Разработка технологии производства плит дорожных покрытий

Назначение и номенклатура дорожных плит. Состав предприятия и режим работы. Обоснование технологической схемы производства. Характеристика сырьевых материалов. Технология производства железобетонных конструкций. Расчет количества формовочных линий.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра архитектуры и строительных материалов

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

Выполнил: студент гр. СМ-10

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.

1.1 Выбор и обоснование района строительства

Проектируемый цех по производству дорожных плит с предварительно напряженной арматурой производительностью 20000м 3 /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/м 3 ;

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

- нормативная глубина промерзания грунта 210 см;

- направление ветра Ю-З;

- годовое количество осадков 600 мм;

- температура холодной пятидневки минус 38 0 С.

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/м 3 включительно, удовлетворяющего требованиям ГОСТ 26633.

Плиты должны изготавливаться из бетона класса по прочности на растяжение при изгибе Вbtb = 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/см 2 ). 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/см 2 ).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 о С. 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

Наименование и марка изделий (расчетный типоразмер)

Геометрические размеры, мм

Арматура в изделии, кг

Плиты железобетонные предварительно напряженные для дорожных покрытий

1.3 Состав предприятия и режим работы

Состав предприятия и режим работы представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Режим работы предприятия

Количество рабочих суток в год

Количество смен в сутки

Продолжительность смены в часах

Склады готовой продукции

1.4 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/см 3 , 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.

железобетонный плита формовочный

2. Технологическая часть

2.1 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 O14 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/см 2 .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.

2.2 Расчет объемов производства

Расчет объемов производства сводится в таблицу 3.

Суточный объем производства рассчитывается по формуле:

где Qгод - годовой выпуск продукции, м 3 , шт;

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