Разработка технологии производства плит дорожных покрытий

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Архитектурно-строительный институт

Кафедра архитектуры и строительных материалов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине «Технология бетона, строительных изделий и конструкций»

Выполнил: студент гр. СМ-10

Тюменцев С.А.

Новокузнецк

Введение

С развитием железобетонных конструкций, армированных сетками и каркасами, успешно начало развиваться строительство различных зданий и сооружений при наименьших трудовых затратах и повышенных сроках возведения.

Следующим этапом развития железобетона стало применение предварительно-напряжённых конструкций, что способствовало снижению расхода арматуры в железобетонных конструкциях, повышению их долговечности и трещиностойкости. Также значительным продвижением в развитие железобетона стало применение различных видов добавок.

На заводах железобетонных изделий важное значение имеет обеспечение необходимой прочности изделий в наиболее короткие сроки. Естественное твердение позволяет получить необходимую прочность через длительное время, что влечёт за собой увеличение количества форм (60-70 % массы всей стали) и производственных площадей. Решающим средством ускорения твердения бетона, в условиях заводской технологии сборного железобетона, является тепловая обработка.

Выпускаемые железобетонные изделия используются во всех областях строительства, т.к. железобетон является основным строительным материалом, и нашёл широкое применение в жилищном, промышленном, транспортном и сельскохозяйственном строительстве.

Целью проекта является разработка технологии производства плит дорожных покрытий.

Для выполнения цели необходимо выполнить следующие задачи:

-       выбрать и обосновать район строительства;

-       выбрать и охарактеризовать сырьевые материалы;

-       выбрать технологическую схему производства;

-       подобрать основное технологическое оборудование;

-       выполнить технологические расчеты.

1 Общая часть

.1 Выбор и обоснование района строительства

Проектируемый цех по производству дорожных плит с предварительно напряженной арматурой производительностью 20000м³/год планируется разместить на промышленной площадке завода ОАО «ЕВРАЗ Объединенный ЗСМК» в городе Новокузнецке.

Строительство цеха целесообразно и экономически выгодно, так как на данном заводе имеются производственные площади, складские помещения для сырьевых материалов и свободные площади для складирования готовой продукции. Имеются коммуникации для обеспечения предприятия электроэнергией, сжатым воздухом, природным газом и водой. Для доставки сырьевых материалов и сбыта готовой продукции имеются автотранспортные пути, а также на территорию завода проложена ветвь железнодорожного сообщения. Цемент доставляется из города Топки, по железной дороге. Щебень привозится с дробильно-сортировочного завода по ж/д дороге с карьера ООО « Авангард». Арматурная сталь доставляется с металлургических предприятий города Новокузнецка, ж/д транспортом.

Климатические условия для строительства цеха:

- сейсмичность 7 баллов;

-       снеговая нагрузка 150 кг/м³;

-       расчетная температура наружного воздуха для ограждающих конструкций 40 ⁰С;

-       нормативная глубина промерзания грунта 210 см;

-       направление ветра Ю-З;

-       годовое количество осадков 600 мм;

-       температура холодной пятидневки минус 38 ⁰С.

1.2 Назначение, характеристика и номенклатура выпускаемой продукции

Плиты дорожные из тяжелого бетона B-22,5 F-150, W-2, П-4; выпускаемые по ГОСТ 21924.0-84 «Плиты железобетонные для покрытий городских дорог». Плиты дорожные изготавливают из тяжелого бетона, размером 6×2.0×0.14м и предназначенные для устройства сборных дорожных покрытий.

Плиты изготавливают рабочей поверхностью (верхняя поверхность дорожного покрытия) «вниз». Рабочая поверхность плит, изготавливаемая этой поверхностью «вниз» должна иметь рифление. Рифление поверхности образуют путем применения в качестве днища поддона форм стального листа с ромбическим рифлением по ГОСТ 8568. Лист на поддоне располагают так, чтобы большая диагональ ромба была перпендикулярна к продольной оси плиты.

Армирование плит производят:

- в продольном направлении - напрягаемой арматурой;

-       в поперечном направлении - ненапрягаемой арматурой.

В качестве напрягаемой арматуры плит применяют стержневую арматурную сталь класса Ат-V марки 23Х2Г2Т. Ненапрягаемая арматура - из стержневой арматурной стали классовА-111 и арматурной проволоки Вр-1. Плиты обозначают марками в соответствии с ГОСТ 23009-78.Марка плиты состоит из буквенно-цифровых групп, разделенных дефисом.

Первая группа содержит обозначение типа плиты и ее номинальные размеры в дециметрах (с округлением значений до целого числа):

- для прямоугольных плит - длину и ширину;

-       для трапецеидальных плит - длину;

- для шестиугольных плит - диагональ.

Во второй группе приводят значение нагрузки, на которую рассчитана плита.

Для предварительно напряженных плит во второй группе марки приводят также класс напрягаемой арматурной стали.

Марку плит, изготовляемых с пазами для беспетлевого монтажа или с отверстиями для цангового захвата (вместо монтажных петель), дополняют буквой Б. Плиты для постоянных дорог (тип 1), прямоугольной, длиной 6000 и шириной 1750 мм, рассчитанной под автомобиль массой 30 т, с напрягаемой арматурой из арматурной стали класса A-V: 1П60.18-30AV

Плиты следует изготовлять из тяжелого бетона средней плотности более 2200 до 2500 кг/м³ включительно, удовлетворяющего требованиям ГОСТ 26633.

Плиты должны изготавливаться из бетона класса по прочности на растяжение при изгибе В_btb = 3,6 и класса по прочности на сжатие В25. При этом фактическая прочность бетона на сжатие не должна быть ниже 29,4 МПа (300 кгс/см²). Нормируемая передаточная прочность бетона - 70 %

В качестве вяжущего применяют портландцемент по ГОСТ 10178, предназначенный для бетона дорожных покрытий. Крупный и мелкий заполнители - по ГОСТ 10268 (крупность зерен крупного заполнителя - не более 20 мм). Пластифицирующие и воздухововлекающие (газообразующие) химические добавки, применяемые при приготовлении бетона, должны удовлетворять требованиям нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке. Вода - по ГОСТ 23732. Формы и размеры арматурных и монтажно-стыковых изделий должны соответствовать требованиям, приведенным в ГОСТ 25912.4. Сварные арматурные и монтажно-стыковые изделия должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10922.

Стержневая арматурная сталь должна удовлетворять требованиям:

- Ат- V - ГОСТ 10884;

-       А-111 - ГОСТ 5781;

-       Арматурная проволока Вр-1 - ГОСТ 6727.

Расход напрягаемой арматуры и общий расход арматуры на плиту уточняют с учетом действительной длины напрягаемой арматуры, принимаемой в зависимости от способа натяжения арматуры и конструкции захватных устройств. Натяжение напрягаемой арматуры плиты осуществляется механическим способом. Значение напряжений в напрягаемой арматуре, контролируемые по окончании ее натяжения на упоры, для арматурной стали класса Ат-V - 590 Мпа (5400 кгс/см²).Применяемые для смазки форм материалы не должны оказывать вредного воздействия на бетон. Смазку форм следует наносить тонким слоем равномерно по всей поверхности поддона формы, с удалением образовавшихся в отдельных местах излишков смазки. Укладку бетонной смеси в форму при изготовлении плит рабочей поверхностью «вниз» производят при перепаде температур поддона формы и бетонной смеси не более 20^оС. Режим тепловой обработки плит должен соответствовать установленному технологической документацией согласно указаниям СниП 3.09.01. Характеристика выпускаемой продукции представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика выпускаемой продукции

1.3 Состав предприятия и режим работы

Состав предприятия и режим работы представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Режим работы предприятия

.4 Выбор и обоснование технологической схемы производства

Производство дорожных плит в заводских условиях можно производить различными способами: стендовым, конвейерным и агрегатно-поточным.

Стендовая технология предусматривает изготовление изделий стационарно, т.е. технологическое оборудование при изготовлении изделий, материалы и рабочие звенья перемещают от одной стендовой формы к другой, поэтому стендовый способ производства отличается длительностью технологического процесса, неподвижное размещение стендовых форм требует больших производственных площадей. Всё это приводит к высоким трудовым затратам при выпуске конструкций. Организация стендового производства не обеспечивает повышенного уровня механизации и автоматизации технологических процессов. Стендовый способ является малопроизводительным и используется на предприятиях низкой и средней мощности или полигонах. При конвейерном способе весь технологический процесс разбивается на отдельные элементы, операции, которые выполняются одновременно, независимо друг от друга на отдельных постах. При конвейерном способе формы перемещают от поста к посту специальными транспортными устройствами. Каждый пост линии обслуживается закреплённым за ним звеном. Однако, конвейерный способ требует больших капитальных затрат и вложений на обслуживание механизмов, транспортного и технологического оборудования; не обладает гибкостью технологической линии, требует значительных расходов на переналадку оборудования при выпуске другого вида продукции. Поэтому проектировать конвейерную линию не рационально и не целесообразно. Для производства аэродромных плит принимается типовая схема полу конвейерной технологии. Эта схема обладает гибкостью, прерывная поточная линия состоит из конвейера подготовки форм и формования и отдельно стоящих форм (ТВО) периодического действия. Схема объединяет в себе агрегатно-поточную и конвейерную схему производства. При значительно малых капитальных вложениях позволяет получить высококачественную продукцию на не больших площадях, уменьшить трудоемкость производства и снизить себестоимость.

Рисунок 1 - Технологическая схема производства дорожных плит

1.5 Характеристика сырьевых материалов

Сырьевые материалы для приготовления бетонной смеси:

- портландцемент марки 400, удовлетворяющий требованиям ГОСТа 10178-85, клинкер, по химическому составу соответствующий технологическому регламенту. Массовая доля оксида магния (MgО) в клинкере не должна быть более 5 %. нормальная густота цементного теста 27 %;Допускается замена части минеральных добавок во всех типах цемента добавками, ускоряющими твердение или повышающими прочность цемента и не ухудшающими его строительно-технические свойства (кренты, сульфоалюминатные и сульфоферритные продукты, обожженные алуниты и каолины). Суммарная массовая доля этих добавок не должна быть более 5 % массы цемента;

- щебень, удовлетворяющий требованиям ГОСТа 8267-93, Настоящий стандарт распространяется на щебень и гравий из горных пород со средней плотностью зерен от 2,0 до 3,0 г/см, применяемые в качестве заполнителей для тяжелого бетона, а также для дорожных и других видов строительных работ. Фракция 5-20, марка прочности по дробимости - 800, водопоглощение - 0,8 %, морозостойкость 150 циклов, содержание слабых зерен - 5 %, содержание лещадных зерен - 23 %, содержание пылевидных, илистых и глинистых частиц - 2 %. Стойкость щебня и гравия определяют по минералого-петрографическому составу исходной горной породы и содержанию вредных компонентов и примесей, снижающих долговечность бетона и вызывающих коррозию арматуры железобетонных изделий и конструкций;

-       песок, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93, модуль крупности Мк = 1,1; содержание примесей в песке не должно превышать 3 %, водопотребность песка 7 %. Настоящий стандарт распространяется на природный песок и песок из отсевов дробления горных пород с истинной плотностью зерен от 2,0 до 2,8 г/см³, предназначенные для применения в качестве заполнителя тяжелых, легких, мелкозернистых, ячеистых и силикатных бетонов, строительных растворов, приготовления сухих смесей, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов. Требования настоящего стандарта не распространяются на фракционированные и дробленые пески. Требования настоящего стандарта являются обязательными;

-       вода, принимаемая для приготовления бетонной смеси не должна содержать вредных примесей, препятствующих нормальному схватыванию и твердению цемента. Воду используют техническую, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 23732-79. Общее содержание солей не более 5000 мг/л, содержание сульфатов в пересчете на SO₄ не более 2700 мг/л.

-       пластифицирующие добавки

-       воздухововлекающие добавки

железобетонный плита формовочный

2. Технологическая часть

.1 Состав технологии производства железобетонных конструкций

Подготовка форм. Чистка форм производится металлическими скребками и щетками, у формы очищается поддон, борта, пазы. Затем сметаются околы бетона. Смазка наносится на поверхность формы тонким слоем с помощью удочки-распылителя. Смазываются поддон, борта, пазы, замки. Смазку следует наносить тонким слоем равномерно по всей поверхности поддона формы, с удалением образовавшихся в отдельных местах излишков смазки с помощью валика. Все операции производятся при открытых торцевых бортах.

На заводах применяют три вида смазок: водные и водно-масляные суспензии, водно-масляные и водно-мыльные эмульсии, машинные масла, нефтепродукты и их смеси.

Суспензии - простейшие смазки, их применяют на заводах при отсутствии других смазок. К ним относятся известковая, меловая, глиняная и шлаковая (из отходов, получаемых при шлифовании мозаичных изделий). Однако эти смазки легко размываются.

Эмульсионные смазки. Наиболее стойки и экономичны водно-масляные, эмульсионные смазки, например, приготовленные на основе кислого синтетического эмульсола ЭКС. Эмульсол представляет собой темно-коричневую жидкость, полученную из смеси веретенного масла (35 %) и высокомолекулярных синтетических кислот (5 %). Из эмульсола ЭКС делают прямую эмульсию («масло в воде») и обратную эмульсию («вода в масле»); последняя более водостойка.

Приготовление смазок производят при помощи различных смесителей, в том числе эмульсий, с использованием ультразвуковых или механических эмульгаторов, которые дают возможность смешивать между собой жидкости, не смешивающиеся в обычных условиях (бензин с водой, масло с водой и т.п.).

Смазку на поверхность форм наносят обычно различными распылителями, а в тех местах, где неудобно их использовать, применяют специальные механизмы. Более тонкое распыление и большой факел могут получиться, если применить для нанесения смазки сжатый воздух. Расход смазки зависит от ее консистенции, конструкции и типа форм (горизонтальной или вертикальной), способа нанесения смазки (ручного, механического), качества поверхности смазки.

Процесс армирования и формования изделия. Форма подается на пост зарядки форм арматурой. В торцах формы в поддон укладываются торцевые сетки С1 по одной сетке с каждого торца, при этом необходимо обратить внимание на положение торцевых скоб, проверить, не произошло ли смещение. Предварительно напряженные продольные арматурные стержни укладываются в упоры форм.

Натяжение 10 стержней Ø14 из арматурной стали класса Aт-V марки 23Х2Г2Т осуществляется электротермическим способом на установке для электронагрева. Величина контролируемого в арматуре (до обжатия бетона) напряжения должна соответствовать указаниям рабочих чертежей: 5500±900 кгс/см².Устанавливаются фиксаторы сеток - скобы К1, К4 строго по рабочим чертежам.

На этом посту производится закрывание торцевого борта формы. Закрывание борта производится вручную. Расположение предварительно напрягаемых стержней в изделии принимается согласно схемам армирования, указанным в рабочих чертежах. Затем устанавливается монтажно-стыковые скобы по продольным торцевым бортам формы. Укладываются торцевые сетки С1 и центральная сетка С2.На концы напрягаемых стержней попарно надеваются картонные прокладки с каждого торца для предохранения от вытекания цементного молока в пазы формы. При этом член бригады, производящий эту операцию, должен обратить внимание на положение монтажно-стыковых изделий, проверить, не произошло ли смещение торцевых скоб. Гаечным ключом закрываются винтовые замки формы. Форма транспортируется на виброплощадку. Бетонная смесь В25 (М350), подвижность П1 выгружается в бункер самоходного бетоновоза и по бетоновозной эстакаде подается к бункеру бетоноукладчика. Далее бетонная смесь из бункера бетоноукладчика с секторным затвором подается в форму.

Бетонная смесь укладывается равномерно по полю плиты за два прохода бетоноукладчика с вибрацией каждого слоя в течение 15-20 сек. Верхняя не лицевая поверхность плиты отделывается заглаживающим валиком, закрепленным на раме бетоноукладчика. Член бригады, выполняющий эту операцию должен следить, чтобы на поверхности изделия не было выступающих частиц щебня, посторонних включений. После обработки заглаживающим валом вибрация запрещена.

Излишки бетонной смеси удаляются с поверхности бортов формы с помощью мастерка. Затем фаскообразователем формируется на изделии фаска согласно рабочим чертежам. Цикл формования изделия составляет 15 мин. В курсовом проекте представлен периодический режим (ТВО). График тепловлажностной обработки (ТВО) изделия представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - График тепловлажностной обработки

Очередную пропарочную камеру последовательно загружают формами. Операция выполняется мостовым краном с автоматической траверсой. При загрузке камеры формы устанавливают стопкой одна на другую; первую (нижнюю) форму укладывают на подкладки. После заполнения пропарочной камеры формами, ее закрывают крышкой, соответствующей габаритам пропарочной камеры. Крышка по контуру имеет реборды, входящие в желоб водяного затвора, который препятствует парению камеры при тепловой обработке. Перед началом пропаривания производится предварительная выдержка плит в камере. Все дальнейшие стадии пропаривания, включая соблюдение заданного температурного режима и длительности каждой стадии, регулирует и контролирует пропарщик.

Тепловлажностная обработка плит путем их пропаривания включает стадии подъема температуры, изотермической выдержки и охлаждения при закрытой крышке камеры. Процесс тепловой обработки ведется пропарщиком в соответствии с режимом, установленным заводской лабораторией. После окончания тепловой обработки крышки с камеры снимают и укладывают на одну из соседних камер, затем формы по одной последовательно вынимают из камеры и устанавливают на пост распалубки. Эти операции выполняются мостовым краном. В течение смены пропарщик должен следить за своевременным закрытием пропарочных камер, осуществлять и контролировать заданный режим тепловой обработки шпал в камерах, вести записи температур в журнале.

Распалубка изделия. Из камеры тепловой обработки форма с изделием подается на пост распалубки форм. Торцевым ключом производится расфиксация гаек замковых узлов и открываются торцевые борта формы. Отрезной угловой машиной производится обрезка предварительно напряженных стержней (одновременно с двух сторон). Затем изделие с помощью мостового крана, оборудованного автозахватом, извлекается из формы транспортируется на кантователь. На кантователе с дистанционным управлением производится переворачивание плиты рабочей (рифленой) поверхностью вверх.Затем изделие мостовым краном, оборудованным автозахватом, транспортируется на пост приемки изделий ОТК или на вывозную телегу.

Приемка. Приемка изделий должна производиться в соответствии с требованиями ГОСТ 13015-2003. Производится внешний осмотр изделия, и проверяются геометрические размеры, изделия маркируются. Окончательная приемка изделий ОТК производится при наличии требуемой прочности по испытанию образцов кубов лабораторией завода. После выполнения всех требований на изделие ставиться штамп ОТК.

Транспортировка и хранение. Транспортирование и хранение плит следует производить в соответствии с ГОСТ 13015-2003 и ГОСТ 25912.0.91.Принятые ОТК изделия, уложенные на самоходные тележки не более 10 шт. по высоте вывозятся на склад готовой продукции, где с помощью мостового крана, оборудованного автозахватом, укладываются в штабель на деревянные инвентарные брусья. Плиты следует хранить в штабелях, рассортированными по маркам и партиям. В штабеле допускается укладывать по высоте не более 10 штук плит.

.2 Расчет объемов производства

Расчет объемов производства сводится в таблицу 3.

Суточный объем производства рассчитывается по формуле:

Q_сут= Q_год/m ,  (1)

где Q_год - годовой выпуск продукции, м³, шт;

m - годовой фонд времени работы основного технологического оборудования. Годовой фонд работы основного технологического оборудования принимается по нормам технологического проектирования (253 сут).

Q_сут = 20000/253 = 79 м³

Таблица 3 - Результаты расчета объема производства

Сменный и часовой объем производства (м³, шт.) рассчитывается по формулам:

Q_см = Q_сут/h_см,  (2)

Q_ч = Q_см/t_p.c.,  (3)

где h_см - количество смен в сутки;

t_p.c. - продолжительность рабочей смены, ч.

Q_см = 79/2 = 39,5 м³

Q_ч= 39,5/8 =4,93 м³

Выпуск продукции рассчитывается по формуле:

Q_шт = Q/q, (4)

где Q- выпуск продукции, м³;

q - объем бетона в одном изделии, м³.

Q_шт = 20000/1,47 = 13605 шт.

.3 Расчет расхода сырья и материалов

Ориентировочно, годовой расход цемента рассчитывается по формуле:

Ц_год = Q_год × 1,015 × Ц, (5)

где 1,015 - коэффициент, учитывающий потери;

Ц - расход цемента на 1 м³ бетонной смеси, т;

Q_год - годовой объем производства конструкций, т.

Ц_год = 20000 × 1,015 × 380 = 7714 т/м³

Расходы арматур на год рассчитывается по формуле:

A_год = Q_шт × q_a × φ, (6)

где q_a - масса металла в изделии, т;

φ - коэффициент, учитывающий потери (отходы) арматурной стали при переработке;

Q_шт - количество изделий данной марки, шт.

A_год = 13605 × 0,143 × 1,03 = 2003,8 т

В конструкциях армированных разными классами стали, разными диаметрами, годовой расход металла составляется с учетом этих показателей. Коэффициент отходности арматурной стали для класса А-V принимается - 1,06.

Расход смазки на год рассчитывается по формуле:

C_год = Q_шт × C_ф/П_ф, (7)

где C_ф - расход смазки на одну форму, кг;

П_ф - количество изделий в форме, шт.

C_ф = F × C_уд, (8)

где F - площадь смазываемой поверхности в одной форме, м²;

C_уд - удельный расход смазки на 1 м² площади, C_уд = 0,2 кг/м².

C_ф = 12,67 × 0,2 = 2,534 кг

C_год = 13605 × 2,534/1 = 34475 т

Годовой расход заполнителей (м³) рассчитывается по формулам:

П_год = Q_год ·1,015 ·П,

Щ_год = Q_год ·1,015 ·Щ,

где П_год - годовой расход песка, м³;

Щ_год - годовой расход гравия или щебня, м³;

Q_год - годовой объем производства конструкций, 20000 м³;

,015 - коэффициент учитывающий потери;

П - расход песка на 1 м³ бетонной смеси, принимается по ОНТП;

П = 0,45 м³.

Щ - расход щебня (гравия) на 1 м³ бетонной смеси, принимается по

ОНТП. Щ = 0,9 м³.

П_год = 20000 ·1,015 ·0,45 = 9135 м³,

Щ_год = 20000 ·1,015 ·0,9 = 18270 м³.

Суммарный расход заполнителей в год составит:

З_год=П_год+Щ_год=9135 +18270 =27405 м³.

.4 Расчет количества формовочных линий

Часовая производительность формовочного поста (м³) рассчитывается по формуле:

Q_час = 60 × q × K₁/Т_ц, (9)

где q - объем бетона одной формовки, м³;

K₁ - коэффициент использования оборудования в течение часа (K₁ =0,92);

Т_ц - продолжительность цикла формования (принимается по нормам технологического проектирования), мин.

Q_час= 60 × 1,47 × 0,92/15 = 5,4 м³

Количество формовочных линий (постов) определяется по формуле:

h_ф.л. = Q_год/m × Q_ч × h_см × t_p.c , (10)

где m- расчетное количество рабочих суток, 253;

h_см- количество смен, 2;

t_p.c.- 8 час.

h_ф.л. = 20000/253 × 5,4 × 2 × 8 = 0,9

Принимаем одну формовочную линию.

Количество форм рассчитывается по формуле:

N_ф = Q_год × k_p/q × 253 × 0,92 × К_об, (11)

где q - объем одной формы, м³;

k_p - коэффициент, учитывающий количество форм, находящихся в ремонте, k_p = 1,05;

К_об - коэффициент оборачиваемости, К_об = 1.

N_ф = 20000×1,05/1,47×253×0,92×1 = 61,3 шт

Технологический расчет пропарочных камер ямного типа сводится к определению их количества и габаритов. Основные характеристики работы камер - коэффициент оборачиваемости камер.

Коэффициент оборачиваемости ямных камер:

К_об = 24/Т_об, (12)

где 24 - количество часов в сутки, ч;

Т_об - продолжительность оборота камеры, 24ч.

К_об = 24/24 = 1 час

Количество пропарочных камер рассчитывается по формуле:

h_R = Q_год/253× n × q_И × К_об, (13)

где q_И - объем изделия, м³;

n - количество изделий (форм) в камере определяется по раскладке исходя из габаритных размеров камеры, если принимаются типовые камеры (7200х2500х3500 мм), шт.;

Q_год - годовая производительность линии, м³.

h_R = 20000/253 × 7 × 1,47 × 1 = 7,68

Принимаем количество пропарочных камер 8 шт.

.5 Расчет площадей для складирования арматурных каркасов, ремонта форм и выдержки готовых изделий в цехе

Площадь для складирования арматурных каркасов и сеток в формовочном цехе (м²) рассчитывается по формуле:

F_А = А_год × t_a/m × h_см × t_pc × f_a,  (14)

где А_год - расход арматуры в год на весь объем производства изделий;

t_a - время запаса арматуры в цехе (t_a = 4 часа);

f_a - масса арматурных изделий, размещенных на 1 м² площади, т/м²;

m - число рабочих суток в году (253);

h_см - количество смен в сутки;

t_pc - продолжительность рабочей смены (час).

По нормам технологического проектирования f_a = 0,1; для арматурных изделий из стали диаметром от 14 до 22 мм.

F_А = 2000,8 × 4/253 × 2 × 8 × 0,1 = 19,8 м²

Площадь для выдержки готовых изделий в цехе в зимнее время (м²) рассчитывается по формуле:

F_в = Q_ч × t_в/f_в, (15)

где Q_ч - объем производства изделий в час, шт (таблица 3);

t_в - длительность выдерживания изделий в цехе (t_в= 8 часов);

f_в - объем железобетонных изделий, приходящихся на 1 м² площади в период остывания и выдержки в цехе м³/м² (определяется по нормам исходя из номенклатуры).

F_в = 4,93 × 8/1 = 39,44 м²

Площадь для складирования и ремонта форм (м²) определяется по формуле:

F_ф = M_ф × 20/100 + M_ф × 30 × 0,05/100 , (16)

где M_ф- масса всех форм, находящихся в эксплуатации, т;

f_ф = 100/20 - норма складирования форм и оснастки, т/м²;

/30 - норма ремонта форм, т/м²;

,05 - коэффициент, учитывающий количество форм находящихся в ремонте.

Масса одной формы ориентировочно рассчитывается по формуле:

M_ф = К_и × Q_изд, (17)

где Q_изд - вес изготавливаемого в форме изделия;

К_и - коэффициент геометрической сложности изделия (К_и = 1).

M_ф = 1 × 4,41 = 4,41

F_ф = 54,04 м²

.6 Расчет по предварительному натяжению арматуры

Расчет по предварительному натяжению арматуры сводится к определению длины заготовки арматурных стержней для изготовления аэродромных плит, армированных сталью класса АтV.

Расчетное удлинение арматуры ΔL₀, мм, определяется по формуле:

ΔL₀ = К × (G₀ + P)/E_n × L_y , (18)

где К - поправочный коэффициент на линейность деформации арматурной стали (К = 1,05);

G₀ - предварительное натяжение арматуры без учета потерь поддона, кгс/см²;

P - предельно допустимое отклонение предварительного натяжения,кгс/см²;

E_n - модуль упругости арматурной стали, кгс/см²;

L_y - расстояние между наружными гранями упоров поддона, мм.

ΔL₀ = 1,05 · (5400 + 870)/1,9 ·10⁶ · 6535 = 22,6 мм

Величина полного удлинения ΔL_n мм, определяется по формуле:

ΔL_n = ΔL₀ + ΔL_ф + ΔL_с , (19)

где ΔL₀ - расчетное удлинение арматуры, мм;

ΔL_ф - величина деформации формы, мм;

ΔL_с - величина смятия высаженных головок, мм.

ΔL_n = 22,6 + 2 + 1 = 26 мм

Длина арматурной заготовки, равная рассоединению между опорными поверхностями временных концевых шайб L_з, мм, определяется по формуле:

L_з = L_y - ΔL_n, (20)

где L_y - расстояние между наружными гранями поддона, мм;

ΔL_n - величина полного удлинения, мм.

L_з = 6535 - 26 = 6509 мм

Полная длина заготовки с учетом шайб и длины стержня, образующих анкерную головку L₀, мм, определяется по формуле:

L₀ = L_з + 2a + 2h_ш , (21)

где L_з - длина арматурной заготовки, равная расстоянию между опорными поверхностями временных концевых шайб, мм;

h_ш - толщина шайбы, мм;

a - длина анкера (головки стержня), мм.

Длина анкера (головки стержня) определяется по формуле:

а = 2,5 ×∂ + 5 , (22)

где ∂ - диаметр напрягаемого стержня, мм.

а = 2,5 × 14 + 5 = 40 мм

L₀= 6509 + 2 × 40 + 2 × 15 = 6619 мм

Расчетная длина заготовки арматурных стержней для изготовления дорожных плит с предварительно натяженной арматурой, армированных сталью АтV составляет L₀ = 6619 мм.

2.7 Подбор технологического оборудования

На основании принятой технологии производства, технологических расчетов, номенклатуры выпускаемой продукции согласно отраслевому каталогу производят подбор основного технологического оборудования. Основные технические характеристики внесены в таблицу 4.

Выбор необходимого дозатора

- для цемента предусмотрен дозатор АВДЦ - 1200М, с наименьшим пределом взвешивания 100 кг, а наибольшим пределом взвешивания 300 кг, вместимостью бункера 0,36 м³ и циклом дозирования 90 сек.;

-       для песка и щебня предусмотрен дозатор ДИ - 2000Д, с наименьшим пределом взвешивания 400 кг, а наибольшим пределом взвешивания 2000 кг, вместимостью бункера 2,5 м³ и циклом дозирования 60 сек.;

- для жидкости предусмотрен дозатор АВДЖ - 425/1200М, с наименьшим пределом взвешивания 20 кг, а наибольшим пределом взвешивания 200 кг, вместимостью бункера 0,21 м³ и циклом дозирования 45 сек.

Выбор бетоносмесителя

Принимаем бетоносмеситель СБ - 138А принудительного действия с объёмом готового замеса по бетонной смеси 1000 литров, вместимостью по загрузке 1500 литров, числом циклов в час при приготовлении бетонной смеси - 40.

Принимаем виброплощадку СМЖ - 460:

- размер формуемых изделий - 26 м;

-       грузоподъёмность - 15 т;

-       крепление формы - электромагнитное.

Бетоноукладчик СМЖ-3507А:

- число бункеров - 1;

-       наибольшая ширина укладки - 2000 мм;

-       ширина ленты питателя - 1400 м;

-       скорость передвижения бетоноукладчика - 1,8-11,6 м/мин;

-       ширина колеи рельс - 4500 мм;

-       габаритные размеры - 3,76,33,1 м;

-       масса - 8,7 т;

-       вместимость бункера - 2,5 м³.

Автоматический захват со стропами СМЖ-43А:

- грузоподъёмность - 9 т;

-       максимальная высота изделий на поддоне - 420 мм;

-       масса - 0,98 т.

Пакетировщик СМЖ-292А-7:

- глубина ямной камеры - 3150 мм;

-       высота, переналадка этажей камеры - 310 мм;

-       число форм в ямной камере - 10 шт.;

-       масса формы с изделием - 6,91 т;

-       масса - 1,0 т.

Ленточный транспортёр :

- ширина ленты - 800 мм;

-       производительность - 220 т/ч.

Установка нагрева стержней СМЖ-129Б:

- диаметр стержней - 10-25 мм;

-       длина нагреваемой части стержня - 3000-6000 мм;

-       число одновременно нагреваемых стержней - 2;

-       скорость нагрева - 100 оС/мин;

-       габариты - 6,61,11,35 м;

-       масса - 0,82 т.

Раздаточный бункер СМЖ-1В:

- ширина колеи - 1720 мм;

-       вместимость бункера - 2,4 м³;

-       скорость передвижения - 40-60 м/мин;

-       размеры выходного отверстия - 700×900 мм.

Кантователь :

- грузоподъёмность - 13 т;

-       угол поворота: платформы - 80, кантования - 0-180;

-       продолжительность цикла кантования - 900 с;

-       габаритные размеры - 10700x5570x3680

-       масса - 5030 кг.

Таблица 4 - Технические характеристики оборудования

Определение высоты корпуса цеха.

Максимальный габарит по высоте перемещаемых грузов - 1000 мм.

Максимальный габарит грузозахватного приспособления (траверса) - 2185 мм.

Максимальная высота подъема груза максимальных габаритов - 3500 мм (высота пропарочной камеры - 3000 мм + 500 мм - транспортный зазор).

Высота подъема крюка крана составит:

+ 2185 + 3500 = 6685 мм

Разница по высоте между верхним рабочим положением крюка и уровнем головки рельса подкранового пути для крана мостового электрического грузоподъемностью 16 т - 500мм.

Минимальная отметка головки рельса подкранового пути составит:

+ 500 = 7185 мм

Принята отметка головки рельса подкранового пути 8.150.

Высота корпуса формовочного цеха определяется при разработке строительной части исходя из принятой отметки рельса подкранового пути и габаритов крана.

.8 Расчет потребности в энергоресурсах

Расход технологической воды на м³ бетона принимаются по нормам технологического проектирования. Результаты расчета сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 - Потребность воды, пара и электроэнергии

Таблица 6 - Потребность в сжатом воздухе

.9 Расчет и характеристика складского хозяйства

На современных заводах ЖБИ для хранения изделий до отгрузки их потребителю применяются склады готовой продукции (обычно открытые), оборудованные подъемно-транспортными механизмами (мостовые, башенные, козловые краны). Склад принят с мостовым краном. Склады готовой продукции обеспечены подъездными путями отгрузки авто и железнодорожным транспортом. Для полной характеристики склада готовой продукции приводят схемы складирования изделий (горизонтально, вертикально), высоту щтабелей, проходы. Указываются схемы транспортировки изделий, расчет склада готовой продукции сводится к определению вместимости, площади склада и длины пролетов.

Вместимость склада годовой продукции (м³) рассчитывается по формуле:

V = q × n, (23)

где q - суточное поступление изделий на склад, м³;

n - нормативный запас годовых изделий на складе. Принимается по нормам 10-14 рабочих суток.

V = 79 × 12 = 948 м³

Площадь склада (м²), необходимую для складирования изделий, с учетом его обслуживания, вычисляют по формуле:

S = V/f × k₁ × k₂, (24)

где f - норма хранения изделий на 1 м² площади склада (по нормам технологического проектирования), м³/м²;

k₁ - коэффициент, учитывающий проходы между штабелями изделий;

k₂ - коэффициент, учитывающий площадь под путями кранов, тележек, ж/д путей и для проезда автомашин (принимается по нормам технологического проектирования).

S = 948/1 × 1,5 × 1,3 = 1848,6 м²

Длина пролетов складов готовой продукции, (м) определяется по формуле:

L = S/b × h, (25)

где b - ширина пролета, м;

h - количество пролетов.

L = 1848,6/18 = 102,7 м

Принимаем длину пролета 108 м.

3. Управление качеством

Постоянно действующий контроль за соблюдением технологии производства сборных железобетонных конструкций является гарантией получения изделий и конструкций высокого качества. Производственный контроль охватывает все стадии технологического процесса и осуществляется службами отделом главного технолога и ОТК завода в соответствии с разработанными технологическими картами. Контроль качества продукции осуществляют службы ОТК и заводские лаборатории согласно ГОСТам на конкретные виды продукции и согласно технологическим картам.

Предприятие-изготовитель обязательно должно сопровождать партию продукции документом (техническим паспортом), удостоверяющим ее качество. В техническом паспорте указывают номер и дату выдачи документа, наименование и условное обозначение продукции, данные по результатам испытаний, обозначения настоящего стандарта.

Производственный контроль включает в себя входной, операционный и приемочный контроль.

. Входной контроль. К входному контролю относится контроль качества материалов для приготовления бетона, арматурных изделий, отделочных, теплоизоляционных и смазочных материалов. Для этого используются стандартные методы испытаний.

. Операционный контроль. К операционному контролю относится контроль состава и свойств бетонной смеси, контроль за технологическим процессом изготовления железобетонных изделий, контроль соответствия требованиям технологической документации. Для этого разрабатываются полуавтоматические и автоматические средства. Анализ точности технологических операций позволяет выявить дефекты в процессе производства и своевременно предупредить появление брака.

. Приемочный контроль. К приемочному контролю относится контроль всех нормируемых качественных показателей затвердевшего бетона. Существуют два вида приемочного контроля. Первый - периодические испытания таких свойств бетона, как морозостойкость, водонепроницаемость, теплопроводность, влажность, истираемость. Испытания провода не реже одного раза в шесть месяцев. Второй - приемосдаточные испытания и контроль передаточной, отпускной и марочной прочности. Качество готовых железобетонных изделий контролируют ОТК завода в процессе их приемки. При этом контролируются: форма и размеры изделия, внешний вид, качество лицевых поверхностей, степень заводской готовности, качество армирования, закладных деталей, монтажных петель, качество бетона в изделиях по показателю прочности бетона на сжатие.

Завод должен отпускать изделия правильной геометрической формы с точностью в размерах в пределах установленных допусков. Правильность размеров и формы изделия контролируется мерительным инструментом. Колебания в размерах по длине панелей допускаются в пределах ± 5…8 мм, колебания по толщине и ширине допускаются в пределах ± 5 мм.

Контроль производства и качества готовой продукции отображен в таблице 6.

Контроль качества армирования на стадии приемки готовых изделий сводится к проверке толщины защитного слоя бетона, правильности размещения арматурного каркаса по длине изделия, а также правильности размещения закладных деталей, монтажных петель. Стальные закладные детали должны быть точно размещены в теле изделия в полном соответствии с указанием проекта, а также иметь надлежащую анкеровку в изделии, кроме того, они должны быть защищены антикоррозионным покрытием. Смещение осей закладных деталей от проектного положения допускается не более чем на 10 мм.

Контроль прочности, жесткости и трещинностойкости готовых железобетонных изделий является обязательным, если при их изготовлении допущены нарушения технологии, не был выполнен ранее контроль качества изделия, а также если такие испытания предусматриваются ГОСТом. Для испытания отбирают не менее двух образцов изделий от партии. Изделия внимательно осматривают, определяют внешние дефекты. Испытания проводят при положительной температуре, замерзшие образцы разогревают до температуры помещения, в котором будут проводить испытания. Изделие испытывают в том положении, в котором оно будет работать в сооружении.

Прочность изделия определяется по величине нагрузки, при которой происходит его разрушение или потеря несущей способности. Такое состояние характеризуют следующие признаки: разрыв арматуры, появление трещин шириной более 1,5 мм, разрушение сжатой зоны бетона и прочее.

Жесткость железобетонных изделий определяется по величине прогиба после выдержки изделия под контрольной нагрузкой.

Трещинностойкость изделий оценивается нагрузкой в момент появления первой трещины. Если нагрузка была менее контрольной, то изделие не выдерживает испытания.

Каждое изделие, выпускаемое предприятием, должно иметь маркировку, наносимую при помощи трафаретов. В маркировке указывается:

- марка предприятия-изготовителя;

-       индекс (марка) изделия по каталогу;

-       номер браковщика ОТК;

-       дата изготовления.

На каждую партию изделий составляется паспорт, который завод выдает потребителю. В паспорте указываются:

- наименование завода-изготовителя;

-       номер паспорта (партии изделий);

-       наименование изделий и их условный индекс

-       номер ГОСТа или ТУ на данный вид изделия

-       количество изделий в партии

-       проектные размеры изделия;

-       дата изготовления и приемки партии ОТК и номер браковщика;

-       отпускная прочность бетона (кгс/см²);

-       прочность от марки бетона на сжатие в момент приемки (%);

-       вид закладных деталей и арматуры, подлежащих сварке при монтаже.

Таблица 7 - Контроль производства и качества аэродромных плит

Системный подход предусматривает выполнение следующих этапов:

- разработка технических условий на процесс;

-       анализ схемы процесса - выработка эффективного процесса в результате взаимосвязи с подразделениями;

-       информационные каналы передачи данных (рабочий, мастер, главный технолог);

- документация на процесс.

Обеспечение стабильности качества продукции в процессе производства панелей наружных стен в формовочном цехе ЗКПД достигается:

1) точным соответствием документации на производственные процессы и продукцию требованиям потребителей к конечной продукции;

2) постоянным соблюдением указанных требований документированных процедур.

Состав технологических операций сводится в таблицу 6

Таблица 8 - Состав технологических операций, контролируемых заводской лабораторией при операционном контроле

4. Охрана труда и техника безопасности

К работе в качестве формовщиков допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие курс обучение по правилам техники безопасности, прошедшие инструктаж на рабочем месте и получившие удостоверение на право управления формовочным оборудованием.

Формовщик обязан знать технологический процесс изготовления изделий, устройство и принцип действия основного и вспомогательного оборудования, правила чистки, сборки, смазки форм, установку арматуры в формы, виброуплотнение.

Операции, связанные с подъемом и опусканием изделий выполняются рабочими, имеющими удостоверение на право производства такелажных работ.

Перед началом работ проверить исправность приводов и пусковых устройств формующего оборудования, наличие и исправность защитного заземления инструментов приспособлений.

Чистку, смазку форм производят специальным инструментом, в рукавицах и защитных очках. Ходить по смазанной форме запрещено.

При строповке форм или готовых изделий зацеплять за все имеющиеся петли и применять соответствующие траверсы и стропа.

Механизмы открывания бортов должны быть исправны.

При ходе бетоноукладчика нельзя стоять перед ним, при загрузке бетона в форму нельзя заглядывать в течку.

К обслуживанию натяжных устройств и работе по заготовке и натяжению напрягаемых стержней допускаются лица, обученные по специальной программе изучившие устройство оборудования, а также технологию натяжения арматуры и сдавшие экзамены по технике безопасности.

При выполнении работ по натяжению арматуры необходимо устанавливать в местах прохода работающих защитные ограждения высотой не менее 1,8м, оборудовать устройства для натяжения арматуры сигнализацией, приводимой в действие при включении привода натяжного устройства, не допускать пребывания людей на расстоянии ближе 1м от арматурных стержней нагреваемых электротоком. На рабочих местах около установки для нагрева и высадки головок необходимо иметь резиновые коврики. Нагретые стержни брать за горячие места крючками. Выемку арматуры из контактов производить только после выключения тока. Нельзя, находится на поддоне до полного охлаждения стержня.

Формы должны быть снабжены стационарными скобами или съемными предохранительными козырьками, которые закрывают упоры после натяжения арматуры и предохраняющими рабочих от травм в случае отрыва арматуры или шайб.

Обрезку арматуры в торцах панелей разрешается производить в строгом соответствии с техникой безопасности при распалубке изделий. При обрезке напрягаемой арматуры сварщик должен, находится сбоку от арматуры.

Перед снятием готового изделия с поддона необходимо: проверить, все ли стержни преднапрягаемой арматуры обрезаны.

При транспортировке форм и изделий краном необходимо сопровождать его сзади, нельзя выбегать вперед груза или под груз.

Спуск рабочих в камеры, обогреваемые паром, допускается после отключения подачи пара, а также охлаждения камеры до температуры не более 40 °С.

Спускаться в камеру только по постоянным или съемным лестницам.

5. Охрана окружающей среды

Сохранение окружающей среды при современном уровне развития науки и техники одна из самых крупномасштабных и дорогостоящих программ. Поэтому в цехе разработаны комплексные мероприятия по охране окружающей среды от вредных воздействий пыли и твёрдых отходов производства.

Для защиты атмосферного и внутризаводского воздуха предусмотрено устройство приточно-вытяжной вентиляции и установка фильтров - пылеулавливателей и циклонов в местах обильного пылевыделения. Отходы производства и мусор собираются в мусоросборник, которые по мере заполнения удаляются из цеха на общую свалку, расположенную за пределами предприятия на земле, не пригодной для сельскохозяйственного использования и отделённой от жилого района санитарно-защитной зоной шириной не менее 500 м. Сам цех расположен на окраине города с подветренной стороны и отдалён от жилого района санитарно-защитной зоной шириной не менее 100 м.

В цеху установлено две категории за загрязнением воздуха: стационарное и маршрутное. Стационарное обеспечивает непрерывную регистрацию. Маршрутное проводится по определенному графику в фиксированных точках. Согласно этому составлена карта, в которой указывается наименование оборудования, рабочего места, где могут быть выбросы, указан вид выбросов. Затем в карте по определенному графику фиксируется наличие выбросов, их количество, а так же предельно допустимая концентрации.

Стоки из формовочного цеха очищаются на очистных сооружениях и используются для оборотной воды.

Заключение

При разработке курсового проекта использована полуконвеерная технологическая схема производства железобетонных изделий. На сегодняшний день в городе Новокузнецке требуется реконструкция дорожных покрытий. Выпускаемые на заводе железобетонные изделия могут быть использованы во всех областях строительства, т.к. железобетон является основным строительным материалом, и нашёл широкое применение в жилищном, промышленном, транспортном и сельскохозяйственном строительстве.

Список использованной литературы

1. Баженов Ю.М. Технология бетона: учебник для вузов / Ю.М. Баженов. - М.: АСВ, 2002. - 500 с.

. Панова В.Ф. Проектирование заводов бетонных и железобетонных изделий: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию, часть 1 и часть 2/ В.Ф. Панова. - Новокузнецк, 2004.

. Бауман В.А. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций/ В.А. Бауман. - М.: Машиностроение, 1981. - 357 с.

. Попов Л.Н. Основы технологического проектирования заводов железобетонных изделий: Учебное пособие для техникумов/ Л.Н. Попов, Е.Н. Ипполитов, В.Ф. Афанасьева. - М.: Высшая школа, 1988. - 312с.

. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий сборного железобетона ОНТП 07-85. - М.: Минстройматериалов СССР, 1986. - 51 с.

. Проектирование формовочных цехов заводов сборного железобетона: метод. указ. / Сиб. гос. Индустр. Ун-т; сост. Л.К. Уточкина. - Новокузнецк: Изд. Центр СибГИУ, 2011. - 52 с.

. Технология бетона [Интернет ресурс].