по морозостойкости Р200-400 за счет воздухововлекающих компонентов добавки «Уником», способствующих вовлечению воздуха с образованием в бетоне мелкодисперсных пор;
• Повысить непроницаемость бетона и раствора за счет уплотнения структуры;
• Увеличить пластичность (подвижность) бетонных и цементных растворов от П1 до П5.
• Увеличивать в 1,3 раза уровень сульфатостойкости бетонов по сравнению с бетонами без добавки.

Она не снижает защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре и не дает высолов.

Добавка «Уником» добавляется в бетонные растворы в количестве 2-3% сухого вещества по отношению к массе цемента.

Добавка вводится вместе с сухими компонентами, перемешивается в мешалке (время  перемешивания увеличить на 20%), затем  добавляется вода затворения при этом расход воды затворения необходимо сократить на 30-35%.

 

 

 

 

4 Расчет материально-производственного потока

 

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, формовочных линий и тепловых установок формовочных цехов и складов готовой продукции.

 

4.1 Расчёт состава тяжёлого бетона

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.

Исходные данные:

1. Колонны:

• класс бетона – В22,5, прочность при сжатии бетона – R_сж=30 МПа;
• удобоукладываемость бетонной смеси - ОК= 5 см;
• характеристика заполнителей и цемента:

• марка цемента – М400, активность цемента – R_ц=40 МПа;
• истинная плотность цемента -  r_ц =3,1 кг/л;
• насыпная плотность цемента - r^н_ц =1,3 кг/л;
• наибольшая крупность зерен щебня - D_нб=20мм;
• истинная плотность щебня -  r_щ =2,78 кг/л;
• насыпная плотность щебня - r^н_щ =1,40 кг/л;
• пустотность щебня в долях:

                                     V_п=(r_щ-r^н_щ)/ r_щ                                           (4.1)

V_п=(2,78-1,40)/2,78=0,50;

• истинная плотность песка -  r_п = 2,33 кг/л;
• насыпная плотность песка - r^н_п =  1,50 кг/л;
• модуль крупности песка – М_к=3,2.

Определение цементно-водного отношения:

 

                                 R_б = А·R_ц·(Ц/В - 0,5),                                    (4.2)

                                 R_б = А₁·R_ц·(Ц/В + 0,5),                                  (4.3)

где R_б – прочность бетона в возрасте 28 суток,  R_б=30МПа;

А, А₁ –коэффициенты, зависящие от качества заполнителей, А = 0,6; 

R_ц – активность цемента, R_ц=40 МПа;

Ц/В  – цементно-водное отношение.

Если марка бетона меньше или равна марке цемента, расчет ведется по формуле (4.2). Если марка бетона больше марки цемента, расчет ведется по (4.3).  

Ц/В = (R_б+0,5·А·R_ц) /(А·R_ц),  Ц/В = (30+0,5·0,6·40)/(0,6·40) = 1,75.    

Расчёт  расхода материалов на 1 м³ бетона:

 

1. Расход воды: В=200 л.

 

2. Расход цемента:

                                                        Ц = В·Ц/В,                                             (4.3)           

где В – расход воды, определяется исходя из заданной удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя.

Ц = 200·1,75 = 350 кг.

 

3. Расход щебня:

                                          Щ =1000/(V_п·К_р/r_щ^н +1/r_щ),                              (4.4)   

где V_п – пустотность щебня, V_п =0,50;

К_Р – коэффициент раздвижки, К_р=1,46.

Щ = 1000/(0,50·1,46/1,40 +1/2,78) = 1135 кг.

4. Расход песка:

                           П = [1000 – (Ц/r_ц + В/r_в + Щ/r_щ)]× r_п,               (4.5)

П = [1000 – (350/3,1 + 200/1 + 1135/2,78)] × 2,33 = 650 кг.

 

2. Фундамент стаканного типа:

• класс бетона – В22,5, прочность при сжатии бетона – R_сж=30 МПа;
• удобоукладываемость бетонной смеси - ОК= 3-4 см;

Ц/В = (R_б+0,5·А·R_ц) /(А·R_ц),  Ц/В = (30+0,5·0,6·40)/(0,6·40) = 1,75

1. Расход воды: В=205 л.

2. Расход цемента: Ц = 205·1,75= 359кг.

3. Расход щебня: Щ = 1000/(0,50·1,42/1,40 +1/2,78) =1154 кг.

4. Расход песка: П = [1000 – (395/3,1 + 205/1 + 1154 /2,78)] × 2,33 =588кг.

 

3. Лестничные марши:

• класс бетона – В20, прочность при сжатии бетона – R_сж=25 МПа;
• удобоукладываемость бетонной смеси – ОК=5 см;

Ц/В = (R_б+0,5·А·R_ц) /(А·R_ц),  Ц/В = (25+0,5·0,6·40)/(0,6·40) = 1,54

1. Расход воды: В =200 л;

2. Расход цемента: Ц = 200·1,33 = 308 кг;

3. Расход щебня: Щ = 1000/(0,50·1,46/1,40 +1/2,78) = 1135 кг.

4. Расход песка: П = [1000 – (308/3,1 + 200/1 + 1135/2,78)] × 2,33 = 681 кг.

 

4. Лестничная площадка:

• класс бетона – В15, прочность при сжатии бетона – R_сж=20 МПа;
• удобоукладываемость бетонной смеси - ОК= 5 см;

Ц/В = (R_б+0,5·А·R_ц) /(А·R_ц),  Ц/В = (20+0,5·0,6·40)/(0,6·40) = 1,33

1. Расход воды: В_фл=200л.

2. Расход цемента: Ц_фл = 200·1,33 = 266 кг.

3. Расход щебня: Щ_фл = 1000/(0,50·1,46/1,40 +1/2,78) = 1135 кг.

4. Расход песка: П_фл = [1000 – (266/3,1 + 200/1 + 1135/2,78)] × 2,33 =713кг.

5.Вентиляционные блоки

• класс бетона – В15, прочность при сжатии бетона – R_сж=20 МПа;
• удобоукладываемость бетонной смеси - ОК= 3-4 см;

Ц/В = (R_б+0,5·А·R_ц) /(А·R_ц),  Ц/В = (20+0,5·0,6·40)/(0,6·40) = 1,33

1. Расход воды: В=205л.

2. Расход цемента: Ц= 205·1,33 = 273 кг.

3. Расход щебня: Щ = 1000/(0,50·1,42/1,40 +1/2,78) = 1154 кг.

4. Расход песка: П = [1000 – (273/3,1 + 205/1 + 1154/2,78)] × 2,33 =680кг.

6.Шахты лифта

• класс бетона – В15, прочность при сжатии бетона – R_сж=20 МПа;
• удобоукладываемость бетонной смеси - ОК=3 - 4 см;

Ц/В = (R_б+0,5·А·R_ц) /(А·R_ц),  Ц/В = (20+0,5·0,6·40)/(0,6·40) = 1,33

1. Расход воды: В=205л.

2. Расход цемента: Ц = 205·1,33 = 273 кг.

3. Расход щебня: Щ = 1000/(0,50·1,42/1,40 +1/2,78) = 1154 кг.

4. Расход песка: П = [1000 – (273/3,1 + 205/1 + 1154/2,78)] × 2,33 =680кг.

4.2Расчёт усреднённо-условного состава бетона:

 

Для определения усреднённо-условного состава бетона подсчитывается доля D каждого состава в общей производительности бетоносмесительного цеха. Эти данные принимаются согласно таблице 2.2.

Расход  воды:

                              В_У = D_1·В₁ + D_2·В₂ + D₃·В₃+ D_4·В₄,                          (4.6)

В_У =0,3 200+0,25 205+0,12 200+0,12 200+0,06 205+0,15 205=202,3 л.

Расход  цемента:

                          Ц_У = D₁

Ц₁ + D₂ Ц₂ + D₃ Ц₃ + D₄ Ц₄,                        (4.7)

Ц_У = 0,3 350+0,25 359+0,12 308+0,12 266+0,06 273+0,15 273=320,96 кг.

Расход  щебня:

            Щ_У = D₁

Щ₁ + D₂ Щ₂ + D₃ Щ₃+ D₄ Щ₄,                          (4.8)

Щ_У = 0,3 1135+0,25 1154+0,12 1135+0,12 1135+0,06 1154+0,15 1154=1143,74 кг.

Расход песка:

                        П_У = D₁

П₁ + D₂ П₂ + D₃ П₃ + D₄ П₄                            (4.9)

П_У =0,3 650+0,25 588+0,12 681+0,12 713+0,06 680+0,15 ₆₈₀₌652,08кг.

 

Усреднённо-условный состав бетона необходим для упрощения расчёта потребности проектируемого предприятия в сырьевых материалах в час, в сутки, в смену, в час.

 

4.3Режим 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=260;
• 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, поточно-агрегатных, стендовых линий и кассетных установок, цехов и установок по приготовлению бетонных смесей, Т_р=7;
• Коэффициент использования технологического оборудования: конвейерных установок, К_и=0,95, поточно-агрегатных, стендовых линий и кассетных установок, 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.

 

Т_ф=(260-7)*2*8*0,92=3724,16 час.

Для ТВО: Т_ф=(260-7)*3*8*0,92=5586,24 час.

Таблица 7

Наименование передела	Тн, сутки	Тр, сутки	n	t,ч	ки	Тф,ч
7.Реализация готовой продукции 6.Склад готовой продукции   5.Участок термообработки   4.Формовочные линии   3.Бетоносмесительный узел   2.Склады сырья   1.Транспортно-сырьевой участок	260   260     260   260   260     365   365	7   7     7   7   7     7   7	2   2     3   2   2     3   3	8   8     8   8   8     8   8	0,92   0,92     0,92   0,92   0,92     0,92   0,92	3724,16   3724,16     5586,24   3724,16   3724,16     7904,64   7904,64