Эффективные строительные материалы на основе композиционных вяжущих

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Высшая инженерная школа

Курсовая работа по дисциплине: «Композиционные вяжущие вещества»

На тему: «Эффективные строительные материалы на основе композиционных вяжущих»

Выполнил обучающийся Беляков Сергей Александрович

Напраление подготовки: 08.03.01 Строительство

Курс: 5

Группа: 273801

Руководитель: Шинкарук Анна Александровна

Архангельск 2022



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Кафедра композиционных материалов и строительной экологии

Задание на Курсовую работу

По дисциплине: Композиционные вяжущие вещества

студенту высшей инженерной школы 4 курса 273801 группы

Белякову Сергею Александровичу

08.03.01 Строительство

«Промышленное и гражданское строительство»

ТЕМА: «Эффективные строительные материалы на основе композиционных вяжущих»

Состав курсовой работы:

Введение (Особенности производства и применения композиционных вяжущих в строительстве)

1. Композиционное цементное вяжущее с применением синтезированных алюмосиликатов.

2. Рассчитать количество компонентов при производстве отделочных гипсокартонных листов производительностью 2,5 млн. м² в год.

Выводы

Список использованных источников

Сведения о самостоятельности выполнения работы

Руководитель проекта доцент А.А. Шинкарук



Оглавление

Введение

1. Композиционное цементное вяжущее с применением синтезированных алюмосиликатов

2. Расчет количества компонентов при производстве отделочных гипсокартонных листов производительностью 2,5 млн. м² в год

2.1 Номенклатура выпускаемой продукции

2.2 Сырье и полуфабрикаты

2.3 Режим работы предприятия

2.4 Программа выпука продукции

2.5 Технология производства

3. Контроль производства

4. Охрана труда и техника безопасности

5. Техника безопасности при производстве отделочных материалов

Заключение

Список использованной литературы



Введение

В настоящее время большинство отраслей ориентированы на применение в производстве экологически чистых технологий. Поэтому сейчас наблюдается большой спрос на бетон с пониженным расходом цемента. Для композиционных материалов инновационным материалом считается кремнеземсодержащее сырье, которое пришло на замену клинкерной составляющей. Но по многим причинам, в том числе недостаточной изученности влияния композиционных вяжущих на процессы коррозии арматуры, использование данных материалов широко не применяется.

Эконмическая эффективность применения композиционных вяжущих материалов очень высока, т.к. область их применения очень широка.

В современном строительстве, наряду с традиционными тяжелыми бетонами применяют новые виды бетонов на основе композиционных вяжущих. Данные материалы обладают большими преимуществами по отношению к стандартно применяющимся, например:

- ячеистобетонные смеси на основе ВНВ в сочетании с химическими добавками, пластическая прочность которых через 20-30 мин после изготовления составляет 0,2-0,3 МПа, дает возможность создания безрезательной технологии при производстве качественных блоков;

- композиционное шлаковое вяжущее, способствуюn получению ячеистого бетона с увеличением прочности на 45-60 %;

- конструкционно-теплоизоляционный ячеистый бетон обладает улучшенными свойствами на основе гидромеханоактивированного композиционного перлитового вяжущего и другие;

- безвибрационные технологии потребовали создания пластифицирующих добавок, позволяющих снизить водопотребность более чем на 25-30 %;

- водоредуцирующее действие пластификаторов нового типа в несколько раз сильнее и дольше, чем у обычных;

- двойной механизм диспергирования, добавки Melflux позволяют достичь водопонижающего эффекта более 30 %.

На сегодняшний день для регулирования свойств композиционных вяжущих вводят различные современные добавки и активные минеральные компоненты, позволяющие регулировать сроки схватывания, воздухововлечение при перемещении и уплотнении смеси, собственные деформации цемента и бетона при твердении, плотность и прочность бетона и значительно улучшать и другие свойства в зависимости от его назначения. Это позволяет в достаточно широком диапазоне варьировать свойства композиционного вяжущего вещества для получения энергоэффективных и высококачественных ячеистых бетонов.

На сегодня, в мире уже присутствует достаточно большое количество предприятий, производящих выгодные в экологическом и экономическом плане композиционные вяжущие.

Использование таких материалов позволяет в сжатые сроки проводить строительные и отделочные работы



1. Композиционное цементное вяжущее с применением синтезированных алюмосиликатов

В современном строительстве активно развивается разработка эффективных строительных материалов с повышенными эксплуатационными свойствами. Усилия современных ученых в основном сосредоточены на разработке модифицированных нанообъектов для применения их в структуре строительных композитов - углеродных и оксидных наночастиц, углеродных нанотрубок [1 - 4].

В рецептуру сухих строительных смесей (ССС) для регулирования структуры и свойств вводят различные модифицирующие добавки, позволяющие значительно повысить эксплуатационные характеристики и регулировать структурообразование материала [5,6].

Повышение эксплуатационных свойств покрытий на основе ССС может быть обеспечено путём введения в их рецептуру нанодисперсных добавок, способных регулировать структурообразование материала - синтезированных гидросиликатов кальция (ГСК), золя кремниевой кислоты, органоминеральных добавок [7 - 11].

Для регулирования структурообразования цементных ССС, предназначенных в качестве плиточного клея, предложено вводить в рецептуру синтезированные алюмосиликаты [12].

Алюмосиликатная группа включает в себя алюмосиликатные активированные щелочью связующие вещества. Основные их компоненты являются источниками диоксида кремния (SiO₂) и оксида алюминия (Al₂O₃), например шлака, пепла или активированной глины, а также активированных щелочью компонентов, таких как жидкое стекло или растворы щелочей, гидроксидов. Одна из основных проблем заключается в составлении формулы связующего вещества и определении той степени, в которой он перемешивается с другими классами материалов.

Имеющиеся знания об алюмосиликатах как связующих веществах ограничиваются их использованием в небольшом количестве технических областей. В коммерческом производстве (например, бетонная промышленность) и фундаментальных областях изготовления химических составов для строительных предлагаются лишь немногие системы алюмосиликатных связующих веществ. Это происходит, во-первых, вследствие того, что большинство требований по-прежнему удовлетворяются широким спектром различных видов цемента. Во-вторых, ряд дополнительных сырьевых материалов, используемых при составлении алюмосиликатных связующих веществ, требуют высокой квалификации в области химии синтеза и связующих веществ, чтобы можно было гарантировать индивидуальный и непрерывный контроль за продуктами. Удивительные и новые свойства алюмосиликатных связующих веществ, такие как механические свойства, химическая или температурная устойчивость, расширят возможность применения неорганических связующих веществ в будущем. [15].

Рассмотрим добавку на основе синтезированных алюмосиликатов в составе плиточного клея.

Микроструктура синтезируемой добавки изучена с помощью электронного микроскопа при увеличении в 20 000 раз (рисунок 1).

Рисунок 1- Микроструктура синтезированных алюмосиликатов

Структура добавки представлена, в основном, частицами округлой формы размера 5,208-5,704µm, но встречаются частицы лещадной формы с размером 7,13-8,56µm. Удельная поверхность частиц, измеренная методом БЭТ, составляет S_уд=86,5±3,5 м²/г [13].

В работе применялись очищенный технический сульфат алюминия первого сорта (ГОСТ 12966-85 с изм.1,2) производства ООО «АЛХИМ» (г. Тольятти), натриевое жидкое стекло с модулем М=2,7, Вольский портландцемент марки 400. Содержание синтезированной добавки составляло 10%, 20% и 30% от массы вяжущего.

Результаты сроков схватывания цемента приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Изменение нормальной густоты и сроков схватывания цементного теста в зависимости от содержания добавки

Содержание добавки (%), от массы цемента	Нормальная густота цементного теста НГЦТ, %	Сроки схватывания
		Начало схватывания	Конец схватывания
-	28	2ч 30мин	5ч
10	34	50мин	1ч 40 мин
20	41	40 мин	1ч 30 мин
30	43	20мин	1 ч 15 мин

Можно сделать вывод, что цементное вяжущее, содержащее добавку на основе синтезированных алюмосиликатов, имеет высокое значение нормальной густоты цементного теста в зависимости от процентного содержания синтезируемой добавки, составляющее 34-43%. Сроки схватывания цементного теста с применением синтезированных алюмосиликатов ускоряются в зависимости от процента содержания добавки:

- у цементного теста без содержания добавки начало и конец схватывания составляют соответственно 2ч 30мин и 5ч,

- у цементного теста, содержащего 30% синтезированных алюмосиликатов, соответственно - 20мин и 1ч 15 мин.

На рисунке 2 приведены экспериментальные данные оценки прочности цементных образцов. Для изготовления образцов было выбрано оптимальное соотношение воды и цемента, отношение В/Ц, равное В/Ц=43%.

Рисунок 2 - Кинетика твердения в воздушно-сухих условиях цементных образцов: 1 - контрольный образец; 2 - композиционное вяжущее (содержание добавки синтезированного алюмосиликата 10% от массы цемента); 3 - композиционное вяжущее (содержание добавки 20% от массы цемента); 4 - композиционное вяжущее (содержание добавки 30% от массы цемента).

Анализируя экспериментальных данных, можно сделать вывод, что введение в рецептуру синтезированной добавки приводит к повышению прочности при сжатии цементных образцов в возрасте 90 суток воздушно-сухого твердения на 23,99-54,42% в зависимости от содержания добавки по сравнению с образцами на основе контрольных составов (без добавки). Твердение композиционного вяжущего происходит в более благоприятных влажностных условиях (т.е. синтезируемая добавка обладает влагоудерживающей способностью).

В таблице 2 приведены данные изменения пористости цементных систем различного состава

Таблица 2 - Изменение значения пористости цементных образцов в зависимости от содержания добавки

Составы	Пористость, %
	общая	капиллярная	гелевая	контракционная
контрольный	41,1	18,7	15,5	7,0
10% добавки	40,3	16,7	16,3	7,3
20% добавки	38,3	12	18,1	8,2
30% добавки	36,9	9	19,5	8,8

Судя по полученным данным, можно сделать вывод, что в цементном камне на основе композиционного вяжущего по сравнению с контрольным образцом наблюдается уменьшение общей и капиллярной пористости и увеличение гелевой и контракционной пористости, что приводит к повышению стойкости цементного композита [14].

Проведенные исследования свидетельствуют об эффективности применения синтезируемых алюмосиликатов в цементных композитах:

- добавка является водоудерживающей и структурообразующей

- формируется более прочная структура цементный камень.

- уменьшается общая и капиллярная пористость строительной смеси

- увеличивается гелевая и контракционная пористость строительной смеси.

- повышается стойкость цементного композита

Специфический процесс синтеза и широкий потенциал возможных составов алюмосиликатных связующих веществ делает их очень интересной группой материалов. Создаваемые в лаборатории новые профили свойств и ведущиеся пилотные проекты, сосредоточенные на возможностях применения и прочности материалов, подвергаются непрерывной оценке с технического и энергетического аспектов в условиях изменчивого окружения. Эти новые материалы представляют собой интересную альтернативу, в рамках которой новые свойства продуктов обеспечивают надежные и долгосрочные преимущества в отрасли строительных химикатов.



2 Расчет количества компонентов при производстве отделочных гипсокартонных листов производительностью 2,5 млн. м² в год

2.1 Номенклатура выпускаемой продукции

Номенклатура гипсокартонных изделий насчитывает свыше 40 наименований, разделенных на основных групп:

- профилированные листы: волнистые и полуволнистые для кровель и обшивки стен;

- плоские плиты: обыкновенные и офактуренные или окрашенные для облицовки стен;

- панели кровельные и стеновые с теплоизоляционным слоем;

- трубы напорные и безнапорные и соединительные муфты к ним;

- специальные изделия (архитектурные, санитарно-технические, электроизоляционные и т. д.).

Гипс, составляющий основу гипсокартона, обладает уникальными для строительного материала свойствами. Огнестойкий, прочный и легкий, он не содержит токсичных компонентов и имеет кислотность, аналогичную кислотности человеческой кожи (совсем не случайно то, что гипсокартон применяется в медицине) к тому же производство и использование гипсокартона не оказывает вредного влияния на окружающую среду.

Гипс в качестве строительного материала начал использоваться еще в Древнем Египте около 3700 года до н.э. Египтяне отделывали им стены погребальных палат в пирамидах, которые должны были, по их глубокому убеждению, существовать вечно.

Позднее этот материал использовался греками, римлянами.

Но настоящая история гипсокартона началась 22 мая 1894 года в Америке. Тогда некто Огаст Сэккет получил патент на новый вид строительного материала -лист толщиной 5 мм, состоящий из 10 слоев бумаги, склеенных между собой гипсом, который, собственно, и стал называться гипсокартонным листом. В заявлении на патент было отмечено: «Мои улучшенные доски или плиты заменяют привычные дранку и штукатурку. Их преимущество в том, что они огнестойкие, сухие, удобные и легко устанавливаются, так что помещение сразу же готово к въезду. В них не бывает трещин, которые так заметны в оштукатуренных стенах; они обеспечивают гладкую, долговечную поверхность, которая может быть покрашена так же, как и обычная оштукатуренная стена». Именно Огаста Сэкетта принято считать «отцом гипсокартона».

Гипсокартон обладает рядом важных качеств:

- способность «дышать» - поглощать избыточную влагу,

- в сочетании с изоляционными материалами он обеспечивает высокую звуко- и теплоизоляцию, не уступая по этим кртиериям стенам из бетона или кирпича,

- является незаменимым материалом при производстве строительно-отделочных работ: возведении межкомнатных перегородок, облицовке стен и устройстве подвесных потолков в зданиях с сухим и нормальным влажностным режимом,

- его способность сгибаться, что позволяет придать стенам, перегородкам или потолку любую форму, например, сделать стены волнообразными или украсить дверной проем аркой. Данное качество говорит о том, что гипсокартон является прекрасным средством для создания декоративных элементов интерьера

Гипсокартон - универсальный материал, который представляет собой прямоугольные плоские панели или листы, состоящие из гипсового сердечника, оклеенного с двух сторон специальным картоном. Он предназначен для придания большей прочности и гладкости поверхности. Картон играет роль армирующей оболочки и является хорошей основой для нанесения любого отделочного материала.

Для достижения необходимых показателей гипсового сердечника в него добавляют специальные компоненты, повышающие эксплуатационные свойства. Получается основной материал сухого строительства - гипсокартонный лист (гкл).

Производство гипсокартона заключается в смешивании гипса с водой. Далее массу пропускают через специальную машину, которая формует из гипсового «теста» панели.

Экологическая чистота гипсокартона на порядок выше чистоты многих других строительных материалов.

Классификация гипсокартонных листов:

- потолочный - эти листы служат производству подвесных потолков;

- стеновой - применяется с целью выравнивания стен;

- влагостойкий - используется в помещениях с повышенной влажностью (кухня, ванная комната, санузел);

- огнестойкий - применяется в помещениях с повышенным риском возгораний, а также в тех жилых и производственных помещениях, где просто необходимо повысить уровень пожаробезопасности (коммуникационные шахты, воздуховоды);

- арочный - используется в арочных проемах (двери, окна);

- гипсокартон специального назначения (пуленепробиваемый, армированный).

Все гипсокартонные плиты подразделяются по следующим параметрам:

- специализации: выпускаются влагоогнестойкие, огнестойкие и влагостойкие плиты, а также разновидности с пазогребневым типом крепления - они очень удобны при проведении перепланировки в помещении. Влагостойкие виды этого материала также обрабатываются противогрибковыми составами и обладают свойством отторгать 9/10 всей поступающей извне влаги. Прочность некоторым видам гипсокартона придает дополнительный обжиг (промышленный) гипсовой составляющей «сэндвича».

- расцветке: все гипсокартонные плиты, обладающие повышенной огнестойкостью, окрашивают в красный и серый цвета, влагостойкие разновидности - в синий и зелёный тона, а не обладающий специальными свойствами лист гипсокартона имеет синюю или серую окраску.

- толщине листа: данный показатель варьируется в диапазоне от 6 до 24 миллиметров. Чем толще лист - тем шире спектр его возможного применения, например 24-миллиметровые образцы хорошо использовать для создания стеновых перегородок и усиления прочностных качеств и увеличения срока службы уже имеющихся стен.

- разновидности кромочного края: закруглённый (под штукатурку), прямой (все стандартные листы), утоненный различных форм (под использование ленты для армирования), полукруглый (под шпаклёвку) и совмещенные варианты перечисленных разновидностей.

Некоторые разновидности гипсокартона позволяют использовать его для устройства полов, в помещениях с повышенной влажностью или пожароопасностью (например, при обустройстве коммуникационных шахтовых узлов или воздуховодов используют огнестойкий гипсокартон).

Плюсы использования гипсокартона:

1. экологическая безвредность;

2. установление наилучшего влажностного режима в помещении за счёт гигроскопичности материала;

3. широкое многообразие вариантов отделки - можно использовать любые красящие составы или оклеивать мозаичной плиткой;

4. возможность изгибать материал;

5. разнообразие областей применения;

6. огнестойкость и негорючесть плит;

7. совпадение кислотных показателей материала с естественным уровнем РН человека;

8. высокая степень радиационной безопасности и отличная звукоизоляция;

9. отсутствие токсических процессов, проявляющихся во время эксплуатации;

10. невысокая цена,

11. небольшой вес;

Возможные недостатки гипсокартона:

- стандартные гипсокартонные плиты не способны противостоять размножению грибковой плесени. Даже если на внешнюю поверхность была нанесена специальная шпаклевка ЮНИС с дополнительной обработкой, внутренние слои все равно могут быть подвержены столь неприятному воздействию.

Слабая защита от повышенной влажности. Даже влагостойкие образцы могут потерять свои качества при повреждении внешнего гидроизоляционного слоя.

Ограниченные показатели прочности. Для придания жесткости требуется использование армирующих элементов.

Не рекомендуется ставить на горизонтальные поверхности из гипсокартона различные увесистые предметы. Даже армирующая сетка и прочная шпатлевка КНАУФ не способны долгое время противостоять ударному вибрационному воздействию.

Учитывая все достоинства и недостатки, можно сделать следующий вывод:

1. Перспектива применения комбинированных материалов на основе гипсового наполнителя все еще сохраняет свою актуальность.

2. Одно из важнейших свойств гипса - его экологичность, он не содержит токсичных веществ. Комплектные системы из ГКЛ не горючи, не содержат токсичных элементов и обладают кислотностью, аналогичной человеческой коже. Кроме того, гипс не радиоактивен, обеспечивает высокую звуко- и термоизоляцию, абсолютно лишен запаха и термонейтрален. Гипсовый сердечник, оклеенный с двух сторон специальным картоном (для большей прочности и более гладкой поверхности) образует гипсовую панель или плиту, которую упрощенно называют гипсокартоном. Гипсовые панели разных марок производят строительные фирмы России, Германии, Великобритании, Греции, Франции, США и других стран.

3. Благодаря своим свойствам, гипсокартон дает возможность создавать интерьер с многочисленными нишами, полками, фигурными отверстиями. А также придает высокую архитектурную выразительность помещениям.

4. Гипсокартон является композитным материалом, благодаря чему он одновременно гибкий и твердый. Также он имеет кислотность, аналогичную человеческой кожи. Это помогает гипсокартону регулировать микроклимат помещений естественным путем и в значительной степени способствовать созданию гармоничной атмосферы.

5. Благодаря своим огнестойким свойствам, гипсокартон применяется для отделки воздуховодов и коммуникационных шахт. Пазогребневые плиты, в которых гипс подвергнут обжигу, обладают высокой прочностью настолько, что можно использовать в качестве межкомнатных перегородок, без всякой подготовки окрашивать, оклеивать обоями или облицовывать керамической плиткой. Такие перегородки бывают одно-, двух- и трехслойными. Последние применимы в сейсмически опасных районах, для жилых, гражданских и промышленных зданий всех степеней огнестойкости. В их полостях можно прокладывать электрические и телефонные кабели, системы пылеудаления, отопительные и водопроводные коммуникации.

6. Гипсокартон можно использовать для создания любого потолка, подстилающих слоев пола, декоративных элементов интерьера.

2.2 Сырье и полуфабрикаты

Для изготовления гипсокартона используют следующее сырье: облицовочный картон, гипс (природный и искусственный), синтетический пенообразователь, модифицированный крахмал.

Применение отходов химической промышленности - фосфогипса и борогипса - сопряжено с дополнительными затратами на их очистку от примесей. Различные варианты веса и гибкости листов достигаются путем добавления в формовочную смесь целлюлозы, поваренной соли, каустическай соды и проч.

Плотность материала (удельный вес) определяет вес, приходящийся на единицу его объема. Зная плотность, можно верно рассчитать крепежные элементы и позволяет определить вес монтируемой конструкции. В технических характеристиках материала указывается, например, вес одного квадратного метра. Если таких данных нет, зная плотность можно рассчитать самостоятельно.

Теплопроводность показывает способность материала пропускать тепло. Чем меньше значение этой величины, тем большими теплоизоляционными свойствами обладает этот материал. Теплопроводность гипсокартона - 0.22 - 0.35 Вт/мК

Приведем теплопроводность других материалов для сравнения:

- Пенопласт - 0.038 - 0.043 Вт/мК

- Железобетон - 2,04 Вт/мК

- Сосна и ель - 0.18 Вт/мК

- Пенобетон - 0.37 Вт/мК

- Медь - 394 Вт/мК

Прочность материала при изгибе определяется минимальной нагрузкой (в килограммах) при которой происходит разрушение материала. Типовые испытания гипсокартона производятся на образцах шириной 400мм при расстоянии между опорами равным сорока толщинам листа. Минимальное значение нагрузки для листов гипсокартона толщиной до 10мм составляет 15кг, для листов толщиной 10-18мм - 18 кг. Эти величины могут значительно отличаться в большую сторону.

Сравнить эту характеристику с другими материалами не представляется возможным, поскольку методики измерений различаются коренным образом.

Основой листа является гипс, а наружные плоскости облицованы картоном. Для достижения необходимых показателей гипсового сердечника, характеризующих его прочность, плотность и т. д., в него добавляют специальные компоненты, повышающие его эксплуатационные свойства. Картон выполняет роль как армирующего каркаса, так и прекрасной основы для нанесения любого отделочного материала (штукатурка, обои, краска, керамическая плитка).

В таблице 3 приведены технические показатели при производстве гипсокартона толщиной 9,5 мм ( из расчета расхода на 1 м.кв).

Состав и количество компонентов зависят от многих факторов: качество гипса, пенообразователя и т.п., от скорости движения гипсокартона по конвейерам, времени нахождения в сушилке, температурным режимам и корректировка производится эмпирическим путем.

Таблица 3 - Технические показатели производства бетона

№ п/п	Наименование показателя	Ед. изм.	Кол-во
1	гипс Г4, Г5 (11) ГОСТ 125-2018	кг	6,8
2	вода	л	4,8
3	эмульсия поливинилацетатная (ПВА) ГОСТ 18992-80	кг	0,005
4	картон плотн. 0,17- 0,22кг/м.кв. ГОСТ 8740-85	кг	0,44
5	крахмал КНМТЦ ГОСТ 985-2002	кг	0,06
6	стекловолокно ГОСТ 6943-94	кг	0,03
7	декстрин ГОСТ 6034-74 (ГОСТ 588-81-для КМЦ)	кг	0,002
8	пенообразователь средней кратности пены ГОСТ 6948-81	кг	0,05
9	пропитка CLAVEL FIX	кг	0,0001
10	электроэнергия	кВт/час	0,36
11	газ природный	м.і/мин.	0,3
12	сжатый воздух (10кг/см.кв.)	м.і/мин.	3

Примечание: При применении любой из рецептур в водные растворы необходимо добавлять антигрибковые добавки из расчета 0,0001 кг на 1 кв.метр гипсокартона толщиной 9,5 мм. Типа пропитки с антигрибковыми добавками CLAVEL FIX . Супернасыщенная пропитка с антигрибковыми добавками для пористых сильновпитывающих оснований служит для надежной влагоизоляции любых оснований (дерево, кирпич, бетон, цемент, гипс и др.).

Рекомендуется к использованию в местах с повышенной влажностью в качестве профилактического средства против образования плесени, гибка и других микроорганизмов. Уменьшает впитываемость.

Можно применять:

- медный купорос ГОСТ 19347-99;

- эмульсия ПВА предназначена для более лучшего склеивания поверхности сердечника с поверхностью картона;

- декстрин или КМЦ применяется для склеивания картона с сердечником и для замедления процесса схватывания гипсосмеси;

- крахмал предназначен для стабилизации смеси и дополнительно выполняет функцию отбеливателя;

- стекловолокно применяется для армирования гипсосердечника и придания ему относительной пластичности.

В тех случаях, когда к гипсокартонным листам не предъявляются повышенные требования пластичности (возможности изгибать лист в плоскости относительно оси до 5 градусов),стекловолокно можно не применять.

Технические параметры гипсокартона:

Гипсокартон является типичным строительным материалом на гипсовой основе. Обычно гипсокартон изготавливают с проведением следующих стадий. Вначале гипсокартон с обычной бумажной поверхностью: используются положения ГОСТа КНР GB/T9775-1999

толщина 6,5-15мм

ширина 900-1220мм

длина 2400-3000мм

Сырье:

строительный гипс,

специальная защитная бумага,

модифицированный крахмал,

стекловолокно,

вспениватель,

белая эмульсия (клей)

Расход сырья на каждый лист гипсокартона размером 1200ммx3000ммx8мм

производят вспененную жидкость вдуванием воздуха в пенообразователь для легкого гипсокартона. Затем вспененную жидкость, произведенную из пенообразователя, смешивают в мешалке с замешанной смесью, которая содержит обожженный гипс, связующее, различные добавки и воду, для того чтобы приготовить вспененное жидкое гипсовое тесто, используемое для изготовления гипсовой сердцевины. После этого приготовленное вспененное жидкое гипсовое тесто заливают в пространство между верхним и нижним листами обкладочной бумаги для гипсокартона. Затем жидкое гипсовое тесто, покрытое листами обкладочной бумаги для гипсокартона, пропускают через формовочную машину для придания гипсокартону заданной формы с определенной толщиной и шириной гипсокартона. После формования полотно первоначального гипсокартона подвергают приблизительной резке и пропускают через сушилку. Наконец, первоначальный картон после его сушки разрезают по заданному размеру для получения гипсокартонного изделия. Гипсокартон является картонообразным материалом, в котором гипсовая сердцевина, полученная вышеупомянутым способом заливки и формования, покрыта обкладочной бумагой для гипсокартона, обладает отличной огнестойкостью, звукоизоляцией, обрабатываемостью и экономической эффективностью.

Таблица 4 - Расходы сырья при производстве гипсокартона

Наименование сырья	Расход на сырье для производства одного листа
Бумага (плотность 210 г/мІ)	1,587 кг
Гипс в порошке	19,5 кг
вода	14 кг
Модифицированный крахмал	0,15 кг
Вспениватель	0,13 кг
Белая эмульсия	0,07 кг
Энергопотребление	0,5 кВт
Уголь	2,75 кг (6000калорий)

2.3 Режим работы предприятия

При расчёте потребности сырьевых материалов определяющим фактором являетс режим работы предприятия, технологического оборудования.

Режим работы предприятия устанавливается нормами технологического проектирования для предприятий соответствующей отрасли, а характеризуется количеством рабочих дней в году, продолжительностью и количеством смен в сутки.

Цехи предприятий, связанные с термической обработкой материалов (обжиг, сушка и др.), работают в три смены по непрерывной неделе (без выходных дней, круглосуточно), т.е. 365 дней в году. В этом случае предусматривается запас сырьевых материалов и полуфабрикатов в количестве, обеспечивающем бесперебойную работу таких цехов в выходные дни.

Все остальные цехи работают по графику прерывной недели (с выходными днями) в одну смену, две или три смены в зависимости от степени загрузки технологического оборудования.

При выборе режима работы предприятия следует учитывать, что третья (ночная) смена является наиболее трудной для обслуживающего персонала и что в эту смену наблюдается наибольшее количество травм. Поэтому там, где позволяют производственные процессы, работу цеха следует планировать максимум в две смены.

Данные по режиму работы цехов предприятия представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Режим работы предприятия

Наименование цехов, отделений	Количество рабочих суток в году, Ср, сут	Количество смен в сутки, n, смен	Количество рабочих дней в неделе, сут	Длительность рабочих суток, h, ч
Склад сырья	365	2	5	16
Транспортирование сырья	260	2	5	16
Дозирование	260	2	5	16
Формование листов	260	2	5	16
Разрезка на размеры	260	2	5	16

Т.к. работа цеха не связанна с непрерывным процессом, количество смен в году принимается равным 260 рабочих дней в году в две смены

Склады сырья, материалов, полуфабрикатов и готовой продукции работают 365 дней в году в три смены.

Предприятие работает по пятидневной рабочей неделе,в две смены. Продолжительность смены - 8 часов плюс один час перерыва на обед, всего: 16 часов работы в сутки.

При работе предприятия по пятидневной рабочей неделе в три смены- первые две смены работают по 8 часов и с перерывом на обед 0,5 часа;продолжительность третьей смены 7 часов без перерыва на обед, итого 23 рабочих часа в сутки.

Для обеспечения нормальной работы технологических механизмов и агрегатов предусматривается время на вынужденные остановки для проведения профилактических осмотров и ремонтных работ. На данный процесс учитывается

учитывает коэффициент использования оборудования по времени (Кисп).

Величина Кисп. устанавливается нормами технологического проектирования и составляет 0,7 - 0,95 [5].

Годовой фонд рабочего времени, Вр.ч., рассчитывается по формуле:

Вр = Ср·h·К_ИСП, (1)

где Ср - расчётное количество рабочих суток в год, сут;

h - количество рабочих часов в сутки, ч.

2.4 Программа выпуска продукции

Программа выпуска продукции - распределение во времени производственных изделий, т.е. количество продукции, отправляемое потребителю в год, в сутки, в смену, в час.

Исходными данными для расчета программы выпуска являются значения выпуска изделий в год, П_ГОД, м³ / год; м² / год или шт / год; которые. Как правило, указаны в задании для курсовой работы.

Для расчета выпускаемой продукции используют все единицы измерения (м³, м², шт).

Объем выпуска изделий в сутки, П_СУТ; м³ / год, …т / год, рассчитывают по формуле

,

Объем выпуска изделий в смену, П_см; м3/см, рассчитывают по формуле:

,

Объем выпуска изделий в час, П_час; м3/ч, рассчитывают по формуле:

,

,

,

2.5 Технология производства

Процесс производства гипсокартонных листов представлен на рисунке 3.

Технологические операции конвейерной линии для производства гипсокартонных листов состоят из следующих этапов:

- дозирование и подача гипсового вяжущего;

-подготовка дисперсно-армирующих добавок, ускорителя твердения гипса и модифицирующих добавок;

- приготовление пены;

- приготовление пульпы;

- приготовление пены;

- приготовление формовочной массы;

- заправка и размотка картона;

- формование листов;

- сушка листов;

- сортировка, калибровка и штапелирование листов;

- упаковка штабелей листов.

Рисунок 3 - Технологическая схема производства гипсокартонных листов: 1 - силос;2-донный разгружатель; 3 - элеватор; 4- промежуточный бункер; 5- весовой дозатор гипсового вяжущего; 6,7 - система пылесаждения; 8- бункер; 9,10 - дозатор; 11 - стеклорубочная машина; 12- пеногенератор; 13 - емкость для растворов добавок (ЛСТ); 14 - гидроразбиратель макулатуры; 15,16 - емкость; 17,18 - разматыватель; 19 - гипсобетономешалка; 20 - формовочный стол; 21 -конвейер схватывания; 22,24 - рольгант;23 - ножницы; 25 - конвейер сброса влажных отходов; 26 -поперечный стол; 27 - ленточный транспортер; 28 - загрузочный мост; 29 - многоярусное сушило; 30 - вытяжной механизм; 31 - ускоряющий конвейер; 32 - поперечный стол; 33 - станок для торцовки; 34 - штабелировщик; 35 - пост упаковки.

Гипсовое вяжущее загружается в силос 1, из которого донным разгружателем 2 подается с помощью элеватора 3 в промежуточный бункер 4 весового дозатора гипсового вяжущего 5 и далее по системе шнеков подается в гипсобетономешалку 19.

Измельченные отходы гипсокартонных листов через систему пылеосаждения 6 транспортируется в дробилку. Отходы дробят для того, чтобы повысить эффективность их действия на сроки схватывания гипсового вяжущего. После дробления отходы через систему пылеосаждения 7 подаются в бункер 8 дозатора. Помимо отходов гипсокартонных листов для ускорения схватывания гип­сового вяжущего используют и другие добавки, которые подают­ся из дозатора 9.

Из дозатора 10 подается модифицированный крахмал в систему подачи гипсового вяжущего.

Нарезанные на стеклорубочной машине 11 стекловолокна поступают в систему шнеков подачи гипсового вяжущего, а затем в гипсобетономешалку 19.

В гипсобетономешалку 19 также подаются техническая пена, приготовленная в пеногенераторе 12, дисперсно-армирующая пуль­па из отходов картона из бункера 14, а также используемая при изготовлении влагостойких листов гидрофобизирующая добавка, которая находится в емкости 15 через трубопровод подачи воды.

Рулоны облицовочного картона для лицевой и тыльной сторон проходят через специальные разматыватели 17 и 18. Формовочная масса из гипсобетономешалки 19 поступает на лицевой кар­тон на формовочный стол 20. Тыльный картон на формовочном столе соединяется с помощью клея, поступающего из емкости 16. После формовочного стола гипсокартонная лента поступает на конвейеры схватывания 21.

Еще мягкая гипсокартонная лента на выходе подравнивается специальными «утюгами» и кромкообразующими устройствами.

Далее с конвейера схватывания гипсокартонная лента поступает на рольганг 22, которым она транспортируется к ножницам 23. Ножницы 23 отрезают от нее листы заданной длины. На рольганге 22 гипсовое вяжущее в ленте затвердевает.

Перед ножницами на тыльную сторону наносится маркировка производителя.

После ножниц 23 листы с помощью ускоряющего рольганга 24 направляются на поперечный стол 26, на котором они по два листа кантуются лицевой поверхностью вверх.

Далее листы попарно ленточным транспортером 27 подаются на загрузочный мост 28, который осуществляет загрузку многоярусного сушила 29.

Затем листы поступают в туннельное сушило, перемещаясь по роликовому конвейеру. После сушки листы поэтажно выгружаются с помощью вытяжного механизма 30, оборудованного системой охлаждения, и ускоряющим конвейером 31 подаются на поперечный стол 32. На этом столе листы складываются «лицом к лицу» и сложенные попарно передаются ленточным конвейером на станок для торцовки 33, где листы, отрезанные ножницами с определенным допуском по длине, точно обрезаются.

Далее уложенные попарно листы подаются на штабелировщик 34, с которого готовый штабель поступает на пост упаковки 35, а затем погрузчиком направляются на склад.

На производстве имеется конвейер влажных отходов, с помощью которого некачественные листы направляются на линию переработки влажных отходов или утилизируются.



3. Контроль производства

Контроль за качеством поступающего сырья, за всеми технологическими операциями, а также за уже готовой продукцией является одними из основных этапов технологии изготовления отделочных материалов. цементный вяжущее алюмосиликат

Контроль качества исходного сырья заключается в следующем: каждую партию поступающего на завод сырья предприятие-поставщик должно снабжать паспортом, а непосредственно контроль ведет заводская лаборатория, которая проверяет их внешний вид, для каждого вида сырья отбирают пробы, проводят испытания и определяют соответствие показателей свойств с требованиями ГОСТа.

Далее лаборатория сообщает результаты испытания и анализа в отдел технического контроля, который дает разрешение на передачу сырья в производство или бракует его, возвращая сырье предприятию-поставщику.

Задачами контроля за технологическими процессами являются:

- проверка очередности и правильности операции,

- расход сырьевых материалов и соответствие рецептуры,

- расход электроэнергии, пара, воздуха,

- размеров поперечного сечения выпускаемых изделий, их внешний вид и т.д.

Параметры всех технологических процессов задаются заводской лабораторией, контролируются отделом технического контроля, а также цеховыми лабораториями. Все контрольно-измерительные и весовые приборы периодически проверяются в соответствии с правилами.

Заводская лаборатория контролирует качество готовой продукции на соответствие с требованием ГОСТа или ТУ. Для характеристики внешнего вида материала, определения размеров, формы, а также проведения физико-химических и механических испытаний от каждой партии отбирают определенное его количество, затем из отобранной пробы материала в установленном порядке изготавливают требуемое количество образцов и подвергают их всем испытаниям, регламентированных ГОСТом, после чего дают заключение о его качестве.

Все результаты испытаний вносятся в паспорт-документ, который сопровождает каждую партию, отгружаемой заказчику продукции и удовлетворяющий соответствие её требованиям стандарта. Там же указывают наименование, адрес предприятия-изготовителя, марку и сорт изделия, основные внешние признаки, массу или количество изделий в партии, дату изготовления и розничную цену [7].

Помимо паспорта готовая продукция должна быть снабжена соотвествующими сертификатами.

Сертификатами для ГКЛ считаются такие документы:

- О пожарной безопасности (основание - ФЗ № 123, 22.07.2008 г.).

- Отсутствие радиации (идентичное зарубежным стандартам - ASTM С36, NFP или DIN).

- Соответствия стандартам ISO на строительную продукцию (ГОСТ Р ИСО 9001), а также рекомендованным строительным ТУ.

- Происхождения товара (если планируется экспорт), в нужной форме (существует 3 - общая, СТ-1, А).



4. Охрана труда и техника безопасности

Защитные средства при вредном воздействии на организм:

- коллективные (общеобменная приточно-вытяжная вентиляция; местные отсосы; герметизация оборудования);

-индивидуальные (спецодежда; респираторы; защитные очки; резиновые перчатки;фартук);

Для рабочих, обслуживающих технологическое оборудование, должен разрабатываться проект рабочего места, предусматривающий условия труда, исключающие воздействие работающих опасных и вредных производственных факторов.

При организации рабочего места, кабин наблюдения уровни температуры, влажности и подвижности воздуха рабочей зоны и звукового давления не должны превышать допустимых значений, указанных в системе стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-76 "Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования", ГОСТ 12.1.003-83 "Шум. Общие требования безопасности" [9].

Нормативы по аспирации, обеспыливанию и охране окружающей среды должны решаться в соответствии с требованиями СН 245-71 "Санитарных норм проектирования промышленных предприятий", СН 369-74 "Указаний по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий", СН 202-81* "Правил разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений", ГОСТ 12.1.005-78, ГОСТ 17.2.02-78, СНиП 1.02.01-85 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха", СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика".

Для обеспечения нормативных санитарно-гигиенических условий труда в проекте необходимо предусматривать:

совершенствование технологии;

максимальную автоматизацию, механизацию технологических процессов и блокировку их с системами аспирации;

гидропылеподавление;

герметизацию пылящего оборудования и узлов и аспирацию с последующей очисткой аспирационного воздуха перед выбросом в атмосферу;

механизированную уборку помещений и оборудования от вторичной пыли;

приточную вентиляцию и отопление;

санитарно-техническую службу по эксплуатации, ремонту и наладке систем обеспыливания.



5. Техника безопасности при производстве отделочных материалов

Как известно, некоторые отделочные материалы, связующие и другие составляющие пластические массы (кроме минеральных наполнителей и пигментов), обладают достаточной токсичностью и пожароопасностью.

Токсичные полимеры могут вызывать заболевания людей, занятых их переработкой. Эти материалы, а также продукты их разложения, которые образуются в процессе производства отделочных материалов, попадая в грунт, воду рек и озер, отравляют природный и животный мир.

Большинство пластификаторов являются токсичными и горючими, многие отвердители и стабилизаторы оказывают вредное воздействие на организм человека. Токсичными и взрывоопасными является большинство растворителей, ацетон, бензол, которые широко применяются в производстве красок и мастик.

Заводы, выпускающие полимерные композиционные материалы, должны соответствовать следующим правилами охраны труда и противопожарной безопасности:

1) хранение и транспортирование токсичных сырьевых материалов только в плотно закрываемой таре;

2) категорически запрещается пользоваться источниками огня;

3) ограждены движущиеся части механизмов и машин, различных производственных емкостей: бункеров, резервуаров и т.д.;

4) надежная теплоизоляция установок и агрегатов, работающих при повышенных температурах;

5) обеспечение общей вентиляции всех рабочих помещений и в том числе местная у каждой машины и агрегата, при работе которых выделяются вредные вещества;

6) заземление всех электродвигателей, пусковых устройств и агрегатов для предотвращения образования статистического электричества и искр;

7) размещение в изолируемых помещениях технологических линий, связанных с токсичным выделением веществ и пыли.

8) рабочие помещения должны быть снабжены материалами для медицинской помощи пострадавшим.

Рабочие должны своевременно проходить инструктаж по технике безопасности и противопожарной технике, строго соблюдать правила личной гигиены, кроме того, рабочие снабжаются специальной одеждой и дополнительными средствами защиты.

В целях защиты окружающей среды от загрязнения все вентиляционные выбросы и сточные воды, следует обязательно подвергать специальной чистке, которая исключала бы попадание в воздух, грунт и водоемы каких-либо загрязняющих веществ [8].



Заключение

Сегодня современное строительство не может обойтись без использования в работе гипсокартона.

Это материал, незаменимый для изготовления подвесных потолков, звукопоглощающих и декоративных изделий, для облицовки стен, устройства полов и многого другого.

Гипсокартон обладает рядом преимуществ, позволяет следовать технологии «чистого строительства». Этот материал позволяет дизайнерам и архитекторам создавать эксклюзивные проекты, создавая многоуровневые потолки с подсветкой, сложные перегородки с нишами, фигурными отверстиями и многое другое.

Гипсокартон позволяет следовать технологии "чистого строительства", поскольку позволяет полностью исключить использование всякого рода мокрых цементных и бетонных смесей, необходимых для создания конструкций.

В данной курсовой работе представлено производство асбестоцементных листов, производительностью 2,5 млн м² в год.

Был произведен расчет режима работы предприятия. Определена производственная программа.



Список использованной литературы

1. Баженов Ю.М. Оценка технико-экономической эффективности нанотехнологий в строительном материаловедении [Текст] / Ю.М. Баженов, Е.В. Королев// Строительные материалы. - 2009. - №6. - С. 66-67.

2. Володченко А.Н. Силикатные автоклавные материалы с использованием нанодисперсного сырья [Текст] / А.Н. Володченко, В.С. Лесовик // Строительные материалы. - 2008. - №11. - С. 42-44.

3. Горчаков Г.И., Капкин М.М., Скрамтаев Б.Г. Повышение морозостойкости бетона в конструкциях промышленных и гидротехнических сооружений. М.: «Стройиздат», 1965. 190 c.

4. Жегера К.В. Добавка на основе синтезированных алюмосиликатов в составе плиточного клея // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 2 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2014/02/31597 (дата обращения: 16.04.2023).

5. Логанина В.И. Влияние активации диатомита на свойства известковых композиций [Текст] / В.И. Логанина, О.А. Давыдова, Е.Е. Симонов // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2011. - № 3. - С. 20-23.

6. Логанина В.И. Исследование закономерностей влияния золя кремниевой кислоты на структуру и свойства диатомита [Текст] /В.И. Логанина, О.А. Давыдова, Е.Е. Симонов // Строительные материалы. - 2011. - № 12. - С. 63.

7. Логанина В.И., Свойства известковых композитов с силикатсодежащими наполнителями [Текст] / В.И. Логанина, Л.В. Макарова, К.А. Сергеева // Строительные материалы. - 2012. - № 3. - С. 30-31.

8. Логанина В.И., Перспективы изготовления органоминеральной добавки на основе отечественного сырья [Текст] / В.И. Логанина, Н.А. Петухова, В.Н. Горбунов, Т.Н. Дмитриева // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2009. - № 9. - С. 36-39.

9. Логанина В.И., Реологические свойства композиционного известкового вяжущего с применением синтетических цеолитов [Текст] / В.И. Логанина, С.Н. Кислицына, Л.В. Макарова, М.А. Садовникова // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2013. - № 4. - С. 37-42.

10. Логанина В.И., Жерновский В.И., Садовникова М.А., Жегера К.В. Добавка на основе алюмосиликатов для цементных систем // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2013. Т. 5. №6. С. 8-11.

11. Строкова В.В. Свойства синтетических нанотубулярных гидросиликатов / В.В. Строкова, Везенцев А. И., Колесников Д. А., Шиманская М. С. // Вестник БГТУ им. Шухова. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2010. - № 4. - С. 30-34

12. SevimЭюзi, F. SenihaGьner, Ц. IюэkEce, NurferGьngцr. Investigation of rheological and collodial properties of bentonitic clay dispersion in the presence of a cationic surfactant // Progress in Organic Coatings. 2005. Volume 54.Issue 1.Pp. 28-33.

13. Vejmelkovб E., KeppertM., KerљnerZ., Rovnanнkovб P., Иernэ R. Mechanical, fracture-mechanical, hydric, thermal, and durability properties of lime-metakaolin plasters for renovation of historical buildings // Construction and Building Materials. 2012. Volume 31. Pp. - 22-28.

14. Ventolа L., Vendrell M., Giraldez P., Merino L. Traditional organic additives improve lime mortars: New old materials for restoration and building natural stone fabrics // Construction and Building Materials. 2011. Volume 25. Issue 8. Pp. 3313-3318

15. Wen-YihKuo, Jong-ShinHuang, Chi-HsienLin. Effects of organo-modified montmorillonite on strengths and permeability of cement mortars // Cement and Concrete Research. 2006. Volume 36. Issue 5. Pр. 886-895

Размещено на Allbest.ru

...