Безопасность технологического производства бетонных смесей

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

 

Федеральное государственное автономное образовательное 
учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

Факультет: Естественнонаучного и гуманитарного образования

Кафедра: Химии и экологии

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

на тему: «Безопасность технологического производства бетонных смесей»

 

 

 

Руководитель: _______________преподаватель кафедры ХиЭ Короткова О. И.

Студент: _______________группы УЭБО4-12 Мартосич Я. И.

 

 

 

 

 

Таганрог 2015

        Содержание

Введение

1. Общие сведения о  бетоне и его компонентах.

1.1. Классификация бетонов

1.2. Разновидности бетонов

1.3. Составляющие материалы бетонных смесей

2. Технология производства  бетонных смесей

2.1 Общие сведения о  технологии производстве бетонных  смесей

3. Анализ вредных и  опасных производственных факторов

3.1. Общие положения

3.2. Требования безопасности  к производственному оборудованию  при производстве бетонной смеси.

3.3. Техника безопасности  при эксплуатации машин и оборудования

4. Расчет основных параметров  оборудования при производстве  асфальтового бетона

4.1. Расчет ширины уступа  площадок карьера

4.2. Расчет основных размеров  параметров работы экскаваторов

4.3. Расчет основных параметров  конвейера

4.4. Выбор и расчет дробильно-помольного  оборудования с учетом требований  производственной безопасности

4.5. Машины для тонкого  измельчения (помола) материала

Заключение

Список литературы

 

 

1. Общие сведения о бетоне и его компонентах

    

     Бетоном называют искусственный каменный материал, получаемый в результате расширения технологически подобранной, перемешанной и уплотненной смеси минерального вяжущего вещества, воды, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок. Смесь указанных компонентов до начала ее затвердевания называют бетонной смесью.

     Вяжущее вещество и вода - активные составляющие бетона, которые в смеси обволакивают тонким слоем зерна заполнителя. Со временем вяжущее вещество затвердевает и связывает их, превращая бетонную смесь в прочный монолитный камень - бетон.

     Заполнители (песок, щебень или гравий) занимают до 80 - 85 % объема бетона и образуют его жесткий скелет препятствующий усадке. Применяя заполнители с различными свойствами, можно получать бетоны с разнообразными физико-механическими показателями, например, легкие, жароупорные и пр.

 

1.1. Классификация бетонов:

 

По плотности бетоны подразделяют на четыре вида:

1.особо тяжелые - более 2500 кг/мЗ;

2.тяжелые - 1800 - 2500 кг/мЗ;

 3.легкие -500 - 1800 кг/мЗ;

4.особо легкие (теплоизоляционные) - менее 500 кг/мЗ.

 

По виду применяемого вяжущего вещества бетоны разделяют на пять видов:

 1. Цементные (приготовляемые на клинкерных цементах - портландцементе, шлаковом портландцементе, пуццолановом портландцементе и др.);

 2.Силикатные автоклавного твердения (на известково-песчаном, известково-шлаковом и других вяжущих);

 3.Гипсовые (на гипсовых и гипсоцементно-пуццолановых вяжущих);

4.Асфальтобетоны (на битумном  вяжущем компоненте);

5.Полимерцементные бетоны  и полимербетоны (на синтетических  смолах).

 

В зависимости от структуры бетоны разделяют на 4 вида:

1. Бетоны плотной структуры, у которых все пространство между зернами заполнителя занимают затвердевшее вяжущее и поры вовлеченного в него воздуха;

2. Бетоны поризованной структуры, пространство между зернами заполнителя которых заполнено затвердевшим вяжущим и поризованным пено- или газообразователем;

3. Ячеистые бетоны, состоящие из затвердевшего вяжущего и кремнеземистого компонента и пор, равномерно распределенных и образованных газо- или пенообразователями;

4.Бетоны крупнопористой  структуры, у которых пространство  между зернами крупного заполнителя  не полностью заполнено мелкими  заполнителями и затвердевшими  вяжущими.

 

 По назначению бетоны  подразделяют на 5 видов:

1. Конструкционные - для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (фундаментные блоки, колонны, балки, плиты и др.);

2. Гидротехнические - для возведения плотин, шлюзов, облицовки каналов и др.;

3. Бетон для стен зданий и легких перекрытий,

4. Дорожный - для устройства дорожных и аэродромных покрытий;

5.Специальные - химически  стойкие, жаростойкие, декоративные, особотяжелые для биологической защиты, бетонополимеры, полимербетоны и др.

 

Материалы для тяжелого бетона

• Цемент

 Цементы относятся  к вяжущим гидравлического твердения. Продукты мелкого помола обожжённого сырья обладающие способностью после затворения водой переходить из тестообразного состояния в камнеподобное называют цементами. Различают несколько видов цементов: портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и их разновидности. Портландцементы – самые распространённые цементы. Их получают помолом клинкера, представляющего собой обожжённый до спекания состав, при температуре около 1450 градусов цельсия. Он состоит из тщательно дозированных смесей материалов, содержащих углекислый кальций, кремнезём и оксид железа, например мергеля или смесей известняка и глин. При помоле к клинкеру добавляют до 15% гидравлических добавок или 10% кварцевого песка, а для замедления схватывания – до 3% двуводного гипса. По внешнему виду портландцемент представляет собой тонко молотый порошок различных оттенков. Основной цвет портландцемента – серовато-зелёный. Портландцементы – самые распространённые вяжущие, применяемые для приготовления растворных и бетонных смесей и обеспечивающие их необходимую прочность

• Вода

 Применяют воду, не  содержащую вредных примесей (сульфаты, минеральные и органические кислоты, жиры, сахар и др.), препятствующих  нормальному схватыванию и твердению  бетона. Использовать промышленные, сточные и болотные воды для  затворения и поливки бетона не рекомендуется.

• Песок

    В качестве мелкого заполнителя для тяжелого бетона используют природный песок крупностью от 0,14 до 5мм.

     Природные пески разделяются на речные, морские и горные (овражные). Речные и морские пески имеют округлую форму зерен; горные содержат остроугольные зерна, что обеспечивает их лучшее сцепление с бетоном. Однако горные пески обычно больше загрязнены вредными примесями, чем речные и морские.

    Искусственные пески получают дроблением твердых и плотных горных пород, а также отвальных металлургических шлаков. Дробленые пески имеют высокую стоимость, и поэтому, их применяют для обогащения мелкого природного песка в бетоне.

    По зерновому составу пески делят на крупные, средние, мелкие и очень мелкие.

    В песке для бетонов и растворов не допускается наличие зерен размером более 10 мм, а зерен размером 5-10 мм не должно быть более 5 % по массе. Количество мелких частиц, прошедших через сито с отверстиями 0,14 мм, не должно превышать 10%.

     Глинистые и пылевидные частицы.

     Глинистые и пылевидные частицы, органические примеси, сернистые и сернокислые соединения являются вредными примесями в песке.

    Глинистые и пылевидные частицы увеличивают суммарную поверхность заполнителя, при этом повышается водопотребление бетонной смеси, вследствие чего снижается прочность бетона. Кроме того, глинистые примеси, обволакивая тонким слоем зерна песка, ухудшают сцепление их с цементным камнем и снижают прочность бетона. Органические примеси (остатки растений, перегной и т. п.) снижают прочность цементного камня и могут явиться источником его разрушения. Сернистые и сернокислые соединения (гипс, серный колчедан и др.) способствуют коррозии бетона.

 

• Крупный заполнитель

     Для тяжелого бетона это гравии или щебень.

     Гравий – каменная смесь зерен округлой формы размером 5-70 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения (выветривания) твердых, горных пород. Гравий может быть горным (овражным), речным и морским. Горный гравий имеет шероховатую поверхность и содержит обычно примеси песка, глины, пыли и органических веществ. Речной и морской гравий чище горного, но зато с гладкой поверхностью, что ухудшает сцепление с цементно-песчаным раствором. Для улучшения сцепления его можно дробить на щебень.

     Щебень – каменная смесь, получаемая дроблением больших кусков различных твердых горных пород. Полученную смесь зерен различных размеров (5 - 120 мм) подвергают рассеву на отдельные фракции.

     В зависимости от размера зерен гравий и щебень подразделяют на фракции 5-10, 10 - 20, 20 - 40 и 40 –70мм. В каждой фракции гравия или щебня должны быть зерна всех размеров - от наибольшего до наименьшего для данной фракции.

     Для приготовления бетона более экономичен предельно крупный гравий или щебень, так как при этом снижается расход цемента. Но наибольший размер зерен крупного заполнителя должен быть не более 1/3 наименьшего размера бетонируемой конструкции или не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры. При бетонировании плит допускается применение до 50 % зерен крупного заполнителя наибольшей крупности, равной половине толщины плиты. Содержание зерен крупнее установленного наибольшего размера допускается не более 5% по массе гравия или щебня.

     Для тяжелых бетонов следует применять щебень, получаемый из горных пород, имеющих прочность в 1,5 - 2 раза выше заданной марки бетона. Содержание в щебне зерен слабых, выветрившихся пород не должно превышать 10% по массе. Проверяется также морозостойкость гравия и щебня.

     Окончательно пригодность гравия или щебня для бетона требуемой марки устанавливают по результатам испытания бетона на данном заполнителе.

 

Прочность

     На прочность бетона определенное влияние оказывает зерновой состав заполнителей, правильность перемешивания его составляющих в бетоносмесителе, когда все зерна заполнителя полностью покрыты слоем цементного теста.

     Значительное влияние на прочность бетона оказывают степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Хорошо уплотненный бетон в благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет. При этом в первые 7 -10 суток прочность бетона растет довольно быстро, затем рост прочности к 28 суткам замедляется и, наконец, в возрасте свыше 1 года постепенно затухает. Например, бетонные образцы при хранении в нормальных условиях в 7-суточном возрасте имеют среднюю прочность, равную 60 - 70% 28-суточной (марочной) прочности, в возрасте 180 суток, 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150, 175 и 200 % марочной прочности.

     Реальную прочность бетона в конструкциях определяют испытанием контрольных образцов, изготовленных из той же бетонной смеси и твердеющих в условиях аналогичных условиям эксплуатации конструкций. Большое влияние на скорость нарастания прочности бетона оказывает температура окружающей среды. При 700 – 850С градусов в атмосфере насыщенного пара бетоны через 10 -12 часов набирают прочность 60 - 70% марочной. При низких положительных температурах (50 - 70С) окружающего воздуха скорость нарастания прочности бетона замедляется, а при температуре ниже 0С твердение бетона прекращается и возобновляется вновь при установлении в окружающей среде устойчивой положительной температуры.

 

Плотность

     Сам тяжелый бетон не является плотным материалом. Имеющиеся в бетоне поры образовались вследствие испарения излишней воды, а также неполного удаления воздушных пузырьков при уплотнении бетонной смеси. Плотность бетона повышается при подборе зернового состава заполнителей, уменьшении водоцементного отношения и применении, пластификаторов, снижающих водопотребление смеси при той же подвижности, а также за счет тщательного уплотнения бетонной смеси. С возрастанием плотности бетона повышаются его свойства - прочность, водонепроницаемость, морозостойкость и коррозийная стойкость и др.

 

Водонепроницаемость

     Плотный бетон при толщине железобетонных конструкций более 200 мм, как правило, оказывается водонепроницаемым. Это свойство бетона характеризуется степенью водопроницаемости, т. е. величиной наименьшего давления воды, при котором она еще не просачивается через бетонный образец. По этому показателю бетоны разделяют на 12 марок: В2, В4, В6, В8, В10, В12, В14, В16, В18, В20, В25 и ВЗО, т. е. на бетоны, которые выдерживают давление соответственно не менее 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 и т. д. до 3 МПа.

     Для повышения водонепроницаемости бетона применяют специальные покрытия, например, пленки из пластмасс или уплотняющие добавки. Значительно возрастает водонепроницаемость бетона при применении расширяющихся цементов.

 

Морозостойкость

     Тяжелые бетоны по степени морозостойкости делят на марки от Мрз 50 до Мрз 700. Морозостойкость бетона для жилых и промышленных зданий обычно характеризуется маркой Мрз 50.

     Высокой морозостойкостью обладают бетоны с плотной структурой на низкоалюминатном портландцементе и высококачественном гранитном щебне.

 

Усадка и расширение

     При твердении на воздухе бетон (если он не на безусадочном или расширяющемся цементах) дает усадку, а при твердении во влажных условиях он может незначительно разбухать. Величина усадки тяжелого бетона обычно около 0,15 мм на 1 м длины бетонного сооружения, что может повлечь за собой образование трещин в массивных и большеразмерных конструкциях. Для уменьшения усадки бетона следует избегать применения бетонов с большим расходом цемента, при этом необходимо использовать крупные заполнители хорошего зернового состава и обеспечивать влажный режим твердения бетона.

     При бетонировании массивных конструкций в первый период твердения бетона возможно его расширение от нагревания теплотой, выделяющейся при взаимодействии цемента с водой. С целью уменьшить тепловыделение бетона необходимо применять цементы с малой экзотермией, а также устраивать температурные швы.

 

 

Коррозийная стойкость

     Коррозия бетона происходит в результате разрушения цементного камня и обычно сопровождается понижением прочности и водонепроницаемости, а также ухудшением его сцепления с арматурой.