Проектирование бетоносмесительного цеха для производства железобетонных колонн

• Введение
• 1. Исходные данные
• 2. Выбор и основные требования к сырьевым материалам
• 3. Расчет состава бетона
• 4. Режим работы предприятия
• 5. Расчет годовой, суточной, сменой, часовой производительности и потребности в бетонной смеси и сырьевых материалах
• 6. Расчет бетоносмесительного цеха
• 7. Расчет складов цемента, заполнителей и добавок
• 8. Контроль качества
• 9. Техника безопасности и промсанитария
• Список используемых источников
• Введение

Целью данного курсового проекта является проектирование бетоносмесительной цеха для производства железобетонных одноветвевых колонн. Мощность предприятия — 30 000 м³, в том числе товарного бетона 20 000 м³. Способ производства агрегатно — поточный.

Этот способ обладает гибкостью, поддоны от поста к посту перемещаются при помощи мостового крана и грузоподъёмного устройства. Изделия изготавливаются способом немедленной распалубки, что позволяет использовать поддоны и съёмную бортоснастку, что приводит к снижению металлоёмкости производства. Способ немедленной распалубки повышает оборачиваемость установок для формования колонн, производительность, сократит длительность технологического процесса и приведёт к экономии электрической энергии. При данном способе производства обеспечивается чёткая организация технологического процесса.

В данном проекте предусматривается применение пластифицирующей добавки Sika Plastiment BV 3M.

1. Исходные данные Проектирование бетоносмесительного цеха завода железобетонных изделий, для производства железобетонных одноветвевых колонн 1К54−1М2. Мощность предприятия 30 000 м³, в том числе товарного бетона 20 000 м³. Способ производства агрегатно — поточный.

2. Выбор и основные требования к сырьевым материалам Крупный заполнитель. Крупный плотный заполнитель должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8267–93[1].

Крупные плотные заполнители должны иметь среднюю плотность зерен (2,0−3,0) г/см³.

Наибольшая крупность заполнителя 20 мм.

Содержание пылевидных и глинистых частиц (размером менее 0,05мм) в щебне и гравии не должно превышать для бетонов всех классов 1% по массе.

Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в крупном заполнителе не должно превышать 35% по массе.

Марки гравия и щебня должны быть не ниже 600 .

Содержание зерен слабых пород в крупном заполнителе не должно превышать 10% по массе для бетонов всех классов Содержание глины в комках не должно превышать 0,25% по массе.

Допустимое содержание пород и минералов, отнесенных к вредным примесям в заполнителях:

— аморфные разновидности диоксида кремния, растворимого в щелочах (халцедон, опал, кремень и др.) — не более 50 ммоль/л;

— сера, сульфиды, кроме пирита (марказит, пирротин и др.) и сульфаты (гипс, ангидрит и др.) в пересчете на SO₃ — не более 1,5% по массе для крупного заполнителя и 1,0% по массе — для мелкого заполнителя;

— пирит в пересчете на SO₃ — не более 4% по массе;

— слоистые силикаты (слюды, гидрослюды, хлориты и др., являющиеся породообразующими минералами) — не более 15% по объему для крупного заполнителя и 2% по массе — для мелкого заполнителя;

— свободное волокно асбеста — не более 0,25% по массе;

— уголь — не более 1% по массе.

Крупный заполнитель в зависимости от значений суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов при А_эфф до 370 Бк/кг применяют во вновь строящихся жилых и общественных зданиях.

Песок должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8736–93[2].

— содержание в песке пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 3%, а содержание глины в комках 0,35% соответственно;

— песок должен обладать стойкостью к химическому воздействию щелочей цемента;

— песок не должен содержать посторонних засоряющих примесей;

— полный остаток песка на сите 0,63 должен соответствовать значениям от 30 до 45% по массе.

Содержание зерен крупностью:

— свыше 10 мм не должно превышать 0,5% по массе;

— свыше 5 мм не должно превышать 5% по массе;

— менее 0,16 мм не должно превышать 5% по массе.

Допустимое содержание пород и минералов, отнесенных к вредным примесям в мелких заполнителях:

— аморфные разновидности диоксида кремния, растворимого в щелочах (халцедон, опал, кремень и др.) — не более 50 ммоль/л;

— сера, сульфиды, кроме пирита (марказит, пирротин и др.) и сульфаты (гипс, ангидрит и др.) в пересчете на SO₃ — не более 1,5% по массе для крупного заполнителя и 1,0% по массе — для мелкого заполнителя;

— пирит в пересчете на SO₃ — не более 4% по массе;

— слоистые силикаты (слюды, гидрослюды, хлориты и др., являющиеся породообразующими минералами) — не более 15% по объему для крупного заполнителя и 2% по массе — для мелкого заполнителя;

— свободное волокно асбеста — не более 0,25% по массе;

— уголь — не более 1% по массе.

Мелкий заполнитель в зависимости от значений суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов при А_эфф до 370 Бк/кг применяют во вновь строящихся жилых и общественных зданиях.

Вода должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23 732–2011[3]. Характеристика воды:

— содержание в воде органических поверхностно-активных веществ, сахаров или фенолов, каждого, не должно быть более 10 мг/л;

— вода не должна содержать плёнки нефтепродуктов, жиров, масел;

— окисляемость воды не должна более 15 мг/л;

— водородный показатель воды (рН) не должен быть менее 4 и более 12,5;

— вода не должна содержать также примесей в количествах, снижающих прочность и морозостойкость пенобетона.

Цемент должен удовлетворять требованиям ГОСТ 10 178–85 «Портландцемент и шлакопортландцемент» [4] или ГОСТ 31 108–2003 «Цементы общестроительные"[5].

Класс прочности цемента должен быть не ниже марки М400.

Суммарное содержание трехкальциевого и двухкальциевого силикатов

()

в клинкере должно быть не менее 67% массы клинкера.

Массовое отношение оксида кальция к оксиду кремния (Ca0/SiO₂) не менее 2,0.

Содержание оксида магния MgO в клинкере не должно быть более 5% массы клинкера.

Удельная эффективная активность естественных радионуклидов при А_эфф в цементе не должна быть более 370 Бк/кг.

Sika Plastiment BV 3M — пластифицирующая и водоредуцирующая добавка для бетонов, удовлетворяющая требованиям ТУ 2493−031−13 613 997−2010[6].

— основа: водный раствор модифицированных лигносульфонатов;

— внешний вид: жидкость коричневого цвета, полностью гомогенная;

— плотность: (1,145−1,175) кг/дм³;

— дозировка: для подвижных и высокоподвижных бетонных смесей (0,2−1,0) % жидкой добавки от массы цемента.

— водоредуцирование до 15%.

3. Расчет состава бетона Рассчитывается состав бетонной смеси подвижностью (5−9) см для получения бетона класса В15.

Требуемая прочность бетона определяется:

МПа ,(3.1)

где — коэффициент требуемой прочности, принимаемый для всех видов бетонов (кроме силикатный и ячеистых) и для всех видов конструкций (кроме массивных гидротехнических);

=1,09 при коэффициенте вариации =8%;

Взаданный класс бетона, по заданию класс бетона — В15.

МПа.

Рассчитывается средний уровень прочности бетона:

МПа,(3.2)

где — коэффициент равный 1,05 при ?8%.

МПа.

По формуле Боломея — Скрамтаева (3.3) определяется цементно-водное соотношение (в формуле принимается знак минус, т. к < 40 МПа):

МПа,(3.3)

где — прочность бетона, на которую ведется расчет, МПа;

А — коэффициент, учитывающий качество цемента и заполнителей, А=0,60;

— активность цемента, МПа.

МПа;

.

Определяется рекомендуемый расход воды, В₀ = 190 кг .

Определяется сокращенный расход воды с учетом водоредуцирующего эффекта:

кг,(3.4)

где — водопотребность бетонной смеси, %, по данным изготовителя до 15%.

.

По формуле (3.5) определяется расход цемента:

кг;(3.5)

Полученный расход цемента меньше минимального допустимого Ц_min=280 кг. Для дальнейших расчетов принимается Ц_min=280 кг Расчет добавки на 1 м³ бетона составит:

кг,(3.6)

где — расход добавки на 1 м³ бетона, кг;

— расход добавки от массы цемента, %, по данным изготовителя (0,2−2) %.

кг.

По формуле (3.7) рассчитывается расход гравия:

кг,(3.7)

где — пустотность крупного заполнителя, подставляется в виде относительной величины;

— коэффициент раздвижки зерен, определяется по таблице [7];

— насыпная плотность крупного заполнителя;

— средняя плотность зерен крупного заполнителя.

.

По формуле (3.8) рассчитывается расход песка:

кг,(3.8)

где истинная плотность цемента, г/см³;

плотность воды, г/см³;

средняя плотность зерен крупного заполнителя, г/см³;

истинная плотность песка, г/см³.

.

4. Режим работы предприятия В соответствии с ОНТП-07−85[8] режим работы предприятия и склада заполнителей приводится в таблице 4.1 и 4.2:

Таблица 4.1 — Режим работы предприятия

Таблица 4.2 — Режим работы складов

5. Расчет годовой, суточной, сменой, часовой производительности и потребности в бетонной смеси и сырьевых материалах сырьевой бетонный дозатор добавка Годовая (), суточная (), сменная () и часовая () производительности связаны следующими отношениями:

;(5.1)

;(5.2)

. (5.3)

где годовой фонд рабочего времени (расчетное число рабочих дней в году), сут.; расчетная продолжительность смены, ч.; коэффициент использования оборудования по времени,=0,78−0,81.

По формулам (5.1,5.2,5.3) рассчитывается производительность цеха бетона (при этом учитываются отходы и потери бетонной смеси при ее транспортировании и формировании изделий в количестве 1,5%):

= 30 457;

;

По формулам (5.1,5.2,5.3) рассчитывается производительность цеха товарного бетона (при этом учитываются отходы и потери бетонной смеси при ее транспортировании и формировании изделий в количестве 1,5%):

= 20 304,;

;

При расчете потребности в материалах следует учитывать потери сырьевых материалов: щебня-0,4%, песка-0,7%, цемента-0,5%, значения, полученный по формулам (5.1)-(5.3), следует делить на выражение:

(5.4)

гдекоэффициент потерь i-го материала, %.

Принимается по ОНТП-07−85 расход материалов на 1 м³ бетонной смеси: цемента-280 кг, гравия -0,9 м³, песок — 0,45 м³, воды -200 л, добавки 2,24 кг.

Таблица 5.1 — Потребность в сырьевых материалах

Таблица 5.2 — Потребность в сырьевых материалах для бетона

Таблица 5.3 — Обобщенная потребность в сырьевых материалах

• 6. Расчет бетоносмесительного цеха
• Выбор типа и расчет количества бетоносмесителей
• Принимается бетоносмеситель принудительного планетарно-роторного типа с принудительным принципом действия БП-1500.
• Таблица 6.1 — Технические характеристики БП-1500

Характеристика	Значение
Объём готового замеса, л	1000±100
Продолжительность перемешивания, с
Крупность заполнителя, мм
Частота вращения ротора, об/мин	24,1
Установленная мощность электродвигателя, кВт
Рабочее давление в пневмоцилиндре, кгс/см2	5…6
Размеры (длина х ширина х высота), мм	2690×2320×1870
Масса, кг

• Количество бетоносмесителей рассчитывается по формуле:
• м³/ч;
• коэффициенты резерва производства, равный 1,2;
• коэффициент на неравномерность выдачи бетонной смеси, 0,5…0,8;
• расчетное количество замесов в час, принимается по таблице 12 ОНТП 07−85[8];
• часовой коэффициент на неравномерность выдачи товарной бетонной смеси; принимается равным 0,8.
• По формуле (6.1) рассчитывается количество бетоносмесителей:
• Принимается количество бетоносмесителей равным 2.
• Выбор типа и расчет количества дозаторов
• При выборе комплекта дозаторов должны выполняться требования:
• , (6.2)
• где и — наименьший и наибольший пределы дозирования данного дозатора.
• -расходы i-го компонента бетонной смеси соответственно на минимальный и максимальный объем замеса.
• Принимается дозатор весовой автоматический для дозирования цемента с двумя шнековыми питателями — АД-600−2БЦ.
• Таблица 6.2 — Технические характеристики АД-600−2БЦ

Характеристики	Значение
Наибольший предел дозирования, кг
Наименьший предел дозирования, кг
Время дозирования, с
Дискретность отсчета, кг	0,20
Класс точности
Потребляемая мощность, кВт	6,8
Рабочее давление сжатого воздуха, МПа	0,4−0,6
Габаритные размеры, мм
Масса, кг

• Принимается дозатор весовой автоматический для дозирования щебня — АД-1600−2БЩ.
• Таблица 6.3 -Технические характеристики АД-1600−2БЩ

Характеристики	Значение
Наибольший предел дозирования, кг
Наименьший предел дозирования, кг
Время дозирования, с
Дискретность отсчета, кг	1,0
Класс точности
Потребляемая мощность, кВт	0,3
Рабочее давление сжатого воздуха, МПа	0,4−0,6
Габаритные размеры, мм
Масса, кг

• Принимается дозатор весовой автоматический для дозирования песка — АД-1600−2БП.
• Таблица 6.4 -Технические характеристики АД-1600−2БП

Характеристики	Значение
Наибольший предел дозирования, кг
Наименьший предел дозирования, кг
Время дозирования, с
Дискретность отсчета, кг	1,0
Класс точности
Потребляемая мощность, кВт	0,3
Рабочее давление сжатого воздуха, МПа	0,4−0,6
Габаритные размеры, мм
Масса, кг

• Принимается дозатор весовой автоматический для дозирования воды — АД-400−2БЖ.
• Таблица 6.5 -Технические характеристики АД-400−2БЖ

Характеристики	Значение
Наибольший предел дозирования, кг
Наименьший предел дозирования, кг
Время дозирования, с
Дискретность отсчета, кг	0,2
Класс точности
Потребляемая мощность, кВт	0,3
Рабочее давление сжатого воздуха, МПа	0,4−0,6
Габаритные размеры, мм
Масса, кг

• Принимается дозатор весовой автоматический для дозирования химических добавок — АД-30−2БЖ.
• Таблица 6.6 -Технические характеристики АД-30−2БЖ

Характеристики	Значение
Наибольший предел дозирования, кг
Наименьший предел дозирования, кг
Время дозирования, с
Дискретность отсчета, кг	0,01
Класс точности
Потребляемая мощность, кВт	0,3
Рабочее давление сжатого воздуха, МПа	0,4−0,6
Габаритные размеры, мм
Масса, кг

• Расчет расходных бункеров. По ОНТП-07−85 принимается количество часов запаса материала в расходных бункерах: песок — (1−2) ч; щебень — (1−2) ч; добавка — (4−5) ч; цемент — (2−3) ч.
• Требуемая емкость бункера определяется по формуле:
• где часовой расход материала, м³;
• количество часов запаса материала, ч;
• Ккоэффициент, учитывающий степень заполнения бункеров (К=0,9).
• Запас заполнителей в расходных бункерах на 2 часа:
• Запас цемента в расходном бункере на 3 часа:
• Запас добавки в расходных баках на 5 часов:
• .
• Принято — два бункера для щебня, один бункер для песка и один бункер для цемента с размерами: А=3 м, Н=3 м ,.
• Размер выходного отверстия бункера (а)
• мм,(6.3)
• где ккоэффициент, значение которого равно 2,4 для рядового сыпучего материала;
• Дмаксимальный размер кусков материала, мм;
• угол естественного откоса материала, ().
• Для песка .
• Для щебня .
• Принимается выходное отверстие бункеров для песка, щебня и цемента прямоугольного сечения с размером сторон, а=200 мм.
• Высота пирамидальной части бункера (h₂) песка, цемента и щебня ().
• . (6.4)
• Высота прямоугольной части бункера (h₁).
• (6.5)
• Так как h₁<1 м, что не рекомендуется, производится пересчет, принимая ().
• Высота пирамидальной части бункера (h₂) песка, цемента и щебня ().
• Высота прямоугольной части бункера (h₁).
• Принимается —, , .
• Размер бункера (В).
• Из уравнения:
• V; (6.6)
• Размер бункера (В) для песка:
• Принято .
• Размер бункера (В) для цемента:
• Принято .
• Размер бункера (В) для щебня (два бункера по 12,6 м³):
• Принято .
• Для хранения готового раствора добавки принимается бак емкостью 200 л.
• 7. Расчет складов цемента, заполнителей и добавок
• По формуле (7.1) рассчитывается типовой склад для цемента
• где суточная производительность цемента, м³;
• коэффициент, учитывающий степень заполнения бункеров (К_з=0,9)

Принимается автоматизированные прирельсовые склады цемента СЦ- 2 500

Таблица 7.1 -Технические характеристики склада цемента СЦ — 2 500

Характеристика	Значение
Вместимость, м3
Силосы:
— вместимость, м3
— количество, шт
Производительность при выгрузке, т/ч

По формуле (7.2) рассчитывается склад для заполнителей:

(7.2)

где суточная производительность песка, м³;

суточная производительность гравия, м³.

Принимается типовой склад заполнителей 708−13−84.

Таблица 7.2 — Технические характеристики склада заполнителей

Характеристика	Значение
Вместимость, м3
Грузовой грузооборот, тыс. т
Число рабочих
Площадь застройки, м2

8. Контроль качества Контроль качества изделий должен осуществляться лабораторией и отделом технического контроля (ОТК) предприятия путем осуществления входного контроля поступающих на предприятие материалов и изделий, операционного контроля всех производственных процессов и приемочного контроля качества готовых изделий, в том числе с использованием неразрушающих методов. Входной контроль Показатели качества поступающих материалов и изделий при входном контроле следует устанавливать на основе паспортов или сертификатов, а также контрольных испытаний, вид и периодичность которых устанавливаются в стандартах предприятия на управление качеством или технологических картах производства.

При входном контроле качества цемента и заполнителей в целях регулирования состава бетона и обеспечения требуемых показателей качества изделий следует для каждой поступившей партии проверить: активность цемента при пропаривании, нормальную густоту и сроки схватывания, зерновой состав и загрязненность плотных заполнителей, насыпную плотность, зерновой состав и прочность пористых заполнителей.

• Операционный контроль

Операционный контроль качества должен включать контроль:

— правильности и точности изготовления арматурных и закладных изделий;

— продолжительности перемешивания бетонной смеси;

— свойств приготовленной смеси (подвижности или жесткости, средней плотности для легких бетонов, объема вовлеченного воздуха, температуры);

— геометрических размеров и состояния собранных форм;

— качества смазки и нанесения ее на форму;

— правильности установки арматурных, закладных изделий и фиксаторов защитного слоя арматуры;

— антикоррозионной защиты арматуры и закладных деталей;

— заданных режимов формования (коэффициента уплотнения, толщины слоя бетона, длительности формования, амплитуды и частоты колебаний, и др.);

— качества отделки изделий в процессе формования;

— режима тепловой обработки изделий;

— распалубочной прочности изделий;

— складирования и хранения готовых изделий.

Организацию, периодичность и методы проведения операционного контроля следует устанавливать в стандартах предприятия на управление качеством или технологических картах производства в зависимости от вида изготовляемых изделий и конструкций, а также принятой технологии.

• Приемочный контроль

Приемочный контроль качества готовых изделий и их маркировку следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 13 015–2012, ГОСТ 13 015–2012, а также стандартов или технических условий на изделия конкретных видов.

Приборы и измерительные инструменты, применяемые при контроле и испытании готовых изделий, должны удовлетворять требованиям стандартов и проверяться метрологическими организациями в установленном порядке.

На изделия, принятые ОТК и поставляемые потребителю, должен быть выдан документ об их качестве в соответствии с требованиями ГОСТ 13 015–2012.

При приемке законченных бетонных и железобетонных конструкций следует проверять:

— геометрические размеры и исходный внешний вид;

— прочность бетона;

— качество применяемых в конструкции материалов, полуфабрикатов и изделий (по результатам входного контроля)[12].

• 9. Техника безопасности и промсанитария
• Техника безопасности — комплекс технических и организационных мероприятий, направленный на обеспечение безопасности условий труда. В состав таких мероприятий могут входить: разработка правил безопасного проведения работ, ограждение вращающихся частей машин и механизмов, защитное заземление электроустановок, изучение персоналом правил техники безопасности.
• Для создания безопасных условий труда при приготовлении бетонной смеси соблюдают следующие правила:
• — площадки в пределах рабочей зоны бетоносмесителей содержат в чистоте и не загромождают. Все работающие механизмы освещают.
• — подъемники, бункера, лотки и другие устройства для подачи материалов ограждают, а все корпуса электродвигателей заземляют.
• — закрытые помещения, в которых работают с пылящими материалами и добавками, оборудуют вентиляцией и устройствами, предупреждающими распыление материалов. Пылеобразование в основном возникает при транспортировании и перегрузки цемента, поэтому во время таких операций рабочие должны пользоваться противопылевой спецодеждой, защитными очками с плотной оправой, а для защиты дыхательных путей — респираторами.
• — при приготовлении бетонных смесей с химическими добавками соблюдают меры предосторожности против ожогов, повреждения глаз и отравления.
• — до пуска в эксплуатацию каждую установленную или отремонтированную машину осматривают и испытывают.
• — при выгрузке бетонной смеси из бетоносмесителя запрещается ускорять опорожнение вращающегося барабана лопатой или другим приспособлением. — не допускается проверять, смазывать и ремонтировать электропневматические сборочные единицы дозаторов во время их работы.
• — силосы и бункера для хранения цемента оборудуют устройствами для обрушения сводов цемента.
• — загрузочные отверстия емкостей для хранения пылевидных материалов закрывают защитными решетками, люки в защитных решетках запирают на замок.
• Производственное оборудование, оснастка, приспособления и инструменты должны отвечать требованиям государственных стандартов по безопасности труда.
• Персонал, эксплуатирующий оборудование, оснастку, приспособления и ручные машины до начала работ должен быть обучен безопасным методам и приемам работ с их применением согласно требованиям инструкций завода изготовителя и инструкций по охране труда.
• Включение, запуск в работу оборудования и других средств механизации должен производиться только лицом, за которым они закреплены, имеющим удостоверение на право управление этим средством.
• Съемные грузозахватные приспособления и тара в процессе эксплуатации должны подвергаться техническому освидетельствованию лицом, ответственным за их техническое состояние в сроки, установленные требованиями правил устройства и безопасности эксплуатации грузоподъемных кранов, а вся технологическая оснастка — не реже чем через 6 месяцев.
• Список используемых источников

1. ГОСТ 8267–93 Щебень и гравий из плотных пород для строительных работ. Технические условия.

2. ГОСТ 8736–93 Песок для строительных работ. Технические условия.

3. ГОСТ 23 732–2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия.

4. ГОСТ 10 178–85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.

5. ГОСТ 31 108–2003 Цементы общестроительные. Технические условия.

6. ТУ 2493−031−13 613 997−2010 Пластифицирующие добавки для бетонов

7. Исаев А. В. Проектирование составов тяжелого бетона. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение» студентам всех форм обучения по направлению 270 100 — «Строительство». — Н. Новгород: изд. ННГАСУ, 2008.

8. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий сборного железобетона: ОНТП 07−85/Минпромстройматериалов СССР. — М., 1986.

9. Полковникова Г. А. Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Вяжущие вещества» для студентов специальности 1207. — Горький: ГИСИ, 1987.

10. Никулин В. Т., Подателев В. П. Технологические и экономические расчеты в бетоноведении: методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Технология бетонных и железобетонных изделий». -Горький: ГИСИ, 1986.

11. Никулин В. Т., Подателев В. П. Технологические и экономические расчеты в бетоноведении: «Приложение». — Горький: ГИСИ, 1986.

12. СНиП 3.09.01−85 Производство сборных железобетонных конструкций и изделий / Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. — 40с.