Производство пенобетона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика и назначение ячеистого бетона

1.1 Характеристика пенобетона

2. Технологическая схема производства

3. Современное состояние технологии производства

3.1 Обзор технической литературы

3.2 Патентные материалы

4. Технологические расчеты

4.1 Обоснование выбора сырья

4.2 Расчет расхода сырья

4.3 Подбор оборудования

5. Охрана окружающей среды в производстве пенобетона

Список используемых источников

бетон газосиликатобетон портландцемент строительство



Введение

Главными факторами научно-технического развития строительного производства является прогрессивная технология, получение более эффективных и экономически выгодных материалов. Современное строительство все больше старается использовать недорогие, но качественные материалы и изделия.

В последние годы в связи со значительным повышением требований к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, значительно возрос спрос на изделия из ячеистых бетонов. Одной из немногих разновидностей, из которых возможно возведение тепло эффективных ограждающих конструкций приемлемой толщины (не более 50 см), является газосиликат.

Эффективными строительными материалами, широко используемыми в строительстве, являются автоклавные теплоизоляционные ячеистые бетоны и ячеистые силикаты. Теплоизоляционные ячеистые бетоны предназначены для строительной теплоизоляции: утепления по железобетонным плитам покрытий, полов и чердачных перекрытий, в качестве теплоизоляционного слоя многослойных стеновых конструкций зданий различного назначения. Применяют также теплоизоляционные ячеистые бетоны для теплозащиты поверхностей оборудования и трубопроводов при температуре до 400єС; жаростойкие ячеистые бетоны для теплоизоляции оборудования с температурой поверхности до 700єС.

Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов с равномерно распределенными порами (до 85 % от общего объема бетона); их получают в результате затвердевания предварительно вспученной порообразователем смеси вяжущего, воды и кремнеземистого компонента.

К способу комплексной поризации, особенно эффективному при получении теплоизоляционного ячеистого бетона, относится газопенная технология - сочетание метода аэрирования и газообразования.

По функциональному назначению выделяют три вида ячеистого бетона: теплоизоляционный средней плотностью до 400 кг/м³; теплоизоляционно-конструкционный средней плотностью 500 - 800 кг/м³, который широко применяют в ограждающих конструкциях жилых, общественных, сельскохозяйственных и промышленных зданий и сооружений; конструкционный ячеистый бетон средней плотностью 900 - 1200 кг/м³, который применяют в качестве несущих элементов жилых и сельскохозяйственных зданий.

Наибольшее распространение из ячеистых бетонов получил газосиликатобетон автоклавного твердения на основе известково-кремнеземистого вяжущего с добавлением портландцемента, в качестве второго вяжущего. Широкое применение в качестве газообразователя получила алюминиевая пудра, которая, реагируя с водным раствором гидроксида кальция, выделяет водород, вызывающий вспучивание.



1. Характеристика и назначение пенобетона

1.1 Характеристика пенобетона

Пенобетон- ячеистый бетон, имеющий пористую структуру за счёт замкнутых пор (пузырьков) по всему объёму, получаемый в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пенообразователя.

В таких бетонах часть пор создаётся пенообразующими добавками. Прочность пенобетона зависит от объёмного веса, вида и свойств исходных материалов, а так же от режимов тепловлажносной обработки (ТВО) и влажности бетона. Ячеистый бетон изготовлен на цементном вяжущем. Поэтому он продолжает набирать прочность ещё длительное время. Исследование конструкций из неавтоклавных ячеистых бетонов после 40-50 лет показали, что они не только пригодны для дальнейшей эксплуатации, но и увеличили свою прочность в 3-4 раза по сравнению с марочной. Введение комплексных добавок повышает прочность бетона, снижает водопотребность и усадку при высыхании, повышает водо- морозостойкость, снижает равновесную влажность и эксплуатационную теплопроводность.

Пенобетон создается путем равномерного распределения пузырьков воздуха по всей массе бетона. В отличии от газобетона пенобетон получается не при помощи химических реакций, а при помощи механического перемешивания предварительно приготовленной пены с бетонной смесью. В таблице 1.1 показаны основные виды и характеристики пенобетона.

В состав основных материалов для приготовления пенобетонной смеси входят: цемент (вяжущий компонент), песок (кремнеземистый компонент), пенообразователь, вода.

Компоненты, используемые для приготовления пенобетонных смесей, как материалы должны удовлетворять требованиям технических условий и стандартов, а изделия получаемые из них отвечать требованиям ГОСТ 25485 - 89.

2. Технологическая схема производства

Существуют две схемы производства пенобетона. Это автоклавное и неавтоклавное твердение.

В строительстве широко применяется производство изделий из автоклавных ячеистых бетонов, т.е. твердеющих в автоклавах при пропаривании под давлением 0,8…1 Мпа.

Автоклавные ячеистые бетоны изготавливают из следующих смесей:

а) цемента с кварцевым песком, при этом часть песка размалывают

б) молотой негашенной извести с кварцевым частично измельчённым песком

в) цемента, извести и песка в различных соотношениях.

Технология производства ячеистого бетона представлена на рисунке 1.1

Рисунок 2.1 Технология производства ячеистого бетона

Технология производства неавтоклавного пенобетона обеспечивает получение изделий плотностью 250-1700 кг/м³ в стационарных или построечных условиях с производительностью.

На Рис.2 представлена схема производства неавтоклавного пенобетона.

Рисунок 2 схема неавтоклавного производства пенобетона.

Можно выделить следующие основные этапы производства автоклавного пенобетона:

1) Приготовление смеси

Приготовление смеси осуществляется в автоматическом режиме. Компоненты в заданной пропорции подаются в смеситель, где перемешиваются по заданной программе.

2) Заливка форм и формирование массива.

Готовая смесь выгружается в формы, заполняя их примерно наполовину. Одновременно форма со смесью подвергается ударным воздействиям, для улучшения строения пористой структуры.

3) Затвердевание смеси

После того, как массив поднимется, он подвергается предварительному твердению в течение 60-120 минут для достижения прочности необходимой для резки.

4) Резка массива на изделия

После предварительного затвердевания кран распалубливает сборную форму, и уже застывший, но еще достаточно мягкий "пирог" ячеистого бетона режется горизонтально и вертикально тонкими струнами на блоки. Одновременно формируется пазы и гребни, фрезеруются захватные карманы для рук.

5) Пропарка изделий в автоклаве

Затем разрезанный изделие помещается в автоклав, там происходит термовлажностная обработка при температуре 190^оС и давлении пара 12 атмосфер. Под воздействием этих факторов образуются минералы, обеспечивающие прочность ячеистого бетона.

6) Упаковка

После 12 часов автоклавной обработки готовый "пирог" разделяется на специальной установке на изделия, они упаковываются, отправляются на склад готовой продукции.

Следует отметить, что использование управляемого автоклавного процесса дает возможность получить бетон с заданным необходимым уровнем свойств. Причем эти характеристики будут одинаковыми в любой из точек готового изделия.

3. Современное состояние технологии производства

3.1 Обзор технической литературы

Для написания данной курсовой работы мною были проработаны статьи в журналах, техническая литература, информация в интернете. Особое внимание уделяется изучению свойств ячеистого бетона и влиянию различных свойств на его качество.

Легкий пенобетон, в настоящее время, имеет хорошую механическую прочность наряду с высокими показателями изоляции при широкой амплитуде плотности.

Некоторые из преимуществ использования легкого пенобетона включают:

- Низкая цена пенобетона по сравнению с другими материалами

- Хорошие характеристики теплоизоляции дают преимущества в экономии энергии, при эксплуатации (обогреве и кондиционировании воздуха).

- С Легкими Композитными и пенобетонами более низкие затраты на строительство, более эффективные строительные проекты.

- Обработка и перевозка автотранспортом стоят очень мало.

- Вес бетона меньше от 10 % до 87 % по сравнению со стандартным тяжелым бетоном в зависимости от составов смеси и материалов.

- Значительное снижение веса приводит к сбережениям в каркасах конструкций, опорах или сваях. Такие сбережения часто кратны фактической стоимости материала.

- Экономия на перевозке, снижение требуемой грузоподъемности подъемного крана и снижение трудовых ресурсов.

o Использование легкого пенобетона в сборном или оболочечном строительстве требует кран меньшей o грузоподъемности, минимальных усилий при монтаже.

Легкий пенобетон можно пилить ручной пилой, обтесывать и забивать гвозди.

Из журнала <<Строительные материалы>> статьи И.Б. Удачкина «Ключевые проблемы развития производства пенобетона»//1// следует, что, несмотря на взаимозаменяемость газобетона, и пенобетона следует объективно отметить, что структурная прочность автоклавного газобетона на один-два класса (15-25%) больше чем у неавтоклавного пенобетона. Неавтоклавный пенобетон имеет усадку в 2-4 раза превышающий этот показатель у автоклавного газобетона. Естественно, изделия из неавтоклавного пенобетона имеют низкую трещиностойкость, что снижает долговечность строительных изделий и тормозит развитие производства пенобетона, особенно в монолитном строительстве. Перечисленные проблемы являются существенными и до настоящего времени сдерживали производство неавтоклавного пенобетона, так как снижали его конкурентоспособность.

Однако у неавтоклавных пенобетонов есть ряд преимуществ перед автоклавным газобетоном. Так, пористая структура пенобетона полностью формируется в очень короткий отрезок времени в условиях интенсивных динамических воздействий (механического перемешивания). Поэтому температура окружающей среды, точность дозировки компонентов, постоянство свойств вяжущего и кремнезёмистого заполнителя не оказывают в технологии пенобетона такого большого влияния на конечные свойства материала, как в технологии автоклавных газобетонах.

Более того, главный показатель ячеистого бетона- средняя плотность легко корректируется непосредственно в ходе технологического процесса. Это очень важно при изготовлении ячеистых бетонов на малых предприятиях или на строительной площадке.

По заключению Госстроя РФ (протокол № 01-НС-18/ 4 от 29 ноября 2001г.), неавтоклавные и автоклавные ячеистые бетоны имеют ряд характеристик, выгодно отличающих их от многих традиционных строительных материалов. Изделия из них наилучшим образом адаптированы к сложным климатическим и экономическим условиям России и имеют ряд важных достоинств: невысокая средняя плотность, понижения водопоглощения, стойкость при пожаре. Все виды ячеистых бетонов имеют высокие санитарно- гигиенические свойства стенового ограждения, так как не содержат вредных для здоровья человека химических и синтетических веществ, имеют хорошую обрабатываемость и др. За счёт простой и рациональной технологии пенобетона во много раз снижена удельная капиталоёмкость, расход энергоносителей, трудоёмкость, а следовательно, и себе стоимость продукции.

Из журнала <<Строительные материалы>> статьи А.А. Ахундов, д-р техн. наук, профессор, ОАО «ВНИИСТРОМ» «Перспективы совершенствования технологии пенобетона»//2// выяснил, что одним из решающих направлений повышения физико-механических свойств показателей пенобетона кроме известкового приёма вводить в состав массы различные химические и армирующие добавки по нашему мнению, является необходимость использования для улучшения пенобетона пены с чрезвычайно микроскопическими порами и высокой кратностью.

Для наглядности микропористый пенобетон можно сравнить в какой-то степени с пенопластом. Пенопласт, прежде всего за счёт микроскопичности пор имеет хорошие физико-технические показатели. При производстве пенобетона применение пены с микроскопическими порами и при высокой степени помола сырьевых компонентов, а так же ряд других мероприятий могут приблизить показатели пенобетона с показателями пенопласта.

3.2 Патентные материалы

Для выявления принципов подбора состава, технологий производства и направлений применения газобетона были патентные исследования, информация о которых приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Материалы патентных исследований

Номер авт. св., МПК, индекс, дата	Заяви-тель	Краткая сущность решения
Заявка: 2011131425/03, 26.07.2011 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 26.07.2011	Автор(ы): Щепочкина Юлия Алексеевна Патентообладатель(и): Щепочкина Юлия Алексеевна	Изобретение относится к производству ячеистых бетонов, в частности пенобетонов. Сырьевая смесь для изготовления пенобетона содержит, мас.%: портландцемент 35,0-39,0, кварцевый песок 6,0-8,0, молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 4000-5000 см 2/г 21,07-25,69, смола воздухововлекающая экстракционно-канифольная 0,2-0,25, карбоксиметилцеллюлоза 0,01-0,02, суперпластификатор С-3 0,6-1,0, кормовая патока 0,06-0,1, вода 30,0-33,0. Технический результат - повышение прочности изделий из пенобетона. 1 табл.
Конвенционный приоритет: 18.02.2010 FR 1051157 23.07.2010 FR 1056077 (43) Дата публикации заявки: 27.03.2014 (85) Дата начала рассмотрения заявки PCT на национальной фазе: 18.09.2012	Заявитель(и): ЛАФАРЖ (FR) Автор(ы): ЖЕЗЕКЕЛЬ Пьер-Анри (FR), МАТОНЬЕ Бенуа (FR)	1. Пенобетон с плотностью от 200 до 800 кг/м3, содержащий по массе относительно общей массы бетона: - цемент; - воду; - от 0,01 до 5% добавки, снижающей водопотребность, пластификатора или суперпластификатора; - от 0,45 до 5%, пенообразователя относительно количества воды; - водорастворимую соль кальция, обладающую растворимостью в воде при 20°С более 2 г/100 мл; содержащий неорганические частицы размером от 0,1 до 300 мкм; при этом отношение пенообразователя к соли кальция составляет от 0,3 до 0,8; пенобетон содержит 10 мас.% или более шлака. 2. Пенобетон по п.1, в котором неорганические частицы включают карбонат кальция, тонкий кремнеземный порошок, шлак, зольную пыль, пуццолан, стекло, кремнийсодержащие наполнители и их смеси. 3. Пенобетон по п.1 или 2, плотность которого составляет от 300 до 700 кг/м3.
Заявка: 2011115173/03, 18.04.2011 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 18.04.2011 Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 18.04.2011 (45) Опубликовано: 27.10.2012	Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)"	Изобретение относится к области получения стойких пен, которые используются в промышленности строительных материалов для получения поризованных материалов на основе различных вяжущих веществ (цемента, гипса, сажи, глины, а также фибры и других волокон)
Заявка: 2004110065/03, 26.03.2004 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 26.03.2004 (45) Опубликовано: 27.06.2005	Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации" (RU)	Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве. Техническим результатом является создание автоклавного пенобетона с повышенной прочностью при сжатии, пониженным коэффициентом теплопроводности и повышенным коэффициентом паропроницаемости.



4. Технологические расчеты

4.1 Обоснование выбора сырья

Для автоклавного ячеистого бетона наиболее целесообразно использовать портландцемент с известью-кипелкой (смешанное вяжущее) в соотношении 1:1 по массе. Для приготовления автоклавных ячеистых бетонов применяют известь с содержанием активной CaO не менее 70%, MgO не более 5%, высокоэкзотермической с температурой гашения около 85 градусов. Тонкость помола молотой извести-кипелки должна быть не ниже 3500..4000 см2/гр.

В качестве кремнеземистого компонента рекомендуется применять тонкомолотые кварцевые пески, содержащие не менее 90% кремнезёма, не более 5% глины и 0.5% слюды. Песок в зависимости от плотности ячеистого бетона должен иметь удельную поверхность 1200..2000 см2/гр.

Зола-унос, применяемая вместо молотого песка, отличается неоднородностью химико- минералогического состава. Зола-унос должна содержать кремнезёма не менее 40%; потеря в массе при прокаливании в золах, получаемых при сжигании антрацита и каменного угля, не должна превышать 8%, а для остальных зол- 5%; удельная поверхность 2000- 3000 см2/г.

В последнее время большое распространение получили органические пенообразователи, специально создаваемые для пенобетона и выпускаемые под различными фирменными названиями.

Расход пенообразователя для получения пены составляет: клееканифольного- 8..12%; смолосапонинового- 12…16%, алюмосульфонафтенового- 16…20% и пенообразователя ГК- 4…6% от количества воды. Смесь из двух пенообразователей (например, ГК и эмульсии мыльного корня в соотношении 1:1) позволяет получить более устойчивую пену, но это несколько усложняет технологию. Расход специальных органических пенообразователей определяется фирменными рекомендациями и чаще всего составляет 6- 12% от расхода воды.

Плотность ячеистого бетона и его пористость главным образом зависят главным образом от расхода порообразователя и степени использования его порообразующей способности. Некоторое влияние на них оказывают температура смеси и количество воды, принятое для затворения смеси, т.е. водотвёрдое отношение В/Т (отношение объёма воды к массе вяжущего вещества и кремнезёмистой добавки). Увеличение В/Т повышает текучесть смеси, а следовательно, улучшает условия образования пористой структуры.

4.2 Расчет расхода сырья

Расчет расхода сырье ведется на 1 м3. газобетона. Исходные данные для расчета:

- размеры пенобетонного блока мм;

- плотность пенобетонного блока принимаем 400 кг/м³;

- класс ячеистого бетона В1,5

- водотвердое отношение 0,35

- С принимаем равное 0,7

- расход пенообразователя 0,15% сухого вещества

- К принимаем равное 0,9

- Годовая мощность 25 тыс. м3

Рассчитаем массу вяжущего в кг/м³,по формуле (4,1)

(4,1)

кг/м³

Рассчитаем расход кремнеземистого компонента кг/м³,по формуле (4,2)

(4,2)

кг/м³

Рассчитаем расход воды в л/м^3, из водотвердного соотношения

л/м³

Расход пенообразователя в кг/м³, определим по формуле

(4,3)

кг/м³

4.3 Подбор оборудования

4.3.1 Режим работы предприятия по выпуску пенобетонных блоков принимается в одну смену, пятидневная неделя с двумя выходными днями. Номинальное количество рабочих дней составляет 255 дней.

Годовой фонд рабочего времени , час, рассчитываю по формуле (4,4)

, где (4,4)

где - коэффициент использования рабочего времени, равный 0,93;

- число рабочих дней в году, сут.;

- число дней простоя на плановом ремонте, принимается равным 7 суткам;

- число рабочих смен в сутки;

- число рабочих часов в смену, час.

час.

Часовую производительность , м³/ч, определяю по формуле (4,5)

, (4,5)

м³/ч

м³/сут

Потребность цеха в сырье представлена в таблице 4.1

Материалы	W, %	П, %	, кг/ч	, т/сут	, т/год
цемент	-	0,3	2725	21,8	5406
известь	2	1	710	5,68	1408
песок	0,5	0,5	2435	19,48	4831
Al пудра	-	1	22,9	0,183	45,4

Объем газобетонного блока определим по формуле (4,6)

(4,6)

м³

Определим часовую мощность по формуле (4,7)

(4,7)

принимаем равную 465шт.

Суточная производительность определим по формуле (4,8)

(4,8)

шт.

Принимаем массив 3х1,2х0,6

м³.

Определим число формовок в час по формуле (4,9)

(4,9)

Продолжительность формования рассчитываем по формуле (4,10)

(4,10)

мин

Принимаем цикл приготовления бетонной смеси 18 минут и используем 2 бетоносмесителя.

Рассчитаем объем бетоносмесителя

м³.

Принимаем объем бетоносмесителя равный 1 м³.

Выбираем режим тепловлажностной обработки:

ч.

Выбираем автоклав и вагонетки для него

м, м.

м, м, м

На одну вагонетку помещается 6 массивов. В один автоклав помещается 18 массивов.

Рассчитаем объем бетона в автоклаве

м³

м³/ч

Рассчитаем количество автоклав

а/кл.

Принимаем 5 автоклав, т.к. 1 автоклав принимаем запасным.



5. Охрана окружающей среды в производстве газобетона

Производство газобетона сопровождается выбросом в окружающую среду вредных летучих органических веществ.

Для очистки и обезвреживания вредных технологических выбросов используют различные оборудования.

Газовые потоки, содержащие органические вещества, пропускают через камеры дожигания. где происходит их окисление до сравнительно безопасных оксидов. Можно также пропускать их через поглотительные абсорбционные установки, орошаемые водой или нейтрализующим раствором, например, известковым мылом.

Очистка газов от механических примесей производится с помощью циклонов и мультициклонов, устанавливаемых последовательно. Такая технология позволяет улавливать 90...95% пылевых выбросов. Для более эффектной очистки а последней ступени устанавливаются тканевые или электрические фильтры, а также скрубберы. Такая многоступенчатая очистка позволяет повысить степень улавливания пили до 99,8%. Однако при выборе газоочистного оборудования следует учитывать, что установка электрофильтров связана со значительными финансовыми и энергетическими затратами.



Литература

1. И.Б. Удачкин «Ключевые проблемы развития производства пенобетона» / И.Б. Удачкин// Строительные материалы. 2002. №7. с. 40-44.

2. статьи А.А. Ахундов, д-р техн. наук, профессор, ОАО «ВНИИСТРОМ» «Перспективы совершенствования технологии пенобетона»/ Д.Г.// Строительные материалы. 2008. №6. с. 38-41.

3. Н.П. Сажнев. Производство ячеистых изделий/ Н.П. Сажнев. Мн.: Стринко, 1999. 284 с.

4. М.Я. кривицкий. Ячеистые бетоны/ М.Я. Кривицкий. М.: Стройиздат, 1972. 137 с.

Размещено на Allbest.ru

...