Содержание.
1. Введение 4
2. Номенклатура продукции 6
2.1. Технические требования 6
3. Теоретические основы производства 8
4. Технологическая часть 10
4.1. Режим работы цеха 10
4.2. Производительность цеха 10
4.3. Требования к сырьевым материалам 10
4.4. Расчет состава газобетона 15
4.5. Технологический процесс производства 16
4.6. Расчет и выбор основного технологического оборудования 21
5. Автоклав 23
6. План цеха 27
7.Контроль производства 30
8. Техника безопасности 32
9. Библиографический список 34
1. Введение.
Задача данного курсового проекта заключается в разработке цеха теплоизоляционного газобетона производительностью 15000 м3 в год.
В промышленности строительных материалов. Наряду с тяжелыми бетонами, за последние годы все больший удельный вес среди стеновых материалов приобретают крупноразмерные изделия и конструкции, в том числе из легких ячеистых бетонов [1,2].
Ячеистый бетон является разновидностью легкого бетона, его получают в результате затвердевания, вспученной при помощи газообразователя, смеси вяжущего, воды и кремнеземистого компонента. При вспучивании исходной смеси образуется характерная ячеистая структура бетона с равномерно распределенными по объему воздушными порами (ячеистые, капиллярные и гелевидные.). Благодаря этому ячеистый бетон имеет небольшую объемную массу, малую теплопроводность, но и достаточную прочность. Такие свойства, как доступность сырья и простота технологии делают ячеистый бетон прогрессивным материалом для конструкции стен, покрытий зданий из легкого бетона.
Прочность ячеистого бетона сравнительно легко регулировать в процессе изготовления и получать бетоны разной объемной массой и различного назначения.
По функциональному назначению бетоны делят на четыре группы:
- теплоизоляционные, средняя плотность во вспученном состоянии не более 500 кг/м3;
- конструктивно-теплоизоляционные, средняя плотность 500-900 кг/м3;
- конструктивные бетон для конструктивных элементов жилых и сельскохозяйственных зданий, средняя плотность 1000-1400 кг/м3;
- жаростойкий, средняя плотность от 800 до 1200 кг/м3 и температурой применения до 800ºС.
По способу порообразования: принципиально различают три способа создания пористой структуры ячеистых бетонов: газообразование (газобетоны, газосиликаты и т.д.); пенообразование (пенобетоны, пеносиликаты и т.д.); аэрирование (аэрированный ячеистый бетон, аэрированный ячеистый силикат и т.д.).
По виду вяжущего вещества: в технологии ячеистых бетонов в качестве вяжущего использую в основном цементы (газобетон, пенобетон) и известь (газосиликат, пеносиликат) и реже гипс. Применение автоклавной обработки открыло широкие возможности для применения в качестве компонентов вяжущего материалов, проявляющих в условиях гидротермальной обработки (давление 0,8…1,2 МПа) эффект гидратационного твердения. К этим материалам относят отходы промышленности и некоторые горные породы (в основном природные и искусственные стекла), содержащие оксиды кальция, магния, алюминия, железа и кремния. Наиболее широко из этой группы материалов применяют металлургические шлаки, отходы глиноземного производства, стеклобой, перлиты.
По виду кремнеземистого компонента: наиболее широко при производстве ячеистых бетонов применяют кварцевый песок, при этом предпочтение отдают пескам, содержащим не менее 90% кремнезема. Применяют также в качестве кремнеземистого компонента золу – унос от сжигания бурых и каменных углей, кислые металлургические шлаки, отходы глиноземного производства и др. вид кремнеземистого компонента входит составной частью в название ячеистого бетона, например, газозолобетон, газозолосиликат и т.п.
По способу твердения: ячеистые бетоны делят на два класса: неавтоклавные, ТВО которых производят пропариванием, электропрогревом или другими методами прогрева при нормальном давлении и температуре, и автоклавные. Способ твердения отражается в названии ячеистого бетона, например, пропаренный газобетон, автоклавный газосиликат и т.п.
Формование изделий из газобетона. Газобетонная технология предусматривает вспучивание (поризацию) ячеистобетонной смеси до заданных значений средней плотности непосредственно в форме.
В технологии газобетонных изделий стадия формования – одна из важнейших технологических операций, так как именно на этой стадии происходит формование пористой структуры материала. Основное условие в этом процессе, которое должно неукоснительно соблюдаться – соответствие кинетики газовыделения измерению роологических свойств массы.
Регулирование интенсивности этих двух процессов осуществляется путем изменения температуры поризуемой массы, а также изменением её водосодержания в совокупности с введением ПАВ или путем приложения к ней внешних динамических воздействий – вибраций. В соответствии с этим на практике применяют литьевую или вибрационную технологию формования газобетонных изделий.
2. Номенклатура продукции.
По технологической линии данного производства изготавливаются теплоизоляционные плиты из газобетона по ГОСТ 5742-76 «Изделия из ячеистых бетонов теплоизоляционные».
Изделия в зависимости от плотности (объемной массы) подразделяются на марки 350 и 400, условно обозначаются А и Б.
Размеры изделий должны быть:
- длина……… от 500 до 1000 мм
- ширина……. 400,500 и 600 мм
- толщина…… от 80 до 240 мм
Размеры по длине должны быть кратными 100. По толщине – 20.
Ассортимент выпускаемых изделий:
Таблица 1.
| № п/п | Обозначение | Габаритные размеры, мм | Объем изделий,м3 | ||
| длина | Ширина | высота | |||
| Б-100.50.18 | 0,09 |
Технические требования.
1. Теплоизоляционные материалы из ячеистых бетонов должны изготовляться в соответствии с требованиями ГОСТ 5742-76.
2. Материалы, применяемые для изготовления изделий, должны соответствовать требованием стандартов или технических условий.
3. Предельные отклонения от размеров изделий высшей категории качества не должны превышать по длине и ширине ±3 мм, по толщине ±2 мм, изделий первой категории качества соответственно ±5 и ±4 мм.
4. Физико-механические показатели теплоизоляционных изделий из ячеистых бетонов должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.
5. Изделия должны иметь правильную геометрическую форму. Отклонение от перпендикулярности граней ребер не должно быть более 5 мм на каждый метр грани.
6. В изломе изделия должны иметь однородную структуру, без расслоений, пустот, трещин и посторонних включений.
7. В изделиях не допускается:
а) отбитости и притупленности углов и ребер длиной более 25 мм и глубиной более 7 мм – для изделий высшей категории качества и глубиной более 10 мм – для изделий первой категории качества;
б) искривление плоскости и ребер более 3 мм – для изделий высшей категории качества и более 5 мм – для изделий первой категории качества.
Таблица 2
| Наименование показателей | Нормы для изделий марки 500 |
| 1. Плотность, кг/м3 не более | |
| 2. Предел прочности при сжатии, Мпа (кгс/см2), не менее, изделий: а) высшей категории качества б) первой категории качества | 0,8 (8) 0,7 (7) |
| 3. Предел прочности при изгибе, Мпа (кгс/см2), не менее, изделий: а) высшей категории качества б) первой категории качества | 0,3 (3) 0,2 (2) |
| 4. Теплопроводность в сухом состоянии при температуре 25±5 0С (298±5 К), Вт/м·К (ккал/м·ч·град), не более | 0,093 (0,080) |
| 5. Отпускная влажность по объему, %, не более |
8. В партии изделий первой категории качества количество половинчатых изделий не должно превышать 5%.
Партия изделий высшей категории качества должна состоять только из целых изделий.
3. Теоретические основы производства.
Ячеистый бетон – это особо мелкий бетон с большим количеством (до 85% от общего объема бетона) мелких и средних воздушных ячеек размером 1-1,5 мм. Пористость ячеистым бетоном придается:
а) механическим путем, когда тесто, состоящее из вяжущего и воды, часто с добавкой мелкого песка, смешивают с отдельно приготовленной пеной, при отвердении получается пористый материал, называемый пенобетоном;
б) химическим путем, когда в вяжущее вводят специальные газообразующие добавки; в результате в тесте вяжущего вещества происходит реакция газообразования, оно вспучивается и становится пористыми.
Ячеистые бетоны по плотности и назначению делят на теплоизоляционные с плотностью 300-600 кг/м3 и прочностью 0,4-1,2 МПа и конструктивные с плотностью 600-1200 кг/м3 (чаще всего около 800 кг/м3) и прочностью 2,5-15 МПа.
Автоклавные ячеистые бетоны изготавливают из следующих смесей:
а) цемент с кварцевым песком, при этом часть песка обычно размалывают;
б) молотой негашеной извести с кварцевым частично измельченным песком – такие бетоны называют пеносиликатами или газосиликатами;
в) цемента, извести и песка в различных соотношениях.
Для ячеистых бетонов неавтоклавного твердения применяют цементы не менее М400. Применять пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент, отличающихся замедленным сроком схватыванием, без опытной проверки не рекомендуется.
Для автоклавного ячеистого бетона наиболее целесообразно использовать портландцемент совместно с известью кипелкой (смешенное вяжущее) в отношении 1:1 по массе. Для приготовления ячеистых бетонов применяют известь с содержанием активной CaO не менее 70%, MgO не более 5%, высокоэкзотермическую с температурой гашения около 85 0С. Удельная поверхность молотой извести – кипелки должна быть не менее 3500-4000 см2/гр [2,4].
В качестве кремнеземистого компонента рекомендуется применять тонкомолотые кварцевые пески, содержащие не менее 90% кремнезема, не более 56% глины и 0,5% слюды. Песок в зависимости от плотности ячеистого бетона должен иметь удельную поверхность 1200-2000 см2/гр.
Другие кремнеземистые алюмосиликаты и кальциево- алюмосиликатные компоненты (трепел, трассы, опока и др.), характеризующиеся повышенной водопотребностью, для таких бетонов почти не используют.
Для образования ячеистой структуры бетона применяют пенообразователи и газообразователи. В качестве пенообразователей используют несколько видов поверхностно-активных веществ (ПАВ), способствующих получению устойчивых пен. В качестве химических газообразователей используется алюминиевая пудра и техническая перекись водорода (пергидроль). Алюминиевая пудра (ПАК-3) в результате реакции с гидрооксидом кальция способствует выделению большого количества молекулярного водорода.
3Ca(OH)2 +2Al+6H2 O=3CaO*Al2 O3 *6H2 O+3H2
Выделяемый водород частично теряется при перемещении компонентов газобетона (вяжущего, заполнителя), но большая его часть (до 70…85%), расширяясь, вспучивает цементное тесто.
Пергидроль легко разлагается в щелочной среде с образованием молекулярного кислорода: 2H2 O2 =2H2 O+O2 .
Исследования показали положительное влияние на образование макроструктуры ячеистых бетонов совместного применения пергидроля и хлористой извести [2].
При определении состава ячеистого бетона необходимо обеспечить заданную плотность и его наибольшую прочность при минимальных расходах порообразователя и вяжущего вещества. При этом структура ячеистого бетона должна характеризоваться равномерно распределенными мелкими порами правильной шаровидной формы [3].
Для того чтобы обеспечить повышенную устойчивость поризованной массы на стадиях формования изделий и набора структурной прочности, а также для создания большего объема цементирующих новообразований при твердении, технологии теплоизоляционных ячеистых бетонов используют тонкодисперсные композиции. Тонкому измельчению подвергаются кремнеземистый компонент и известь. Алюминиевая пудра, как правило, помолу не подвергается, так как она уже имеет достаточно высокую удельную поверхность [4].
На практике применяют два способа подготовки сырьевых материалов мокрый помол основной массы кремнеземистого компонента и сухой помол известково-песчаного вяжущего (при соотношении известь: песок, равном 1:2). Содержание воды в песчаном шламе поддерживаю на уровне, обеспечивающем хорошую его текучесть (плотность шлама около 1,6г/см3 ). После помола основные компоненты сырьевой смеси характеризоваться следующей дисперсностью: кремнеземистый компонент – не менее 1500…2000 см2 /г; известь – 4500…5000 см2 /г; цемент – 3000…4000 см2 /г [5].
Как при мокром, так и при сухом помоле, с целью активизации алюминиевой пудры и лучшего перемешивания и измельчения компонентов, а так же предотвращения агрегирования частиц вводят ПАВ. Дозировка ПАВ 0,1…0,25% от массы сухих компонентов [3].
Быстрая укладка смеси в металлические формы приводят к тому, что процесс газообразования происходит в основном в период пребывания смеси в этих формах и продолжается примерно 15…20 мин. Важно, чтобы к моменту завершения процесса выделения водорода бетонная смесь загустела и смогла зафиксировать ячеистую структуру матричной части бетона [2].
4. Технологическая часть.
4.1. Режим работы цеха.
Режим работы цеха определяется количеством рабочих дней в году, количеством часов работы в смену. Режим работы выбирается по нормам технологического проектирования предприятий (ОНТП-07-85):
Таблица 3.
| № п/п | Наименование цехов и отделений | Режим работы | |||
| Количество дней в году | Количество смен в сутки | Продолжительность смены, час. | Годовой фонд рабочего времени, час. | ||
| Склад сырья и добавок: А.прием сырья Б.выдача в производство Отделение приема, переработки сырья Отделение ТВО Склад готовой продукции |
4.2. Производительность цеха.
Производительность цеха рассчитывается исходя из принятого режима работы и программы цеха. Следует учитывать вероятность появление брака, которая составляет 1-2% от выпускаемой продукции.
Результаты расчет сведены в таблицу 3.
Таблица 4.
| № п/п | Обозначение | Производительность цеха | |||||||
| в год | в сутки | в смену | в час | ||||||
| шт. | м3 | шт. | м3 | шт. | м3 | шт. | м3 | ||
| Б-100.50.18 | 61,98 | 20,66 | 2,58 | ||||||
| Итого по цеху | 61,98 | 20,66 | 2,58 | ||||||
| С учетом 2% брака | 63,22 | 21,1 | 2,6 |
Сырьевые материалы.
Для приготовления ячеистого бетона следует принять следующие сырьевые материалы:
Известь. Известь – кипелку следует применять не ниже 3-го сорта, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 9199-77, а так же дополнительным требованиям: содержание активных Ca·MgO должно быть не менее 70%, «пережога» не более 2%; скорость гашения 5-15 мин. Удельная поверхность извести должна быть 5500-6000 см2/гр., содержание гидратированных частиц должно быть менее 3%.
Лёгкая зола. Кремнеземистый компонент — зола-унос, улавливаемая из дымовых газов котельных установок пылеугольного сжигания. Содержание Si02 в золе, используемой для производства газобетона и газосиликата, должно быть не менее 40%. Требования к дисперсности те же, что и к тонкости помола песка. Зола-унос — тонкодисперсный порошок с удельной поверхностью (по Товарову) 2 000—3 000 см'21г и поэтому обычно не требует дополнительного измельчения. Однако ib золе-уносе, добываемой из золоотвалов, как правило, имеются примеси крупных частиц, в том числе шлака, попадающих в нее при гидротранспортировании (гидрозолоудалении). Поэтому при неудовлетворительном гранулометрическом составе золы необходим отсев крупных фракций либо помол.
Дополнительным является требование к количеству несгоревшего угля. Содержание пестревшего угля, определяемое химическим методом по величине потери при прокаливании, не должно превышать 10%, так как возможен распад органических частиц топлива, что происходит обычно в течение непродолжительного времени.
Поскольку в золе-уносе (как и в других видах зол и шлаков) содержится до 20% и более А1203, ее целесообразнее, чем песок, использовать при производстве безавтоклавного газобетона.
Зола-унос имеет высокую дисперсность, поэтому ее не нужно молоть. К химическому составу золы предъявляют определенные требования, вызванные стремлением иметь в золе побольше активной составляющей - двуокиси кремния и поменьше веществ, вызывающих химическую коррозию или неравномерность изменения объема. Поэтому зола-унос должна содержать в процентах по массе: SiO2- не менее 40, Аl2O3- не более 30, Fe2O3- не более 15, MgO - не более 3, сернистых и сернокислых соединений (в пересчете на SО3) - не более 3. В золе допускается присутствие до 5% частиц несгоревшего угля.
Вода. Для приготовления бетонной смеси использую водопроводную питьевую воду, также природные воды рек, озер и искусственных водоемов. Она должна отвечать требованиям ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».
Вода не должна содержать вредных примесей, препятствующих нормальному схватыванию и твердению цемента. Если бетон конструкций не подвергается попеременному увлажнению и высыханию, то общее содержание в воде солей допускается до 35000 мг/л, а если будет подвергаться, то оно не должно превышать 5000мг/л.
Содержание в воде сульфатов (сернокислый кальций, натрий, магний) в расчете на ион SO^2 не должно превышать 2700 мг/л, а водородный показатель (рН), характеризующий кислотность воды (покраснение синей лакмусовой бумаги), должен быть не менее 4. Морская вода с содержанием солей в указанных выше пределах допускается для приготовления бетонной смеси, исключая случаи, когда конструкции будут находиться в жарком климате и подвергаться периодическому увлажнению, и если на поверхностях допустимы высолы.
Запрещается применять воды, содержащие примеси кислот, солей, масел, сахаров, а также болотные и сточные воды. Для поливки бетона рекомендуется применять воду такого же качества, как и для приготовления бетона.
Газообразователь. В качестве газообразователя в производстве газобетона применяют алюминиевую пудру, которую выпускают четырех марок. Для производства газобетона используют пудру марки ПАК-3 или ПАК-4 с содержанием активного алюминия 82% и тонкостью помола 5000…6000 см2 /г. Расход алюминиевой пудры зависит от плотности получаемого газобетона и составляет 0,25…0,6 кг/м3 .
Химические добавки. Химические добавки и поверхностно активные вещества (ПАВ), применяемые для регулирования процесса структурообразования, нарастания пластической прочности и ускоренного твердения ячеистой смеси, а также для её пластификации, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 4013-74, ГОСТ 5100-73.
Смазка для форм ОЭ-2. Обратная эмульсия (тип «вода в масле») применяется для смазки форм при изготовлении пенобетонных изделий. Она состоит из: эмульсии ОЭ-2 (20%) и насыщенного раствора извести (80%). Смазка должна быть постоянной по составу и хорошо удерживаться на вертикальной поверхности форм.
Подбор состава пенобетона.
Расчет расхода материалов на 1 замес в 1 л исходного состава определяют по следующим формулам [6]:
Вяжущего
Золы
Воды
где 
- заданная средняя плотность бетона в сухом состоянии, кг/л;
- коэффициент увеличения сухой смеси в результате твердения вяжущего, равен 1,1[6];
- объем замеса, л, умноженный на коэффициент избытка смеси 1,5;
- число частей кремнеземистого компонента, приходящихся на 1 часть вяжущего (табл. 3.2 М 317) [6];
- доля извести в вяжущем;
- водотвердое отношение [6].
При расчете расхода газообразователя находят величину пористости, которая должна создаваться порообразователем для получения пенобетона заданной средней плотности:
;
где 
- удельный объем сухой смеси, л/кг, находится по табл. 3.4 М 317 в зависимости от вида кремнеземистого компонента, вида вяжущего и их соотношения.
Зная пористость, определяем расход порообразователя (ГК):
где 
- выход пор;
- коэффициент использования порообразователя.
Потребность цеха в сырьевых материалах
Таблица 6.
| № п/п | Наименование материала | Единица измерения | Расход материала | |||
| в год | в сутки | в смену | в час | |||
| Известь | Т | 2096,1 | 8,88 | 2,89 | 0,36 | |
| Зола | Т | 6288,3 | 25,98 | 8,66 | 1,08 | |
| Газообразователь | кг | 58,8 | 19,6 | 2,25 | ||
| Вода | Т | 2096,1 | 8,66 | 2,89 | 0,36 |