Цех по производству изделий из легкого бетона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины

Одесская государственная академия строительства и архитектуры

Кафедра производства строительных изделий и конструкций

Курсовая работа

по дисциплине «Легкие и специальные бетоны»

на тему «Цех по производству изделий из легкого бетона»

Болтянская Квитослава Геннадиевна,

студентка группы ПСК-449

Одесса 2013

Введение

Лёгкие бетоны - группа бетонов с объёмной массой менее 1800 кг/м³. К ней относятся бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, аглопоритобетон, перлитобетон), бетоны на лёгких органических заполнителях (арболит, костробетон, полистиролбетон) и ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон). В качестве вяжущих могут быть использованы цемент, гипс, магнезиальный цемент.

Применяются лёгкие бетоны как конструкционные или теплоизоляционные материалы, обладая небольшой массой и стоимостью относительно тяжёлых бетонов.

Бетон производится смешиванием цемента, песка, щебня и воды (соотношение их зависит от марки цемента, фракции и влажности песка и щебня), а также небольших количеств добавок (пластификаторы, гидрофобизаторы, и т.д.). Цемент и вода являются главными связующими компонентами при производстве бетона. Например, при применении цемента марки 400 для производства бетона марки 200 используется соотношение 1:3:5:0,5. Если же применяется цемент марки 500, то при этом условном соотношении получается бетон марки 350. Соотношение воды и цемента («водоцементное соотношение» обозначается «В/Ц») - важная характеристика бетона. От этого соотношения напрямую зависит прочность бетона: чем меньше В/Ц, тем прочнее бетон. Теоретически, для гидратации цемента достаточно В/Ц = 0,2, однако у такого бетона слишком низкая пластичность, поэтому на практике используются В/Ц = 0,3-0,5.

Распространенной ошибкой при кустарном производстве бетона является чрезмерное добавление воды, которое увеличивает подвижность бетона, но в несколько раз снижает его прочность.

Согласно ГОСТ 25192-82, классификация бетонов производится по основному назначению, виду вяжущего, виду заполнителей, структуре и условиям твердения:

- По назначению различают бетоны обычные (для промышленных и гражданских зданий) и специальные - гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, декоративные, а также бетоны специального назначения (химически стойкие, жаростойкие, звукопоглощающие, для защиты от ядерных излучений и др.).

- По виду вяжущего вещества различают цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон (полимербетон) и др.

- По виду заполнителей различают бетоны на плотных, пористых или специальных заполнителях.

- По структуре различают бетоны плотной, поризованной, ячеистой или крупнопористой структуры.

- По условиям твердения бетоны подразделяют на твердевшие в естественных условиях; в условиях тепловлажностной обработки при атмосферном давлении; в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше атмосферного (автоклавного твердения).

Дополнительно к классификации ГОСТ 25192-82 используется следующая классификация.

- По объёмной массе бетоны подразделяют на: особо тяжёлый (плотность свыше 2500 кг/мі) - баритовый, магнетитовый, лимонитовый; тяжёлый (плотность 2200-2500 кг/мі); облегченные (плотность 1800-2200 кг/мі); легкий (плотность 500-1800 кг/мі) - керамзитобетон, пенобетон, газобетон, арболит, вермикулитовый, перлитовый; особо лёгкий (плотность менее 500 кг/мі).

- По содержанию вяжущего вещества и заполнителей бетоны подразделяют на: тощие (с пониженным содержанием вяжущего вещества и повышенным содержанием крупного заполнителя); жирные (с повышенным содержанием вяжущего вещества и пониженным содержанием крупного заполнителя); товарные (c соотношением заполнителей и вяжущего вещества по стандартной рецептуре).

Одной из важнейших составляющих бетонной смеси является песок. Для приготовления бетона можно использовать практически любой природный песок. Важнейшим ограничением при использовании природного песка является ограничение на наличие в составе песка глины или глинистых частиц. На прочность бетона мелкие (глинистые) частицы влияют очень сильно. Даже незначительное их количество приводит к существенному снижению прочности бетона. Поэтому при отсутствии природного песка без глинистых частиц имеющийся в наличии песок улучшается (обогащается) с помощью следующих процедур: промывки песка; разделения песка на фракции в потоке воды; выделения из песка нужной фракции; смешивания песка, имеющегося в зоне выполнения работ, с привозным высококачественным песком.

После обогащения и подготовки песок должен удовлетворять условиям, определяемым так называемой стандартной областью просеивания. Зерновой состав, определяемый просеиванием песка через сита с разными отверстиями, должен укладываться в область, показанную на рисунке штрихами. Можно использовать песок с размерами частиц с учетом и не заштрихованной области, но только для бетонов марки 150 и ниже.

Основной показатель, которым характеризуется бетон - прочность на сжатие. По ней устанавливается класс бетона. Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», класс обозначается латинской буквой «B» и цифрами, показывающими выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа). Например, обозначение В25 означает, что бетон данного класса в 95% случаев выдерживает давление 25 МПа. Для расчёта показателя прочности необходимо учитывать и коэффициенты, например, для класса В25 нормативная прочность на сжатие, применяемая в расчетах - 18,5 МПа. Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение, назначается при проектировании исходя из возможных реальных сроков загрузки конструкции проектными нагрузками, способа возведения, условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 суток.

Наряду с классами, прочность бетона также задается марками, обозначаемыми латинской буквой «М» и цифрами от 50 до 1000, означающими предел прочности на сжатие в кгс/смІ. ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» устанавливает следующее соответствие между марками и классами при коэффициенте вариации прочности бетона 13,5%: Класс бетона по прочности - ближайшая марка бетона по прочности B3,5 - М50; B5 - М75; B7,5 - М100; B10 - М150; B12,5 - М150; B15 - М200; B20 - М250; B22,5 - М300; B25 - М350; B27,5 - М350; B30 - М400; B35 - М450; B40 - М550; B45 - М600; B50 - М700; B55 - М750; B60 - М800; B65 - М900; B70 - М900; B75 - М1000; B80 - М1000.

Для проверки прочности незатвердевшей смеси используются камеры нормального твердения, проверка прочности готовой конструкции осуществляется с помощью молотков Кашкарова, Физделя или Шмидта.

Согласно ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия», по удобоукладываемости (обозначается буквой «П») различают бетоны: сверхжесткие (жесткость более 50 секунд); жесткие (жесткость от 5 до 50 секунд); подвижные (жесткость менее 4 секунд, подразделяются по осадке конуса).

ГОСТ устанавливает следующие обозначения бетонных смесей по удобоукладываемости: Марка по удобоукладываемости - норма по жесткости, с Осадка конуса, см

- Сверхжесткие смеси СЖ3 - более 100; СЖ2,51-100; СЖ1 - менее 50;

- Жесткие смеси Ж4,31 - 60; Ж3,21 - 30; Ж2,11 - 20; Ж1,5 - 10

- Подвижные смеси П1,4 и менее 1-4; П2 - 5-9; П3 - 10-15; П4 - 16-25; П5 - 21 и более.

Показатель удобоукладываемости имеет решающее значение при бетонировании с помощью бетононасоса. Для прокачки насосом используют смеси с показателем не ниже П4. Другие важные показатели Прочность на изгиб. Морозостойкость - обозначается латинской букой «F» и цифрами 50-1000, означающими количество циклов замерзания-оттаивания, которые способен выдержать бетон. Водонепроницаемость - обозначается латинской буквой «W» и цифрами от 2 до 20, обозначающими давление воды, которое должен выдержать образец-цилиндр данной марки.

Для испытаний бетона на морозостойкость и водонепроницаемость используются испытательные климатические камеры.

Согласно ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия», обозначение бетонной смеси должно содержать: степень готовности; класс по прочности; марки по удобоукладываемости, морозостойкости, водонепроницаемости, средней плотности (для легкого бетона); обозначение стандарта.

Например, готовая к употреблению бетонная смесь тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В25, марки по удобоукладываемости П3, морозостойкости F200 и водонепроницаемости W6 должна обозначаться как БСТ В25 П3 F200 W6 ГОСТ 7473-2010.

При подборе состава легких бетонов исходят из условия получения экономичного бетона, обеспечивающего не только удобоукладываемость бетонной смеси и прочность бетона, но и заданную плотность при наименьшем расходе цемента.

Задача подбора состава легкого бетона усложняется по сравнению с подбором состава тяжелого бетона. Подбирая состав тяжелого бетона, обычно находят соотношение между щебнем и песком, требуемое В/Ц и расход цемента. В легком бетоне трудно установить расчетом В/Ц, а удобоукладываемость колеблется в больших пределах. Это связано с тем, что пористые заполнители обладают значительным водопоглощением, интенсивно отсасывая воду из цементного теста. Шероховатая поверхность пористых заполнителей затрудняет получение точных показателей удобоукладываемости смеси. Эти обстоятельства приводят к тому, что состав легкобетонной смеси подбирают опытным путем, определяя оптимальный расход воды для каждого состава бетона, устанавливая зависимость прочности бетона от расхода цемента при оптимальных расходах воды.

Существует несколько методов подбора состава легкого бетона, но чаще всего применяют метод подбора состава легкого бетона по оптимальному расходу воды. При этом пользуются способом опытных затворений, который включает следующие операции: выбор наибольшей крупности и определение содержания крупного и мелкого заполнителей; определение расхода вяжущих и добавок для пробного замеса; предварительный расчет расхода заполнителей на 1м³ смеси для приготовления пробных замесов; уточнение расхода воды по заданной подвижности или выявление оптимального содержания воды по наибольшей плотности уплотненной легкобетонной смеси; установление зависимости между расходом вяжущего и прочностью бетона при заданной подвижности смеси. Одновременно устанавливают зависимость между расходом цемента и плотностью бетона при принятых условиях уплотнения смеси.

1. Технологическая часть

Описание выпускаемой продукции

Однослойная стеновая панель

В настоящее время в строительстве используются однослойные стеновые панели из легкого или ячеистого бетонов: керамзитобетона, перлитобетона, шлакобетона, золо-перлитобетона.

Понятие «однослойная панель» - условно. В действительности, так называемая «однослойная панель» состоит из основного конструктивного слоя из легкого или ячеистого бетона, расположенного между внутренним отделочным и наружным защитно-отделочным слоями.

Внутренний отделочный слой выполняют из тяжелого раствора плотностью 1800 кг/м³ толщиной 15 мм для защиты основного слоя панели от отсыревания из-за проникания в него паров внутреннего воздуха.

Наружный или фасадный защитно-отделочный слой легкобетонных панелей делают толщиной 10-25 мм из паропроницаемых материалов - бетонов, растворов, керамических и стеклянных плиток, обеспечивая необходимую водонепроницаемость. Защитно-отделочный слой панели из ячеистого бетона выполняют из растворов плотностью 1200-1400 кг/м³, плиток, покрывают красками. Повышение теплозащитных характеристик однослойных панелей ведут снижением плотности легкого бетона с 1400 кг/м³ до 700-900 кг/м³, применением ячеистого бетона и других высокоэффективных теплоизоляционных материалов.

Одним из способов повышения теплозащитной способности однослойных панелей из легких бетонов (плотностью К=1000-1200 кг/м³) является использование термовкладышей из различных утеплителей плотностью 500 - 600 кг/м - крупнопористого керамзитобетона, что позволяет повышать сопротивление теплопередаче в 1,5 раза.

Наибольшее распространение в строительстве жилых домов получили однослойные панели, несколько меньше - трехслойные.

Основные виды стеновых панелей:

- Стеновые панели наружных стен отапливаемых зданий (обычно высотой на этаж и длиной до 6 м) для монтажа полносборных зданий, изготавливаемые из лёгкого бетона на пористых заполнителях, ячеистого бетона или из тяжёлого бетона с теплоизоляционным слоем.

- Стеновые панели неотапливаемых зданий и внутренних несущих стен. Это крупноразмерные элементы (обычно высотой на этаж и длиной до 6 м) для монтажа полносборных зданий, изготавливаемые из тяжёлого или лёгкого бетона. Классы тяжёлых бетонов для наружных стен - не ниже В15, для внутренних - не ниже В12,5.

- Панели перегородок. Это крупноразмерные элементы (обычно высотой на этаж и длиной до 6 м) для монтажа полносборных зданий, обычно изготавливаемые из гипсобетона.

К стеновым панелям кроме основных требований, предъявляемых к обычным стенам (прочность, устойчивость, малая теплопроводность, небольшая масса, экономичность, огнестойкость и др.), предъявляют такие специфические требования, как технологичность изготовления в заводских условиях и простота монтажа, совершенство конструкций стыков, высокая степень заводской готовности.

Стеновые панели ввиду их значительной длины и высоты при небольшой толщине не обладают самостоятельной устойчивостью. Эта устойчивость обеспечивается креплением панелей между собой, с конструкциями перекрытий и др. В зависимости от вида конструктивной схемы стеновые панели делятся на несущие, самонесущие и навесные. Панели наружных стен могут быть одно- и многослойными.

Режим работы предприятия

Производительность предприятия

Объём одного изделия:

керамзитобетон перлитобетон шлакобетон

V = L*B*H = 2,48*2,69*0,3 = 2 м³

Сырьевые материалы

1. Вяжущее - шлакопортландцемент М400

Шлакопортландцемент - это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого помола клинкера, необходимого количества гипса и гранулированного шлака. В шлакопортландцементе содержится 21-80% гранулированного доменного или электротермофосфорного шлака.

Качество доменного шлака характеризуется в основном значением коэффициента качества, выражающего отношение суммарного процентного содержания оксидов СаО, MgO, А1203 к суммарному содержанию Si02 и Fe02. Этот коэффициент должен быть не менее 1,65; 1,45 и 1,2 для доменного шлака соответственно первого, второго и третьего сортов.

Шлакопортландцемент по сравнению с портландцементом имеет более высокую стойкость в мягких и минерализованных водах, повышенную жаростойкость, что объясняется незначительным содержанием в цементном камне свободного гидроксида кальция. Он более интенсивно твердеет при тепловлажностной обработке и медленнее схватывается и твердеет при пониженной температуре, у него более низкая морозостойкость. Марки шла-копортландцемента М300, М400 и М500.

Наряду с обычным изготавливаются также быстротвердеющий и сульфатостойкий шлакопортландцемент. Быстротвердеющий шлакопортландцемент имеет марку М400, через 3 сут твердения прочность его на сжатие должна быть не менее 20 МПа, на изгиб 3,5 МПа. Сульфатостойкий шлакопортландцемент изготавливают марок М300 и М400 из клинкера, содержащего не более 8% СзА, и шлака, содержащего не более 8% А1203.

Шлакопортландцемент применяется в основном для бетонных и железобетонных наземных, подземных и подводных конструкций, подвергающихся действию пресных вод, а также для изготовления сборных конструкций с применением тепловлажностной обработки, конструкций, подвергающихся действию минерализованных вод, для приготовления строительных растворов. Не допускается применять этот цемент для конструкций, эксплуатация которых требует повышенной морозостойкости, и для строительных работ при пониженной температуре без искусственного обогрева, а также в жаркую и сухую погоду без тщательного соблюдения влажностного режима твердения.

Шлакопортландцемент - экономически эффективный вид цемента. Объем его производства в нашей стране составляет около 25% продукции цементной промышленности. В среднем 1 т сухого гранулированного шлака почти в 3 раза дешевле клинкера. Расход условного топлива на производство шлакопортландцемента на 97-117 кг меньше, чем на производство 1 т бездобавочного портландцемента той же марки. Энергоёмкость шлакопортландцемента в среднем на 25% ниже энергоёмкости портландцемента с минеральными добавками.

2. Крупный заполнитель - шунгизит

Шунгизит - искусственный пористый материал, получаемый при обжиге шунгитсодержащих пород. Шунгизит используется в качестве заполнителя для легких бетонов (шунгизитобетон) и в качестве теплоизоляционной засыпки.

Шунгизитовый гравий получают по сухому способу. В сущности шунгизит - это разновидность керамзита, отличающаяся видом сырья.

В ГОСТ 19345-83 «Гравий шунгизитовый» содержатся технические требования, аналогичные предъявляемым к керамзитовому гравию, но требования к прочности значительно ниже.

При организации производства шунгизита в связи с большим коэффициентом вспучивания сырья (до 5 - по результатам лабораторных испытаний) и простотой технологии предполагали его высокую технико-экономическую эффективность. Однако отмечается неоднородность поставляемого сырья, в связи с чем рекомендуется его обогащение по принципу избирательного дробления исходной породы (чем прочнее порода, тем, как установлено опытами, больше коэффициент ее вспучивания) или же помол сырья и переход на порошково-пластический способ производства (тем более, что в настоящее время при производстве шунгитовой крошки до40% добытой породы в виде мелких отходов не используется). Такая переработка сырья ведет к повышению качества шунгизита, но с усложнением технологии в дополнение к большим расходам на перевозку сырья возрастут издержки производства.

3. Мелкий заполнитель - песок

Песок представляет собой рыхлую смесь зерен. Крупность зерен колеблется от 0,14 до 5 мм.

В качестве мелкого заполнителя для бетона применяются:

а) природные пески - продукты выветривания и естественного распада первичных каменных пород;

б) искусственные пески - получаемые специальным дроблением камня или в виде отходов при дроблении камня в щебень.

Природные пески различаются по минералогическому составу и в зависимости от условий образования и места залегания.

По минералогическому составу пески бывают кварцевые, полевошпатные, известняковые и доломитовые. Чаще всего в природе встречаются кварцевые пески с примесью полевого шпата, слюды и других минералов.

В зависимости от мест залегания различают: горные, овражные, речные и морские, русловые (в виде аллювиальных отложений в руслах бывших рек и водоемов), а также пески, отсеиваемые из гравийно-песчаных природных смесей.

Горные и овражные пески характеризуются большей крупностью, остроугольностью зерен и шероховатостью их поверхности, чем пески речные и морские, которые имеют более окатанную форму и гладкую поверхность.

Горные, овражные и русловые пески отличаются повышенным содержанием глинистых, пылевидных и других загрязняющих примесей по сравнению с речными и морскими песками.

Пески применяемые для бетона должны соответствовать требованиям ГОСТа по следующим показателям:

- зерновой состав;

- содержание пылевидных и глинистых частиц и других вредных примесей.

Зерновой состав песка определяется просеиванием через набор сит с размерами ячеек от 0,14 до 5 мм. При этом график полных остатков на ситах должен укладываться в стандартную область (учитываются только зерна, прошедшие через сито с диаметром 5 мм). Наличие зерен крупнее 10 мм не допускается, а более 5 мм должно быть не более 5%. Содержание зерен, проходящих через сито с диаметром отверстий 0,14 мм не должно превышать 10%.

Крупность песка оценивается модулем крупности Мкр, который является суммой полных остатков G (%) на ситах стандартного набора, деленной на 100 (Мкр = У Gпол / 100). По модулю крупности пески подразделяются на:

Крупный Мкр = 3,5 ч 2,5

Средний Мкр = 2,5 ч 2,0

Мелкий Мкр = 2,0 ч 1,5

Очень мелкий Мкр = 3,5 ч 1,0

Для бетона наиболее пригодна смесь среднего и крупного песка. Использовать пески с Мкр менее 1,5 и более 3,5 не рекомендуется. Крупный песок имеет большой объем межзерновых пустот, который придется заполнять цементным тестом, а мелкий - имеет большую удельную поверхность, что также ведет к перерасходу цемента. Песок одной крупности имеет в своем объеме около 45% пустот.

Глинистые, пылеватые и илистые примеси создают на поверхности зерен заполнителя пленку, которая препятствует непосредственному контакту цементного камня с заполнителем и хорошему их сцеплению, вследствие этого может существенно снизиться прочность бетона в целом. Содержание этих примесей, определяемое отмучиванием, не должно превышать 3% в природном и 5% в дробленном песке.

К вредным относятся также органические примеси, сернистые и сернокислые соединения. Оценка пригодности заполнителей с примесями производится при помощи калориметрической пробы (органические примеси), специальными исследованиями (SО3) или непосредственным испытанием в бетоне.

Минералогический состав, прочность и стойкость зерен песка, хотя и в меньшей степени, чем показатели чистоты и зернового состава, так же оказывают существенное влияние на прочность бетона и его поведение во времени.

Природный песок как продукт выветривания первичных горных пород обычно бывает кварцевым или кварцево-полевошпатовым.

Расчёт состава для лёгкого бетона

1. Определяем В/Ц отношение:

В/Ц =1/ ((Rб/ARц) + 0,5) = 1/((15/0,6*40)+0,5) = 0,889

Где Rб - марка бетона по прочности

Rц - марка цемента по прочности

А - эмпирический коэффициент, характеризующий качество заполнителя

2. Определяем ориентировочный расход воды для обеспечения заданной удобоукладываемости бетонной смеси (ОК = 15 см) при предельной крупности зёрен шунгизита 20 мм.

Расход воды В = 220 л/м^3.

3. Определяем расход цемента

Ц = В/(В/Ц) = 220/0,889 = 247,5 кг

4. Определяем расход заполнителей

Оптимальные значения коэффициента б для пластичных бетонных смесей

Размещено на Allbest.ru