Проектирование бетоносмесительного цеха

метки: Проектирование, Бетоносмесительный, Бетонный, Смесь, Материал, Цемент, Таблица, Плотность

Важным условием рентабельности производства сборных бетонных и железобетонных изделий является качественный процесс приготовления бетонных смесей. Показатели конструктивности состава и реологические свойства бетонных смесей, их соответствие принятому способу формования изделий предопределяют качество продукции и эффективность всего производственного процесса предприятия. В структуре завода железобетонных конструкций производственная система для приготовления бетонных смесей — бетонное хозяйство — является ведущим подразделением и выполняет следующие основные функции:

• прием и хранение нормативного запаса материалов на складах цемента, заполнителей, добавок ;
• подготовку сырьевых материалов, подогрев заполнителей, приготовление рабочих растворов добавок ;
• приготовление бетонных смесей и их транспортирование к формовочным постам технологических линий.

В соответствии с заданием в проекте разработана технология приготовления бетонных смесей. Бетонное хозяйство обеспечивает производство изделий в объеме 80 тыс.м ³ в год.

1. Характеристика продукции завода, бетонных смесей и применяемых материалов

Для выполнения производственной программы завода бетонное хозяйство готовит смеси, характеристики которых в соответствии с целевым назначением приводятся в таблице 1.

Расчетная прочность бетона в изделиях должна соответствовать требуемой, назначаемой согласно ГОСТ 18105 в зависимости от нормируемого класса и показателя фактической однородности. Расчетная средняя прочность бетона, приведенная в табл. 1 определена при коэффициенте вариации V=0,135 по формуле:

, (1)

где R — средняя прочность бетона, МПа;

• В — класс бетона по прочности на сжатие, МПа;
• υ — коэффициент вариации прочности бетона, принимается равным 0,135, если не противоречит ГОСТу на конкретное изделие.

;

;

.

Таблица 1 — Характеристики бетонных смесей

Способ производства, изделие, объем выпуска	Бетонная смесь по ГОСТ 7473	Расчетная прочность МПа	Отпускная прочность, % проектной
Кассетный, панель перекрытия по ГОСТ 12767-94, 17 тыс. м 3 в год	БСТ В25 П2	32,13	70
Стендовый, колонна ж/б, по ГОСТ 18979-90, 24 тыс. м 3 в год	БСТ В30 П1	38,56	90
Конвейерная, панели НС КПД, ГОСТ 11024-84, 39 тыс. м 3 в год	БСЛ В10 Ж2 F50W2 D900	12,85	80

Материалы, применяемые для приготовления бетонных смесей, должны удовлетворять требованиям действующих стандартов или технических условий на эти материалы В проекте предусмотрено применение следующих материалов.

Вяжущее — портландцемент марок М400 и М500 удовлетворяющий требованиям ГОСТ 10178-85. Расчетное значение насыпной плотности ρ_нц = 1000 кг/м³

Песок — кварцевый, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93. Значение насыпной плотности для расчета емкостей складов и расходных бункеров при влажности W_n 5% — ρ_нп =1500 кг/м³ .

Щебень — из гранита по прочности исходной породы М120, соответствующей требованиям ГОСТ 8267-93. Расчетное значение насыпной плотности ρ_нщ =1500 кг/м³ . Предусмотрено применение щебня по фракциям: фракция 5 — 10 мм — 40% по объёму, фракция 10 — 20 мм — 60% по объему.

Керамзитовый гравий марки по средней плотности не более М500, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 9757-90. Расчетное значение насыпной плотности ρ_нк =500 кг/м³ . Зерновой состав керамзитового гравия по фракциям: фракция 5 — 10 мм — 35% по объёму, фракция 10 — 20 мм — 65% по объему.

Керамзитовый песок марки по насыпной плотности не более М500, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 9757-90. Значение насыпной плотности для расчета емкостей складов и расходных бункеров — ρ_нкп =500кг/м³ .

Пластифицирующая добавка — ЛСТ, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 24211-91. Добавка в количестве 0,2 % от массы цемента применяется в виде водного раствора концентрации 5%. Поступает в виде пасты 50% концентрации.

Воздухововлекающая добавка — СНВ, удовлетворяющая требованиям ГОСТ24211-91. Добавка в количестве 0,1 % от массы цемента применяется в виде водного раствора концентрации 1%.

2. Режим работы подразделений бетонного хозяйства

Режим работы подразделений бетонного хозяйства установлен в соответствии с ОНТП-07-85 и режимом работы технологических линий формовочных цехов и предствален в таблице 2.

Таблица 2 — Режимы работы подразделений бетонного хозяйства

Наименование подразделения	Число рабочих дней в году	Показатели
		Число смен в сутки	Продолжительность смены
Бетоносмесительное отделение Склад цемента Склад заполнителей: кварцевый песок плотный щебень керамзитовый песок керамзитовый гравий Склад добавки	253 365 253 365 365 365 365	2 3 2 3 3 3 3	8 8 8 8 8 8 8	4048 8760 4048 8760 8760 8760 8760

Примечание: Доставка кварцевого песка осуществляется автотранспортом, остальные виды материалов транспортируются железнодорожным транспортом.

. Расчет производственной программы приготовления бетонных смесей

Производственная программа приготовления бетонных смесей определена в соответствии с плановым выпуском изделий с учетом потерь бетонной смеси при ее транспортировании и формовании в размере 0,6 %. Результаты расчетов приводятся в таблице 3.

Таблица 3 — Производственная программа БСЦ

Наименование конструкции	Вид смеси по ГОСТ 7473	Потребность бетонной смеси, м 3
		Годовая	Суточная	Сменная	Часовая
Панель перекрытия, 17 тыс. м³ в год Колонна ж/б, 24 тыс. м³ в год Панель НС КПД, 39 тыс. м³ в год	БСТ В25 П2 БСТ В30 П1 БСЛ В10 Ж2 F50W2 D900	17102 24144 39234	67,6 95,43 155,07	33,8 47,71 77,54	4,22 5,96 9,69
	Итого	80480	318,1	159,05	19,87

Для расчета емкостей складов, типов дозаторов и материальных потоков определены проектные составы бетонных смесей. Показатели конструктивности бетонов установлены по данным ОНТП-07-85 и СНиП 82-02-95 и приведены в таблице 4.

Таблица 4 — Проектные составы бетонных смесей

Наименование конструкций	Вид бетонной смеси ГОСТ 7473	Расход цемента т/м 3	Расход заполнителей м 3 /м3
			П кв.	Щ плот.	П кер.	Г кер.
Панель перекрытия Колонна ж/б Панель НС КПД	БСТ В25 П2 БСТ В30 П1 БСЛ В10 Ж2 F50W2 D900	0,475 (400) 0,470 (500) 0,270 (400)	0,60 0,45 —	0,75 0,90 —	— — 0,30	— — 1,10

Временная потребность в материалах для приготовления бетонных смесей установлена на основе проектных норм расхода материалов, годовой программы выпуска продукции и механических потерь. Потребность в материалах для приготовления бетонных смесей приведена в таблице 5.

Таблица 5 — Потребность в материалах для приготовления бетонных смесей

Материал	Ед. изм.	Потребность для бетонных смесей				Потребность с учетом потерь
		БСТ В25 П2	БСТ В30 П1	БСЛ В10 Ж2 F50 W2 D900	Всего	в год	в сутки
Бетонная смесь	м 3	17102	24144	39234	80480	—	—
Цемент М400 М500 Итого	т т	0,475 8123 —	— 0,470 11348	0,270 10593 —
					30064	30334,6	119,9	м 3 м3	0,30 5130,6 0,45 7695,9	0,36 8691,8 0,54 13037,8	— —	13822,4 20733,7
					80732,1	82023,8	324,2
Керамзит Фр. 5-10 мм Фр. 10-20 мм Итого	м 3 м3	— —	— —	0,385 15105,1 0,715 28052,3	15105,1 28052,3
					43157,4	43847,9	173,3
Песок кварцевый	м 3	0,600 10261,2	0,450 10864,8	—	21126	21527,3	85,1
Песок керамзитовый	м 3	—	—	0,300 11770,2	11758,5	11958,5	47,3
ЛСТ (0,2% от цемента)	кг/т	0,950 16,25	0,940 22,69	—	38,94	—	0,15
CНВ (0,1% от цемента)	кг/т	—	—	0,270 10,6	10,6	—	0,04
ЛСТ (5% раствор)	м³/м³	0,190 3249	0,188 4539	—	7788	—	30
CНВ (1% раствор)	м³/м³	—	—	0,270 10593	10593	—	41,9

. Выбор и обоснование технологии приготовления бетонной смеси

Приготовление бетонных смесей осуществляется в смесителях принудительного действия. Данные смесители могут осуществлять перемешивание как тяжёлых, так и лёгких бетонных смесей. Основное преимущество смесителей данного типа — более качественное перемешивание компонентов смеси растворов и бетонов за более короткий промежуток времени. Что значительно повышает качество и производительность технологического процесса при производстве строительных материалов.

Компоновку технологического оборудования бетоносмесительного цеха решено выполнить по вертикальной схеме с однократным подъёмом материалов на требуемую высоту. Материалы перемещаются с верху вниз по вертикали под действием силы тяжести.

Хранение плотных заполнителей производится в закрытых полубункерных эстакадно-траншейных складах с приёмочными бункерами ТП 708-16-84, пористых заполнителей — в закрытых полубункерных эстакадно-траншейных складах с приёмочными бункерами ТП 708-16-84. Цемент складируется в силосных складах.

В проекте решено для приема и хранения сырьевых материалов применить типовые решения.

Рисунок 1 — Функциональная технологическая схема приготовления бетонных смесей 1 — улавливатель цемента; 2 — группа из двух циклонов НИИОГАЗ; 3 — фильтр всасывающий; 4 — конвейер ленточный; 5 — течка концевая; 6 — воронка поворотная; 7 — указатель уровня; 8 — обрушитель сводов песка; 9 — дозатор весовой автоматический для инертных; 10 — дозатор весовой автоматический для цемента; 11 — распределитель цемента; 12 — воронка сборная; 13 — бак жидкостей; 14 — дозатор весовой автоматический для жидкости; 15 — устройство раздаточное для жидкости; 16- бетоносмеситель; 17 — воронка выдачи бетона

5. Выбор и расчет основного технологического оборудования

Количество смесителей для выполнения производственной программы N_CM определяется по формуле:

(2)

где — расчетное количество смесителей для приготовления j-й бетонной смеси; Q^ч _{м j} — максимальная часовая потребность в j-ой бетонной смеси, м³ ; Q_{см j} — производительность смесителя по приготовлению j- й бетонной, смеси, м^э /ч, устанавливаемая по формуле

, (3)

здесь v_cm — емкость смесителя по загрузке, л;

β_j — коэффициент выхода j- й бетонной смеси;

n_j — расчетное количество замесов в час для приготовления j- й смеси в принятом смесителе по ОНТП 07-85 [5].

В проекте максимальная часовая потребность в бетонных смесях определяется с учетом коэффициента неравномерности выдачи бетонной смеси K_НП по формуле:

, (4)

где Q_j ^ч — часовая потребность j-й бетонной смеси (таблица 3);

K_НП — коэффициент неравномерности выдачи бетонной смеси, значение которого принимается в зависимости от технологии производства изделий в формовочном цехе: K_НП =1,25 для поточно-агрегатной технологии, K_НП =1,8 для стендовой технологии, K_НП =2,0 для кассетной технологии.

Расчет потребности в смесителях марки СБ-138 Б-01 приводится в таблице 6.

Таблица 6 — Расчет потребного количества смесителей

Вид смеси	β j	n j	Q см j мэ /ч	Q ч j мэ /ч	Q ч м j	N CMj
БСТ В25 П2 БСТ В30 П2 БСЛ В10 Ж2 D900 W2 F50	0,67 0,67 0,75	35 35 13	35,18 35,18 14,63	4,22 5,96 9,69	8,44 10,73 12,11	0,24 0,30 0,83
Итого						1,37

К установке принимается 2 смесителя марки СБ-138 Б-01.

Расчет грузопотоков и вспомогательного оборудования выполняется при условии работы двух смесителей марки СБ-138 Б-01.

Часовой расход материалов установлен по формуле:

(5)

где М_{0 ij} — норма расхода i-гo материала в j-й бетонной смеси м³ /м³ ;

Q_{м i} ^ч , — максимальная часовая потребность в j-й бетонной смеси, м³ ;

К — количество видов бетонной смеси.

Цемент: м³;

Щебень (5-10): м³;

Щебень (10-20): м³;

Керамзит (5-10): м³;

Керамзит (10-20): м³;

Песок кварцевый: м³;

Песок керамзитовый: м³.

Расчеты представлены в таблице 7.

Таблица 7 — Расчет запасов хранения материалов в расходных бункерах

Материал	Часовой расход, м 3	Кол-во бункеров	Емкость бункеров, м 3		Зап-ас хранения, ч.
			одного	общая
Цемент при ρ нц =1,0 т/м3	12,31	2	15,6	31,2	2,53
Щебень Фр. 5 — 10 мм Фр. 10 — 20 мм	6,39 9,59	2	15,4 17,6	1,94
Песок кварцевый	9,89	1	15,4	15,4	1,55
Керамзит Фр. 5 — 10 мм Фр. 10 — 20 мм	4,66 8,66	2	10,8 17,6	28,4	2,13
Песок керамзитовый	3,63	1	10,8	10,8	2,97

Фактические запасы хранения материалов не превышают нормативные — 2-3 ч для цемента и 1-2 ч для заполнителей, кроме керамзитового песка (2,97 ч) и кварцевого песка (2,13 ч)

Для дозирования материалов используются весовые автоматические дозаторы, которые обеспечивают точность взвешивания: для цемента, воды, добавок ±1%, для заполнителей ±2%. Выбор дозаторов производится с учетом вида и необходимых пределов дозирования материала. Пределы дозирования материала, кг, устанавливаются по формулам:

и (6)

где D_{i min} и D_{i max} — соответственно минимальный и максимальный пределы дозирования i-го материала, кг/м³ ;

и — соответственно минимальная и максимальная норма расхода i-гo материала, кг/м³ .

Цемент: ; .

Песок кварцевый: ; .

Щебень:;

Керамзит: ;

Песок керамзитовый: .

Добавка ЛСТ: ;

Добавка СНВ:

Результаты расчетов и принятые к установке дозаторы приводятся в таблице 8.

Таблица 8 — Выбор дозаторов

Материал	Количество дозируемых материалов, кг		Индекс дозатора	Пределы взвешивания дозатора, кг
	D min	D max		наибольшее	наименьшее
Цемент Песок кварцевый Щебень Керамзит Песок керамзитовый Вода Добавка ЛСТ 5% Добавка СНВ 0,1%	304 678,38 452 195 168,75 201 188,9 303	477,3 904,5 814 362 168,75 225 190,95 303	АД 600 2БЦ АД1600 2БП АД1600 2БЩ АД 800 2БК АД 500 2БП АД 400 2БЖ АД 200 2БЖ АД 200 2БЖ	200 400 400 200 100 80 40 40	600 1600 1600 800 500 400 200 200

За основу для дальнейшего проектирования принимается типовой проект БСЦ ТП 409-28-51.89, оборудованный двумя смесителями.

. Расчет запасов сырьевых материалов и выбор типов складов

Объём материала хранимого на складе, необходимый для бесперебойного выполнения программы производства изделий в цехах завода установлен по формуле:

(7)

где Z_i — объём i-го материала, хранящийся на складе, м³ ;

H_oi — общий норматив, включая текущий, страховой и технологический запасы хранения i-го материала, сут;

P_{i сут} — суточный расход i-го материала в натуральных единицах (таблица 5).

Характеристика принятых складов и их загруженность приводятся в таблице 9.

Таблица 9 — Характеристика складов

Материал, тип склада, индекс типового проекта	Единицы измерения	Суточный расход материала	Расчетный запас хранения	Емкость склада	Запас хранения, сут.
Цемент, склад цемента, ТП-409-29-21/73	т т	119,9	839,3	1700	14,2
Заполнители: Песок кварцевый Щебень Песок керамзитовый Гравий керамзитовый	м 3 м3 м3 м3	425,5 2269,4 331,1 1213,1
Всего, склад заполнителей, ТП 708-16-84	м 3 м3	629,9	4239,1	6000	9,5
Добавки: ЛСТ , раствор 50% концентрации СНВ, раствор 30% концентрации	м 3 м3	0,003 0,0013	0,021 0,0091
Всего, блок химической добавки и эмульсола, ТП 409-10-63.89	м 3 м3	0,0043	0,0301	180	Более 30