Завод дорожных плит

Благодаря мерам по снижению уровня загрязнения в Москве объем загрязнений от предприятий стройиндустрии сократился на 70%.

Вместе со строительным мусором ежегодно в строительстве теряется свыше 1 млн. тонн металла, 1/3 используемого стекла, до 15% цемента и огромное количество каменных материалов.

Необходимы научно обоснованные природоохранные мероприятия и рациональное использование ресурсов, потребляемых при изготовлении строительных материалов. Добыча сырья и переработка их в строительные материалы должна производиться по ресурсосберегающим технологиям. Большое место нужно уделять созданию мало и безотходных технологий.

Под безотходной технологией понимается практическое применение знаний, методов и средств, имеющих целью обеспечить в рамках человеческих потребностей наиболее рациональное использование природных ресурсов, энергии и защиты окружающей среды. Использование отходов производства и потребления вторичных материальных ресурсов (ВМР) и перевод неиспользуемых отходов в используемые имеет большое значение для охраны окружающей среды, потому что это освобождает от нейтрализации, захоронения или уничтожения указанных отходов, а так же сокращает энергетические и другие затраты, что оказывается экономически выгодными.

К 1990 г. увеличен объем использования ВМР, так, в производство строительных материалов вовлечено 55 тыс. тонн доменных шлаков, возросло в 2 раза доля применения в изделиях строительной индустрии отходов ТЭС, фосфогипса (до 9,6 тыс. т) и другого сырья. В промышленности строительных материалов весьма перспективно также использование боя стекла, которого в стране накапливается ежегодно около 1 млн.т.

Один из главных направлений, позволяющих уменьшить количество сжигаемого топлива, является использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), которыми могут быть уходящие газы от котлов, печей и другого теплового оборудования, теплая вода от охлаждения технологического оборудования; пар и воздух, выбрасываемый из сушилок и др.

Экологические проблемы предприятий ПСМ; загрязнение окружающей природной среды выбросами, засорение отходами, изделиями и конструкциями, пришедшими в негодность и т.д. - все эти проблемы могут быть разрешены созданием безотходных технологий и улучшением экологической обстановки в целом. Уменьшение загрязнением охраны природной среды позволяет продлить срок службы изделий и конструкций в связи с получающимися при этом уменьшении числа их выпуска.

2.2.2 Инженерное обеспечение экологической безопасности в строительной индустрии

Промышленные предприятия загрязняют не только наружную, но и внутреннюю воздушную среду производственных цехов. Существует ряд мероприятий, направленных на уменьшение этих загрязнений. Это, прежде всего совершенствование производства, состоящее в замене применяемых токсичных веществ нетоксичными или малотоксичными, в использовании выбросов для других технологических процессов и производств. Кроме того, это герметизация аппаратуры и коммуникаций, проведение технологических процессов в вакууме, создание вентиляционных укрытий и отсосов.

При выбросе вредных веществ в атмосферу наиболее эффективным мероприятием, уменьшающим загрязнение наружной среды, является очистка технологических и вентиляционных выбросов, для чего применяют различные инерционные пыле - отделители (циклоны). Более эффективными аппаратами для улавливания пыли являются различные электрические фильтры.

Для уменьшения концентрации вредных веществ на территории, которое окружает предприятие, устраивают санитарно-защитную зону.

Для уменьшения вибрации и шума механическое оборудование устанавливают на фундаменты с амортизирующими прокладками и заключают в кожухи. Для уменьшения интенсивности отраженных звуковых волн потолка и стены помещения покрывают звукопоглощающей облицовкой.

Строительные материалы должны быть экологически чистыми, т.е. такими которые производятся с минимальным ущербом для ОС. Они должны изготовляться из восполнимого сырья. Без ущерба для природы может быть использован целый ряд материалов, имеющимися в различных регионах (естественный камень в горах, песок, глина и т.д.) Для снижения загрязнений ОС и сбережения энергоресурсов нужно применять строительные материалы с малой энергоемкостью, которая характеризуется затратами энергии при его получении. Рациональному использованию природных ресурсов подчинено проведение экологических экспертиз при разработке новых проектов предприятий. И создание территориальных промышленных комплексов. На действующих предприятиях строительной индустрии составлены экологические паспорта, которые дают возможность сделать экологические заключения, дающие ответ о влиянии производства на ОС.

Экологический паспорт включает: общие сведения о предприятии, краткая природно-климатическая характеристика района расположения предприятия, краткое описание технологии, сведения об использовании земляных ресурсов, характеристика сырья и ресурсов, характеристика выбросов в атмосферу, отходов, водопотребления и водоотведения, сведения о рекультивации нарушенных земель, о транспорте предприятия и об эколого-экономической деятельности предприятия.

2.3 Воздействие проектируемого предприятия на окружающую среду и разработка мероприятий, уменьшающих эти воздействия

Производство предварительно напряженных железобетонных дорожных плит сопряжено с потерями сырьевых материалов. Источниками пылевыделения являются склады сырья и оборудование, применяемое для транспортирования, выгрузки и складирования заполнителей, цемента и др. пыле выделяющих материалов. При недостаточной аспирации воздуха в атмосферу уносится самая тонкая фракция вяжущего - самая активная и дорогостоящая.

Попавшая в атмосферу пыль рассеивается на площадки размером 20 км. В результате засоряется атмосфера, ухудшается санитарно-гигиенические условия цехов, завода и ближайших населенных пунктов. При недопустимой концентрации отходящих газов и пыления не только ухудшается условия труда, но и возникают заболевания органов дыхательных путей, снижается производительность труда, увеличивается износ оборудования, повышается стоимость исходных продуктов.

На проектируемом предприятии предусмотрен следующий комплекс мероприятий по предотвращению вредного воздействия на окружающую среду и безопасность работающих и населения.

В целях предотвращения загрязнения воздуха помещений с вредными выделениями оборудование, приборы, трубопроводы и другие источники, выделяющие теплоту, изолированы. Агрегаты и оборудование, при эксплуатации которых происходит влаговыделение, укрыты и изолированы. Технологические процессы, связанные с выделением пыли изолированы, их работа осуществляется без участия людей.

Это относится к выгрузке и складированию сырья. Выделяющие выбросы в виде пыли и вредных газов перед выпуском в атмосферу подвергаются очистке. В производственном помещении предусматривается общая и местная вентиляция. Расчет приведен в разделе "Охрана труда".

Поставка заполнителей осуществляется с местных карьеров и горнообагатительной фабрики, цемента-с ближайшего цементного завода, арматуру-с местного металлургического завода, добавки и смазки-с местного химического завода. Все это позволяет сократить материальные и топливно-энергетические затраты.

В цехе, где используются вибрационные машины, приняты меры по устранению воздействия вибрации и шума: звуко - и виброизоляция помещения, рабочих мест и машин, использование средств индивидуальной защиты.

Все металлические части оборудования заземлены.

На складах цемента для пылеосаждения используются циклоны и рукавные фильтры.

При приготовлении смесей ведется контроль над исправной работой вентиляции, герметизацией кабины, пульта управления, системами сигнализации и автоматизации.

Комплекс архитектурно-строительных мероприятий обеспечивает расположение зданий с выполнением санитарно-технических и противопожарных требований. Здания, где выделяется газ, дым и пыль, расположены к другим зданиям и населенным пунктам с подветренной стороны (господствующие ветра с запада), пожароопасные сооружения расположены с подветренной стороны к зданиям и сооружениям, по всей их длине обеспечен подъезд пожарных автомобилей, предусмотрены пожарные гиганты. Минимальные расстояния между зданиями 18 м по пожароопасности (СНиП 11-90-81) и огнестойкости зданий (СНиП 11-89-80)

Транспортная сеть запроектирована с учетом минимального загрязнения атмосферы выхлопными газами автотранспорта и дорожной пылью.

Свободные от застройки территории благоустроены и озеленены, организованы зоны отдыха.

Основным природоохранным мероприятием, способствующим оздоровлению экологической обстановки всего региона, является использование отходов промышленности в производстве дорожных изделий на проектируемом предприятии. Таким образом, охрану окружающей среды обеспечиваем уже при выборе номенклатуры продукции.

Мероприятия по ООС на складах, в бетоносмесительном и арматурном цехах, а так же на объектах подсобного производственного назначения даны в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Мероприятия, обеспечивающие охрану окружающей среды.

№ п.п.	Место источника загрязнения	Источник загрязнения	Вид загрязнения	Мероприятия снижающие загрязнения
1	2	3	4	5
1	Производствен-ный корпус	Транспортиро-вание б, с., конвейерная линия, щелевая камера	Сточные воды, шум, вибрация, тепло	вытяжка, ограждение и озеленение территории, шумоизолирующий кожух, бирушы, виброизолирующие основания, средства индивидуальной защиты, теплоизоляция поверхности камеры ТВО, ограждение
2	Склад заполнителей	разгрузка, транспортирование, выгрузка заполнителей	Пыль, шум	местная вытяжка, ограждение территории, шумоизолирующий кожух, бирушы, средства индивидуальной защиты
3.	Склад цемента	Разгрузка, Транспорти-рование, складирование	Пыль, шум	герметизация, циклоны, электрофильтры, шумоизоляционное покрытие помещения, виброизолирующие основания, средства индивидуальной защиты, электроизоляция, заземление, зануление автоматическая защита
4.	Склад химических добавок и ГСМ	самотечка, бочки, цистерны с ГСМ и добавками, бензоколонка	горючие материалы, масла	ограждение территории, озеленение, герметизация, очистные сооружения
5.	Котельная	Котлы.	горячая вода, пар, высокое давление, горючие материалы	охлаждение, очистка, повторное использование воды, теплоизоляция, предохранительные клапана, закрытое помещение
6.	Компрессорная	Компрессор.	сжатый воздух, давление	предохранительные клапана, система сигнализации и автоматизации
7.	Арматурный цех	Сварочное оборудование, резка, правка, калибровка	азот, ацетилен, др. вредные газовые смеси и пыль, шум, электр-осварка	местная вытяжка, очистка, шумоизолирующий кожух, бирушы, виброизолирующие основания, средства индивидуальной защиты
8.	БСУ	Дозирование, перемешивание, выгрузка	пыль, шум, вибрация	местная вытяжка, ограждение и озеленение территории, циклон, электрофильтр, шумоизолирующий кожух, бирушы, виброизолирующие основания, средства индивидуальной защиты

1. Формовочный цех

2. Арматурный цех

3. Бетоносмесительный цех

4. Административно-бытовой корпус

5. Склад арматурной стали

6. Склад готовой продукции

7. Склад цемента

8. Склад заполнителей

9. Галерея подачи заполнителей

10. Компрессорная

11. Трансформаторная подстанция

12. Склад добавок для бетона и смазки для форм

13. Склад материально-технического снабжения

14. Гараж

15. Склад ГСМ

16. Котельная

17. Градирня

18. Очистные сооружения

19. Спортивная площадка

20. Ж/д пути

21. Точечный пост разгрузки

22. КПП

23. Мастерские

О - очаг пылевыделения

О - очаги газовыделения

О - очаги тепла

О - очаги вибрации

О - очаги шума

О - сточные воды

О - электросварка



2.4 Экономическая оценка природоохранных мероприятий проектируемого предприятия

Определение экономического эффекта природоохранных мероприятий позволит осуществить технико-экономическую оценку природоохранных мероприятий, различаются между собой по воздействию на окружающую среду, а также по воздействию на производственные результаты предприятия.

При проектировании завода ЖБИ был разработан ряд мероприятий по охране окружающей среды; в местах с повышенным выделением пыли (склад цемента, заполнителя, бетоносмесительный цех, арматурный цех) предусматривает пылеулавливающих и пылеосадительных систем. Необходимая очистка воздуха от пылевидных частиц происходит в два этапа.

Определение экономического эффекта на примере одного мероприятия - очистки воздуха от цементной пыли на БСУ. Потребность проектируемого предприятия в цементе 15720 т/год. Стоимость одной тонны 3800 руб.

При установке на БСУ в над бункерном отделении системы ячеек, состоящей из циклона происходит потеря цемента 12% в процессе производства. Это составляет 1886 т/год или 7168320 руб/год.

При концентрации пыли в воздухе, превышающей ПДК, полагается штраф в размере 500000 руб/в год. Итого: предприятию наносится ущерб в размере 7168320+500000= 7668320 руб/ в год.

Для снижения потерь цемента целесообразно вместе с циклоном устанавливать в БСУ систему рукавных фильтров, при использовании которых потери цемента снижаются до 2% . это составит 314 т/в год или 1194720 руб/в год. Таким образом, при установки системы фильтров экономится 1572 тонн цемента в год или 5973600 рублей.

Стоимость рукавного фильтра- 2000000 руб. Срок службы -10 лет. Итого: при установке рукавного фильтра предприятия ежегодно экономит 5973600+500000-2000000/10=6273600 рубля.

Часть 3. Технологическая

3.1 Номенклатура продукции

В сравнение с монолитными покрытиями при строительстве сборных покрытий резко сокращается трудоемкость работ на трассе, устраняется с трассы укладка и уплотнение смеси и уход за твердеющим бетоном, качество которых сильно зависит от погоды.

Плиты для сборных покрытий, в отличие от монолитных покрытий, можно изготавливать на заводах круглый год независимо от погодоклиматических условий сезона. Это снижает их стоимость, уменьшает затраты труда, материалов и других средств на единицу продукции.

Качество плит, изготавливаемых в хорошо оборудованных цехах, существенно повышается; более эффективно осуществляется лабораторный контроль за качеством изготовляемой продукции.

Концентрация работ на постоянном рабочем месте позволяет полностью механизировать процессы изготовления плит и широко использовать электроэнергию. Открываются широкие возможности для внедрения автоматики. Облегчается переход на более совершенную технологию работ.

Плиты сборных бетонных покрытий, в отличие от монолитных покрытий, можно перевозить на любые расстояния и это не ограничивается техническими соображениями, а только экономическими.

Покрытие из готовых железобетонных плит можно строить в неблагоприятных погодных условиях. В противоположность покрытиям из монолитного бетона, требующего несколько дней для набора прочности, сборные покрытия допускают открытия движения немедленно после укладки.

В то же время сборные дорожные покрытия из железобетонных плит обладают рядом недостатков:

1. Недостаточной хорошей связью с основанием.

2. Конструктивные стыки железобетонных плит покрытия не обеспечивают вполной мере передачи нагрузки от плиты к плите и требует дальнейшего усовершенствования.

3. Требует специального оборудования для укладки плит.

4. Требует большего расхода арматуры, чем монолитные покрытия дорог.

Несмотря на эти недостатки, сборные покрытия являются прогрессивными конструкциями, так как их применение обеспечивает полную индустриализации строительства, устраняет сезонность производства дорожно-строительных работ, значительно повышает коэффициент использования всего оборудования, а так же качество изготовления плит.

Железобетонные предварительно-напряженные плиты, изготавливаемые из тяжелого бетона, предназначены для устройства покрытий постоянных и временных городских дорог под автомобильную нагрузку Н-30 и Н-10.

Плиты применяют для дорог в районах с расчетной температурой наружного воздуха (средней наиболее холодной пятидневки района строительства по СНиП 2.01.01 -82) до минус 40°С включительно.

Плиты должны удовлетворять всем требованиям ГОСТ 21924.0-84 и ГОСТ 21924.1-84.

Армирование плит должно соответствовать черт. З ГОСТ 21924.1-84.

Спецификация арматурных и монтажно-стыковых элементов приведена в табл.2, выборка арматурной стали для их изготовления на одну плиту - в табл. 3 ГОСТ 21924.1-84.

Форма и размеры арматурных и монтажно-стыковых элементов - по ГОСТ 21924.3-84.

В дипломном проекте далее описывается производство предварительно напряженных железобетонных плит, так как предварительное напряженные конструкции обладают большей долговечностью и меньшим расходом металла и бетона при заданных прочностных показателях.

Бетон и материалы, применяемые для сборных железобетонных плит покрытия дорог должен отвечать требованиям ГОСТ 26633-91* "Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия". Дорожные плиты должны отвечать требованиям ГОСТ 13015.0-83. Нормируемая отпускная прочность бетона плит должна составлять (в процентах от класса бетона по прочности на сжатие и марки бетона по прочности на растяжение при изгибе):

70 - при поставке плит в период с расчетной температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки в районе строительства выше минус 5°С;

100 - то же, минус 5°С и ниже. Нормируемая передаточная прочность бетона предварительно напряженных плит составляет 70% класса бетона по прочности на сжатие. Передача усилий обжатия на бетон (отпуск натяжения арматуры) должна производится после достижения бетоном требуемой передаточной прочности

На проектируемом предприятии выпускаются дорожные плиты. Характеристика выпускаемой продукции приводится в таблице 2.

Таблица 2. Номенклатура и программа выпуска изделий на заводе

3.2 Режим работы предприятия

При определении мощности предприятий, технологических линий и расчетного годового фонда времени работы технологического оборудования принимаю по прил. 3 [2]:

Годовой фонд времени работы технологического оборудования (Тн), сут, при пятидневной рабочей недели вычисляю с учетом плановых остановок технологического оборудования и коэффициента его использования (Ки), равного 0,92 по формуле:

ТН=КИТ,

где Т - расчетное количество рабочих суток в году. Для конвейерной технологии потабл. прил. З [2] принимаю длительность плановых остановок 13 дней и расчетное количество рабочих суток в году - 247 суток.

Табл.3 Годовой фонд времени

Кол-во рабочих суток в году	Количество смен в сутки	Количество часов в смену	Коэффициент использования оборудования	Годовой фонд рабочего времени, ч.
247	2	8	0,92	3635,8

Табл.4

Режим работы предприятия.№	Наименование цехов	Кол-во рабочих дней в году	Кол-во смен в сутки	Продолж. рабочей смены, час	Номи-нальный фонд рабочего времени, час	Ко-эфф. использов. оборудования	Годовой фонд рабочего времени
1	Формовочный цех	247	2	8	3952	0,92	3636
2	Камера ТВО	247	3	8	5928	0,92	5454
3	Бетоносмесительный цех	247	2	8	3952	0,92	3636
4	Склад сырья	365	3	8	8760	0,92	8059
5	Склад готовой продукции	247	2	8	3952	0,92	3636
6	Склад арматуры	247	2	8	3952	0,92	3636
7	Арматурный цех	247	2	8	3952	0,92	3636

3.3 Производственная программа завода

Производственная программа рассчитывается по формулам:

ПР=П/(1-Б/100)

ПР - производительность рассматриваемого передела в принятых единицах измерения; П - производительность передела, следующего по технологическому потоку за расчетным; Б - производственные потери, %.

Расчеты по данному разделу сводятся в табл. 5.

Табл.5 Производственная программа завода

№	Наименование технологического передела	ед.изм	Производственные потери в %	Производительность
				в год	в сутки	в смену	в час
1	Складирование	м3	0	70000.0	283.4	141.7	17.7
2	Выдержка	м3	0	70000.0	283.4	94.5	11.8
3	Распалубка	м3	1	70707.1	286.3	95.4	11.9
4	ТВО	м3	0,5	71062.4	287.7	95.9	12.0
5	Формование	м3	0,5	71419.5	289.1	144.6	18.1
6	Приготовление бетонной смеси	м3	0,5	71778.4	290.6	145.3	18.2

Qгод=70000м³/год;

Qсут=70000:247=283.4м³/сутки;

Qсмен=283.4:2=141.7м³/смену;

Qчас=141.7:8=17.7м³/час.

3.4 Выбор сырья и полуфабрикатов

Характеристика исходного сырья

Бетон и материалы, применяемые для его приготовления, должны отвечать требованиям ГОСТ 26633-91* "Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия". Класс бетона ВЗО. Бетон тяжелый плотностью 2450 кг/м 3 в соответствии с требованиями ГОСТ 21924.1-84.

Марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости принимаются для плит, предназначенных для постоянных дорог в районах со среднемесячной температурой наиболее холодного месяца (согласно СНиП 2.01.01-82), ниже минус 5 до минус 15°С - марка по морозостойкости F150, по водонепроницаемости марка W4.

Марки по прочности при изгибе Р 40, по прочности на сжатие М 400. Коэффициент вариации бетона по прочности высшей категории качества должен быть не более 9%. Бетонная смесь для дорожных плит должна иметь следующие характеристики: водоцементное отношение В/Ц < 0,4, водопоглощение по массе не более 5 %, жесткость 20 с, количество вовлечённого воздуха не более 4..5%.

Цемент

В соответствии с проектными требованиями к бетону по прочности выбираем портландцемент марки М 400, который выпускается без добавок или с активными минеральными добавками, предусмотренными ГОСТ 10178-85 в количестве 5% от массы цемента. Содержания в цементе трех кальциевого алюмосиликата не более 8% от массы цемента.

Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 минут, а конец схватывания не позднее 12 часов от начала затворения цемента водой. Тонкость помола должна быть такой, чтобы сквозь сито с сеткой № 008 по ГОСТ 6613-86 проходило не менее 85% от массы пробы. Удельная поверхность цемента должна быть 2800... 3200 см 2/гр.

Химический анализ клинкера проводят по методике, регламентированной ГОСТ 5382-91.

Цемент должен также удовлетворять требованиям ГОСТ 30515-97. Цемент поступает по железной дороге.

Мелкий заполнитель

Мелким заполнителем для бетона является естественный кварцевый песок или полевошпатовый, а так же искусственный из твёрдых дробленных каменных пород соответствующий требованиям ГОСТ 8736-93. Песок имеет объёмную массу 1,56 г/см 3. По гранулометрическому составу и количеству примесей должен отвечать требованиям ГОСТ 26633-91. Зерновой состав песка должен соответствовать следующим требованиям: полный остаток на контрольных ситах в % по массе:

5,0-0%;

2,5-20%;

1,25-15...45%;

0,63-35...70%;

0,315-70...90%;

0,14-80... 100%.

Проход через сито № 014 - 10...0%. Модуль крупности 2,2.

Истинная плотность 2650 кг/м 3

Наличие в песке зёрен гравия или щебня размеров более 10 мм не допускается, а зерен размером от 5 мм до 10 мм должно быть не менее 5% по массе. Количество примесей ограничено по ГОСТ 8267-93. Содержание в песке зёрен, проходящих через сито с сеткой № 014 не должно превышать 10% по массе. При этом количество пылевидных частиц, илистых и глинистых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 5% по массе. В песке на должно быть комков глины, суглинка и посторонних включений ГОСТ 26633-91, ГОСТ 8735-88.

Крупный заполнитель

В качестве крупного заполнителя используют щебень. Величина зерен крупного заполнителя, не более 20 мм. Должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8267-93, ГОСТ 8269.1-97, ГОСТ 8269.0-97, ГОСТ 26633-91.

Плотность щебня - 1480 кг/м 3, истинная плотность- 2610 кг/м 3 . Щебень поступает по железной дороге с дробильно-сортировочного завода.

Вода

Вода для затворения применяется в соответствии с ГОСТ 23732-79.

Арматура и закладные детали

Для арматурных сеток применяется горячекатаная арматурная сталь класса А-I по ГОСТ 10884-94 и ГОСТ 8478-81 высокопрочная периодического профиля класса А-IV и А-V по ГОСТ 5781-82.

Напрягаемая арматура должна отвечать требование ГОСТ 21924.3-84

Контроль качества арматурных изделий должен выполнятся пооперационно с момента поступления арматуры на завод.

Подъёмные петли должны изготавливаться из гладкой горячекатаной арматурной стали А-I марок ВСтЗпс 2 по ГОСТ 6727-80 *. В изделиях применяются сварные и штампованные закладные детали. Качество стали должно соответствовать требованиям ГОСТ 6727-80*. Арматурные изделия должны удовлетворять ГОСТ 10922-90.

Смазка для форм

Смазку на поверхность форм наносят различными распылителями, а в тех местах, где неудобно их использовать, применяют различные механизмы. В качестве смазки для форм используется смазка на основе пасты ОПЛ которая соответствует ТУ 18-16-204-78. В качестве смазки можно применять водоэмульсионную смазку ОЭ-2, которая состоит из эмульсии марки ЭКС кислой, синтетической. Они наиболее стойки и экономичны. Смазку готовят в соответствие с ГОСТ 6243-75.

3.5 Расчет состава сырья на 1 м³ бетонной смеси

Исходные данные для расчета состава бетона:

Бетон дорожный.

Класс бетона ВЗО (М 400).

Активность цемента- 400

Содержания С 3А - не более 5%

Истинная плотность цемента - 3,1 г/см³

Насыпная плотность цемента -1,1 г/ см³

Крупный заполнитель - щебень гранитный

Истинная плотность щебня - 2,61 г/ см³

Насыпная плотность щебня - 1,48 г/ см³

Наибольшая крупность - 20 мм

Мелкий заполнитель - кварцевый песок.

Вид песка - средний

Истинная плотность песка - 2,65 г/ см³

Насыпная плотность песка -1,56 г/ см³

Качество заполнителей - высококачественный.

Химическая добавка - "Суперпласт С-3"

Содержание добавки в процентах от массы цемента - 0.5%

Плотность 50-% раствора добавки- 1,17 г/ см³

Жесткость бетонной смеси - Ж 20.

Табл. 6 Исходные данные для расчета:

Наименование	Размер	Величина
Марка бетона	МПа	40
Жесткость бетонной смеси	С	20
Плотность добавки С-3	кг/Дм 3	1,17
Концентрация добавки С-3	%	68
Активность цемента"	МПа	50
Насыпная плотность цемента	кг/Дм 3	1,3
Плотность цемента	кг/Дм 3	3,1
Содержание СЗА в клинкере	%	8
Нормальная густота цемента	%	27
Вид заполнителя		Щебень
Качество заполнителя		Высшее
Наибольшая крупность заполнителя	мм	20
Насыпная плотность крупного заполнителя	Кг/Дм 3	1,48
Плотность крупного заполнителя	Кг/Дм 3	2,61
Вид песка		Средний
Насыпная плотность песка	Кг/Дм 3	1,56
Плотность песка	Кг/Дм 3	2,65
Влажность песка	%	5
Влажность щебня	%	3

На основании расчета на ЭВМ были получены следующие данные:

Табл. 7 Состав бетонной смеси на 1 м³

Наименование	Размер	Величина
Расход воды	кг	125
Расход воды с учетом влажности заполнителя	кг	46
Расход цемента	кг	219
Расход С-3 в пересчете на сухое вещество	кг	1.1
Расход раствора добавки С-3	л	3.2
Расход песка	кг	786
Расход песка с учетом влажности	кг	825
Расход щебня	кг	1325
Расход щебня с учетом влажности	кг	1365
Водоцементпое отношение		0,57
Средняя плотность бетонной смеси	кг/м 3	2534

Полученные данные служат исходными данными для определения потребности в сырье и полуфабрикатах проектируемого цеха.

Табл. 8 Расходы сырьевых материалов

Наименование	Размер	Расход материалов
		на 1 м3	в час	в смену	в сутки	в год
Цемент	т	0.219	3.98	31.82	63.64	15719.46
Вода	т	0.046	0.84	6.68	13.37	3301.81
Песок	т	0.825	14.98	119.87	239.75	59217.16
Щебень	т	1.365	24.79	198.33	396.67	97977.48
Добавка Суперпласт С-3 (50% раствор)	л	3.2	58.12	464.96	929.92	229690.79

У=405906

Цемент:71778·0,219=15719.46, т. в год

Песок: 71778·0,825=59217.16, т. в год

Вода: 71778·0,046=3301.81, т. в год

Щебень: 71778·1,365=97977.48, т. в год

Добавка:71778·3.2=229690.8, литров в год

Табл.9 Расчет потребности сырья, полуфабрикатов, материалов и покупных изделий.

Объём производства	Материалы
	Арматура	Цемент	Щебень	Песок	Вода	Добавка С-3
	напрягаемая	Не напрягаемая	всего требуется, т
Ед. измерения	Количество	норма на единицу, кг	требуемое кол-во, т	Норма на единицу, кг	требуемое кол-во, т		норма на единицу, кг	требуемое кол-во, т	норма на единицу, кг	требуемое кол-во, т	норма на единицу, кг	требуемое кол-во, т	норма на единицу, кг	требуемое кол-во, т	норма на единицу, л	требуемое кол-во, м 3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
м3	70000	50.36	1762.6	91	3213	4875	219	15719.46	1365	97977.48	825	59217.16	46	3301.81	3.2	229690.79

3.6 Обоснование выбора способа производства

В настоящее время для изготовления предварительно напряженных плит применяется следующие технологические схемы производства: стендовая, поточно-агрегатная и конвейерная.

Отличительной особенностью стендовой технологической схемы является относительно небольшие капитальные затраты и возможность быстрой организации производства сборных железобетонных панелей. Главным недостатками указанной технологии является то, что при ее применении требуются большие производственные площади и относительно высокие трудовые затраты для изготовления конструкций. В связи с этим стендовый способ производства в настоящее время применяется в основном для изготовления крупногабаритных и сложных по форме изделий.

Поточно-агрегатная схема производства предусматривает выполнение технологических операций на нескольких рабочих постах отвердение изделий в камерах ямного или тоннельного типа. На каждом посту выполняется одна или несколько технологических операций, после чего форма, в которой бетонируется изделие, перемещается на следующий пост. Особенностью этого способа производства является поточность без принудительного ритма. Ритм формовки и уплотнения бетонных изделий не связан, как при конвейерном схемах с ритмом тепловлажностной обработки железобетонных изделий. Одним из основных преимуществ таких заводов является возможность более быстрого их возведения при меньших капитальных затратах. Кроме того этот способ производства является более "гибким", то есть позволяет легко переналаживать технологию с одного вида изделий на другой и тем самым увеличивать номенклатуру выпускаемых изделий.

Конвейерный способ производства характеризуется расчленением производственного процесса по отдельным технологическим операциям, выполняемых последовательно на отдельных постах, расположенных последовательно вдоль конвейера, принудительно перемещаемых от поста к посту.

Таким образом изготовляемые изделия движутся с заданным ритмом от одного поста конвейера к другому, а обрабатывающие машины остаются на своих постах.

Гидротермальная обработка бетона осуществляется в тоннельных камерах непрерывного действия. Ритм работы конвейера строго связан с циклом термо-влажностной обработкой.

В сравнении с поточно-агрегатной конвейерный способ производства является более экономичным по величине трудовых затрат благодаря высокой степени механизации и автоматизации всех технологических процессов.

Сооружение заводов по конвейерной схеме производства требует больших капиталовложений и связано с более длительными сроками строительства, чем при сооружении заводов с поточно-агрегатной схемой производства. При конвейерной схеме себестоимость продукции ниже а, следовательно, срок окупаемости завода будет меньше.

Основываясь на преимуществах и недостатках вышеперечисленных способов производства выбираю наиболее оптимальный способ производства дорожных плит - конвейерный способ.

3.7 Описание технологической схемы

Складирование заполнителей осуществляется в закрытом эстакадно-траншейном штабельном складе. Цемент хранится в силосных банках. Разгрузка и транспортирование цемента на складе осуществляется пневмотранспортом. Арматура поступает на завод железнодорожным и автотранспортом. Арматуру складируют на полузакрытом (под навесом) складе арматуры.

Общая технологическая схема завода

Заполнители для приготовления бетонной смеси поступают в БСУ со штабельно-траншейного закрытого склада заполнителей по системе ленточных конвейеров, расположенных в закрытой наклонной галереи. Цемент поступает пневмотранспортом. Вода подается по системе городского водопровода. Очистка воздуха от пыли осуществляется циклонами, рукавными и электрофильтрами. Химическая добавка - Суперпласт С-3 поступает в БСУ в бочках.

Арматура для железобетонных изделий поступает в арматурный и формовочный цех на специальных тележках по внутризаводскому узкоколейному железнодорожному пути.

Бетонная смесь подается в формовочный цех специальным раздаточным бункером. Пар подается в щелевую камеру из котельной по системе паропроводов. Смазка для смазки форм подается с узла для приготовления эмульсионной смазки расположенном в формовочном цехе.

Изготовление изделий на конвейере ведется в формах вагонетках, которые, передвигаются по ходу производства по рельсовому пути. Каждая вагонетка имеет гладкую поверхность, которая используется, как днище формы для установки бортовой оснастки.

Формовочная линия конвейера делится на отдельные операционные посты, оснащенные специализированным стационарным оборудованием. Характер движения конвейера пульсирующий. Ритм конвейера - 20 мин. Во время остановки на всех операционных постах выполняются соответствующие операции (распалубка, очистка и смазка форм, укладка арматуры, укладка бетонной смеси, выдержка, тепловая обработка и т.д.) после чего конвейер передвигается на длину одной формы, затем снова остановка, снова движение и т.д. По окончанию формования на конвейере формы-вагонетки проезжают в камеру пропаривания, расположенную параллельно конвейеру.

На конвейере прогрева изделия в формах передвигаются с очень малой скоростью, проходя весь путь за 14 ч, а за этот период набирают необходимую прочность. По окончании пропаривания изделие выходит с противоположной стороны камеры, затем происходит распалубка и форма-вагонетка опять подается на конвейер.

На склад готовой продукции изделия поступают на самоходной тележке. Изделия хранят на складе, оборудованном мостовыми кранами и имеющим подъездные пути. Плиты хранятся в рабочем положении. Между плитами должны быть уложены деревянные прокладки прямоугольного сечения толщиной не менее 30 мм. Прокладки под нижний ряд плит следует укладывать по плотному, тщательно выровненному основанию. Прокладки всех вышележащих плит должны быть расположены по вертикали одна под другой вблизи монтажных петель.

Дорожные плиты укладываются в штабеля высотой до 2,5 м с прокладками. При хранении плиты должны быть рассортированы по маркам. На боковой грани каждой плиты должно быть нанесено несмываемой краской: краткое наименование предприятия-изготовителя, марка панели, дата изготовления, штамп ОТК, масса изделия.

3.8 Расчет и подбор технологического оборудования

Расчет конвейерной линии

Производительность конвейерной линии шагового действия рассчитывается по формуле:

П = 60·Н·С·V/ТР,

где Н - количество рабочих часов в сутки, ч

С - количество рабочих дней в году, сут.

V - средневзвешенный объем одного формуемого изделия, м 3

Тр - цикл (ритм) работы конвейера, определяется по длительности операции на посту укладки и уплотнения бетонной смеси.

П = 60·16·247·1,48/20=17665 м 3/год.

Требуемое количество конвейерных линий определяется по формуле:

N=ПГ/П=70000/17665 =3.96

Принимаю 4 конвейерных линии.

Количество форм на линии определяется по формуле:

Ф =1,05(60* Т 0/ Тр +1 + Кп +1),

где Т 0-время тепловой обработки, ч.

Кп - количество постов на конвейере.

Ф=1,05(60·14/20+1+9+1)=55.7шт

Общее количество форм 4·55.7 = 222.8 шт.

Принимаю 223 форм-вагонеток.

Технологический расчет щелевой пропарочной камеры

Количество щелевых камер рассчитывается по формуле:

М=60·Ткф/Кисп·Кф·Чя·Тр,

где Ткф - время пребывания форм в камере, ч.

Кисп - коэффициент использования объема камер

Кф - количество форм-вагонеток в камере.

Чя - число ярусов в камере.

М = 60·8/0,9·19·2·20 = 1.2,

принимаю 4 камеры на 4 технологические линии.

Длину щелевой камеры определяют по формуле:

Дк= Дф·Кф + Рф(Кф-1) + 2Рк = 6,3·19 + 0,1(19-1) + 2·0,45 = 122м

Дф - длина формы-вагонетки, м

Кф - число форм, находящихся в камере

Рф - расстояние между формами-вагонетками.

Рк - расстояние между торцом камеры и бортом крайней формы, м.

Ширина щелевой камеры:

Шк= Шф + 2Рс + 2Вс = 2,0 + 2·0,2 + 2·0,3 = 3,0 м,

где Шф - ширина формы-вагонетки, м

Рс - расстояние между формой-вагонеткой и внутренней стеной камеры, м

Вс - толщина наружной стенки камеры, м

Раздаточный бункер СМЖ-2В

Самоходный раздаточный бункер СМЖ-2В предназначен для подачи бетона из бетоносмесительного узла в формовочный цех.

Техническая характеристика. Вместимость-2,4 м 3

Скорость передвижения - 40 м/мин

Ширина колеи-1720 мм.

Размеры выходного отверстия - 750x900 мм Установленная мощность электродвигателя - 7,6 кВт Габаритные размеры - 1965x1900x1500 мм.

Масса-1050 кг.

Расчет бункера:

Пропускная способность бункера П (м 3/с) и равномерность истечения материала из него зависят от размеров и формы выпускного отверстия. Пропускная способность определяется по формуле:

П=S*U,

где S - площадь выпускного отверстия бункера, м²

S = 0,75*0,9= 0,675м²

U -скорость истечения материала, м/с.

U= = = 3,19 м/с,

где g - ускорение силы тяжести, м/с².

R - максимальный гидравлический радиус.

л = 0,6 - коэффициент истечения бетонной смеси.

П= 0,675·3,19= 2,15 м³/с.

Время выгрузки бетонной смеси складывается из времени открывания шибера самоходного раздаточного бункера, истечения материала и возвращения шибера после выгрузки бетонной смеси в исходное положение шибера. Принимаю время на выгрузку tВ =10 с.

Время на передвижения бункера от БСУ к формовочному посту.

tп= 60L/U = 60·50/40 =75с.

Суммарное время подачи бетонной смеси от БСУ складывается из времени на передвижения бункера от БСУ к формовочному посту и обратно в исходное положение, время на выгрузку и загрузку бункера.

t=10+75+10+75 =170 с.

Производительность самоходного раздаточного бункера:

Прб= 2,4·3600/170=50 м³/с

Необходимое количество бетоноукладчиков определяется по формуле:

n=Пч/Прб= 18.2/50 =0,4

Принимаю один раздаточный бункер.

Бетоноукладчик СМЖ-162А

Бетоноукладчик СМЖ-162А предназначен для распределения, укладки, разравнивания бетонной смеси и заглаживания открытой поверхности свеже-отформованного изделия.

Техническая характеристика.

Ширина колеи - 4500 мм.

Число бункеров - 3 шт.

Вместимость бункеров - 3+1+1 м³

Угол наклона стенок бункера - 65°

Выходное отверстие бункера - 400x500

Ширина ленты питателя - 1,4 м.

Скорость передвижения - 0,03... 0,193 м/с

Скорость ленты питателя - 0,1; 0,166 м/с

Установленная мощность электродвигателей - 23,5 кВт

Уровень формирования относительно головок рельс, м:

нижний - 0,3

верхний - 0,86

Продолжительность цикла формования - 12...25 мин.

Механизм распределения - вибронасадок

Устройство для заглаживания поверхности изделия - Реечное

Габаритные размеры - 5,2x6,02x3,1

Масса- 14,5 т.

Расчет бетоноукладчика

Оптимальное распределение бетонной смеси в объеме формы определяется реологическими свойствами самой смеси, габаритами изделия (формы), шириной заслонки, высотой копильника, скоростью перемещения лента питателя, скоростью передвижения укладчика и бункера.

Пропускная способность бункера П (м 3/с) и равномерность истечения материала из него зависят от размеров и формы выпускного отверстия. Пропускная способность определяется по формуле:

П=S·U,

где S - площадь выпускного отверстия бункера, м²

S = 0,4·0,5 = 0,2 м²

U - скорость истечения материала, м/с.

U=лv 3,2gR = 0,6v(3,2 ·9,8·0,5) = 2,4 м/с,

где g - ускорение силы тяжести, м/с².

R - максимальный гидравлический радиус.

л= 0,6 - коэффициент истечения бетонной смеси.

П= 0,2·2,4= 0,48 м³/с.

Производительность ленточного питателя (м/ч)

Пл=3600·h·b·Uл·Кр,

где h- высота щели копильника h= 0,1 м.

b- ширина заслонки b= 0,9 м.

Uл - скорость перемещения ленты питателя, м/с Uл =0,1 м/с

Кр - коэффициент разрыхления бетонной смеси Кр = 1,12... 1,2

Пл = 3600·0,1·0,9·0,1·1,12 = 36,3 м³/ч

Производительность бетоноукладчика (м 3 /ч) при заполнении формы смесью:

Пб = 60·Vизд·Zизд·Кр·Кв/tц,

где Vизд = 1,46 - объем изделия, м³

Zизд - количество одновременно формуемых изделий, шт. Zизд = 1.

Кв - коэффициент использования машины по времени. Кв = 0,92

tц - продолжительность цикла укладки смеси в форму, мин.

tц =tн +tп +tу +tобр.х.

tн = 0,3 мин - продолжительность наполнения бункера бетоноукладчика смесью.

tп = L/Uу,

где tп - продолжительность передвижения укладчика к форме

L - расстояния от бетоновозной эстакады до поста формования.

Uу - скорость передвижения укладчика, м/мин. Uу = 3 м/мин.

tп =3/3=1 мин.

Продолжительность укладки смеси в форму (мин)

tу=(Lф+Lу)nпр/Uу,

где Lф - максимальная длина формы, м.

Lу - база бетоноукладчика, м

nпр- количество проходов бетоноукладчика.

tу= (6,5+5,2)3/3 =11,7 мин

Продолжительность передвижения укладчика в исходное положение.

tобр.х= 12/3 =4 мин

tц= 0,3+1,0+11,7+4= 17 мин

Пб=60*1,46*1*1,12*0,92/17= 5,8 м 3/ч

Необходимое количество бетоноукладчиков определяю по формуле:

n=Пч/Пб= 6,88/5,8 =1,2

Принимаю два бетоноукладчика.

Установка для электротермического натяжения арматуры СМЖ-129В

Технические показатели:

Диаметр нагреваемых стержней - 10....25 мм.

Класс арматурной стали - А-IV; А-VI.

Длина нагреваемой части стержня 3000...6000 мм

Число одновременно нагреваемых стержней, n = 2

Установленная мощность трансформаторов, кВ*А - 40

Давление воздуха в системе - 0,49 МПа.

Усилия прижима на стержень, Н - 2000

Усилие подтяжки стержней, Н - 200+300

Скорость нагрева - 100°С/мин.

Температура нагрева - 350.. .450 °С.

Габариты 6,6x1,1 х 1,3 5 м.

Масса - 820 кг

Завод-изготовитель - Черкасский "Строймашина".

Расчет СМЖ-129В

Время нагрева стержня tн =(400-20)/100 = 3,8мин.

Время на снятие и установку стержней ty =2 мин.

Общее время

t = tн + ty =5,8 мин.

Кол-во нагреваемых стержней за час одной установкой:

Nи = 60·n/t = 60*2/5,8 =20,7 стержней/час

Требуемое кол-во стержней для нагрева:

Nтр =4,83·10= 44 шт.

Необходимое количество установок для электротермического натяжения:

N = 48,3/21 = 2,3.

Принимаю для каждой технологической линии по 2 установки СМЖ-129В.

Виброплощадка для уплотнения бетонной смеси

Выбираю для укладки и уплотнения бетонной смеси с жесткостью 20с по стандартному вискозиметру виброплощадку СМЖ-200Б.

Техническая характеристика

Грузоподъемность Q= 15 т.

Число виброблоков - 8

Грузоподъемность одного блока - 2000 кг

Суммарный момент массы небаланса - 2,96; 3,6; 4,8 кг

Частота колебаний 290с".

Амплитуда колебаний 0,4...0,6 мм.

Усилие, развиваемое одним электромагнитом 60 кН.

Суммарная мощность электродвигателей- 92 кВт.

Масса вибрируемых частей конструкции - 3100 кг

Общая масса - 7850 кг.

№ п.п.	Оборудование	Ед. изм.	Кол-во
1	2	3	4
1	Тележка для подачи арматурных заготовок	шт.	2
2	Трансформатор сварочный ТД-30	шт	2
3	Мостовой кран	шт.	4
4	Бетоновозная эстакада	шт.	1
5	Раздаточный бункер	шт.	2
6	Установка для электротермического натяжения арматуры	шт.	8
7	Автоматическая траверса	шт.	4
8	Тележка для вывоза готовой продукции СМЖ-151	шт.	2
9	Тележка-прицеп СМЖ-154	шт.	1
10	Машина для обрезки анкеров	шт.	4
11	Станок для гибки	шт.	1
12	Машина для высадки анкерных головок	шт.	2
13	Многоточечная сварочная машина	шт.	1
14	Форма-вагонетка	шт.	223
15	Бетоноукладчик	шт.	4
16	Виброплощадка	шт.	4
17	Тележка для подачи арматуры	шт.	2
18	Манипулятор	шт.	4
19	Установка для резки арматурной стали	шт.	2
20	Передаточная тележка	шт.	4
21	Траверса	шт.	2
22	Пакетировщик	шт.	2
23	Щелевая пропарочная камера	шт.	4

3.9 Описание технологического процесса

Дозирование цемента

Цемент из расходного бункера взвешивают автоматическим весовым дозатором. Точность дозирования ±1,5%. Взвешенная порция цемента, выгружается в бетономешалку принудительного действия, находящуюся на посту загрузки.

Дозирование песка

Песок из бункера запаса взвешивают автоматическим весовым дозатором. Точность дозирования ±2,0%. Взвешенная порция песка, выгружается в бетономешалку принудительного действия, находящуюся на посту загрузки.

Дозирование щебня

Дозирование щебня осуществляется объёмно-весовыми дозаторами с точностью дозирования ±2,5%. Взвешенная порция щебня, выгружается в бетономешал...