Разработка структурной схемы производства безнапорных железобетонных труб

- временная  нагрузка на поверхности земли  класса НК-80 по СНи12.05.03-84.

Рис. 2 Процесс  изготовления изделий

 

Трубы обозначаются марками в соответствии с ГОСТ 23009 и ГОСТ 6482-88. Марка труб состоит  из буквенно-цифровых групп, разделенных дефисом. 
Первая группа содержит обозначение трубы, ее диаметр условного прохода в сантиметрах и полезную длину в дециметрах. Во второй группе указывается несущая способность, обозначаемую арабской цифрой.

Пример:  
- диаметр условного прохода 1000 мм., полезной длиной 5 м. с подошвой 3-й группы по несущей способности: ТСП-150.50-3. 
Трубы - водонепроницаемые и выдерживают испытательное гидравлическое давление, равное 0,05 МПа (0,5 кгс/кв. см.). 
Трубы удовлетворяют ГОСТ 13015-200: 
- по показателям фактической прочности; 
- по морозостойкости бетона; 
- по отклонению защитного слоя бетона до арматуры; 
- по маркам стали для арматурных изделий.

Трубы изготовлены  из тяжелого бетона по ГОСТ 26633-91* класса по прочности при сжатии не ниже В30.

Качество  материалов, применяемых при изготовлении бетона, обеспечивает выполнение технических  требований, установленных ТУ, и  удовлетворяют требованиям следующих стандартов:

- цемент - ГОСТ 10178-85*; 
- заполнители - ГОСТ 8267-93 и ГОСТ 8736-93* (наибольшая крупность зерен

крупного заполнителя - 10 мм.); 
- вода - ГОСТ 23732-79.

Качество  применяемых при изготовлении бетона добавок соответствует требованиям  ГОСТ и ТУ на эти добавки.

 

Таблица 1. Характеристика выбраннойжелезобетонной трубы

 

Марка бетона	Размер,мм			Масса,кг	Расход
	D	d	L		Бетон,	Арматура, кг
300	1000	800	5000	1105	0,46	47

2ХАРАКТЕРИСТИКАСЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Качество  бетона в большей степени зависит  от используемых материалов. Правильный выбор материалов для бетона, учитывающий  как требования к бетону, так и  свойства самих материалов, имеет  важное значение в технологии бетона. При этом должна достигаться максимальная экономия цемента и трудовых затрат на производство бетона.

2.1. Вяжущие вещества

Для приготовления  бетона строительных конструкций наиболее широко используют неорганические вяжущие  вещества. Различают вяжущие неорганические вещества водного (цементы) и воздушного (известь, гипс и др.) твердения.

Наиболее  широкое применение в производстве бетона получил портландцемент (ПЦ). ПЦ – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде (лучше всего) или  на воздухе. Это порошок серого цвета, получаемый тонким помолом клинкера с добавкой гипса. Для получения  цемента высокого качества необходимо, чтобы его химический состав, а следовательно, и состав сырьевой смеси были устойчивы. При помоле к цементному клинкеру можно добавлять 10-20% гранулированных доменных шлаков или активных минеральных добавок. ПЦ называют цемент, не содержащий в своем составе минеральных добавок, кроме гипса. Чисто клинкерный ПЦ без добавок применяют для высокопрочных бетонов, в производстве сборного ж/б, особенно предварительно напряженных конструкций, при строительстве в особых условиях (на Севере и в районах с сухим и жарким климатом). Наиболее распространенными цементами являются ПЦ с добавками (составляют около 60% всех выпускаемых цементов). Они могут применяться для большинства монолитных и сборных ж/б конструкций, если к последним не предъявляются особые требования.

Основное  влияние на качество цемента оказывает  содержание трехкальциевого силиката (С₃S),т.е. алита, который обладает свойствами быстротвердеющего гидравлического вещества высокой прочности. Двухкальциевый силикат (С₂S), белит, - медленно твердеющее гидравлическое вяжущее средней прочности. Трехкальциевый алюминат (С₃А) твердеет быстро, но имеет низкую прочность. Изменяя минералогический состав цемента, можно варьировать его качество.

Цементы высоких марок и быстро твердеющие изготовляют с повышенным содержанием  С₃S (алитовые цементы). Цементы с высоким содержанием белита (белитовые) – медленно твердеющие, однако прочность их нарастает в течение длительного времени и в возрасте нескольких лет может оказаться достаточно высокой.

Основное  свойство, характеризующее качество любого цемента – это его прочность (марка). Прочность цемента при  сжатии составляет 30-60 МПа, соответственно прочность балочек на изгиб – 4,5-6,5 МПа. Растворная смесь должна иметь расплыв конуса на встряхивающем столике 106-115 мм. У большинства цементов это достигается при В/Ц=0,4.

Действительную  прочность цемента называют его  активностью. Так, при  проектировании состава бетона лучше использовать активность цемента, т.к. это обеспечивает более точные результаты и экономию цемента.

Цементная промышленность выпускает в основном цементы марок 400-550, а по особому  заказу – марки 600. прочность цемента  высоких марок нарастает быстрее, чем у цементов низких марок.

Помимо  требований к прочности к цементам предъявляются  и другие требования, причем наиболее важными из них являются нормальная густота и сроки схватывания.

 Нормальная  густота ПЦ составляет 22-27%. Нормальная  густота увеличивается при введении  в цемент при помоле тонкомолотых добавок . Наименьшую густоту имеют чисто клинкерные цементы.

 Сроки  схватывания определяют начало  и конец процесса превращения  материала в твердое тело. По  стандарту требуется, чтобы начало  схватывания при температуре  20⁰С наступало не ранее 45 минут, а конец схватывания – не позднее 10 часов с момента затворения цемента водой. Сроки схватывания можно регулировать путем добавления в бетонную смесь при ее приготовлении различных химических добавок. Сроки схватывания уменьшаются с повышением температуры бетона и уменьшением В/Ц.

ПЦ имеет, как правило, тонкий помол: через  сито № 008 должно проходить не менее 85% общей массы цемента. Средний  размер частиц цемента составляет 15-20 мкм. Тонкость помола цемента характеризуют  также удельной поверхностью зерен, содержащихся в 1 г цемента. Цемент среднего качества имеет удельную поверхность 2000-2500 см²/г, высокого качества – 3500 см²/г и более.

Истинная  плотность ПЦ без добавки составляет 3,05-3,15 г/см³. Плотность ПЦ при расчете состава бетона условно принимают в уплотненном состоянии – 1100 кг/м³, а истинная 3,1 г/см³.                

 

2.2 Заполнители

Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и  оказывают определенное влияние  на свойства бетона, его долговечность  и стоимость. Введение в бетон  заполнителей позволяет резко сократить  расход цемента, являющегося наиболее дорогим и дефицитным компонентом  бетона. Кроме того, заполнители  улучшают технические свойства бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя  несколько увеличивает прочность  и модуль деформации бетона – уменьшает  деформации конструкций под нагрузкой, а также уменьшает ползучесть бетона – необратимые деформации, возникающие в бетоне при длительном действии на него нагрузки. Заполнитель  уменьшает осадку бетона, способствуя  получению более долговечного материала. Усадка цементного камня при его  твердении достигает 1-2 мм/м.

Пористые  естественные и искусственные заполнители, обладая малой плотностью, уменьшают  плотность легкого бетона, улучшают его теплотехнические свойства.

Стоимость заполнителя составляет 30-50% (а иногда и более) стоимости бетонных и  ж/б конструкций, поэтому применение более дешевых и доступных заполнителей в ряде случаев позволяет снизить стоимость строительства, уменьшает объем транспортных перевозок, обеспечивает сокращение сроков строительства.

Правильный  выбор заполнителей для бетона, их разумное использование – одна из важнейших задач технологии бетона. К заполнителям для бетона предъявляются  требования, учитывающие особенности  их влияния на свойства бетона.. наиболее существенное влияние на свойства бетона оказывают зерновой состав, прочность и чистота заполнителя.

В бетоне применяют крупный и мелкий заполнители. Крупный заполнитель, зерна которого крупнее 5 мм, подразделяют на гравий и щебень. Мелким заполнителем в бетоне является естественный или искусственный песок.

Щебень  из горных пород - неорганический зернистый  сыпучий материал с зернами крупностью св. 5 мм, получаемый дроблением годных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления. Щебень из гравия должен содержать дробленые зерна в количестве не менее 80 % по массе. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем выпуск щебня из гравия с содержанием дробленых зерен не менее 60 %. Гравий и щебень должны быть морозостойкими и обеспечивать требуемую марку легкого бетона по морозостойкости. Потеря массы после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания не должна превышать 8%.

Щебень  и гравий по морозостойкости подразделяют на следующие марки: F15; F25; F50; F100; F150; F200; F300; F400. Показатели морозостойкости  щебня и гравия при испытании  замораживанием и оттаиванием или  насыщением в растворе сернокислого натрия и высушиванием должны соответствовать указанным  ГОСТ 3344

Искусственные гравий, щебень и песок (далее гравий, щебень и песок) следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам, утвержденным в установленном порядке.

При расчете  состава бетона условно принимают в уплотненном состоянии – 1500 кг/м³, а истинная 2,7 г/см³.

По согласованию изготовителя с потребителем допускается  изготовление гравия и щебня от 2,5 до 10 мм и смеси фракций от 5 до 20 мм и для теплоизоляционных засыпок - от 5 до 40 мм.

Песок представляет собой рыхлую смесь мелких зерен, образовавшуюся в результате выветривания изверженных (реже осадочных) горных пород. Иногда песок получают дроблением горных пород, но такой песок гораздо  дороже естественного и применяется  только для специальных целей.

Песок, в  зависимости от зернового состава, подразделяют на три группы:

1 - для  конструкционно-теплоизоляционного  бетона;

2 - для  конструкционного бетона;

3 - для  теплоизоляционного бетона.

2.3 Вода для приготовления бетона

Для приготовления  бетонной смеси используют водопроводную  питьевую воду, а также любую воду, имеющую водородный показатель pH не менее 4 (т.е. некислую, не окрашивающую лакмусовую бумагу в красный цвет). Вода не должна содержать сульфатов более 2700 мг/л (в пересчете на SO₄) и всех солей более 5000 мг/л. В сомнительных случаях пригодность воды для приготовления бетонной смеси необходимо проверять путем сравнительных испытаний образцов, приготовленных на данной воде и на обычной водопроводной.

Для приготовления  бетонной смеси можно применять  морскую и другие соленые воды, удовлетворяющие приведенным выше условиям. Исключением является лишь бетонирование внутренних конструкций жилых и общественных зданий и надводных ж/б сооружений в жарком и сухом климате, т.к. морские соли могут выступить на поверхности бетона и вызвать коррозию стальной арматуры.

Для поливки  бетона следует использовать воду такого же качества, как и для приготовления  бетонной смеси.

 

 

Таблица 2.Характеристика сырьевых материалов

 

щебень			портландцемент			песок			вода
кг/м3	г/см3	Кг/шт	кг/м3	г/см3	Кг/шт	кг/м3	г/см3	Кг/шт	В/Ц	Кг/шт
1500	2,7	657,1	1100	3,1	153,3	1300	2,5	207,4	0,57	87,4

 

 

 

 

 

3ОСНОВЫ ТЕОРИИЭЛЕМЕНТАРНЫХПРОЦЕССОВИ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОТДЕЛЬНЫХ СТАДИИТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

 

3.1 Кинематика смешения

 

Смешение (перемешивание) – это процесс  образования однородных систем путем  приведения в тесное соприкосновение  сыпучих тел, жидкостей или газов. Смешение сыпучих тел, жидких, вязко-пластичных и других сред осуществляется механическим, гидравлическим (поточным), пневматическим и другими способами. Наиболее распространен  из них механический способ. Машины, применяемые для перемешивания, называются смесителями.