Проектирование бетоносмесительной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Строительный факультет

Кафедра Строительный инжиниринг и материаловеденья (СИМ)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Проектирование бетоносмесительной установки

Пермь 2014



Введение

бетонный смесь опорный плита

Целью данного курсового проекта является проектирование бетоносмесительной установки для производства опорных плит. Производительность установки должна быть 29100 м³/год.

Опорные плиты  являются железобетонными изделиями, которые предназначаются для создания базового слоя фундамента при строительстве различного рода конструкций. Опорные подушки позволяют равномерно распределять нагрузки, которые оказывает здание на базовый фундамент, что придает конструкции больше устойчивости и надежности. Размер опорной плиты напрямую зависит от ширины стены и предполагаемой расчетной нагрузки на фундамент. Благодаря тому что опорные подушки имеют металлические вставки, она не подлежит разрушению под действием нагрузки. Преимуществами данных изделий являются их морозостойкие, водонепроницаемые свойства, а также высокая устойчивость к процессам биологической коррозии.

Технологии изготовления ж/б изделий.

При заводском изготовлении железобетонных изделий широкое распространение нашли три основных способа производства: агрегатно-поточный, конвейерный и стендовый. Разновидностью стендового способа является кассетный.

Агрегатно-поточный способ изготовления конструкции

характеризуется расчленением технологического процесса на: отдельные операции или их группы; выполнением нескольких разнотипных операций на универсальных агрегатах; наличием свободного ритма в потоке; перемещением изделия от поста к посту; формы и изделия переходят от поста к посту с произвольным интервалом, зависящим от длительности операции на данном рабочем месте, которая может колебаться от нескольких минут (например, смазка форм) до нескольких часов (пост твердения отформованных изделий).  Отличается также тем, что формы и изделия останавливаются не на всех постах поточной линии, а лишь на тех, которые необходимы для данного случая.

Конвейерный способ

Конвейерный способ, схож с поточно-агрегатным, но в нем осуществляется максимальное разделение технологических операций, т. е. на каждом посту выполняется одна или две, близкие по технологии операции, например: установка арматурных каркасов и сеток; закрепление стержней преднапрягаемой арматуры, или -- укладка бетонной смеси с ее уплотнением (вибрацией) и др. При этом поддон или форма непрерывно перемещается вдоль технологической линии. В следующей операции -- тепловой обработке, форма с изделием либо медленно перемещается вдоль камеры, либо остается в ней на необходимое время, обеспечивающее 70- процентный набор прочности.

Стендовая технология

Стендовая технология предусматривает изготовление изделий в ста-ционарных не перемещающихся формах, уплотнение бетонной смеси в которых осуществляется при помощи закрепленных на опалубке стационарных или переносных вибраторов, а прогрев -- или через паровые рубашки формы или с помощью электронагревателей. Одной из разновидностей стендового способа является изготовление изделий в вертикальных кассетах . Таким образом, изготавливают крупногабаритные и объемные изделия, например, стропильные фермы и блоки сантехкабин зданий.

Выбор технологии изготовления опорных плит.

Наиболее рациональным способом производства при заданной производительности будет являться агрегатно-поточный способ. Этот способ позволяет использовать различное технологическое оборудование, различные по размерам формы, изготовлять широкую номенклатуру изделий. Агрегатно-поточный способ для мелкосерийного производства является наиболее выгодным. При несложном технологическом оборудовании, небольших производственных площадях и затратах на строительство этот способ дает высокий съем продукции с 1 м² производственной площади цеха. Здесь сочетаются небольшие затраты труда со сравнительно низкими размерами удельных капитальных вложений. Этот способ позволяет разделить технологические операции по специализированным постам, создать условия для организации четкого пооперационного контроля качества изделий, обеспечивает высокий коэффициент использования оборудования и оборачиваемость форм. Годовая производительность агрегатно-поточной технологии определяется номенклатурой выпускаемой продукции, режимом формования изделий и продолжительностью работы формовочного поста.

Приготовление бетонной смеси

Вертикальная схема производства бетона характеризуется тем, что материальные элементы (цемент, заполнители) один раз поднимают на необходимую высоту, а затем под действием собственной массы они перемещаются по ходу технологического процесса. Бетонные смеси приготовляют в бетоносмесительных цехах предприятий по производству сборного железобетона, на центральных бетоносмесительных узлах строек и на приобъектных бетоносмесительных установках. При приготовлении бетонной смеси, прежде всего, контролируют соблюдение заданной лабораторией дозировки цемента, заполнителей, воды и других составляющих.  Дозирование материалов должно производиться по массе; исключение допускается при дозировании воды, жидких добавок и водных растворов этих добавок. Для обеспечения надежной и бесперебойной работы дозаторов их ежедневно проверяют. Не реже одного раза в месяц их осматривают представители органов ведомственного надзора. Метрологическую проверку дозаторов производят с привлечением проверителя местной лаборатории государственного надзора не реже одного раза в год.



1. Общая характеристика и сведения об изделии

Опорные плиты марки ОП Серия 1.225.2 изготавливаются из бетонной смеси марки В15 F150 W4. Плиты представлены в виде конструкции, главным предназначением  которых является распределение нагрузки в двух направлениях -- от действующей опоры на фундамент и его распределение по площади, а также удерживание опоры от опрокидывания. Применение опорных плит в строительстве обусловлено их возможностью распределять большую нагрузку и удерживать от опрокидывания различные опоры. Самыми распространенными областями применения опорных плит являются: строительство зданий -- в данном случае, опорная плита значительно уменьшает локальное давление на часть стены, за счет упора на последнюю прогонов; строительство мостов -- в данном случае опорная плита распределяет нагрузку от монтируемой опоры и передает ее на заложенный фундамент; иногда опорная плита крепиться к скальной породе, включая строительство автодорог либо мостов.

Рисунок 1.1 Опорная плита

Таблица 1.2 Размеры опорных плит

НАЗВАНИЕ	ДЛИНА	ШИРИНА	ВЫСОТА	ВЕС	ГОСТ
Опорная плита ОП 4-2	510	250	140	440	с. 1.225-2
Опорная плита ОП 4-4	380	380	140	50	с. 1.225-2
Опорная плита ОП 5-2	510	250	140	45	с. 1.225-2
Опорная плита ОП 5-4	510	380	140	68	с. 1.225-2
Опорная плита ОП 5-5	510	510	140	92	с. 1.225-2
Опорная плита ОП 6-2	640	250	220	90	с. 1.225-2
Опорная плита ОП 6-4	640	380	220	134	с. 1.225-2
Опорная плита ОП 6-5	650	750	140	180	с. 1.225-2

2. Требования к конструкционным материалам

Бетонная смесь

Бетоны, применяемые при изготовлении опорных плит, должны иметь следующие показатели качества:В15 F150 w4

- Марка бетона по прочности на сжатие должна быть М400, соответственно класс бетона должен быть -В 32,5

- Удобоукладываемость принимается в диапазоне от 1 до 4 см в для фундаментных конструкций толщиной более 10см в соответствии со СНиПом 3.09.01-85.

- Показатель раствороотделения не должен превышать 6-8 %

- Средняя плотность в диапозоне от 1600 до 2000 кг/м.

- Морозостойкость и водонепроницаемость бетона при эксплуатации опорных плит при температуре ниже минус 40°С - F 200, W 4; от минус 20°С до минус 40°С - F 200, W 4; от минус 5°C до минус 20°С - F 100, W 4.

-Опорные плиты относятся к первой категории требований к трещиностойкости, в которой не допускается образование трещин.

В задании предложено взять бетонную смесь В15 П1 W4, данная смесь соответствует требованиям СНиПа.

Удобоукладываемость добавить Снип 3.09.01

Вяжущее вещество

В качестве вяжущих материалов следует применять портландцементы и шлакопортландцементы, сульфатостойкие и пуццолановые цементы по ГОСТ 22266и другие цементы соответствующие. Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %).

Шлакопортландцементы

Это гидравлическое вяжущее вещество, содержащее в своём составе до 65% гранулированного доменного шлака.

Сульфатостойкие цементы

В эту группу цементов входят сульфатостойкие портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, пуццолановый портландцемент и сульфатостойкий шлакопортландцемент, минералогический состав клинкера такого цемента должен соответствовать трем условиям:

содержание С3А не более 5%;

содержание C3S не более 50%;

сумма C3A + C4AF не более 22%.

Пуццолановые цементы

Вяжущее получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера нормированного минерального состава с кислой активной минеральной добавки и дву-водного гипса. Содержание трех-кальциевого алюмината в клинкере для производства этого цемента должно быть не более 8 % В этом цементе допускается следующее содержание активных: минеральных добавок: осадочного происхождения - не менее 21 и не более 30%; вулканического происхождения, обожженной глины, глиежа или топливной золы - не менее 25 и не более 40%.

Новое условное обозначение цемента М400: ЦЕМ II А/Ш 38,2Б.

Портландцемент с добавками М400 имеет широкое общестроительное назначение. Рекомендуется для изготовления монолитных бетонных и железобетонных конструкций По заданию предложено использовать цемент марки ПЦ 400-Д20 (Rц = 38.2МПа). По ГОСТу 31108-2003 - Портландцемент с добавлением шлака ЦЕМ II/А-Ш 38.2б от 6 % до 20 %, класса прочности 38.2, быстротвердеющий.

Применение продукта

Производство товарного бетона промышленного и гражданского назначения

Производство сборных железобетонных изделий и конструкций

Производство подземных и подводных бетонных\железобетонных конструкций повышенной прочности

Производство бетонов специального назначения повышенной стойкости к коррозии

Производство сухих строительных смесей массового применения

Свойства продукта

Высокая ранняя прочность (прочность цемента на сжатие в возрасте 3-х суток нормального твердения составляет около 33 МПа, что на 8 МПа больше требуемой минимальной 3-х суточной прочности, установленной стандартом для быстротвердеющего цемента)

Высокая прочность на сжатие в возрасте 28 суток (46 МПа - на 7 МПа выше минимальной прочности на сжатие, требуемой стандартом)

Ускоренная кинетика набора ранней прочности даже при пониженной температуре воздуха

Предел прочности при сжатии после пропаривания равен 34-37 Мпа, что соответствует I группе по эффективности пропаривания для цемента более высокой марки (класса)

Преимущества продукта

Высокая ранняя прочность позволяет ускорить проведение бетонных работ в монолитном строительстве и получить дополнительный экономический эффект от его применения

Высокая 28-дневная прочность при прочих равных условиях позволяет сократить расход цемента на 1 м³ бетонной смеси и понизить его себестоимость

Ускоренная кинетика набора ранней прочности при пониженной температуре окружающей среды делает данный цемент незаменимым вяжущим для снижения затрат на прогрев и выдерживание конструкций при бетонировании в осенне-зимний период

После первых суток твердения бетоны, изготовленные на данном цементе, способны набирать прочность, превышающую прочность бетонов, изготовленных на цементах других производителей в 3 - 4 раза

После 16 часов нормального твердения набирает прочность в 2 - 3 раза превышающую прочность других цементов, включая высокомарочные портландцементы ПЦ 500

Крупный заполнитель

В качестве крупных заполнителей для бетонов используют щебень и гравий из плотных горных пород по, щебень из доменных и ферросплавных шлаков черной металлургии и никелевых и медеплавильных шлаков цветной металлургии , а также щебень из шлаков ТЭЦ по. Крупные заполнители должны иметь среднюю плотность зерен от 2000 до 3000 кг/м3. Предложенный в задании отсев дробления (фр.20-40 мм) не соответствует ГОСТ 8267. Поэтому в качестве крупного заполнителя применяем щебень из гравия. НКЗ = 20мм. Марка по прочности на сжатие - Д800. Истинная плотность 2,6 кг/л, плотность 1,48 кг/л.

Мелкий заполнитель

В качестве мелких заполнителей для бетонов используют природный песок и песок из отсевов дробления горных пород со средней плотностью зерен от 2000 до 2800 кг/м3 и их смеси. Песок из доменных и ферросплавных шлаков черной металлургии и никелевых и медеплавильных шлаков цветной металлургии , а также золо-шлаковые смеси . Мелкие заполнители должны иметь среднюю плотность зерен от 2000 до 2800 кг/м3

Предложенный в задании песок доломитовый МК=2.4, водопотребность- 7% плотность истенная 2.63 плотность насыпная 1.51соответствует и является средним. Данный мелкий заполнитель разрешено использовать в бетонных смесях для проектируемой опорной плиты и замене не подлежит.

Добавки

Предложенная заданием добавка ННХК противоморозная, ускоритель твердения (Комплексная). ННХК - продукт, получаемый смешением ннтрит-нитрата кальция (ННК) с хлоридом кальция (ХК) в соотношении 1:1. Изготовляется в виде жидкого продукта. Плотность 20 % раствора при температуре 20 °С составляет 1,175 г/см3, а температура замерзания - 20,1 °С. Бетон с противоморозной добавкой ННХК применяют при таких условиях твердения, когда его температура не снижается ниже расчетной, для которой принято данное количество добавки, до набора им прочности не менее 5,0 МПА, а при особых требованиях к бетону по плотности и морозостойкости - не менее 35, 30, 25 и 20 % проектной прочности соответственно для бетонов марок 100, 200, 300 и 400. Из-за агрессивности иона хлора, присутствующего в добавке, по отношению к стальной арматуре, хотя и нейтрализованного нитратом натрия, применение добавки ННХК ограничено. Как противоморозная добавка ННХК применяется при температуре не ниже -25 °С в следующих конструкциях:

в железобетонных конструкциях с ненапрягаемой рабочей арматурой диаметром более 5 мм;

в ж/б конструкциях, предназначенных для эксплуатации в неагрессивных водных средах.

Как ускоритель твердения бетона ННХК применяют в таких видах конструкций:

в ж/б конструкциях, а также в стыках без напрягаемых сборно-монолитных и сборных конструкций, имеющих выпуски арматуры или закладные детали с алюминиевыми покрытиями и комбинированными покрытиями по стали, а также в стыках без закладных деталей и расчетной арматуры;

в ж/б конструкциях, предназначенных для эксплуатации в агрессивных газовых средах.

Добавку ННХК вводят в состав бетонной смеси в виде водного раствора рабочей концентрации, т.е. раствора, которым затворяется бетонная смесь без дополнительного введения в нее воды. В зависимости от условий производства раствор добавки ННХК может приготовляться заранее или в дозаторе воды по технологическим схемам.

Предложенная в задании добавка ННХК не соответствует требованиям предъявляемым к данной конструкции, так как в конструкции имеются закладные детали. В соответствии с этим было принято решение заменить ННХК на ПАЩ-1, так как это добавка повысит морозостойкость, водонепроницаемость и значительно снизит расход цемента.

Добавка ПАЩ-1 - пластификатор адипиновый

ТУ 6-03-26-77 Минхимпрома СССР

1. Физико-химические характеристики

ПАЩ-1 - натриевая соль адипиновой кислоты, отход при производстве капролактама, изготовляется в виде водного раствора 20 - 25 % концентрации, не замерзающего при температуре -20 °С. Плотность 20 % раствора при 20 °С составляет 1,132 г/см3.

2. Применение

Применяют при изготовлении сборных и монолитных железобетонных конструкций, для улучшения удобоукладываемости в конструкциях бетонной смеси, повышения морозостойкости в 2 - 3 раза и водонепроницаемости, сокращения расхода цемента.

3. Введение

Для введения необходимого количества добавки в бетонную смесь приготовляют ее водный раствор 5 - 10 %-ной концентрации, который подают в дозатор воды и разбавляют до получения растворов рабочей концентрации.

4. Расход

0,2 - 0,3 % от массы цемента в пересчете на сухое вещество.

5. Условия хранения

Поставляется в цистернах, хранится в металлических баках в местах, исключающих увлажнение. Срок хранения - 1 год.

6. Завод изготовитель, стоимость

Щекинское производственное объединение «Азот».

Стоимость 1 т (в пересчете на сухое в-во) - 25 руб.

7. Техника безопасности

Добавка ПАЩ-1 относится к умеренно-токсичным веществам. При работе необходимо избегать контакта добавки с кожей. При попадании добавки на кожу необходимо смыть ее теплой водой, а при попадании в глаза - промыть слабым раствором борной кислоты. Приточно-вытяжная вентиляция в отделениях приготовления добавок при работе с ПАЩ-1 должна обеспечить 10 - 15 кратный воздухообмен.

Арматура

Для армирования опорных плит следует применять

- стержневую горячекатаную арматурную сталь классов А-I, А-III по ГОСТ 5781 и А-IIIв, изготовляемую из арматурной стали класса А-III,

- проволоку класса Вр-1 по ГОСТ 6727 и класса Врп-1 по ТУ 14-4-1322.

-закладных из пластины толщиной 6мм закладная изготавливается из уголка или швеллера. Серии 3.400-6/76

3. Подбор состава бетона

Бетон В15 (Rb=19.2 МПа)

Подвижность бетонной смеси П1. (1-4 см)

Водонепроницаемость W4

Цемент ПЦ-400 Д-20 Rц-38.2 Мпа гост 10178 мин активность в МПа=39.2 .делаем вывод о среднем качестве цемента.

Крупный заполнитель - щебень из гравия. НКЗ = 20мм. Марка по прочности на сжатие - Д800. Истинная плотность 2,69 кг/л, плотность насып 1,42 кг/л.-берем из лабораторных работ.

Мелкий заполнитель песок доломитовый МК=2.4, водопотребность- 7% плотность истинная 2.63 плотность насыпная 1.51

Добавка ПАЩ-1 0.2-0.3% от массы вяжущего.

Подбор состава бетона без учета добавки.



Ц/В= Rб +0.5 бетон рядовой В15

А*Rц

Где Ц/В-водоцементное отношение

Rб- предел прочности бетона. кгс/см2

Rц- активность цемента. Кг/см2

А-коэффициент учитывающий качество материалов для бетона.

Rб- берем по ГОСТ 18105- схема г

Rб=В*Кт 15*1.28=19.2 Мпа

Ц/В=19.2 +0.5=1.41> ВЦ= 1/1.41=0.70

0.55*38.2

По графику на рисунке 3.1 принимаем осадку конуса 3см, откуда следует что, водопотребность смеси составляет 177 л/м3

Рис 3.1 График водопотребности В пластичной (а) и жесткой (б) бетонной смеси, изготовленной с применением портландцемента, песка средней крупности (водопотребность 7%) и гравия наибольшей крупности: 1-70 мм; 2-40 мм; 3-20 мм; 4-10 мм. ОК - осадка конуса, У - удобоукладываемость по техническому вискозиметру



Ц = В: В/Ц

В = 177+5=182 для гравия.

Ц =182*1.41=256 кг принимаем мин значение цемента 310кг.

Проверим, удовлетворяет ли полученный результат требованиям СНиПа 82-02-95. Согласно СНиПу минимальный расход цемента Цемент ПЦ-400 Д-20 Rц-38.2 гост 31108 на бетонную смесь с маркой по водонепроницаемости W4 равен 310 кг/м3, для F150 - 280 кг/м3. Полученное значение удовлетворяет требованиям СНиПа. Принимаем минимальный расход цемента Проверка

Rб практическое=19.2

Rб требуемое=А*Rц(Ц/В-05)=0.55*38.2(256/182-0.5)=19.04

19.04?1,25*19.2=24

Расход щебень из гравия.

НКЗ = 20мм. Марка по прочности на сжатие - Д800. Истинная плотность 2,69 кг/л, плотность насыпная 1,42 кг/л.

Коэффициент раздвижки б находим по таблице 3.1.

Расход цемента, Оптимальные значения коэффициента б при В/Ц
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
250 - - 1,26 1,32 1,38 300 - 1,3 1,36 1,42 - 350 1,32 1,38 1,44 - - 400 1,4 1,46 - - - 500 1,5 1,56 - - -

путем интерполяции. б=1,42.

Пустотность щебня

Пщ= 1- снас/ сист

Пщ = 1 - 1,37 / 2,69 = 0,49

Определяем расход щебня по формуле

Щ= 1000/(б*Пщ / снас + 1/ сист)

Щ = 1000 / (1,42 * 0,49 / 1,37 + 1 / 2,69) = 1125 кг/м3 что входит в норму от1100 до 1250 кг

Определим расход песка по формуле

Пдол = сип ( 1м3 - (Ц/ сиц + Щ(г)/ сищ + В/Рв) )

Пдол = 2.69*(1000 - 310/3.1 - 1125/2.69 - 182 ) = 806.5 кг/м3

Ц=310кг

В=182л

Щ=1125кг

П=806.5кг

Плотность = сумма всех мат-ов=2423.5кг

Расчет состава бетона с учетом добавки

Мсух = 0.2-0.3%*Ц

Мсух=0.25%*310=0.8

Рраствора=0.77+9.23=10кг на один замес.

Рраствора=mконц.р-ра+mдоб.в=4(0.8+3.2)+6=10кг на один замес.

Ср раст= Мсух/М р-ра=0.77/10=7.7%

В=В-В-Вдоб=182-18.2=165 кг

В/Ц = const =0.75 откуда Ц' = B : B/Ц = 163.8/0.7 = 235 кг

Коэффициент раздвижки б' = 1,29 ВЦ=0.7

Щг = 1000 / (1,29 * 0,49 / 1,37 + 1 / 2,69)=1200 кг/м3

Пдол = 2.69*(1000 - 235/3.1 - 1200/2.69 - 165/1 )=840кг

Ц=235кг

В=165кг

Д(ПАЩ-1)=4кг

Рбс с добавкой=.1200+840+235+165+4=2444 кг/м3 (что соответствует норме)

Размещено на Allbest.ru

...