Технологическая линия производства теплоизоляционных изделий из газобетона

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального  образования 

«Магнитогорский государственный технический

университет им. Г.И.Носова»

 

Архитектурно-строительный факультет

 

Кафедра строительных материалов и изделий

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

по дисциплине: Технология бетонов

на тему:           .

 

 

Исполнитель: Студенков Сергей Сергеевич студент 5 курса, группа 270106

\(Ф.И.О.)

Руководитель: Воронин Константин Михайлович, профессор.

(Ф.И.О. должность, уч. степень, уч. звание)

 

Работа допущена к защите «___» ___________ 2011 г. ______________________

(подпись)

Работа защищена«___»___________ 2011 г. с оценкой _________  ______________

(оценка) (подпись)

 

 

 

 

Магнитогорск, 2011

 

Оглавление.

 

Введение  3

1. Технологическая  часть 4

1.1. Аналитический  обзор 4

1.2. Подбор состава  бетона 11

2. Экономическая  часть 17

Заключение 19

Список литературы 20

 

Введение

Производство  теплоизоляционных изделий из газобетона автоклавного твердения является перспективной отраслью производства на фоне растущих объемов каркасного строительства. Однако для различного рода строительства применяются различного же рода строительные материалы. Так, для высотного строительства часто неприменимы конструкции, применимые для низкоэтажного строительства. Различные конструкционные требования к различным строительным материалам определяют различные требования по различным же параметрам  (прочность, плотность, морозостойкость и т.д.). Ответом промышленности на эти широкие требования является подбор технологии производства и используемых в производстве материалов. В частности, для бетонных конструкций существует множество различных материалов для получения бетонной смеси, множество методов обработки бетона как до начала схватывания, так и во время процесса схватывания и после набора некоторой (транспортной и выше) прочности. Однако же, основной задачей технологов является подбор наиболее экономичного состава бетона, чтобы, однако, впоследствии готовое изделие отвечало необходимым требованиям, и в первую очередь – прочности.

 

1. Технологическая  часть

1.1 Аналитический обзор.

В соответствии с ГОСТ 25485-89[1] теплоизоляционные ячеистые бетоны автоклавного твердения выпускаются с плотностями D-300,350,400. При этом класс прочности бетона составляет от B-0,5 до B-1,5.

Газобетоны  по используемым материалам классифицируются по различным признакам:

• по виду вяжущего – на цементном, смешанном, известковом, доменношлаковом и зольном (высокоосновном) вяжущем.
• По виду кремнеземистого заполнителя – на песчаные, зольные (золы угольные и сланцевые).

Кроме того, допустимо применение различных газообразователей - алюминиевая пудра, паста, стружка и пудра других активных металлов, порошки карбидов и других веществ, выделяющих газы при затворении вяжущего. Однако в настоящее время наиболее безопасным с точки зрения техники безопасности и оптимальным с технологической точки зрения является использование алюминиевых паст, в том числе и иностранных производителей.

По [1] при производстве газобетонных изделий допустимо также применение пластифицирующих добавок, ускорителей твердения применение последних позволяет существенно снижать расходы вяжущего (до 25%), повысить оборачиваемость технологического оборудования.

При подборе  состава бетонной смеси производится ряд замесов, и все составы проходят одинаковую обработку. При этом необходимо учитывать ряд технологических аспектов свойственных газобетонам. Это сроки начала и конца схватывания бетона, его реологические свойства, сроки газовыделения. По данным [2] при испытании составов с газообразователем – алюминиевой пудрой на вяжущем - извести-кипелке газовыделение начиналось практически сразу с начала затворения и через 10 минут подходило к концу. Однако рост пластической прочности, а значит и прочности структурной происходил плавно, хотя на конец газообразования был допустимым, однако полностью она набиралась через 90 минут. При использовании смешанного (цементно-известкового) вяжущего газовыделение растягивалось до 30 минут. Однако пластическая прочность достигала максимума уже через 50 минут. При использовании цементного вяжущего через 40 минут объёмы выделившегося газа составляли 70% от объёма выделившегося на извест ковом вяжущем, а пластическая прочность даже через 90 минут была очень мала.

Из сказанного выше следует, что при использовании в качестве вяжущего чистого цемента снижается газообразование, что приводит к росту расхода газообразователя, повышается собственно расход цемента как вяжущего, а также значительно возрастает время предварительной выдержки, снижая оборачиваемость технологического оборудования. При использовании в качестве вяжущего компонента только извести-кипелки достигается максимальная эффективность использования газообразователя и снижается срок роста до максимальной пластической прочности. При использовании смешанного известково-цементного вяжущего объём выделяющихся газов несколько ниже, также ниже максимальный уровень пластической прочности, однако существенно (в первые 5 минут – в 10…20 раз, в 20 минут – в 5 раз) выше скорость роста пластической прочности. Это в свою очередь повышает вязкость смеси, предотвращает расслоение бетонной смеси, приводит к созданию более равномерной структуры бетона, в которой поры распределены более равномерно, и они соразмерны в разных слоях смеси.

Однако, выбор на основании  только технологических аспектов недопустим. При анализе влияния состава бетонной смеси на прочностные характеристики готового изделия было выявлено, что для бетонов различного состава прочностные характеристики различны. Так, рассмотрим график (1). По нему видно, что при использовании одного и того же количества цемента (20%) бетоны  без добавок извести имеют невысокие показатели прочности в силу высокого количества не связанного химически песка. При добавках извести в количестве в 2 раза большем, чем цемента прочность бетона также не высока в силу нарушения структуры бетона при автоклавной обработке (объёмные колебания), пониженной гомогенности смеси. И при содержании извести и цемента в равных количествах, прочность готовых изделий оказывается максимальной. Причем, количество песка для бетона плотности D500 составляет 150% от общей массы вяжущих. На те же пропорции указывает [3], что говорит о достоверности обоих источников данных.

Цемент должен отвечать требованиям ГОСТ 10178-85 [4], не содержать добавок трепела, глиежа, трассов, глинита, опоки, пеплов.

 

 

Таблица 1

Характеристика	Значение
Удельная поверхность, см2/г	3500
Трехкальциевого алюмината, не более,%	6
Начало схватывания, не позднее, ч	2
Конец схватывания, не позднее, ч	4

 

Используемая  в производстве известь, согласно требований [1] должна быть негашеной кальциевой, быстро- или среднегасящейся, со скоростью гашения 5-15 минут СН 277-80 [5], содержащая CaO+MgO более 70%, пережога – менее 2 %. Известь должна соответствовать требованиям ГОСТ 9179-77.

В качестве заполнителя  может применяться кварцевый  песок размолотый до 2700…3000 см²/г, а также зола-унос ТЭЦ.

Зола-унос часто  характеризуется разным химическим составом, высокой дисперсностью  и пористостью. Эти качества приводят при её использовании к повышенной влагоемкости бетона, пониженной влагоотдаче, пониженной трещиностойкости бетона. Применение золы также ограничивается видом топлива ТЭЦ. Так, применима к использованию зола от антрацитовых и каменных углей с следующими характеристиками:

• Содержание кремнезема в золе не менее 40%;
• Потери при прокаливании золы не должны составлять более 8%. Для зол других углей – 5%;
• Удельная поверхность 2000…3000 см²/г.

При рассмотрении возможности применения золы-уноса необходимо учитывать и общую энергетическую обстановку в стране. С ростом добычи газа  и развитием газовой промышленности добыча угля становится крайне нерентабельной и специализирующейся в большей степени на добычи углей для металлургической промышленности. Кроме того, транспортировка угля, в отличие от газа, возможна только посредством колесного транспорта, что влечет за собой дополнительные расходы и удорожание угля.

Используемый  песок должен соответствовать ГОСТ 8736-93 [7].

При использовании  кварцевого песка необходимо производить его помол до удельной поверхности 2700 см²/г (для плотности D500). При этом кварцевые пески должны содержать не менее 90% SiO₂ (общего) или кварца не менее 75%, не более 3 % глины и 0,5% слюды.

Таким образом, рациональнее использование в качестве кременеземистого компонента кварцевого песка в силу его более высокой однородности химического состава, более ровной степени дисперсности (задано помольным оборудованием), а также большей обеспеченности ресурсами различных районов.

В качестве газообразователя возможно применение алюминиевой пудры, алюминиевой пасты, порошка цинка, карбида кальция, пергидроля. По ТУ ГОСТ 25485-89 в качестве газообразователей рекомендуется использовать алюминиевую пудру марок ПАП-1 и ПАП-2 по ГОСТ 5494. При этом выбор газообразователя основывается на нескольких критериях: удобство технологического использования, эффективность технологического использования, удовлетворение требованиям промышленной безопасности.

Использование карбида кальция  подразумевает под собой организацию соответствующих складов, наличие дополнительного помольного оборудования (так как карбид кальция производится в кусковом виде, а помол совместно с песком невозможен). Использование карбида кальция возможно непосредственно после помола, хранение его в порошковом виде недопустимо в силу его высокой реакционной способности (взаимодействие с влагой воздуха), в ходе чего выделяется взрывоопасный ацетилен, а карбид кальция превращается в карбонат, не выделяющий газов в требуемых условиях.

Газовыделение размолотого  карбида кальция при готовке бетона в скоростном бетоносмесителе происходит очень интенсивно и быстро (в пределах 2-х минут),  а также с выделением большого количества тепла. За это время бетон не успевает набрать соответствующую пластическую прочность, в связи с чем газовые поры группируются в более крупные образования, создавая крайне неравномерную структуру бетона и всплывают к верхним слоям.

Таким образом, использование  карбида кальция в качестве газообразователя видится нерациональным.

Возможно в качестве газообразователя использование перекиси водорода (пергидроля), который в щелочной среде и при нагревании выделяет кислород:

2H₂O₂ → 2Н₂О + О₂.

Но этот газообразователь практически  не используется по следующим причинам:

1. При хранении перекись водорода не сохраняет свои свойства постоянными. При воздействии на пергидроль солнечных лучей и тепловой энергии или при соприкосновении с металлами (кроме алюминия) он разлагается. Поэтому хранить его следует в прохладном 
   месте и перевозить в алюминиевой или стеклянной таре;
2. При попадании на кожу человека пергидроль может вызвать ожоги, 
   а поэтому при работе с ним надо соблюдать соответствующие меры 
   предосторожности (использовать спецодежду, защитные очки, резиновые перчатки и сапоги).

Наиболее рационально применение алюминиевой пудры или алюминиевой пасты. Технологические особенности использования газообразователей на алюминиевой основе сводятся к регулированию скорости газообразования. Для этого есть множество механизмов. Так, скорость газовыделения можно регулировать химическим путем (введением азотной кислоты для замедления или щелочей (до 0,5%Ц) для ускорения), изменяя температуру смеси (35…45⁰С), вибрируя смесь (ускорение) и т.д.

С технологической  точки зрения использование пудры  не требует особого технологического оборудования. Используются пудры ПАП-1 и ПАП-2. Она должна содержать 87…98% активного алюминия, иметь высокую удельную поверхность (6000…8500 см²/г); частицы пудры имеют форму лепестков с диаметром 20…50 мкм и толщиной 1…3 мкм, поверхность которых покрыта тонким слоем парафина или стеарина. Для удаления парафиновой пленки пудру прокаливают, однако такой технологический процесс пожароопасен, требует длительного времени (до 8 часов), наличие соответствующего оборудования, а кроме того снижает содержание активного алюминия на 10…15%. В настоящее время перед использованием пудр из них получают суспензии. Получение суспензий заключается в смешивании порошка с водным раствором ПАВ (5% от массы пудры) . При этом получаемые суспензии отличаются высокой устойчивостью, высокой степенью дисперсности зерен алюминия, возможностью использовать их в любой момент времени и одновременно с этим достаточной долгой сохранностью. Для приготовления суспензии требуется смеситель, дозатор.

[8] В настоящее время широко (по данным на 2008 год – 38%) используются и алюминиевые пасты отечественных (ООО «НСК-ТЕК», ООО «СУАЛ-ПМ-Краснотурьинск») и иностранных производителей (Schlenk - Германия). Пасты являются смесями алюминиевой пудры и комплексных органических добавок. Положительные черты алюминиевых паст следующие: