Заполнители для гидротехнического бетона

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахский национальный исследовательский технический университет им. К. И. Сатпаева

Институт архитектуры и строительства имени Т. Басенова

Кафедра «Технология строительных материалов, изделий и конструкций»

РЕФЕРАТ

На тему: «Заполнители для гидротехнического бетона»

по специальности 5В073000 - Производство строительных материалов, изделий и конструкций

Выполнила: Гауезова Р.Т.

Руководитель канд. техн. наук, и.о. доцент

Орынбеков Е.С.

Алматы, 2016



Содержание

Введение

1. Номенклатура сырья

1.1 Мелкий заполнитель

1.2 Крупный заполнитель

1.3 Технические требования к заполнителям для гидротехнического бетона

2. Технология заготовки заполнителей

2.1 Технологическая схема установок

2.2 Определение оптимальной доли песка в смеси заполнителей

2.3 Определение ЗС по идеальной кривой просеивания

2.4 Технологические схемы производства щебня, гравия и песка

2.5 Технологический процесс производства

2.6 Склады готовой продукции

2.7 Расчет складов заполнителей

3. Свойства заполнителей

4. Мероприятия по охране труда и защите окружающей среды

4.1 Контроль технологических процессов и качества продукции

Заключение

Список использованной литературы



Введение

гидротехнический бетон заполнитель песок

Заполнители занимают в бетоне 80% объёма и, следовательно, позволяют резко сократить расход цемента или других вяжущих, являющихся наиболее дорогой и дефицитной составной частью бетона.

Заполнитель создаёт в бетоне жёсткий скелет, воспринимает усадочные напряжения и уменьшает усадку обычного бетона примерно в 10 раз по сравнению с усадкой цементного камня. Жёсткий скелет из высокопрочного заполнителя увеличивает прочности модуль упругости бетона (т.е. уменьшает деформации конструкций под нагрузкой), уменьшает ползучесть (т.е. пластически необратимые деформации бетона при длительном действии нагрузки).

Специальные особо тяжёлые и гидратные заполнители делают бетон надёжной защитой от проникающей радиации.

Основными признаками стандартизованной классификации разнообразных заполнителей для бетона являются: происхождение, крупность зерен, характер формы зёрен, плотность.

По происхождению заполнители подразделяются на три группы:

1. Природные, в том числе из попутно добываемых пород и отходов обогащения.

2. Из отходов промышленности.

3. Искусственные.

По крупности зёрен заполнители подразделяются на:

1. Крупные - с зёрнами свыше 5мм.

2. Мелкие - с размером зёрен до 5мм.

По характеру формы зёрен различают:

1. Заполнители, имеющие угловатую форму, получаемые дроблением.

2. Заполнители, имеющие округлую форму зёрен.

Заполнители относят к плотным или пористым в зависимости от плотности их зёрен, которая составляет соответственно от 1,0 до 1,9 г/смі.

Классификационной характеристикой заполнителя также может быть его насыпная плотность, которая для крупных заполнителей не должна превышать 1200 г/смі.

Цель данной работы состоит в правильном подборе заполнителей, отличающихся высокой морозоустойчивостью и чистотой. Такие требования предъявляются в основном к заполнителям для гидротехнического бетона.

Содержание щелочной составляющей данного заполнителя не должно превышать 0,6 процента.

Бетон используется во многих областях современного строительства, а также некоторых других близких направлениях. Этот материал известен за счёт своей универсальности. При этом, данный фактор не подразумевает эффективное использование в специализированных областях. Чтобы его обеспечить, используются составы особого типа, обладающие необходимыми для каждого конкретного случая характеристиками. Стоит более подробно рассмотреть гидротехнический бетон и особенности его приготовления. Это не конкретная марка с жестко определенным составом. Нет какого-то конкретного пункта в ГОСТе, который бы сообщал нам нужные пропорции. Все зависит от целей. Например, для строительства моста нужен более прочный и долговечный бетон, чем для маленького бассейна.

К гидротехническим конструкциям относятся мосты, плотины, бассейны, водные парки развлечений, причалы, дамбы и т.д.

Основной проблемой конструкций, находящихся в воде, является разрушение под действием впитываемой влаги. При этом, в наибольшей опасности находятся отнюдь не те части, которые расположены ниже поверхности. Значительной проблемой является переменный уровень воды, оказывающий крайне негативное воздействие. В зону риска попадают водосливные элементы плотин, причалы портов, градирни ТЭЦ и металлургических предприятий. Гидротехнический бетон делят на следующие разновидности:

1.Подводный бетон, находящийся в воде постоянно.

2. Расположенный в зоне переменного горизонта воды.

3. Надводный, подвергающийся эпизодическому смыванию водой.

В составе бетона должно содержаться малое количество влаги, то есть такое количество, которое недостаточно, чтобы нанести конструкции вред. Несмотря на преимущества, есть и недостатки. К примеру, высокая стоимость такого раствора ввиду дороговизны добавок, которые и придают ему такие свойства. Еще один недостаток -- сложность при транспортировке. Бетонный раствор такого типа имеет небольшой промежуток времени схватывания. Такое его качество вынуждает строительные предприятия приобретать бетон у близкорасположенных организаций и не всегда по выгодной для себя стоимости.



1. Номенклатура сырья

1.1 Мелкий заполнитель

В качестве мелкого заполнителя для гидротехнического бетона применяют природный и искусственный песок с Мкр от 1,5 до 3,5.

Допускаемое содержание примесей в песке не должно превышать значений, приведенных в табл. 1.

Таблица 1

Требования к песку по содержанию примесей

Вид примесей	Бетон надводный	Бетон зоны переменного уровня воды	Бетон подводный и внутренней зоны
Глина и мелкие пылевидные фракции, в % по массе, не более	3	2	5
Сернистые и сернокислые соединения в пересчете на SO, в % по массе, не более	1	1	1
Слюда, в % по массе, не более	3	1	3

Дробленый песок должен иметь достаточную для получения требуемой марки бетона морозостойкость. Органические примеси в песке не должны окрашивать раствор едкого натра в колориметрической пробе в цвет, темнее эталона

Песок для приготовления смеси должен относиться к высшей категории и иметь минимальное количество каких-либо сторонних включений. В процессе приготовления раствора нужно учитывать требования ГОСТ 8736 1993 года, который регламентирует набор требований к такому компоненту раствора, как мелкий заполнитель. Согласно данному документу гидротехнический бетон производится из песка плотностью 2-2.8 т/м3. Рекомендуется использовать крупность зерен компонента 2 мм, так как в противном случае возможно возникновение ряда проблем связанных с подвижностью раствора. Мелкий песок с Мкр менее 2 следует применять в бетонах с пластифицирующими добавками. Любой гидротехнический объект, такой как мост или плотина, требует материала, который обладает не только высокими гидроизоляционными характеристиками, но и достаточной прочностью. Чтобы гидротехнический бетон получил необходимую надежность, крупный заполнитель должен выбираться с особой тщательностью. Разумеется, что в большинстве случаев это гранит, который отличается не только способностью переносить огромные нагрузки, но и практически не пропускает влагу.

1.2 Крупный заполнитель

В качестве крупного заполнителя для гидротехнической бетона применяют щебень из изверженных и осадочных горных пород и щебень из гравия с размерами зерен от 5 (3) до 150 мм марок, с прочностью указанной в таблице №2.

Марка щебня из изверженных пород должна превышать марку бетона не менее чем в 2,5 раза, а из осадочных пород -- не менее чем в 2 раза.

Средняя плотность и водопоглощение зерен щебня не должны превышать значений, приведенных в таблице 3.

Содержание примесей в крупном заполнителе не должно быть, выше значений, приведенных в таблице №4.

Таблица 2

Требования к щебню по прочности

Назначение бетона	Марка по прочности
	Щебень
	из изверженных пород	из осадочных пород	из гравия
Бетон зоны переменного уровня воды	1000	800	Др8
Бетон подводной, внутренней и надводной зон	800	600	Др12

Таблица 3

Требования к щебню по средней плотности и водопоглощению зерен

Назначение бетона	Средняя плотность зерен щебня, кг/м3, не ниже	Водопоглощение по массе, %, не более
		для щебня из изверженных и метаморфических пород	для щебня из осадочных пород
Бетон надводный, подводный и внутренней зоны	2,3	0,8	2
Бетон надводный, подводный и внутренней зоны	2,5	0,5	1

Таблица 4

Требования к крупному заполнителю по содержанию примесей

Вид примесей	Бетон надводный	Бетон зоны переменного уровня воды	Бетон подводный и внутренней зоны
Глина и мелкие пылевидные фракции, в % по массе, не более	1,0	1,0	2,0
Сернистые и сернокислые соединения, в % по массе, не более	0,5	0,5	0,5
Слюда, в % по массе, не более	2,0	1,0

Кроме того, специалисты стараются учесть такую характеристику, как лещадность. Чем она выше, тем форма отдельного элемента ближе к плоской. Очевидно, что гидротехнический бетон, который изготавливается из иглоподобного заполнителя, будет иметь меньшую прочность, чем состав, в составе которого содержаться кубовидный щебень. Такие зерна позволяют получить максимальную плотность при укладке в опалубку, а значит, смогут распределить по всему объему более высокие нагрузки. Меньшее количество пустот не только увеличит прочность, но и скажется на снижении расхода песка и цемента.

1.3 Технические требования к заполнителям для гидротехнического бетона

Допускается при строительстве массивных гидротехнических сооружений применение щебня и гравия размером зерен:

- от 120 до 150 мм;

- св. 150 мм, вводимых непосредственно в блок при укладке бетонной смеси.

Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне, щебне из гравия и в гравии не должно превышать, % массы:

-для бетона, применяемого в зоне переменного уровня воды и надводной зоне;

- для бетона, применяемого в подводной и внутренней зонах.

Для бетона гидротехнических сооружений, эксплуатируемых в зоне переменного уровня воды, наличие в крупном заполнителе глины в виде отдельных комков не допускается.

Марки по дробимости щебня должны быть не ниже 800.

Марки по дробимости гравия и щебня из гравия должны быть не ниже 1000.

Для бетона, к которому предъявляют требования по морозостойкости, следует использовать щебень из изверженных пород марки по дробимости не ниже 1000.

Щебень и гравий для гидротехнического бетона должны иметь марки по истираемости в полочном барабане не ниже:

И-I - для щебня из изверженных и метаморфических пород;

И-II - для щебня из осадочных пород, а также щебня из гравия.

Содержание зерен слабых пород в щебне и щебне из гравия для бетонов гидротехнических сооружений зоны переменного уровня воды не должно превышать 5% массы.

Морозостойкость щебня и гравия для бетона гидротехнических сооружений должна быть не ниже указанной в таблице-5.

Таблица 5

Морозостойкость щебня и гравия для бетонов гидротехнических сооружений

Среднемесячная температура наиболее холодного месяца, °С	От 0 до минус 10	От минус 10 до минус 20	Ниже минус 20
Морозостойкость щебня и гравия	F100	F200	F300

Для гидротехнических сооружений из бетона с нормированной морозостойкостью равную 200 и выше, эксплуатируемых в условиях насыщения морской или минерализованной водой, объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха должен соответствовать указанному в таблице 6.

Таблица 6

Объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха для бетона гидротехнических сооружений

Максимальная крупность зерен заполнителя, мм	Объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха, %, при В/Ц
	менее 0,41	от 0,41 до 0,50	более 0,50
10	3±1	4±1	6±1
20	2±1	3±1	5±1
40		2±1	4±1
80			3±1

Для бетона гидротехнических сооружений содержание в песке пылевидных и глинистых частиц не должно превышать, % массы:

2 - для бетонов зоны переменного уровня воды;

3 - для бетона надводной зоны;

5 - для бетона подводной зоны.

Применение мелкого заполнителя с содержанием глины в виде отдельных комков не допускается.

Содержание слюды в мелком заполнителе для бетона гидротехнических сооружений не должно превышать, % массы:

1 - для бетона зоны переменного уровня воды;

2 - для бетона надводной зоны;

3 - для бетона подводной зоны.



2. Технология заготовки заполнителей

2.1 Технологическая схема установок

На крупных гидротехнических стройках заготовку заполнителей обычно осуществляют собственными силами путем разработки и переработки материалов из карьеров местных строительных материалов. В зависимости от конкретных инженерно-геологических условий и гранулометрического состава месторождений могут быть следующие основные варианты заготовки заполнителей:

* заготовка заполнителей из раздельных естественных песчаных карьеров и карьеров крупных заполнителей;

* заготовка крупных и мелких заполнителей из общих карьеров песчано-гравийной смеси;

* заготовка тех или иных видов заполнителей из скальных пород путем их дробления.

Наиболее распространены карьеры песчано-гравийной смеси. В зависимости от места расположения карьеров и их положения по отношению к уровню грунтовых вод разработку этих карьеров можно вести обычными сухими способами или методом гидромеханизации. Последний применяют в основном при расположении карьеров в русле реки. При разработке карьеров сухим способом добычу материалов из карьера можно осуществлять круглогодично, при разработке способом гидромеханизации - только в теплый период года с созданием складов этих материалов для обезвоживания и для возможности их дальнейшей переработки в зимний период. Если в районе строительства отсутствуют карьеры песчано-гравийной смеси, но имеются горные породы, заполнители готовят из этих скальных пород путем их дробления. Необходимость дробления может возникнуть и при использовании песчано-гравийных смесей при наличии в них излишнего количества отдельных фракций. Имеющиеся в природе естественные карьеры редко удовлетворяют требованиям к заполнителям для бетона, изложенным выше. Поэтому возникает необходимость доведения качества этих материалов до требуемых. Процесс доведения естественных качеств и свойств смеси материалов из карьеров до требуемых называется обогащением, а комплекс зданий и оборудования для этого - обогатительными заводами или установками (хозяйствами).В зависимости от естественных свойств смеси материалов в карьере на обогатительных установках предусматривают соответствующий набор технологических операций для их переработки и доведения до требуемых: дробление, промывка, сортировка по фракциям, складирование по фракциям на складе, выдача материала со склада. В зависимости от набора технологических операций на заводах (установках) их называют сортировочными (при отсутствия дробления) и дробильно-сортировочными (при наличии дробления). В соответствии с назначением установок определяют их технологическую схему и оборудование.

Самая простая - сортировочная установка, включающая только сортировку (рис. 1.). Сортировка может быть сухая и мокрая. Сухая - при отсутствии пыли и глинистых частиц, мокрая - при необходимости отмыва мелких частиц. При сильном загрязнении, особенно песка, применяют специальную промывочно- установку. Основное оборудование таких установок - виброгрохоты с сортировочную различным набором сит требуемых видов и размеров для фракционирования крупных заполнителей. При необходимости разделения песка на фракции вводят гидроклассификаторы.



Рис. 1 Установка для сортировки заполнителей

Технологическая схема дробильно-сортировочных установок более сложна (рис. 2.). Основным оборудованием таких установок, кроме оборудования для сортировки, являются камнедробилки.

Рис. 2 Технологическая схема дробильно-сортировочных установок для горной массы

1-бункер; 2-питатель; 3-транспортеры; 4-вибрационные грохоты; 5-бункер с рассортированными фракциями; 6-склады щебня; 7-дробилки первой степени;8-дробилки второй степени.

Технологическая схема дробильно-сортировочных установок обычно предусматривает следующую последовательность. Песчано-гравийную смесь или горную массу доставляют автотранспортом в приемный бункер. Из приемного бункера смесь с помощью питателя поступает на сортировочную решетку. Сортировочная решетка отделяет фракции, идущие на сортировку и дробление, а некоторые фракции в отвал или на другие цели. Обычно дроблению подвергают фракции до 300 мм, более крупные фракции отделяют для других целей. Технологическая схема дробления может быть одноступенчатой или многоступенчатой в зависимости от исходной и необходимой конечной крупности. После первичного дробления щебень поступает на виброгрохоты, сортирующие его на нужное количество фракций, и далее - в бункера и на склады - отдельно по фракциям. В случае необходимости промывки щебня над виброгрохотами устанавливают перфорированные трубы, через которые поступает вода для промывки. Дополнительно предусматривают промывку мелких фракций. При переработке песчано-гравийной смеси на сортировочной установке излишнее количество отдельных фракций можно также направлять на дробление. Однако сортировку и хранение гравия и щебня, как правило, следует производить раздельно. При добыче песчано-гравийной массы средствами гидромеханизации промывку обычно не делают, производя только сортировку.

Обогатительные установки для заполнителей могут быть стационарными и передвижными. Стационарные установки предусматривают обычно на крупных строительствах, а передвижные - на мелких (рис. 3).

Рис. 3 Технологическая схема гравийно-сортировочного обогатительного хозяйства с передвижным сортировочным агрегатом

1-приемный бункер; 2-питатель лотковый; 3-передвижные транспортеры; 4-передвижной сортировочный агрегат;5-конусы заполнителей; 6-погрузчик на пневмоколесном ходу.

2.2 Определение оптимальной доли песка в смеси заполнителей

Определение оптимального зернового состава заполнителей.

Способ 1. Определение r_опт по наименьшему объему пустот в смеси заполнителей

При этом способе полагают, что минимальный расход цемента в бетоне получится в том случае, если сухая смесь песка и щебня (гравия) будет иметь наименьший объем межзерновых пустот. Тогда потребуется наименьшее количество цементного теста, а, следовательно, и цемента для заполнения этих пустот.

Готовят несколько сухих смесей песка и щебня с различным параметром r и определяют для каждой смеси объем межзерновых пустот V_п. Строят график зависимости V_п= f(r), по которому для наименьшего объема пустот находят r_опт (рис. 4).

Рис. 4 Определение r_опт по наименьшему объему пустот в смеси заполнителей

Способ 2. Определение r_опт по наибольшей подвижности бетонной смеси

Рис. 5 Определение r_опт по наибольшей подвижности бетонной смеси

При этом способе за r_опт принимают такое значение r, при котором бетонная смесь имеет наибольшую подвижность. В этом случае цемента в бетоне потребуется в наименьшем количестве.

Затворяют несколько бетонных смесей с различным r постоянными параметрами В/Ц и Ц. Водоцементное отношение берут равным найденному значению, а расход цемента Ц, поскольку он пока еще не установлен, принимают произвольно в разумных пределах. Для каждой бетонной смеси определяют осадку конуса и строят график зависимости ОК=f(r). По графику находят r_опт. Это значение соответствует наибольшей ОК(рис. 5). Следует особо подчеркнуть то обстоятельство, что оптимальную долю песка определяют не по заданной, а по наибольшей подвижности бетонной смеси. Заданная подвижность будет принята во внимание в дальнейшем -- по ней устанавливается расход цемента. При этом, чем выше заданная подвижность бетонной смеси, тем больше требуется цемента для ее получения. Поэтому метод определения r_опт по наибольшей подвижности бетонной смеси обладает преимуществом перед другими методами, т. к. позволяет контролировать расход цемента непосредственно в бетонной смеси, автоматически учитывая особенности всех входящих в нее материалов.

Следует иметь в виду, что при значении r, несколько меньшем r_опт, бетонные смеси могут оказаться недостаточно связными. Поэтому рекомендуется назначать долю песка несколько большей, чем r_опт по графику, а именно увеличивать r на 0,02--0,03. Такое увеличение значения rприводит лишь к весьма незначительному уменьшению осадки конуса.

В настоящее время существует много различных способов для определения оптимального зернового состава заполнителей. Рассмотрены наиболее простые, но менее точные способы, один из которых рассмотрен ниже.

2.3 Определение ЗС по идеальной кривой просеивания

На основе обширного экспериментального материала были установлены кривые просеивания смеси заполнителей, обеспечивающие минимальный расход цемента. Такие кривые часто называют идеальными. На рис. 2.1 изображена одна из таких идеальных кривых для песчано-гравийной смеси. По оси абсцисс откладывается безразмерная величинаД/Д_наиб, где Д--размер зерен данной фракции или, иными словами, размер отверстий сита, через которое эти зерна проходят; Д_наиб -- наибольшая крупность зерен заполнителя. По оси ординат откладываются так называемые проходы, т. е. масса зерен, проходящих через данное сито, в %.



Рис. 6 Идеальная кривая просеивания

Построенная в таких координатных осях кривая может быть использована для установления оптимального зернового состава смеси заполнителей при любом Д_наиб. Для этого необходимо в соответствии с безразмерной шкалой построить шкалу, на которой размеры отверстий сит выражены в мм. На рис. 6 построены две такие шкалы--для Д_наиб = 40 мм и для Д_наиб = 80 мм.

Таблица 7

Оптимальный зерновой состав заполнителей

Фракция,	Процентное содержание фракций
мм	Днаиб=40 мм	Днаиб =80 мм
0--5 5--10 10--20 20--40 40--80	40 14 20 26 -	32 8 14 20 26
Всего	100	100

Пользуясь этой кривой, легко установить содержание отдельных фракций в смеси заполнителей. Так, например, если заполнитель рассеивается на фракции 0--5; 5--10; 10--20; 20--40 и 40--80 мм, то по разности соответствующих ординат получим процентное содержание каждой фракции, приведенное в таблица №7.

Определение процентного содержания фракции 0--5 мм (мелкого заполнителя) по идеальной кривой просеивания следует считать предварительным.

Крупный заполнитель, образующий жесткий скелет бетона, определяется из условия максимального заполнения объема с поправкой на его раздвижку растворной частью.

При использовании пластифицирующих добавок

Учитывается объем вовлеченного в состав бетонной смеси воздуха.

2.4 Технологические схемы производства щебня, гравия и песка

Предприятия нерудных строительных материалов, производящие заполнители для бетона, представляют производственный комплекс, включающий добычу сырья в карьере и его переработку на заводе.

Сырье, как указывалось ранее, добывают, применяя экскаваторный способ разработки месторождений или средства гидромеханизации. К последним, например, относят плавучие землесосные снаряды, используемые при разработке подводных и обводненных песчано-гравийных месторождений.

Технологические схемы заводов по производству заполнителей для гидротехнического бетона определяются поступающей на переработку исходной горной массой, номенклатурой и качеством готовой продукции, типом применяемого оборудования с учетом комплексности использования сырья, экономии сырьевых, материальных и топливно-энергетических ресурсов.

Основными классификационными характеристиками добытой для переработки горной массы являются прочность, однородность, абразивность, размер кусков и частиц материала (гранулометрия исходной массы), количество и вид содержащихся в них загрязняющих включений, которые могут быть легко, средне- и труднопромывистыми. К ним относятся пыль, глина и др.

Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий нерудных строительных материалов ОНТП-18--85 подразделяют перерабатываемые горные породы на четыре типа, выделяя в первом и четвертом типах две подгруппы:

I -- прочные однородные абразивные горные породы, включающие 1-1--изверженные горные породы (граниты, диориты, сиениты, базальты и др.) с пределом прочности на сжатие до 300 МПа, чистые или незначительно загрязненные легкопромывистыми включениями; 1-2-- метаморфические и абразивные осадочные горные породы (песчаники) с прочностью на сжатие до 300 МПа и большим содержанием мелкой фракции 0... 150 (200) мм в исходной горной массе, загрязненные легко- и среднепромывистыми включениями;

II -- прочные однородные малоабразивные осадочные горные породы (известняки, доломиты и др.) с пределом прочности на сжатие до 200 МПа, незначительно загрязненные легко- и средне промывистыми включениями;

III -- неоднородные по прочности малоабразивные горные породы, содержащие слабые разности, загрязненные средне- и труднопромывистыми включениями;

IV -- сырье для производства песка, гравия и щебня из гравия для строительных работ;

IV-I -- валуно-гравийно-песчаная и гравийно-песчаная горные породы с содержанием гравия и валунов прочностью на сжатие до 150 МПа --50% и менее, загрязненные средне- и труднопромывистыми включениями -- до 10... 12%;

IV-2 -- валуно-гравийно-песчаная и гравийно-песчаная горные породы с содержанием гравия и валунов прочностью на сжатие до 300 МП -- 50% и более, загрязненные легкопромывистыми включениями-- до 5%.

По характеру производства, использующего определенные типы горных пород, и основным видам выпускаемых заполнителей различают заводы:

* щебеночные с экскаваторным способом разработки месторождений горных пород типа I... III;

* гравийно-щебеночные и гравийно-песчаные как с экскаваторным, так и с гидромеханизированным способом добычи горных пород типа IV-2 и IV-1;

9 песчаные, в основном с гидромеханизированным способом добычи горной массы, содержащей не более 5% гравия

Заводы с экскаваторным способом добычи сырья имеют мощность 0,6... 2,8 млн. м3 в год, гидромеханизированные -- 0,6... 1,2 млн. м3 в год и более при сезонном и круглогодовом режимах работы.

При разработке месторождений с небольшими и средними запасами сырья для производства щебня целесообразно применение сборно-разборных автоматизированных дробильных линий типа САДЛ или передвижных дробильно-сортировочных установок типа ПДСУ-85 производительностью до 400... 500 тыс. м3 в год.

Проектирование технологии производства заполнителей основывается на результатах технологических испытаний сырья, определяющих схему технологического процесса: число стадий дробления и виды грохочения, типы дробилок и грохотов, способы и оборудование для промывки и очистки материала, его обезвоживания, необходимость операций обогащения по прочности, зерновому составу или форме зерен, а также мероприятия по утилизации отходов производства.

Уровень механизации и автоматизации производства на современных заводах должен составлять соответственно не менее 95 и 75%.



2.5 Технологический процесс производства

Для приема исходного материала и его последующей подачи на щековую дробилку (3), через грохот грубого помола (2), предназначен бункер питатель пластинчатый (1). После первой стадии дробления на щековой дробилке материал подается на вторую стадию дробления в конусной гидравлической дробилке среднего типа (4).

Дробленый продукт с конусных дробилок поступает на ленточный конвейер, подающий материал на классификацию, которая производится на грохоте (5) инерционного типа с 4 ярусами сит (40, 20, 13.4 и 5 мм).

Полученные готовые фракции щебня 20-40 мм; и песок размером не более 5 мм собираются с грохотов на конвейеры и складируются в конусы.

Продукт фракции более 40 мм (выход не более 5-10 %) возвращается с помощью конвейера на додрабливание в конусную дробилку. Из нее фракции щебня попадают на конусную гидравлическую дробилку (7) мелкого дробления через уравнительный бункер с вибропитателем (6). После чего продукт снова попадает на грохот (5), от куда фракции не более 20 мм поступают на уравнительный бункер с вибропитателе (8). Пройдя через бункер фракции щебня попадают на центробежную ударную дробилку (9), затем фракции не более 20 мм проходят классификацию на грохоте (10), где делятся в соответствии и размерами 5-20мм и 0-5мм и складируются в конусах.



2.6 Склады готовой продукции

Типы складов характеризуются способом складирования и отгрузки различных заполнителей, формой штабеля, режимом работы (завода ц склада) и вместимостью.

На щебеночных и гравийно-песчаных заводах применяют следующие типы складов.

Конусный склад характеризуется подачей заполнителей ленточным конвейером, точечным сбросом и отгрузкой экскаваторами, погрузчиками или конвейерами. Он обычно применяется на заводах небольшой мощности (до 600 тыс. м3 в год), работающих сезонно или круглогодично.

Штабельный эстакадно-траншейный склад отличается подачей заполнителей ленточными конвейерами, расположенными на эстакаде и оборудованными передвижной сбрасывающей тележкой, и отгрузкой также ленточными конвейерами, расположенными в подштабельной траншее. Заполнители над общей под-штабельной траншеей хранятся между разделительными стенками пофракционно, при этом учитывается угол естественного откоса складируемого материала, зависящий от его влажностного состояния. Для щебня и гравия он составляет 35... 45° (меньшие значения для влажного материала), для сухого песка -- 25...35° в зависимости от крупности. Для влажного песка угол естественного откоса увеличивается в соответствии с его крупностью до 30...40°, а для мокрого уменьшается до 15... 27°. В целях предупреждения сепарации -- неравномерного распределения зерен заполнителя по крупности, высота свободного падения в штабель ограничивается 5... 6 м. Люки, через которые материал поступает на конвейер в подштабельной траншее, располагаются друг от друга на расстоянии 3... 3,5 м, что позволяет свести к минимуму объем «мертвых» зон в штабелях. Этот тип склада широко распространен на заводах средней и большой мощности.

Штабельно-эстакадный склад отличается от рассмотренного выше отсутствием подштабельной траншеи, строительство которой бывает невозможно из-за неблагоприятных гидрологических, климатических и других условий. Поэтому отгрузку продукции производят экскаваторами и погрузчиками.

Для гравийпо-пссчаных и песчаных заводов с гидромеханизированным способом добычи сырья, работающих сезопио, предусматривают склады с круглогодичной отгрузкой заполнителей.

При мощности заводов до 1,2 млн. м3 в год применяют штабельный склад с подачей заполнителей передвижным штабелеукладчиком, а для более мощных заводов -- штабельно-кольцевой (см. 5.40), образуемый радиалыю-передвигающимся консоль-но-поворотным конвейером и отвалообразователем.

Склады располагают на плотном основании из хранимого материала.

Используются также намывные склады песка при его подаче грунтовыми насосами или самотеком. На каждую фракцию песка принимают три карты намыва (в намыве, в отстое и в подготовке к намыву). Их размер в плане 50X60 и 100x120 м при высоте намыва 6... 10 м. Для обезвоживания песка и отвода воды с карт намыва предусматривают дренаж.

Отгрузку заполнителей со всех складов производят экскаваторами и погрузчиками.

На складах необходимо принимать меры против смерзанпл заполнителей, которое зависит от определенной величины их влажности. Заполнители должны сохранять сыпучее состояние, позволяющее без осложнений производить погрузочно-разгрузочные работы.

Выше указывалось, что для повышения качества заполнителей а завершающей стадии технологического процесса переработки применяют операции промывки и классификации. Однако оборудование для обезвоживания механическим путем не удаляет влагу з готового продукта до такой степени, чтобы предотвратить его мерзание. Влажность песка после операции обогащения может составлять 19... 30%. Простым способом дальнейшего обезвоживания является свободное дренирование, при котором вода фильтруется через промежутки между твердыми частицами под действием силы тяжести. Обезвоживание песка продолжается около месяца. За это время его влажность уменьшается до 3... 5%.

Обезвоживание щебня и гравия на вибрационных грохотах позволяет снизить влажность до безопасных для смерзания пределов, в основном, лишь для крупных фракций (свыше 20 мм).

Наиболее полного удаления влаги из заполнителей можно добиться сушкой как теплым, так и холодным воздухом (метод сублимации). Но эти методы дорогостоящи и не решают проблемы смерзания в периоды атмосферных осадков и колебания температуры около 0°С.

Эффективным и дешевым является способ естественного промораживания, обеспечивающий сыпучесть материала. Он заключается в том, что заполнители на складе периодически перелопачивают экскаваторами, перемешивают специальными рыхлителями или перемещают послойно смерзающийся материал в отдельный штабель.

Одним из перспективных способов, предотвращающих смерзание влажных заполнителей, является гидрофобизация поверхности зерен. Добавки против смерзания можно вводить в сыпучую массу путем распыления сжатым воздухом из форсунок. Так, по предложению треста «Оргтехстрой» Главприокскстроя песок обрабатывают щелочным стоком от производства капролактама (ЩСПК), который является пластифицирующе-воздухововлекаю-щей добавкой для бетона. В результате -- песок зимой не теряет сыпучие свойства.

Итак, применение добавок, предохраняющих заполнители от смерзания, не должно оказывать отрицательного влияния на требуемые свойства бетонной смеси и бегона. Желательно, чтобы эти добавки, как в вышеприведенном примере, обладали кроме противоморозного действия полезными свойствами, повышающими качество бетона. В этом случае повышается экономическая эффективность их применения.

Таким образом, определяющими для технологии производства плотных заполнителей являются тип добытой для переработки горной породы и способ ее добычи -- экскаваторный или гидромеханизироваиный. Современные технологические схемы производства заполнителей с учетом их номенклатуры и качества, а также применяемого оборудования обычно представляют двух- или трехстадийную схему дробления с замкнутым циклом на последней стадии, операции предварительного и окончательного грохочения, промывки, классификации и обезвоживания. Это позволяет получать заполнители требуемого качества для наиболее широко применяемых в строительстве бетонов.

2.7 Расчет складов заполнителей

V_с^щ= - объем склада для щебня

Щ - расход щебня, м³ на 1 м³ бетонной смеси

Щ=Q_щ/с_н.щ

n - запас заполнителей; n=10 сут.

Q - запас сырья на складе ; Q =14213сут

К- коэффициент возможных потерь (для песка и щебня К=1,02)

Р=262 сут - расчетный годовой фонд времени работы оборудования, сут.

Щ=Q_щ/с_н.щ=1200/1380=0,87

V_с^щ=(14213*0,87*10*1,02)/262=481 м³

V_с^п=

П - расход песка, м³ на 1 м³ бетонной смеси

П=Q_п/с_п=838/1650=0,51

V_с^п=(14213*0,51*10*1,02)/262=282 м³

Принимаем типовой склад заполнителей штабельно-туннельный с разгрузчиками С-492, РН-350, Т-192А (закрытый) вместимостью 1000 м³заполнителя и рассматриваем на складе четыре отсека для щебня и два отсека для песка.

Полезная площадь склада:

А=763/1,5=508,7 м².

Общая площадь:

А=508,7?1,5=763 м².



3. Свойства заполнителей

1. Насыпная плотность заполнителя - это его масса в единице объема свободной засыпки (без уплотнения).

, [кг/м³], [г/см³].

Определяют по среднему значению двух параллельных испытаний. С высоты 10 см сухой заполнитель ссыпают в предварительно взвешенный сосуд до образования над верхом сосуда конуса, который линейкой срезают, и сосуд с заполнителем взвешивают. Масса заполнителя определяется как разница между массой сосуда с заполнителя и массой сосуда.

2. Истинная плотность заполнителей - это его масса в единице объема в абсолютно плотном состоянии.

, [кг/м³], [г/см³].

Определяют по среднему значению двух параллельных испытаний, используя пикнометрический метод.

, [кг/м³], [г/см³].

где m₁ - масса пикнометра, г; m₂ - масса пикнометра с навеской, г; m₃ - масса пикнометра с навеской и водой, г; m₄ - масса пикнометра с водой, г.

3. Средняя плотность заполнителя - это его масса в единице объема в естественном состоянии (с учетом пор).

, [кг/м³], [г/см³].

Определяют по среднему значению двух параллельных испытаний, используя закон Архимеда.

4. Пустотность или межзерновая пустотностьзаполнителя - отношение объема межзерновых пустот ко всему объему, который занимает заполнитель.

, %.

Пустотность является важным показателем, поскольку для получения прочного бетона необходимо, чтобы вся пустотность была заполнена цементным тестом, следовательно, от величины пустотности зависит расход цемента, а, в конечном счете, и прочность бетона.

Пустотность зависит от формы зерен заполнителя и его зернового (гранулометрического) состава.

5. Пористость зерен - отношение суммарного объема всех пор в зерне заполнителя к объему зерна. Обычно определяют не пористость каждого зерна отдельно, а среднюю пористость зерен в данной пробе заполнителя.

, %.

6. Влажность - способность заполнителей впитывать влагу из окружающей среды.

, %.

Для определения влажности (в % по массе) пробу заполнителя взвешивают, затем высушивают до постоянной массы.

7. Водопоглощение - способность заполнителя впитывать воду при непосредственном контакте с ней.

, %.

Чтобы найти водопоглощение заполнителя его взвешивают и опускают на 30 минут в воду, по истечении времени, заполнитель достают из воды, 30 минут дают «лишней» воде стечь, потом взвешивают.

Водопоглощение связано с пористостью и структурой материала.

Влажность и водопоглощение важные показатели заполнителя. Их величина учитывается при расчете состава бетона (как их величина влияет на качество бетона).

Водопоглощение крупного заполнителя иногда определяют не по массе, а по объему, как отношение объема поглощенной влаги к объему зерен заполнителя.

, %.

Значение W_v всегда меньше пористости зерен заполнителя П^ср_зер, так как не все поры могут быть заполнены водой. Сопоставление W_v и П^ср_зер дает возможность оценить какая часть объема пор может быть заполнена водой.

8. Зерновой (гранулометрический) состав отражает содержание в заполнителе зерен разной крупности.

Определяется просеиванием средней пробы через набор стандартных сит: 0,16; 0,315; 0,63; 1,25; 2,5; 5; 10; 20; 40; 70 мм и др. При просеивании определяют частные (а_i) и полные (А_i) остатки на стандартных ситах.

Для песка также вычисляют модуль крупности с целью определения группы исследуемого песка. Группа песка влияет на область применения песка в качестве мелкого заполнителя для производства того или иного класса бетона.

Крупный заполнитель характеризуют наибольшей и наименьшей крупностью. Наименьшей крупностью D_наим принято считать размер отверстий того из стандартных сит, на котором при просеивании остается не менее 95% пробы заполнителя (по массе), т.е. сквозь которое пройдет не более 5%. Наибольшей крупностью D_наиб считают размер отверстий того сита, сквозь которое проходит не менее 95% пробы заполнителя, а остается менее 5%. Соответственно этому, зерновой состав крупного заполнителя характеризуют по наибольшей и наименьшей крупности так: щебень крупностью 5-20 мм.

Зерновой состав называется непрерывным, если при просеивании пробы заполнителя через набор стандартных сит получают остатки на всех ситах. Если же какие-либо промежуточные фракции отсутствуют, то зерновой состав называется прерывистым.

9. Удельная поверхность- суммарная площадь поверхности заполнителя, отнесенную к его массе.

, [см²/г],

где SS_i - сумма площадей зерен пробы заполнителей; Sm_i - сумма массы зерен пробы заполнителей.

Удельная поверхность зависит от формы зерен и их крупности. Ее определяют: 1) в пневматическом поверхностемере по его воздухопроницаемости; 2) по фильтрации воды в гидравлическом поверхностемере; 3) по адсорбции какого-либо вещества или по способности заполнителя удерживать на своей поверхности пленку парафина или иной жидкости стабильной толщины.

10. Прочность заполнителя оценивают показателем дробимости. Однофракционный заполнитель засыпают в цилиндр, внутренний диаметр которого = 150 мм. Сверху в цилиндр вставляют стальной пуансон и через него сдавливают засыпанный в цилиндр заполнитель с усилием 200 кН (20 т). В результате проба заполнителя частично дробится. После этого пробу высыпают из цилиндра и взвешивают, затем просеивают через сито с размером отверстий, вчетверо меньшим, чем наименьший номинальный размер зерен испытуемой фракции заполнителя (0,25D_наим). Например, для фр. 5 мм - 1,25 мм.

, %,

где m - масса всей испытанной пробы, г; m₁ - масса остатка на контрольном сите после испытания, г.

Если заполнитель состоит из смеси фракций, то испытывается отдельно каждая фракция этого заполнителя, определяется ее дробимость, а дробимость всего заполнителя - общая дробимость, определяется по средневзвешанному значению:

Др^общ = Др^фр.5Ча₅ + Др^фр.10Ча₁₀ +…+ Др^фр.nЧа_n, %,

где Др^фр.n - дробимость каждой фракции заполнителя, %; а_n - частный остаток каждой фракции заполнителя, г.

Предел прочности при сдавливании в цилиндре представляет условную относительную характеристику заполнителя, так как нагрузка передается не на всю площадь сечения цилиндра, а только через отдельные точки контакта между зернами. Поэтому при делении нагрузки на площадь поперечного сечения цилиндра прочность заполнителя значительно ниже.

11. Водостойкость характеризуют коэффициентом размягчения.

,

где R_нас - предел прочности заполнителя в насыщенном водой состоянии, МПа; R_сух - предел прочности сухого заполнителя, МПа.

Водостойкость связана с водопоглощением и природой вещества заполнителя.

12. Морозостойкость - способность заполнителя выдерживать в насыщенном водой состоянии многократное попеременное замораживание и оттаивание.

, %,

где m₁ - масса заполнителя до испытания, г; m₂ - масса остатка на сите после испытания на требуемое циклов замораживания и оттаивания, г.

Размер сита соответствует минимальному размеру испытываемой фракции. Потерю массы сравнивают с допустимой для данного заполнителя по ГОСТ.



4. Мероприятия по охране труда и по защите окружающей среды

При разработке объектов открытых горных работ в целях обеспечения безопасности работ предприятие руководствуется «Едиными правилами безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом». Эти правила обязательны для выполнения всеми организациями (независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности), осуществляющими данный вид деятельности. Взрывные работы на объектах открытых горных работ производятся с соблюдением "Единых правил безопасности при взрывных работах". В соответствии с Трудовым Кодексом РК работодатель обязан обеспечивать безопасность труда и условия, отвечающие требованиям охраны и гигиены труда. Указанные требования находят отражение в трудовом договоре коллективных договорах и соглашениях. Управление охраной труда в организации осуществляет ее руководитель. Для организации работы по охране труда создается служба охраны труда. Все горные работы по проведению траншей, разработке уступов, добыче сырья оказывают непосредственное действие на людей, работающих на предприятии и представляют опасность и угрозу для их здоровья. К опасным факторам относятся процессы производства, связанные с буровзрывными и горнопроходческими работами, а именно возможное обрушение пород. Выполнение отдельных видов работ без применения механизации и автоматизации производства. При эксплуатации электрических сетей. А также вредное воздействие может оказывать производство работ в условиях высокой запыленности и загазованности, высокая степень износа оборудования, обеспечивающего здоровье и безопасные условия труда. Обеспечение рабочего микроклимата достигается путем создания оптимальной температуры воздуха, влажности и проветривания помещений. Устройством систем отопления и вентиляции, обеспечивающих комфортные метеорологические условия на рабочих местах. Для защиты от шума применяются специальные шумозащитные экраны, кожухов, поглотителей шума. Использование различных пылеулавливающих систем и пылеподавления для снижения пылеобразования. Интенсивность пылевыделения при машинной выемке, рыхлении, погрузке, перевалке, транспортировке и дроблении пород и полезных ископаемых, осуществляемых как в горных выработках, так и на поверхности (включая внешние отвалы), снижается с помощью увлажнения массивов или развалов пород и орошения с применением поверхностно-активных веществ.

При производстве и применении щебня необходимо руководствоваться «Общими правилами по технике безопасности и промышленной санитарии для предприятий промышленности строительных материалов» и «Правилами по технике безопасности для щебёночных заводов».

На щебёночных заводах опасность для обслуживающего персонала может возникнуть при нарушении нормального хода технологических процессов и неправильном ведении работ.

Повышенная опасность отравления углекислым газом имеется на загрузочной площадке шахтной печи, поэтому сырьё загружают только с помощью механизмов, не требующих присутствия людей на загрузочной площадке.

Пыль, содержащаяся в исходном материале, вызывает раздражающее действие на органы дыхания, слизистые оболочки и влажную кожу, поэтому в местах выделения пыли необходимо устраивать отсосы, оборудовать помольные агрегаты эффективными обеспыливающими устройствами, а весь транспорт и бункера герметически закрывать кожухами, крышками. Также тщательно следует выполнять все мероприятия по технике безопасности при ликвидации зависаний кускового материала, возникающих иногда в шахтных печах. Устранять зависания нужно через смотровые окна при помощи специальных металлических штырей.

Все рабочие на щебёночных заводах должны бать обеспечены специальной одеждой, предусмотренной правилами техники безопасности для тех или иных видов работ.

4.1 Контроль технологических процессов и качества продукции

Высокое качество продукции может быть обеспечено только путем четкой организации постоянно действующего технического и производственного контроля.

Технический контроль - это проверка соответствия продукции или процесса, от которого зависит качество продукции техническим требованиям, установленным нормативной документации (ГОСТ).

Сущность технического контроля сводится к осуществлению двух основных этапов: получение первичной информации о фактическом состоянии объекта контроля, о его признаках или параметрах; получение вторичной информации путем сопоставления первичной информации с заранее установленными требованиями, нормами, критериями, т.е. обнаружение соответствия или несоответствия фактических данных требуемым (ожидаемым). Вторичная информация используется для выработки соответствующих управляющих воздействий на объект контроля или влияющие факторы.

Основными задачами технического контроля являются:

- Предотвращение выпуска продукции, не соответствующей требованиям технических регламентов, стандартов, технических условий, эталонов, технической документации, договорным условиям.

- Укрепление производственной дисциплины и повышение ответственности всех звеньев производства за качество выпускаемой продукции.

Функции технического контроля во многом определяются задачами и объектами производства. Организация на предприятии технического контроля предполагает планирование и разработку методов контроля качества продукции и его проведение.

Планирование и разработка методов контроля качества включает:

- планирование контроля качества и технических средств контроля;

- сбор информации о качестве, определение затрат на обеспечение качества, обработку информации и анализ данных о качестве из сферы производства и эксплуатации;

- разработку методик контроля, обеспечивающих сравнимость и надежность результатов контроля качества.

Производственный контроль - это контроль производственного процесса и его результатов на стадии изготовления продукции. Различают сплошной и выборочный производственный контроль.

Четкая организация производственного контроля наравне с соблюдением производственной дисциплины способствуют выявлению и устранению причин, вызывающих дефекты, ведет к снижению производственных потерь и, в конечном счете, снижает себестоимость выпускаемой продукции.

Производственный контроль, охватывающий все стадии основного и вспомогательного производства, является неотъемлемой частью технологического процесса.

Основными задачами производственного контроля являются:

- контроль за качеством поступающих на завод материалов и полуфабрикатов;

- контроль за соблюдением всех установленных режимов на каждой операции технологического процесса в соответствии с ГОСТами и ТУ;

- контроль за соответствием качества выпускаемой продукции требованиям технической документации;

- маркировка принятой, анализ и оформление забракованной продукции.

Контроль качества поступающих материалов и пооперационный контроль производственного процесса должны быть организованы так, чтобы при качественном сырье создавались условия полной гарантии получения продукции требуемого уровня качества.

Требования к организации производственного процесса, материалам, а также объекты и последовательность пооперационного контроля на каждом этапе производства должны отражаться в технических условиях и технологических картах для каждого вида выпускаемых изделий.

Проверка качества готовой продукции и её соответствия требованиям соответствующих нормативных документов возлагается на службу технического контроля. На предприятиях стройиндустрии для этой цели созданы отделы технического контроля (ОТК). Структура ОТК и его штаты определяются для каждого предприятия в зависимости от объема работ, требований технологического процесса, специфики предприятия и конкретных условий организации производства. Технический контроль на предприятиях осуществляется отделом технического контроля и лабораторией.

...