Экономические основы технологии производства строительных растворов

 

 

Министерство образования и науки РФ

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова

Институт экономики и менеджмента

Кафедра стратегического управления

 

Курсовая работа

по дисциплине ЭОТР

 

на тему: «Экономические основы технологии производства строительных растворов»

 

 

Выполнила:

студентка группы ЭК-12

Пономарева Е.С.

Руководитель:

ст. преп. Дровкина Н.А.

 

 

 

 

Белгород 2012

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………………………………………………………………………..3

Глава 1. Основное сырье для производства

              строительных растворов………………………………………………6

1.1 Свойства и состав сырьевых материалов……………………………6

1.2 Способы изготовления или  добычи сырьевых материалов……....10

1.3. Нормативные требования, предъявляемые к сырьевым

 материалам………………………………………………………………16

Глава 2. Технология производства строительных растворов……………......20

2.1. Основные способы производства………………………………......20

2.2. Подробное изложение одного  из изученных методов

 производства…………………………………………………………......22

2.3. Технологическая схема производства………………………….......24

Глава 3. Описание готового вида продукции и области

              его применения………………………………………………………...25

          3.1. Виды готовой продукции и основные технико-экономические

          показатели изготовляемой продукции……………………………….....25

         3.2. Области применениях строительных растворов…………………..35

         3.3. Основные производители строительных растворов……………....36

Заключение……………………………………………………………………...38

Приложения……………………………………………………………………..40

Библиографический список………………………………………………….....41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Строительные растворные смеси на основе минеральных вяжущих, таких, как известь, цемент или гипс, используются в строительстве здании и сооружений более 8000 лет. Они используются главным образом для кладки камня и кирпича (строительный кладочный раствор) и для оштукатуривания стен (штукатурные растворные смеси). До 1950-х годов минеральные строительные растворные смеси на основе цемента производились и применялись исключительно по так называемой технологии приготовления раствора на стройплощадке. Перемешивание на строительной площадке означает транспортировку отдельных сырьевых материалов на строительную площадку и их перемешивание на площадке в соответствующей пропорции. Таким образом, для создания жидкого строительного раствора, цемент, являющийся наиболее распространенным минеральным вяжущим, перемешивается с наполнителями (песком) до добавления воды. Аналогично тому, как бетон, приготавливаемый на строительной площадке, был заменен на бетонную смесь заводского изготовления, которая является более пригодной с точки зрения экономики и экологии, технология приготовления строительных растворов на рабочей площадке была вытеснена технология заводского приготовления строительных растворных смесей, которые также называются сухими строительными растворными смесями. Сухие строительные растворные смеси, или сухие смеси, производятся на специально спроектированных заводах по производству сухих растворных смесей, где минеральное вяжущее (вяжущие) и заполнители (песок) смешиваются соответствующим образом. Выполняемый в заводских условиях процесс приготовления смесей также позволяет добавлять различные добавки и примеси к этим сухим строительным растворным смесям для существенного улучшения их эксплуатационных характеристик. Созданные по такой технологии отдельные сухие строительные растворные смеси для особых случаев применения могут производиться в соответствии с составом, разработанным и предварительно испытанным в лаборатории. Сухие строительные растворные смеси заводского изготовления доставляются на строительную площадку в мешках или в специальных бункерах, и их необходимо смешивать с водой только перед использованием. Наряду с соответствующим оборудованием, используемым для эффективного транспортирования, смешивания с водой и машинной укладки жидкого строительного раствора, данная технология приготовления сухих строительных смесей привела к радикальному повышению производительности при использовании продукции массового производства, таких, как строительные растворные смеси и штукатурные растворные смеси. Возможность добавления специальных сухих добавок или присадок в точно определенном соотношении к сухой смеси в процессе производства также способствовала созданию высококачественных минеральных строительных растворных смесей с точно определенными и специфическими техническими свойствами. Эти высокоспециализированные строительные растворные смеси, соответствующие требованиям современной строительной промышленности, невозможно изготовить по технологии приготовления смесей на строительной площадке. Поэтому в настоящее время высококачественные минеральные строительные растворы, модифицированные добавками и присадками, широко используются в строительной промышленности и в основном вытеснили другие строительные материалы, такие, как готовые к употреблению пастообразные составы и жидкие добавки, используемые вместе с минеральными строительными растворами. В течение многих тысяч лет архитектура и строительство зданий и сооружений были тесно связаны с использованием минеральных строительных растворных смесей. Известковые штукатурные растворы известны более чем 8000 лет, а гипсовые строительные растворы использовались жителями Вавилона около 6000 лет назад. Строительные растворные смеси на основе пуццолана (измельченный вулканический пепел) гидравлического схватывания, по всей видимости, были известны более 3000 лет назад и использовались древними финикийцами, греками и римлянами. В античные времена и средние века для улучшения технических характеристик производимых строительных растворов использовались добавки и присадки, такие, как мыло разных видов, смолы, белки и зола; они перемешивались на строительной площадке с минеральными вяжущими веществами и заполнителями. Несмотря на то, что первый патент на изготовление и применение сухих строительных растворных смесей был опубликован в 1893 году в Европе, строительные растворные смеси применялись до 1950-х годов исключительно как строительные смеси, приготавливаемые на строительной площадке.

  Для этих строительных растворных смесей минеральные вяжущие вещества (главным образом, цемент) и заполнители (главным образом, кварцевый песок) транспортировались на рабочую площадку отдельно, а затем смешивались вручную в соответствующей пропорции. После затворения (смешивания с водой) жидкий строительный раствор готов для применения.   

Глава 1. ОСНОВНОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

 

1.1 Свойства и состав сырьевых материалов.

 

Для изготовления строительных растворов применяют вяжущие вещества, заполнители и добавки. Вяжущие вещества готовят с применением портландцемента и шлакопортландцемента, при этом на изготовление растворов расходуется  до 15-20 % общего количества цемента, который применяется в строительных работах, поэтому сокращение расхода высокомарочных клинкерных цементов в растворах даёт большой экономический эффект. Один из основных путей экономии клинкерных цементов – применение специального цемента для строительных растворов, который получают добавлением при помоле клинкера большого количества минеральных веществ. Используют активные минеральные добавки (трепел, диатомит, пемзу и т. д.) и добавки-наполнители (кварцевый песок, известняк, пыль электрофильтров). В таких цементах содержится всего лишь 20-30 % цементного клинкера и тем самым экономится этот ценный обжиговый  материал[4,c.386].

Наряду с цементом для изготовления кладочных, штукатурных и специальных растворов используют вяжущие вещества: воздушную и гидравлическую известь, гипсоцементно-пуццолановые и гипсовые вяжущие.

Воздушная известь применяется в известковых и смешанных цементно-известковых растворах. Гипсовые вяжущие входят в состав гипсовых и известково-гипсовых растворов.

Заполнителем растворных смесей является природный либо искусственный песок. Природные пески – кварцевые, полевошпатовые, а искусственные дроблёные – из плотных горных пород и из пористых пород и искусственных материалов (пемзовые, керамзитовые, перлитовые, и т. п.). Пористые пески предназначают для приготовления лёгких растворов. Если песок содержит крупные включения (комья глины и др.), то его просеивают. Для кирпичной кладки применяют растворы на песках с зёрнами не более 2 мм. Для растворов марки 100 и выше пески должны удовлетворять тем же требованиям в отношении содержания вредных примесей, что и пески для изготовления бетона. Для растворов марки 50 и ниже допускается по соглашению сторон содержание пылевидных частиц (проходящих через сито с сеткой № 014) до 20 % по массе. Чаще всего растворные смеси укладывают тонким слоем на пористое основание, способное отсасывать воду из смеси (кирпич, легкие, ячеистые и т. п. бетоны). Чтобы сохранить удобоукладываемость растворных смесей при укладке на пористое основание, в них вводят неорганические и органические пластифицирующие добавки, повышающие способность растворной смеси удерживать воду.

Неорганические дисперсные добавки состоят из мелких частиц, хорошо удерживающих воду (известь, зола ТЭС, диатомит, трепел, молотый доменный шлак и т.п.). В цементных растворах вместо извести можно применять топливные золы. Они увеличивают объём вяжущего теста, повышают пластичность растворной смеси при сравнительно невысоком содержании в ней цемента. Например, золы ТЭЦ имеют достаточную тонкость частиц и не требуют помола.

Органические поверхностно-активные пластифицирующие и воздухововлекающие добавки – омыленный древесный пек, СНВ, СДБ и другие вводят в количестве 0,05 – 0,2 % массы вяжущего. Они не только улучшают удобоукладываемость растворных смесей, но также экономят вяжущее, повышают морозостойкость, снижают водопоглощение и усадку раствора. Воздухововлекающие пластификаторы – омыленный древесный пек, СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая); в процессе перемешивания растворной смеси в ней образуются мелкие воздушные поры, поэтому объём вяжущего теста увеличивается, и смесь делается более пластичной. Это позволяет готовить смесь с уменьшенным количеством извести и сниженным примерно на 10 % расходом цемента. В растворы, применяемые для зимней кладки и штукатурки, добавляют соли-электролиты, понижающие температуру замерзания растворной смеси (хлориды кальция, натрия, поташ и др.).

Составы строительного раствора подбирают по эмпирическим формулам, исходя из заданной марки и подвижности. Вначале определяют активность и насыпную плотность цемента, модуль крупности песка и плотность добавки – пластификатора. Последовательность расчета:

Определяют расход цемента на 1м3 песка по формуле:

 
Rраст – заданная марка раствора;

К=1 для портландцемента;

К=0,88 при использовании шлакопортландцемента.

Определяют количество добавки глины или известкового теста:  
Д = 170 (1 – 0,002Ц); кг

В расчетах принято известковое тесто из гашеной извести II сорта; средняя плотность γ0 = 1400 кг/м3 с содержанием 50% воды. Для извести I-го сорта количество воды уменьшают на 10%. Если применяют известковое молоко со средней плотностью γ0=1200кг/м3, то в нем содержится 25% извести.

Расход воды:

В = 0,65(Ц + Д · ρдн) ;

Где ρдн – насыпная масса неорганической добавки, кг/л  
Фактический расход воды уточняют пробными замесами до получения требуемой подвижности.  
Определяют расход материалов на пробный лабораторный замес, Vл.з.:

Цn = (Ц · Vл.з.)/1000;     Вn = (В · Vл.з.)/1000, л;

Дn = (Д · Vл.з.)/1000, кг

Заданная подвижность растворной смеси регулируется изменением расхода воды.  
Фактический объем растворной смеси определяют по формуле: 
м3  
Где ∑Qim – суммарный расход материалов в кг на 1м3 песка;  
ρо.р. – средняя плотность растворной смеси, кг/м3.

Корректировка состава раствора необходимо в случае, если фактический объем материалов раствора не будет равен 1м3.

Фактический расход материалов на 1м3определяют по формулам:

П = 1000/Vф;       Ц1 = Ц/Vф;           В1 = В/Vф;           Д1 = Д/Vф;

Где П1, Д1, В1 – количество песка, добавки, воды в л;

Ц1 – количество цемента в кг.

В табл. 1 приведены ориентировочные составы цементно-известковых и цементно-глиняных растворов с добавкой органического пластификатора и без нее марок 4…100.

Таблица 1.

Ориентировочные составы растворов (в частях по объему)

Марка цемента	Требуемая марка раствора
	25	50	100
Без добавок поверхностно-активных веществ   (цемент : известняк или глиняное тесто : песок)
200   300   400	1 : 0,7 : 6,5   1 : 1,2 :10   --	1 : 0,2 : 3,5   1 : 0,7 : 6,7   1 : 1,2 :8,0	--   1 : 0,2 :3,5   1 : 0,5 : 5,0
С добавками пластифицирующих поверхностно-активных веществ   (0,25…0,5% от массы цемента)   (цемент : известковое тесто : песок)
200   300   400	1 : 0,15 : 7,5   1 : 0,3 : 10   --	1 : 0 : 4   1 : 0,15 : 7,5   1 : 0,3 : 9	1 : 0 : 3   1 : 0 : 4   1 : 0,15 : 5

 

 

1.2. Способы изготовления  или добычи сырьевых материалов

 

Строительные растворы изготовляют на специальных механизированных заводах, поставляющих готовые смеси потребителям. В последние годы большое развитие получают высокопроизводительные, полностью автоматизированные заводы товарных растворов и бетонов. Автоматизированная система управления регулирует весь производственный процесс, начиная с подачи и дозирования исходных материалов и заканчивая заполнением автомобилей готовой продукцией. Строительные растворы необходимы в каменной, и кирпичной кладках, в штукатурных и печных работах. Строительный раствор готовят из одного или двух вяжущих материалов, а также из одного какого-либо заполнителя или их смеси. Вяжущими веществами для строительного раствора являются глина, известь, цемент, гипс. Заполнителями строительных растворов могут быть песок, мелкие шлаки, мелкая пемза, опилки и др. Прочность строительного раствора определяется его маркой, т. е. способностью выдерживать определенную нагрузку на сжатие, измеряемую в килограммах на квадратный сантиметр. Чтобы получить строительный раствор одинакового состава, все входящие в него компоненты отмеривают определенными дозами, применяя для этого различную посуду или весы. Различают тощие, нормальные и жирные строительные растворы. В тощем много заполнителя, он неудобен в работе и не отличается надлежащей прочностью. Нормальный строительный раствор содержит в достатке вяжущее вещество и заполнитель, в жирном же - избыток вяжущего, поэтому он трескается. Жирность определяют в основном в глиняных и известковых растворах с помощью весла, которым его перемешивают. Если раствор не прилипает к веслу, а только пачкает его, - он тощий; если же прилипает отдельными сгустками - нормальный; когда раствор сильно обволакивает весло - он жирный. В тощий строительный раствор добавляют вяжущие вещества, в жирный - заполнитель. Строительный раствор готовят обычно в ящиках размерами 100X50X15 или 150X7QX25 см, перемешивая его веслом. Чем лучше перемешан раствор, тем он однороднее и выше по качеству. Все материалы, используемые для изготовления раствора, предварительно просеивают на сите. При подготовке раствора для штукатурных работ используют сито с ячейками 5X5 мм, для каменных работ - с ячейками 10X10 мм. Из глины или известкового теста строительный раствор готовят сразу, а из цемента сначала готовят сухую смесь, а затем раствор. Составлять смесь можно в ящике, но лучше на бойке - деревянном щите размером 2X3 м. Любой раствор надо приготовлять тщательно. Плохо перемешанный раствор неоднороден, и там, где он слабее, может начаться разрушение конструкций. Точное дозирование материалов обязательно. Сухие смеси, например цемент с песком, лучше всего приготовлять так. Песок и цемент в виде грядки насыпают слоями, которые доводят до общей высоты 200 - 300 мм. Эту грядку перелопачивают лопатами несколько раз до однородности, а затем смесь просеивают через частое сито с ячейками 3X3 мм, не меньше. Для приготовления раствора смесь и воду также отмеряют дозами и тщательно перемешивают до полной однородности. От избытка воды получается более жидкий раствор и после высыхания он менее прочный, чем густой раствор такого же состава. Из правильно приготовленных смесей получаются однородные по составу растворы. Укладывать их намного легче, чем неоднородные. Глиняный строительный раствор приготовляют следующим образом. Глину кладут в ящик, заливают водой, добавляют необходимое количество песка и перемешивают. Перемешать жесткую глину с песком трудно, поэтому лучше поступить так. За сутки или больше глину смачивают водой для размягчения. Затем в ящике или бочке ее перемешивают с водой до получения сметанообразной массы. Эту массу сливают в другую посуду через сито с ячейками размером 3X3 мм, не меньше[5,c.217]. Такая глина быстро и хорошо перемешивается с песком. Если глина окажется жидкой, то ей дают отстояться и сливают излишнюю воду. Приготовленный раствор для большей однородности также рекомендуется процедить через частое сито. Состав раствора зависит от жирности глины: обычно на 1 часть глины берут от 2 до 4 частей песка. Воды добавляют столько, чтобы получить раствор нужной густоты. Раствор соотношением 1 :2 или 1 :4 применяют лишь для надземной кладки малоэтажных жилых и вспомогательных зданий, которые будут находиться в сухой среде, а относительная влажность внутри помещений не будет превышать 60%-. Для повышения прочности такого раствора в него добавляют цемент; если на 1 м3 раствора добавить 100 кг цемента, то прочность на сжатие повысится до 8 кгс/см. Цемент можно добавлять сухим, но лучше затворить его водой до густоты сметаны и тщательно перемешать с раствором. Раствор с цементом должен быть использован за 1 - 1,5 ч. Известковый строительный раствор используют для тех же целей, что и глиняный. Готовят из известкового теста или молотой негашеной извести и песка. Если известковое тесто весьма густое, то его лучше сначала протереть на сите с ячейками 10x10 мм, затем добавить в тесто немного воды и просеянного песка. Известковое тесто размешивают с песком, добавляют по потребности воду и все это перемешивают до однородного состояния. Чтобы не было комков, раствор лучше процедить через сито. В зависимости от жирности извести на 1 часть известкового теста добавляют от 2 до 5 частей песка. Если в 1 м3 раствора добавить 75 - 100 кг цемента, то прочность его повысится до 8 кгс/см2 (без цемента - 2 кгс/см2). Известково-глиняный строительный раствор применяют для тех же целей, что известковый и глиняный. На 1 часть извести добавляют от 0,3 до 0,4 части глины и от 3 до 5 частей песка. Известь сначала перемешивают с глиной, затем добавляют песок, разводят водой и процеживают на сите. При добавке в 1 м3 75 - 100 кг цемента прочность повышается до 8 кгс/см2. Цементно-известковый строительный раствор готовят из цемента, известкового теста и песка. Известковое тесто разводят водой до густоты молока и процеживают на частом сите. Из цемента и песка готовят сухую смесь, затворяют ее на известковом молоке и тщательно перемешивают. Добавление известкового молока повышает пластичность раствора. Вместо известкового теста можно применять глиняное, которое берут в таком же количестве. Составы (в объемных частях) и марки цементно-известковых и цементно-глиняных растворов приведены в таблице 2.

Таблица 2

Состав и марки цементно-известковых и цементно-глиняных растворов

Марка цемента	Марка раствора, кгс/см2
	100	50	25	10	4
	соотношение частей раствора
400 300 200 150 100 50	1:0,2:3,5 1 :0,1 :2,5 - - - -	1:0,7:6,5 1 : 0,4 : 5 1 : 0,2 : 3,5 - - -	1:1,9:12,5 1:1,3:10 1 : 0,7 : 6,5 1 : 0,3 : 4,5 1 :0,1 :3 -	- - 1 :2: 16 1 :1,5: 10,5 1 : 0,8 : 7 1 : 0,2 : 3,5	- - - - 1:1,8: 13 1:1:9

 

  

 

 

Примечание. На первом месте стоит цемент, на втором - известковое или глиняное тесто, на третьем - песок. Например, цифры 1 : 0,7 : 6,5 обозначают, что берут 1 часть цемента, 0,7 части известкового или глиняного теста и 6,5 частей песка. И те и другие растворы применяют как для кладки надземных стен, так и фундаментов в сухих грунтах. Если подземная кладка ведется в маловлажном грунте, то на 1 м3 песка в цементно-известковых растворах берут не менее 75 кг цемента, в цементно-глиняных - 100 кг; в очень влажных и насыщенных водой грунтах - 100 и 125 кг. Цементные растворы приготовляют в такой последовательности. Из цемента и песка предварительно готовят сухую смесь, причем на 1 часть цемента можно брать от 2,5 до 6 частей песка (в зависимости от марки цемента). Сухую смесь затворяют водой, перемешивают и употребляют в дело в течение 1 - 1,5 ч. Цементные растворы чаще всего используют для кладки фундаментов и других конструкций, которые находятся ниже уровня грунтовых вод. На этих же растворах можно класть и стены; они довольно прочные, но очень холодные.. В зависимости от марки вяжущего материала и количества заполнителя, взятых в объемных частях, получают цементный раствор той или иной марки (табл.3).