Цех по выпуску блоков из полистиролбетона производительностью 20 тыс. м3/год - Курсовая работа

Данный курсовой проект по дисциплине «Теплоизоляционные и акустические материалы» разработан на тему «Цех по выпуску блоков из полистиролбетона производительностью 20 тыс. м?/год». глубоко изучить технологию получения блоков из полистиролбетона, обосновать выбор способа и технологической схемы, детально описать процесс изготовления данного изделия; Полистиролбетон применяют для изготовления теплоизоляционных блоков, облицовочно-утеплительные панели, теплоизоляционные плиты, так же отходы данного производства применяются как теплоизоляционная засыпка. Так же важной особенностью выбранных блоков является низкая плотность готовой продукции, что облегчает строительные работы из данного материала, а оптимальные размеры блоков позволяют использовать данную продукцию в различных сферах строительства. Стадии выбранной технологической схемы производства обеспечивают высокое качество выпускаемых изделий, которыми являются блоки из полистиролбетона.Разработана технологическая схема по выпуску блоков из полистиролбетона. Полистиролбетонные блоки при небольших затратах надежно защищают теплоизоляционную мембрану от механических повреждений и создают для нее положительный температурный режим, что, в свою очередь, существенно увеличивает срок ее эксплуатации. Технологическая схема производства состоит из следующих стадий: доставка сырьевых материалов; подготовка сырьевых материалов; дозирование; смешивание; формование; твердение; резка; упаковка; склад готовой продукции. Для обеспечения заданных форм готовой продукции в курсовом проекте предусмотрено формование блоков в необходимые, заранее подготовленные формы.

Развивающееся современное строительство, как индивидуальное, так и коммерческое, нуждается в таких строительных материалах, использование которых позволит в кратчайшие сроки возводить экономичные, теплые, экологически чистые и пожаро-безопасные здания.

Особое значение в современном строительстве, ввиду постоянного роста цен на энергоносители, уделяется вопросам теплоэнергоресурсосбережения.

Использование при возведении ограждающих конструкций материалов, сочетающих в себе как конструкционные, так и теплоизоляционные свойства - один из перспективных и экономически выгодных способов решения данной задачи. В число таких материалов четко вписывается достаточно новый, но уже отлично себя зарекомендовавший в строительном мире теплоэффективный материал - полистиролбетон [1].

Полистиролбетон известен не менее 20 лет на Казахстанском рынке, а на западном - более 40 лет. В 2004 году российские исследователи: Прошин А.П., Береговой В.А., Болтышева Т.А на базе Пензенского государственного университета архитектуры и строительства изобрели один из возможных разновидностей состава для изготовления полистиролбетонной смеси. Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности пенополистиролбетонных изделий с повышенными теплоизоляционными свойствами и улучшенными конструкционными характеристиками.

Данный курсовой проект по дисциплине «Теплоизоляционные и акустические материалы» разработан на тему «Цех по выпуску блоков из полистиролбетона производительностью 20 тыс. м?/год».

Основные задачи курсового проекта: - определить номенклатуру полистиролбетона, изучить его свойства, определить рациональные условия их эксплуатации;

- обосновать выбор исходных материалов и привести характеристику их состава, состояния, свойств;

- глубоко изучить технологию получения блоков из полистиролбетона, обосновать выбор способа и технологической схемы, детально описать процесс изготовления данного изделия;

- выполнить технологические расчеты;

- освоить методику расчета материального баланса производства, составить и проанализировать схему материальных потоков;

- произвести выбор и расчет количества основного оборудования.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки, технологической схемы производства и эскиза изделия.

1. Номенклатура выпускаемой продукции

Полистиролбетон - это разновидность легких бетонов, имеющий ячеисто-зернистую структуру (комбинированную). Состоит из вяжущего компонента (портландцемент, шлакопортландцемент или гипс) и заполнителя (полистирол вспененный гранулированный), а также воды и химических добавок (воздухововлекающих, пластифицирующих, ускорителей и т.д.). Ограждающие конструкции, наружные стены, построенные из полистиролбетонных блоков, вообще не требуют утепления.

Полистиролбетон применяют для изготовления теплоизоляционных блоков, облицовочно-утеплительные панели, теплоизоляционные плиты, так же отходы данного производства применяются как теплоизоляционная засыпка.

Номенклатура изделий из полистиролбетона, выбранных для данного курсового проекта, представлена в таблице 1.1

Таблица 1.1 Номенклатура изделий из полистиролбетона

Наименование (типоразмер) изделий Эскиз изделия Размеры, мм Структура изделия Плотность изделия, кг/м? Предел прочности при сжатии, МПА Основные строительно-технические свойства длина l ширина а высота в

Стеновой блок марки D 200 600 300 200 Пи=90 По=30 Пз=70, Дпор=3мм 2000,73Коэффициент теплопроводности 0,085; Марка по морозостойкости F50

Для курсового проекта выбраны стеновые блоки из полистиролбетона марки D 300 так как полистирол бетон подразделяют на две категории: - теплоизоляционные, с плотностью D 150 - D 350; - конструкционные, с плотностью D 350 - D 500.

Так же важной особенностью выбранных блоков является низкая плотность готовой продукции, что облегчает строительные работы из данного материала, а оптимальные размеры блоков позволяют использовать данную продукцию в различных сферах строительства.

Отличительные характеристики полистиролбетонных блоков: - Простота и скорость монтажа. Крепление блоков к фундаменту осуществляется с помощью клеевого состава, который наносится «маячковым» методом только для фиксации блоков в вертикальном положении до момента засыпки их грунтом;

- Низкое водопоглощение (не более 4% от массы, за счет закрытой ячеистой структуры материала), не требующее дополнительной гидроизоляции;

- Высокое термосопротивление материала (коэффициент теплопроводности 0,085 Вт/м°С);

Еще одной отличительной чертой полистиролбетона является ячеисто-зернистая структура. Она представляет собой поры, имеющие форму ячейки. Характеризуется наличием поризованных зерен, кроме того поры образуются в массе зернистого материала в виде межзерновой пустотности (Рисунок 1).

Рисунок 1 - Структура полистиролбетона

С одной стороны, полистиролбетонные блоки при небольших затратах надежно защищают гидроизоляционную мембрану от механических повреждений и создают для нее положительный температурный режим, что, в свою очередь, существенно увеличивает срок ее эксплуатации, а с другой - сохраняют в подземных помещениях необходимый температурный режим.

Полистиролбетонные блоки - это уникальный материал, сам по себе являющийся эффективным теплоизолятором. Конструкции наружных стен, выполненные из ПБ блоков, вообще не требуют утепления.

Преимущества блоков из полистиролбетона: - экономия полезной площади помещения за счет минимальной толщины наружных стен

- снижение расходов на энергоносители (в 3 и более раз);

- не требуется дополнительное утепление и устройство пароизоляции;

- низкий расход вяжущих за счет улучшенной геометрии изделий (не более 25 кг клея на 1 м3 кладки блоков, толщина шва 1,5 -2,5 мм);

- снижение нагрузки на фундамент, что позволяет вести строительство в сложных инженерно-геологических условиях;

- снижение стоимости 1 м2 стены относительно других технических решений с аналогичным значением сопротивления теплопередаче (например, относительно варианта с ячеистым бетоном - минимум на 20%);

- материал обладает паропроницаемостью и теплопроводностью, сопоставимыми со значениями для дерева, т.е. «дышит»;

- отличное звукопоглощение (10 см поглощают 36 ДБ);

- сохраняет тепло зимой и прохладу летом (зимой дом с выключенными отоплением за сутки остывает в среднем на 1°С);

- возможность проведения кладки в зимний период (благодаря использованию клея с антиморозной добавкой);

- при возведении стен не требуется применение грузоподъемных механизмов и спецтехники;

- прост и легок в механической обработке (пилится ножовкой по дереву, легко штробится);

- высокая производительность работ (1 каменщик за 8 часов возводит в среднем 35 м2 стены);

- отсутствие трещин в процессе эксплуатации благодаря высокой прочности на изгиб и морозостойкости, превышающей 100 циклов;

- в отличие от дерева и пенопласта не привлекает грызунов;

- в материале исключены образование и рост плесневого грибка.

В зависимости от целей ремонта или строительных работ, панели являются более надежным видом отделки, обладают высоким уровнем теплоизоляции и способны прослужить долгое время за счет образующих химических свойств ПСБ. Отделка панелями придает зданию завершенный вид и с помощью этого материала выполнять работы легко, так как они не требует проведения специальной подготовки стен под монтаж.

2. Технологическая часть

2.1 Обоснование выбора и характеристика сырьевых материалов и полуфабрикатов

Сырье - основа любой технологии. Сырьем для производства полистиролбетона служат: - легкий заполнитель; - портландцемент; - добавка (необязательный компонент, при необходимости); - вода;

В качестве легкого заполнителя используется вспененный полистирол. Вспененный полистирол получают при помощи специальной машины - предвспенивателя. В качестве сырья для этого технологического процесса используются гранулы ПСВ. ПСВ - полистирол самозатухающий вспенивающийся. Гранулы ПСВ представляют из себя бисер диаметром около 1 мм. После вспенивания гранулы многократно увеличиваются в размерах, могут быть вспенены до 50% от собственной плотности. Получается полистирол вспененный.

Вспененный полистирол обладает следующими характеристиками: - плотность - 15 кг/м?;

- пористость - 97-98%;

- теплопроводность - 0,027-0,040 Вт/(м°С);

- влажность 1-3%;

- размер 2-8 мм;

- обладает отличными диэлектрическими свойствами и неплохой морозостойкостью (до -40°C);

- химическая стойкость;

- огнестойкость;

- гигроскопичность;

Немаловажным фактом в получении замечательных характеристик полистиролбетона является правильный выбор вяжущего вещества. В качестве вяжущего вещества при производстве полистиролбетонов используется обычный портландцемент.

Как правило, используются цементы марок М500Д0, М500Д20, М400Д0 и М400Д20. В данном курсовом проекте применяет портландцемент марки ПЦ400Д20. Фазовый состав выбранного портландцемента: C3S = 4,07 (САО) - 7,6 (SIO2) - 6,72 (А12О3) - 1,43 (Fe2О3) - 2,85 (SO3); C2S = 2,87 (SIO2) - 0,754 (3CAO.SIO2); C3A - 2,65 (А12О3) - 1,69 (Fe2О3); C4AF - 3,04 (Fe2О3).

Методика повышения вяжущих свойств цемента, прежде всего, связана с увеличением его удельной поверхности и оптимизации гранулометрического состава. С увеличением удельной поверхности цемента увеличивается его активность, а, следовательно, увеличиваются прочностные характеристики бетонных изделий, конструкций, особенно впервые сутки твердения.

Таким образом, повышение активности цемента позволит не только снизить расход цемента без отрицательных последствий для качества готовых изделий, но и сократить сроки выдержки изделий в формах, что наиболее актуально в технологии производства полистиролбетонных блоков. Насыпная плотность цемента составляет 1300 кг/м?, истинная 3100 - 3200 кг/м?.

Так же портландцемент характеризуются физико-механическими свойствами. (Таблица 2.1).

Таблица 2.1 Физико-механические свойства портландцемента

Наименование материала Плотность, кг,м? Влажность, % Марка

Портландцемент 2900-3200 1-2 ПЦ400Д20

В качестве добавки в составе сырьевой смеси используется смола древесная омыленная (СДО). Применяется в качестве комплексной (пластифицирующей, воздухововлекающей, морозостойкой и антисептической) добавки для приготовления бетонов различного назначения (легкого, тяжелого, гидробетона, пенополистиролбетона, пенобетона, полистиролбетона и других).

Добавка смола древесная омыленная СДО, вводится в бетонную смесь в количестве 0,1...0,2% от массы цемента. Применяется в целях: - экономии портландцемента на 5-7%; - снижения плотности бетона на 100-150 кг/м3; - улучшения удобоукладываемости бетонной смеси; - сокращения продолжительности формования изделий; - улучшения тепло- и звукоизоляционных свойств бетона; - повышения морозостойкости; - повышения биостойкости; - повышения долговечности бетонных изделий.

Смола СДО, обладая способностью к воздухововлечению, снижает поверхностное натяжение воды и этим способствует образованию очень мелких воздушных пузырьков - сфероидов. При этом преимущество СДО заключается не столько во введении воздуха в цементную смесь, сколько в преобразовании неравномерно распределенных в ней крупных воздушных включений (которые снижают прочность и морозостойкость) в мириады мелких воздушных пузырьков сферической формы. Размер этих пузырьков менее 1 мкм, в отличии от ряда других пенообразователей, где размер этих пузырьков достигает 5 мкм и более. Ряд экспертов позиционируют СДО как порообразователь.

Расходы добавки СДО для обеспечения объема вовлеченного в смесь воздуха от 5 до 15 составляет от 0,1 до 0,3 от веса цемента в зависимости от вида применяемого крупного и мелкого заполнителей и типа смесителя.

Смола древесная омыленная получена путем омыления частично конденсированной (термообработанной) древесной смолы щелочью.

Еще одним важным компонентом для производства полистиролбетонной смеси является вода. Вода добавляется в смесь для гидратации цемента. Поскольку минимальное количество воды необходимое для гидратации слишком мало, чтобы обеспечить достаточную обрабатываемость, дополнительная вода необходима, чтобы “пластифицировать” смесь и сделать возможными ее обработку и укладку на месте.

2.2 Состав сырьевой массы

Каждый сырьевой компонент играет важную роль в составе сырьевой смеси. Вспененные гранулы полистирола обеспечивают важные теплоизоляционные свойства, которые являются основополагающими для полистиролбетона. Гранулы полистирола имеют сравнительно низкую плотность и высокую пористость, что обеспечивает низкие весовые показатели и теплоизоляционные свойства готовой продукции [2].

Так же не маловажным компонентом сырьевой смеси является портландцемент в качестве связующего. Портландцемент своими прочностными показателями обеспечивает надежный каркас готовой продукции и повышает показатели на морозостойкость и водопоглощение.

Третьим компонентом, выбранным для данного курсового проекта, является смола древесная омыленная. Ввод в сырьевую смесь СДО обеспечивает повышение биостойкости, удобоукладываемости, снижение плотности бетона, сокращает продолжительность формования изделий тем самым, повышая производительность.

В курсовом проекте количественный состав сырьевой смеси (таблица 2.2) применяется по рецептуре одного из лучших заводов по производству стройматериалов в Екатеринбурге и в Свердловской области - ООО "Завод полистиролбетон". Данное предприятие специализируется по выпуску полистиролбетона с 2001 года, известно среди производителей строительных материалов отменным качеством и широким спектром предлагаемой продукции.

Таблица 2.2 Состав сырьевой смеси для получения полистиролбетона

Наименование компонентов Расход компонентов на получение 1м? изделия Содержание компонентов в смеси, % с учетом жидкого компонента (воды) Без учета жидкого компонента (в абстрактно сухом состоянии)

Вспененные гранулы полистирола (кг) 15 7,5 8,5

Портландцемент (кг) 160,3 80,15 91,0

Смола древесная омыленная (кг) 0,7 0,35 0,5

Вода (л) 124 12 -

2.3 Обоснование выбора способа производства

На сегодняшний день основным способом производства стеновых камней (блоков) из полистиролбетона является литье в металлические формы. Данный способ представлен не трудоемкостью технологических процессов, возможностью комплексной механизации и автоматизации производства, санитарно-гигиенические и безопасные условия труда. Такой способ производства блоков из полистиролбетона предусматривает высокое качество изделий, получаемое за счет подбора исходных компонентов.

Основной характерной особенностью данного производства является сравнительно не дорогая стоимость технологических процессов. Это обусловлено не трудоемкостью самих процессов и высокой производительностью современного оборудования.

Так же немаловажной особенностью данного способа производства полистиролбетона является безопасность по отношению к окружающей среде. При производстве блоков не выделяется токсичных веществ, загрязняющих окружающую среду.

2.4 Обоснование выбора технологической схемы

В выборе технологической схемы производства играют важную роль такие показатели как особенность используемого сырья, поточность и непрерывность производства, компактность, сокращение количества оборудования, снижение производственных потерь, высокое качество продукции, улучшение условий труда, эффективность обеспылевания.

Для данного производства в технологической схеме возможно использование в качестве заполнителя либо бисерных гранул полистирола, что предполагает в последующем их предвспенивание в определенном технологическом переделе, либо использование пенополистирольных гранул (предвспененых), что облегчает технологический процесс. В курсовом проекте предусмотрено использование бисерных гранул с последующим предвспениванием, что позволяет контролировать на производстве температуру, продолжительность и интенсивность вспенивания тем самым, обеспечивая в последующем необходимые показатели заполнителю.

В данном курсовом проекте по производству полистиролбетона необходимыми технологическими операциями является: - доставка сырьевых компонентов на склады;

- вспенивание гранул полистирола;

- сушка гранул ПСВ;

- дозирование сырьевых материалов в бетоносмеситель;

- перемешивание всех компонентов;

- формование;

- сушка полуфабриката;

- распалубка;

- доставка на склад готовой продукции.

Особенностью и главным преимуществом представленной технологической схемы является упрощение некоторых технологических процессов. Например, в связи с особенностями выбранных сырьевых материалов не предусматривается такие технологические операции как добыча, дробление, помол, а осуществляется закупка данных компонентов. Это значительно сказывается на энергосбережении, снижении трудоемкости процесса производства и обеспечивает снижение времени на процесс выпуска готовой продукции.

Стадии выбранной технологической схемы производства обеспечивают высокое качество выпускаемых изделий, которыми являются блоки из полистиролбетона. За счет исключения некоторых стадий производства, которые не являются уместными в данном процессе, значительно возрастает производительность продукции и снижается расход топлива, затраченного на производство.

Данная технологическая линия отличается непрерывностью производства и сравнительной компактностью. В связи с использованием нового высокотехнологического оборудования, выбранная технология обеспечивает безопасные условия труда.

2.5 Технологическая схема

Первым этапом технологической схемы по производству полистиролбетона является доставка компонентов на склад сырьевых материалов. Бисер полистирола поступает на склад самосвальной машиной в фасовочных пакетах. Доставка портландцемента на склад осуществляется навалом самосвальной машиной. Добавка СДО поставляется на склад в цистернах т.к. производится в жидком виде.

Последующим этапом технологической схемы является вспенивание бисерных гранул полистирола. Вспенивание гранул осуществляется методом тепловой обработки насыщенным водяным паром и выполняется в две стадии. Первичное вспенивание, далее выдержка 4-12 часов и вторичного вспенивания. Установка состоит из загрузочного бункера для сырья, вертикально установленной на раме тепловой камеры, снабженной лопастным ворошителем, шнекового питателя для подачи сырья в камеру, приводов ворошителя и питателя, разгрузочного окна и пульта управления.

Для вспенивания гранул в данном курсовом проекте применяется установка ПНД-1000 (рисунок 2). Установка эксплуатируется на объектах, обеспеченных электроэнергией и водой. Вода необходима для работы парогенератора (если не предусмотрена система централизованного пароснабжения).

Принцип работы установки: исходное сырье из расходного бункера посредством шнекового питателя подается в тепловую камеру предвспенивателя. Под воздействием водяного пара, полистирольные гранулы размягчаются и начинают вспениваться. Гранулы увеличиваются в объеме, при этом вытесняются невспененными гранулами в направлении разгрузочного окна. Лопасти ворошителя перемешивают вспененные гранулы, препятствуя слипанию и способствуя равномерному перемещению материала к разгрузочному окну установки. Вторичное предвспенивание гранул полистирола осуществляется таким же способом, как и первичное вспенивание.

Рисунок 2 - Установка ПНД-1000

Результатом вспенивания является увеличение гранул в размере, гранулы могут быть вспенены до 50% от собственной плотности.

Вспененные полистирольные гранулы содержат до 10-15% влажности, к тому же внутри гранул создается разрежение вследствие конденсации водяного пара. Это может привести к деформации (сжатию) вспененных полистирольных гранул, сжатие гранул резко снижает объем материала и приводит к значительному увеличению насыпной плотности. Поэтому вспененные полистирольные гранулы необходимо просушить для стабилизации внутреннего давления и упрочнения наружных стенок гранул. Применение пневмодинамических сушек-транспортеров (рисунок 3) вспененного полистирола позволяет быстро и эффективно снизить остаточную влажность материала до 6-3%, одновременно перемещая материал в бункеры вылеживания. Вспененные полистирольные гранулы находятся в бункере вылеживания около 4-12 часов.

Корпус сушильной установки имеет поворотные заслонки для регулировки направления потока нагретого воздуха. В камеру тепловой обработки непрерывно подается воздух, подогретый до 40-50?С. Предварительно вспененные гранулы попадают через загрузочный люк корпуса сушильной установки внутрь, где подвергаются воздействию воздушно-тепловой обработки, что приводит к стабилизации внутреннего давления и упрочнения наружных стенок гранул.

Вспененные гранулы, попадающие в сушильную установку должны находиться в непрерывном движении в сторону всасывающего вентилятора пневмотранспорта. Путем поворота заслонок корпуса сушильной установки необходимо отрегулировать поток нагретого воздуха таким образом, чтобы гранулы не скапливались и не застаивались на одном месте.

Затем гранулы попадают внутрь всасывающего вентилятора, откуда при помощи воздушного потока транспортируются в систему пневмотранспорта.

После сушки вспененные гранулы полистирола пневмотранспортом поступают в бункер вылеживания.

Пневмотранспорт представляет собой систему, состоящую из воздуховодов, радиальных вентиляторов низкого давления и поворотных заслонок с ручным, либо пневматическим приводом (рисунок 4). Управление работой системы пневмотранспорта осуществляется с отдельного блока управления. Система пневмотранспорта предназначена для транспортирования вспененных гранул полистирола объемной плотностью от 6 до 50 кг/м3 посредством воздушного потока между бункерами вылеживания и технологическими участками производства. Воздуховод системы изготавливается из оцинкованной стали и может быть любой конфигурации в зависимости от размеров и формы производственного помещения. Конструкция поворотных заслонок представляет собой цилиндрический барабан из тонкой листовой стали с двумя фланцами по торцам для присоединения. На корпусе в осях закреплена поворотная лопатка. Количество и мощность вентиляторов зависит от протяженности воздуховодов и производительности системы [3].

Бункера вылеживания и промежуточный бункер представляют собой металлический каркас с закрепленным внутри него мешком из воздухопроницаемой ткани. Бункера вылеживания предназначены для высушивания и стабилизации давления в гранулах полистирола после процесса вспенивания, а также для промежуточного хранения гранул. Бункера вылеживания соединяются между собой и с технологическими участками системой пневмотранспорта. Необходимое количество бункеров вылеживания и их суммарный объем определяются требуемым объемом производства. Габаритные размеры и объем бункеров могут быть различными, в зависимости от характеристик производственного помещения и объема производства. Для контроля уровня гранул полистирола в бункере вылеживания возможна установка датчиков, либо смотрового окна для визуального контроля. Промежуточный бункер предназначен для подачи на вторичное вспенивание полистирольных гранул после первичного вспенивания и вылеживания.

Дальнейшим оборудованием в технологической схеме является объемный дозатор (рисунок 5). Дозатор представляет собой бункер из оцинкованной стали, снабженный датчиком объема и затвором с пневмоприводом. Вспененный полистирол подается в бункер вентилятором пневмотранспорта через горловину, расположенную в верхней крышке. После заполнения бункера заданным объемом гранул, подача автоматически прекращается. Разгрузка бункера производится через затвор, который открывается и закрывается с помощью пневмопривода [4].

По наполнению дозатора, гранулы попадают в смеситель. После этого открывается пневмозаслонка дозатора, и материал поступает в смеситель. Вода заливается в специальные емкости перед началом смены. Емкости оснащены насосами, счетчиками воды и системой подогрева. Рекомендуемая температура воды-затворения 40-50 °С

Составляющие полистиролбетона (вспененные полистирольные гранулы, портландцемент, смола древесная омыленная, вода) дозированными частями подаются в смеситель.

Загрузка компонентов полистиролбетона в работающий смеситель производится в следующей последовательности: - вода; производство полистиролбетон сырьевой полуфабрикат

- СДО (предварительно растворимая в воде);

- портландцемент;

- отдозированный по объему ПСВ.

Общая продолжительность приготовления полистиролбетона, включая время загрузки компонентов и продолжительность их перемешивания, должна составлять не менее 3-5 мин. В процессе перемешивания компонентов должен осуществляться визуальный контроль над слитностью и удобоукладываемостью полистиролбетона.

Смешение компонентов осуществляется в установке РС-1750 (рисунок 6). Установка РС-1750 - смеситель горизонтального типа, оснащенный героторным насосом. Предназначен для приготовления и транспортировки пенобетонной, полистиролбетонной смесей различной плотности к месту укладки. Установка отлично зарекомендовала себя при проведении работ по устройству стяжки пола, для тепло, звукоизоляции кровли, подвалов и при монолитной заливке стен. Установки снабжены колесами для перемещения на строительном объекте. В случае невозможности перемещения на колесах, установки разбираются на отдельные узлы, каждый из которых весит не более 200 кг.

Перед подачей воды в смеситель вода проходит стадию подготовки.

Комплекс подготовки воды проходного типа предназначен для подогрева, поддержания заданной температуры и напорного дозирования в технологическом процессе воды количеством, заданным оператором (рисунок 7).

Подогрев воды и транспортировка в накопительную емкость производится с помощью электрокотла и системы гидроциркуляции. Управление и регулировка параметров осуществляется оператором. Дозирование осуществляется в определенном объеме, предварительно заданным оператором. Дозатор обеспечивает производительность до 17 м3/ч и дозирование в диапазоне от 1 до 9999 л.

Последующий этап - формование полистиролбетонного массива.

Представляет собой процесс заливки полистиролбетонной смеси в предварительно смазанные формы для формования полистиролбетонного массива. Одним из ключевых факторов, влияющих на качество производимой продукции, является правильный выбор форм для изготовления блоков из полистиролбетона.

Скорость твердения полистиролбетонного массива в формах зависит от следующих основных факторов: активности вяжущего, температуры в помещении и наличия камеры термической обработки. Использование камеры позволяет ускорить процесс набора распалубочной прочности, а также получить полистиролбетон с повышенными прочностными характеристиками. Использование передвижных форм со съемными бортами для заливки полистиролбетона позволяет исключить из технологического процесса подъемные механизмы, что в свою очередь уменьшает материалоемкость и снижает материальные затраты.

Резка массива на полистиролбетонные стеновые блоки с заданными размерами осуществляется с помощью автоматизированного резательного комплекса.

Резательный комплекс «РК-3» является универсальным и предназначен для вертикальной распиловки массива пенобетона, полистиролбетона или газобетона на блоки заданных размеров. Для заливки и формования массива используется форма ФМ-0,84 м3, либо ФМ-1,47 м3. Блоки, получаемые при распиловке массива имеют неизменные длину и высоту, а толщина блока задается оператором.

Резательная технология позволяет уйти от использования большого количества дорогостоящих кассетных форм, добиться высокой точности размеров блоков и качества их поверхности. Ленточными пилами можно резать блоки практически на любой стадии твердения [5].

После распиловки готовые блоки укладываются на поддон и обтягиваются стрейч пленкой. Упаковка осуществляется с помощью паллетоупаковщика.

Поддоны с полистиролбетонными блоками хранятся на складе готовой продукции до набора 70 %-прочности и отпускной влажности не более 25 % (7-10 дней). Температура должна быть не менее 150 С. Поддоны с блоками устанавливаются в 2-3 яруса, занимаемая площадь рассчитывается исходя из ежедневной производительности.

2.6 Физико-химические процессы формирования структуры полистиролбетона

Отличительной особенностью теплоизоляционных материалов является высокопористая структура, обеспечивающая их функциональные свойства. При получении этой группы материалов стремятся увеличить объем пор и создать соответствующий характер пористости. Для полистиролбетона целесообразна ячеисто-зернистая (комбинированная) структура с равномерным распределением замкнутых пор в объеме изделия.

Различают следующие группы способов поризации материалов, позволяющие направленно регулировать объем и характер пористости: - вспучивание - способ основан на выделении в пластично-вязкой массе или введении в нее газовой фазы, которая насыщает массу, увеличивает ее объем, формирует ячеистую структуру; варианты вспучивания: низкотемпературное газообразование, высокотемпературное газообразование, пенообразование (воздухововлечение); используют в производстве ячеистых бетонов, пеностекла, пенопластов, гранул из растворимого стекла, вспученного вермикулита и перлита;

- удаление порообразователя - способ основан на испарении или выжигании порообразователя, которые происходят при воздействии повышенной температуры; при этом объем поризуемой массы не изменяется; варианты способа - высокое водозатворение; введение выгорающих добавок; используют в технологии древесноволокнистых плит, акустических минераловатных плит; в производстве керамических высокопористых материалов;

- неплотная упаковка - способ основан на свойлачивании (перепутывании) волокон, механическом диспергировании и рассеве зернистых компонентов массы; реализуется в производстве минеральной ваты, древесноволокнистых плит, гранулированных теплоизоляционных засыпок;

- контактное омоноличивание - способ основан на склеивании зернистых и волокнистых элементов структуры в местах контакта с помощью тонких прослоек; реализуется в производстве минераловатных изделий на связующем; бетонов на пористых заполнителях;

- объемное омоноличивание - способ основан на заполнении пустот между высокопористыми зернами; реализуется в производстве композиций из вспученного перлита и вермикулита, стеклопора;

- создание комбинированных структур - способ предполагает сочетание нескольких приемов поризации; например, в производстве композиции из гранулированной минеральной ваты и полимерного связующего.

Для обеспечения полистиролбетона ячеисто-зернистой структурой применяется способ создания комбинированных структур. Комбинированный способ предусматривает применение двух видов поризации: первоначальное вспучивание гранул полистирола с последующим объемным омоноличиванием пустот между высокопористыми гранулами вспененного полистирола.

Вспучивание происходит за счет насыщения пластично-вязкой массы размягченных гранул полистирола газовой фазой. Что влечет за собой увеличения объема этих гранул и образования в них ячеистой структуры.

Общая пористость материала с ячеистой структурой образуется из ячеистой пористости (макропористости) и пористости межпоровых перегородок (микропористости) [6]. Принципиально возможно увеличение объема пористости путем изменения характера пористой ячеистой структуры и межпоровых перегородок. Для этого необходимо иметь в материале поры различных размеров. Полидисперсный характер распределения пор по размерам при определенных условиях обеспечивает высокую вероятность равномерного размещения пор меньших размеров между порами больших диаметров (рисунок 11).

Рисунок 11 - Упаковка пор сферической формы в бинарную решетку

Межпоровые перегородки в материале с ячеистой структурой должны быть не только тонкими, но и близкими между собой по толщине. Различие межпоровых перегородок по толщине существенно снижает прочность материала. Разрушение наиболее тонких (слабых) перегородок влечет за собой перераспределение нагрузок на оставшиеся более прочные перегородки.

Для теплоизоляционных материалов оптимальной ячеистой структурой следует считать равномерно распределенную в виде полидисперсных по размеру, замкнутых, деформированных в правильные многогранники пор с глянцевой поверхностью припорового слоя, разделенных тонкими плотными, одинаковыми по сечению межпоровыми перегородками. Реально достижимые толщины перегородок и неоднородность толщин в объеме материала составляют для полистиролбетона с ячеистой структурой соответственно 0,006…0,01 и 1…2-10~3 мм. Плотность межпоровых перегородок определяется их пористостью, которая слагается из пористости, создаваемой водой затворения, и межзерновой пористости, характерной для неорганических материалов зернистого строения. Первый из этих двух факторов зависит от количества воды затворения (В/Т) или количества разбавителя, а также от доли жидкой фазы, связываемой в процессе твердения. Второй фактор определяется гранулометрическим составом твердых компонентов, формой зерен, шероховатостью их поверхности, а также реологическими характеристиками смеси и интенсивностью уплотнения. Форма пор характеризует степень деформирования сферических пор в правильные многогранники. Повышение объема ячеистой пористости системы, снижение поверхностного натяжения, повышение устойчивости массы, быстрая фиксация пористой структуры путем отверждения приводят к увеличению объема пор - многогранников [7].

Для систем, проходящих стадию пиропластического состояния увеличить однородность распределения порообразователя в массе, оптимизировать его концентрацию в ней, а также дисперсность газообразователя; выбрать рациональные режимы тепловой обработки для достижения соответствия кинетики изменения реологических свойств массы и газовыделения в ней, а также условий для наиболее полного омоноличивания компонентов смеси и уменьшения остаточных напряжений в поризованном материале.

Вторым способом поризации, применяемым для обеспечения комбинированной структуры полистиролбетона, является объемное омоноличивание (рисунок 12). Это осуществляется за счет заполнения связующей массой (портландцементом) всех пространств между частицами.

Рисунок 12 - Объемное омоноличивание

Понятие «оптимальная зернистая пористость» бывает различным в зависимости от способа ее создания и условий эксплуатации. Следует различать два вида зернистой структуры: нестационарная зернистая структура, характерная для засыпной теплоизоляции; в этом случае контакт между зернами осуществляется только за счет механического трения.

Оптимальная нестационарная зернистая структура характеризуется высокопористыми мелкими зернами монофракционного состава. Форма зерен и характер их поверхности в этом случае не имеют первостепенного значения.

Оптимальная стабильная зернистая структура формируется из высокопористых зерен увеличенного размера и монофракционного состава со сферической формой и уплотненным поверхностным слоем.

За счет сцепления портландцемента со вспененными гранулами полистирола образуется зернистая структура полистиролбетона.

2.7 Структура и режим работы предприятия

Структура предприятия во многом зависит от вида выпускаемой продукции. Основные подразделения предприятия по выпуску блоков из полистиролбетона: - склады сырьевых материалов - хранят нормативный запас сырья (2 - 10 сут); обеспечивают условия для сохранения требуемого качества сырья; оснащены погрузочно-разгрузочным оборудованием;

- производственные (основные) цехи - осуществляют переработку сырья в готовую продукцию (например, карьер, дробильное отделение; цех помола сырья; сушильное отделение; цех обжига);

- вспомогательные цехи - осуществляют ремонт оборудования, изготовление инструмента, приспособлений; вырабатывают энергию

Разработана технологическая схема по выпуску блоков из полистиролбетона. Полистиролбетонные блоки при небольших затратах надежно защищают теплоизоляционную мембрану от механических повреждений и создают для нее положительный температурный режим, что, в свою очередь, существенно увеличивает срок ее эксплуатации. Блоки имеют ячеисто-зернистую структуру. Она представляет собой поры, имеющие форму ячейки.

В курсовом проекте освещены два вида порообразования: вспучивание и объемное омоноличивание, обеспечивающие комбинированную структуру.

Выбор способа производства блоков из полистиролбетона обусловлен относительно низкими энергозатратами, доступностью сырьевых материалов, относительно несложной технологией производства, себестоимостью готовой продукции.

Технологическая схема производства состоит из следующих стадий: доставка сырьевых материалов; подготовка сырьевых материалов; дозирование; смешивание; формование; твердение; резка; упаковка; склад готовой продукции.

Для обеспечения заданных форм готовой продукции в курсовом проекте предусмотрено формование блоков в необходимые, заранее подготовленные формы.

Для обеспечения заданного качества готовой продукции предусмотрена система технологического контроля, включающая проверку продуктов процесса на определенных стадиях технологических переделов. Такие как, проверка сырьевых компонентов на влажность, проверка сырьевой смеси на текучесть, проверка готовой продукции на прочность при сжатии, морозостойкость, пожаростойкость и др.

Выполнены расчеты состава сырьевой смеси, материального баланса, производительной программы предприятия, расчет потребности в материалах на 20 тыс. м?/год, расчет количества оборудования, расчет необходимых энергетических ресурсов. По выполненным расчетам материального баланса определена потребность в сырьевых материалах, составляющая 173188,24 т/год.

Графическая часть курсового проекта содержит технологическую схему цеха по выпуску блоков из полистиролбетона и эскиз изделия готовой продукции.

Преимуществами разработанной технологической схемы являются относительно несложные технологические процессы на определенных переделах, невысокие финансовые затраты на осуществления данного производства, автоматизация производства, высокое качество готовой продукции при значительно доступной себестоимости.

1. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. - М.: Стройиздат, 1989. - 384 с.

2. Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции. - М.: Высш. шк., 1990. - 495 с.

3. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение.-М.: Высш. шк., 2002. - 701 с.

4. Строительные материалы: Справочник / Под ред. А.С. Болдырева и П.П. Золотова. - М.: Стройиздат, 1989. - 567 с.

5. Бобров Ю.Л., Овчаренко Е.Г., Шойхет Б.М., Петухова Е.Ю. Теплоизоляционные материалы и конструкции. - М.: ИНФРА - М, 2003 - 268 с.

6. Наназашвили И.Х., Бунькин И.Ф., Наназашвили В.И. Строительные материалы и изделия / Справочное пособие. - М.: Аделант, 2006. - 480 с.

7. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. - М.: Стройиздат, 1989. - 384 с.

8. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Устенко А.А. Технология теплоизоляционных материалов. - М.: Стройиздат, 1980. - 399 с.

9. Китайцев В.А. Технология теплоизоляционных материалов. - М.: Стройиздат, 1970. - 384 с.

10. Чаус К.В., Чистов Ю.Д., Лабзина Ю.В. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций. - М.: Стройиздат, 1988. - 448 с.

11. Худяков В.А., Прошин А.П., Кислицына С.Н. Современные композиционные строительные материалы-Ростов н/Д:Феникс, 2007. - 220 с.

12. Строительные материалы. Справочник / Под ред. Люсова А.Н. , Золотова П.П., Болдырева А.С., М.: Строиздат, 1989. - 567 с.

13. Горяйнов К.Э., Дубенецкий К.Н., Васильков С.Г. , Попов Л.Н. Технология минеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов. - М.: Строиздат, 1976 - 536 с.

Размещено на .ru