Наименование изделия

Эскиз

Размеры, мм

Марка

Объем изделия

Примечание

1

b

h

По прочности

По плотности

Пенобетонные блоки

200

200

400

М35

D600

0.016

-

Марка по средней плотности

Марка по прочности при сжатии

Класс по прочности при сжатии

Марка по морозостойкости (F)

Водопог-лощение, %

Основное назначение

600

35

0.75

6…9

Тепло

Характеристики в сухом состоянии

Расчётная массовая влажность материала (при соблюдении условий эксплуатации), %

Расчётные характеристики (при соблюдении условий эксплуатации)

Плотность, кг/м²

Теплопроводность, Вт/м*°С

Теплопроводность, Вт/м*°С

Паропрони-цаемость, мг/м*час*Па

600

0.11

8..12

0,14..0,15

0,23

Наименование изделия

Месторождение песка

Содержание гравия, %

Частные (полные)

остатки, %, на ситах, мм

Содержание пылеватых, илистых и глинистых частиц, %

Модуль крупности

Плотность, кг/м³

2,5

1,25

0,63

0,316

0,16

насыпная

истинная

Кудровское

-

0,5

(0,5)

1,0

(1,5)

4,5

(6,0)

35,0

(41,0)

53,5

(94,5)

4,0

1,44

1390

2600

Вид цемента

Завод изготовитель

Нормальная густота цементного теста, %

Сроки схватывания, час-мин

Предел прочности, МПа

Марка цемента

Содержание минеральных добавок, %

начало

конец

изгиб

сжатие

Шлакопортландцемент

Топкинский

26,5

2-55

4-00

6,25

40,4

400

37

Вид цемента

Завод

изготовитель

Содержание минералов, %

C₃S

C₂S

C₃S

C₄AF

Шлакопортландцемент

Топкинский

56-60

14-18

7-9

11-13

Плотность ячеистого бетона, кг/м³

песок, кг

Вода, кг

Цемент

Техническая пена

600

180

220

320

1,5

Наименование

2. Технологическая часть

2.1 Обоснование выбора технологической схемы

Производство пенобетонных блоков можно вести как по агрегатно-поточному, так и по конвейерному способам. Но т.к у нас однотипные изделия небольшой номенклатуры эффективен все же конвейерный способ производства. Этот способ отличается от агрегатно-поточного гораздо большей производительностью, наличием меньшего количества крановых операций, большей мощностью технологических линий, меньшей трудоемкостью и возможностью почти полной автоматизации процессов.

При этом способе операции и посты расположены вдоль движения линии конвейера с изделиями.

2.2 Описание технологической схемы

Сущность процесса пенообразования при получении пенобетона состоит во взаимодействии технической пены со средой раствора. Если схватывание раствора произойдет раньше, чем закончится пенообразование, то дальнейшее выделение пены может вызвать разрушение начинающих твердеть пористых изделий.

Основная задача при этом заключается в том, чтобы обеспечить соответствие между скоростью реакции пенобразования и скоростью нарастания вязкости вяжущего теста или раствора. Выделение пены должно заканчиваться к началу затвердения раствора, когда он теряет свою подвижность.

Пенобетон изготавливают мокрым способом. При мокром способе производства Пенобетона помол песка осуществляется в шаровой мельнице с одновременной подачей в нее воды.

Мокрый помол песка наиболее рационален и экономичен.

Тонкость помола песка зависит от количества загружаемого песка в мельницу и степени наполнения ее камер мелющими телами. Полученный песчаный шлам проходит через сито для отделения неразмытых частиц, нарушаемых структуру пенобетона.

Шлам получают в силосах, расположенных над уровнем земли, которые наполняются им при помощи пневматических установок. Из шаровой мельницы шлам поступает в мерник-дозатор. При наполнении мерника шламом впускное отверстие его автоматически закрывается, сжатый воздух под давлением 6 – 8 атмосфер входит в мерник и выталкивает шлам из мерника в силос.

Силосы опорожняются самотеком, для чего их размещают над дозаторами шлама и бетономешалками.

Шлам дозируют в открытой ванне дозатора, где его подогревают острым паром до температуры 40 – 45 ^оС.

Дозировку песка и цемента осуществляют весовыми дозаторами разных систем. Весьма точное должно быть при дозирование технической пены. Все компоненты пенобетонной массы смешиваются в пенобетоносмесителе, который может передвигаться при помощи мостового крана, кран балки или тельфера, а также по рельсовому пути.

Составные части пенобетонной массы загружаются в пенобетоносмеситель в следующей последовательности. Сначала заливается песчаный шлам, потом цемент. Смесь перемешивается в течении 5 мин. Затем добавляется в пенобетоносмеситель точно отмеренное количество технической пены в виде водной суспензии, продолжая перемешивания еще в течении 5 мин мешалкой, при этом вибрация и вращение лопастного вала продолжается.

Тщательное перемешивание массы имеет очень большое значение, так как при недостаточном смешивании пенобетон может иметь неодинаковую по величине и неравномерно распределенную пористость, что снижает его прочность и ухудшает теплоизоляционные свойства. Но и слишком долго перемешивать суспензию технической пены с раствором нельзя, так как пеновыделение может начаться уже в пенобетоносмесителе после заливки в формы пенобетонная масса не даст нужного вспенивания.

Полученная бетонная масса с заданными значениями пористости, достигнутыми в пенобетоносмесителях заливается в формы на полный объём, причём в дальнейшем значительного изменения пористости не происходит. Формы устанавливаются вдоль пути передвижения смесителя и после их заполнения смесью они не должны передвигаться или подвергаться сотрясениям вплоть до окончания процесса схватывания массы.

Заливаемая в формы масса должна иметь такую вязкость, чтобы до начала схватывания вяжущего вещества твердые, жидкие и пенообразные компоненты ее не разделялись и масса не расслаивалась.

Изделия выдерживаются в формах до автоклавной обработки не более 1часа в отапливаемом помещении, либо в камере микроклимата, после чего срезают горбушку и разрезают на изделия нужных размеров.

Иногда у пенобетонов горбушку не срезают, а выравнивают верхнюю поверхность специальным инструментом ещё до окончания схватывания вяжущих.

Горбушку срезают машинами типа К-386/3, в настоящее время на заводах ячеистого бетона применяют резательную технологию, обеспечивающую высокую точность размеров, прямолинейность граней и отсутствие масляных пятен на поверхности. Благодаря резательной технологии повышается степень заполнения автоклава, снижается металлоемкость производства, резко уменьшается количество ручных операций.

Затем идет тепловлажностная обработка изделий. Для запаривания изделий в автоклавах используют влажный насыщенный водяной пар, быстро конденсирующийся и создающий водную среду в порах материала. При поступлении из котельной сухого насыщенного пара его увлажняют при помощи специальных увлажнителей. Перегретый пар для автоклавной обработки не применяется. Давление пара в изотермический период запаривания обычно составляет от 9 до 13 атмосфер (175-190^оС). необходимость подъема давления до 9 атмосфер объясняется тем, что интенсивность растворения SiO₂ в растворе начинается при температуре 170-175 ^оС.

Расход пара на 1 м³ пенобетона колеблется от 225 до 300 кг.

В целях наиболее экономического использования пара автоклавы работают с перепуском пара из одного автоклава в другой: в только что загруженный изделиями автоклав сначала подают отработанный пар из другого автоклава, в котором изотермический период запаривания уже окончился, лишь после выравнивания давления в обоих автоклавах начинается выпуск в первый автоклав свежего пара из котельной. Перепуск обработанного пара из одного автоклава в другой осуществляется постепенным открыванием парового вентиля.

Процесс тепловлажностной обработки по характеру происходящих при этом физико-химических явлений может разделится на три стадии.

Первая стадия начинается с момента впуска пара в автоклав и продолжается до тех пор, пока температура обрабатываемых изделий не будет равна температуре пара. Эта стадия характеризуется преимущественно физическими явлениями. Впускаемый в автоклав пар начинается охлаждаться и конденсироваться от соприкосновения с холодными изделиями и внутренней поверхностью автоклава. Вначале конденсирующийся пар осаждается на внешних поверхностях изделий, а затем по мере повышения давления проникает в капилляры и поры изделий, конденсируясь в которых, также создает водную среду.

Вода растворяет растворимые соединения, входящие в состав изделий, и образует их растворы.

Следовательно, образование растворов в порах и капиллярах изделий будет в свою очередь способствовать конденсации водяного пара и дальнейшему увлажнению изделий. Наконец, капиллярные свойства материала являются одной из причин конденсации водяного пара в порах изделий. Таким образом, первая стадия тепловлажностной обработки в автоклавах заключается в основном в создании в порах материала и на его поверхности водной среды, необходимой для дальнейших физико-химических процессов.

Вторая стадия начинается при достижении в автоклаве 175-190^оС, чему способствует давление пара приблизительно 9-13 атмосфер. К началу этого периода поры материала заполнены уже водным раствором гидроокиси кальция, который начинает взаимодействовать с кремнеземом.

Растворимость SiO₂ повышает с увеличением содержания в растворе гидроксильных ионов ОН^- - от диссоциации Са(ОН)₂, что в свою очередь зависит от температуры: с возрастанием температуры растворимость Са(ОН)₂ увеличивается. В начале взаимодействия кремнезема с цементом ионы ОН гидратируют молекулы SiO₂ и образуют SiO₂* Н₂О. Гидратированные молекулы SiO₂ вступают в соединение с ионами Са и образуют силикаты кальция, находящиеся в коллоидальном состоянии. Первоначально эти новообразования возникают на поверхности отдельных песчинок. По мере роста коллоидных оболочек вокруг зерен кварца эти оболочки образуют сплошную массу сросшихся между собой песчинок, окаймленных гелем гидросиликата кальция.

В дальнейшем коллоидный характер гидросиликата кальция переходит в кристаллические. Мелкие кристаллы, образующиеся в различных местах коллоидной массы, представляют собой многочисленные центры кристаллизации. Под влиянием температуры и при наличии водной среды они быстро разрастаются и создают своеобразную мелкокристаллическую структуру материала.

Таким образом, во второй стадии тепловлажностной обработки в водной среде при повышенной температуре происходит образование гидростликата кальция вначале в коллоидном состоянии, которое затем постепенно переходит в кристаллическое.

Третья стадия процесса тепловлажностной обработки протекает после прекращения подачи пара в автоклав; она характеризуется постепенным снижением давления в автоклаве. В результате снижения давления воды, заполняющая поры изделий, интенсивно испаряется, раствор становится насыщенным и происходит осаждение гидросиликата кальция, увеличивающего прочность сцепления отдельных песчинок. Продолжающееся обезвоживание способствует дегидратации соединений, составляющих массу материала. Наибольшее значение имеет дегидратация геля SiO₂.

Таким образом, в последней стадии запаривания к основному фактору образования прочности материала – перекристаллизация гидросиликата кальция – добавляется фактор прочности от дегидратации геля кремнезема.

3. Проектирование технологии ячеистого бетона

Характеристика свойств пенобетонных блоков: пористость, водопоглощение, теплоизоляция и долговечность. Производственная программа предприятий с автоклавной обработкой. Процесс пенообразования и выбор оборудования при получении ячеистого пенобетона.

3.1 Расчет количества оборудования

Расчет оборудования производится по формуле:

где: N - количество машин или установок, шт; П - требуемая производительность технологического передела т/ч, м³/ч, шт/ч; Пм - производительность машины или установки, т/ч, м³/ч, шт/ч; К_ио - коэффициент использования оборудования.

Помол песка производится в шаровой мельнице мокрым способом. Большинство мельниц имеет три камеры, длину до 13 м, диаметр 2,2 м, частоту вращения 23 мин^-1. Мощность электропривода до 600 кВт. Производительность 9-16 т/ч.

=0,5 (т/ч перемалывается песка) / 9*0,94 ≈1 шаровая мельница.

Передвижной пенобетоносмеситель СМ-553 вместимостью 4 м³ имеет привод для передвижения со скоростью 0,64 м/с, снабжена лопастной мешалкой с частотой вращения 49,5 мин ^-1. высота, ширина и длина установки – соответственно 3580,2720 и 2750 мм, масса 4060 кг.

Для повышения однородности смеси в вертикальной стенке корпуса пенобетоносмесителя вмонтированы турбинки диаметром 500 мм с частотой вращения 1000 мин ^-1.

Исходные компоненты загружаются через люки, имеющиеся в крышке; готовую пенобетонную массу выгружают через затвор шлангового типа. Под затвором располагается лоток, предназначенный для заливки пенобетонной смеси в форму, установленную на вдоль пути передвижения смесителя. Сколько пенобетоносмесителей требуется можно высчитать исходя из того, что время одного перемешивания составляет 10мин, то есть перемешивание проходит в 6 циклов за 1 час.

Пм = 3,6*6 = 21,6 м³/ч;

=4,7/( 21,6*0,94) = 0,2≈1 пенобетоносмеситель.

3.2 Подбор технологического и транспортного оборудования

Для расчета требуемого количества автоклавов необходимо выбрать вначале тип автоклава, режим работы автоклава.

Таблица 3.2.1 Техническая характеристика автоклавов

Таблица 3.2.2 Длительность цикла работы автоклава, час

Таблица 3.2.3Характеристика автоклавов

Таблица 3.2.4 Техническая характеристика автоклавных вагонеток

Так как у нас вагонетка размерами 6800*2000 а изделия 400*200 то исходя из этих размеров можно высчитать количество изделий на вагонетки:

6800/400=17; 2000/200=10; 10*17=170 штук в одном ряду. Но учитывая что изделия можно уложить по высоте в 3 ряда то количество изделий на одной вагонетки будет равно: 3*170=510 штук.

Длина автоклава по техническим характеристикам равна 21000мм, то есть в него по длине войдет 3 вагонетки длинной 6800: 21000/6800≈3 шт.

Для расчета необходимого количества автоклавов следует знать коэффициент оборачиваемости автоклава в сутки, который определяется:

где: 24- продолжительность суток, ч;

- длительность цикла работы автоклава, ч.

К_о = 24/12 = 2

Расчет количества автоклавов проводится по формуле:

где: П_г - программа выпуска продукции в год, шт;

В_рс - годовое расчетное время работы автоклава, сут.;

n- число вагонеток в автоклаве, шт;

a- количество изделий на одной вагонетке, шт;

K_о - коэффициент оборачиваемости автоклава;

K_иа- коэффициент использования автоклава,K_иа=0,8.

N_a = 750000 / 220*3*210*2*0,8≈3 шт.

Можно проверить это условие из того, что мы знаем что по техническим характеристикам за 12 часов в автоклаве пропаривается 1020 штук изделий на трех вагонетках. Но на нашем заводе за 16 часов пропарится должно 2459 штуки блоков. В результате можно посчитать сколько будет пропариваться изделий за 12 часов при нашей производительности изделий: 2459/х=16/12 из этого следует что х=3278,7 штук за 12 часов, но так как в автоклав максимально загружается 1020 штук то автоклавов потребуется: 3278,7/1020=2,14=3.

Таблица 3.2.5 Характеристика электропередаточных мостов

4. Контроль производства и качество изделий

При производстве ячеистых бетонов и другим изделий технический контроль осуществляют на различных стадиях технологического процесса. В зависимости от этого контроль различают входной, операционный и приемочный.

Контроль производства осуществляют цеховой технический персонал, он отвечает за соблюдение технологических требований к изделиям. Отдел технического контроля предприятия контролирует качество и производит прием готовой продукции, проверяет соответствие технологии техническим условиям производства изделий.

В задачи производственного контроля входят: контроль качества поступивших на предприятие материалов и полуфабрикатов – входной контроль. При производстве газосиликатных блоков особое внимание уделяют контролю качества извести, беря различные пробы определяют активность и содержание в ней различных примесей и т.д при контроле заполнителей требуется проверить вид, наличие паспорта, физико-механические свойства, влажность; контроль выполнения технологических процессов, осуществляемый во время выполнения определенных операций в соответствии с установленными режимами, инструкциями и технологическими картами – операционный контроль, при таком контроле необходимо при тепловой обработке контролировать температуру, влажности и продолжительность процесса, а также проводится внешний осмотр блоков, проверять размеры и качество поверхности изделий; контроль качества и комплектности продукции, соответствие ее стандартам и техническим условиям – приемочный контроль.

Приемочный контроль – это контроль готовой продукции, по результатам которого принимается решение о ее пригодности к поставке потребителю. Его результаты используют для выявления недостатков технологического процесса и внесение необходимых изменений. Он устанавливает соответствие качественных показателей требованиям ГОСТа и проекта изделия. Он предусматривает испытания и измерения готовых газосиликатных изделий и обобщение входного и операционного контроля.

Контроль может быть сплошным, т.е. каждой единицы продукции, и выборочный, т.е контроль части продукции, по результатам которого оценивают всю партию.

При соответствующем качестве материалов и правильно организованного операционном контроле создаются условия выполнения технологического процесса, гарантирующее выход продукции высокого качества.

Исходные материалы, поступающие на завод, подвергаются систематическому контролю. Действенность контроля обеспечивается правильным хранением материалов по видам, маркам и партиям, паспортизацией материалов и их использованием.

Чаще всего на предприятиях тепловая обработка контролируется автоматическими устройствами.

Автоматизация контроля и регулирования производственного процесса находит применение на заводах ячеистого бетона, где уже практически решена задача создания заводов – автоматов.

5. Охрана труда

При проектировании, строительстве и эксплуатации новых и реконструкции действующих предприятий по производству ячеистых бетонов необходимо руководствоваться "Общими правилами по технике безопасности и промышленной санитарии для предприятий промышленности строительных материалов". Неблагоприятные условия труда могут быть в основном обусловлены повышенной концентрацией пыли и влаги в помещении; недостаточной тепловой изоляцией аппаратов; ненадежным ограждением вращающихся частей механизмов и т. п.

Все вращающиеся части приводов и других механизмов должны быть надежно ограждены, токоподводящие части изолированы, а металлические части механизмов заземлены на случай повреждения изоляции. Звуковая и световая сигнализация должна предупреждать о пуске любого оборудования, а также о неисправностях или аварийных ситуациях.

Агрегатами повышенной опасности являются тепловые установки. Обслуживающий персонал допускается к работе только после проверки знаний и правил их эксплуатации. Сушильные установки должны, как правило, работать под разрежением. Сушильные цехи оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией.

Все производственные источники теплоты (корпуса агрегатов, трубопроводы и т. п.) должны быть обеспечены устройствами и приспособлениями, резко ограничивающими выделение конвекционной или лучистой теплоты в рабочем помещении. Температура нагретых поверхностей оборудования в месте нахождения обслуживающего персонала не должна превышать 45°С.

Список использованной литературы

1. Глуховский В.Д. Основы технологии отделочных, тепло- и гидроизоляционных материалов / В.Д. Глуховский, Г.Ф. Рунова. – Киев.: Вица школа, 1995. – 288 с.

2. Горяйнов К.Э., Коровникова В.В. Технология производства полимерных и теплоизоляционных изделий. Учебник для ВУЗов. М., Высш.школа, 1975. 296с.

3. Горяйнов К.Э. Технология теплоизоляционных материалов и изделий / К.Э. Горяйнов, С.К.Горяйнова. – М.: Стройиздат, 1982 – 376с.

4. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. – М.: Высш. шк., 1989. – 384 с.

5. Лекции по курсу "Технология производства изоляционных строительных материалов"

6. Кудряшев И.Т., Куприянов В.П. Ячеистые бетоны. Учебник для ВУЗов. М., Госстройиздат, 1959, 182с.