Процессы и аппараты производства железобетонных труб методом радиального прессования

 

«Саратовский  государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А.»

 

Кафедра «Строительные  материалы и технологии»

 

Процессы и  аппараты производства железобетонных труб методом радиального прессования.

 

Пояснительная записка  к курсовой работе по дисциплине

«Процессы и аппараты технологии строительных изделий»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. ПСК-31

Новаков В.А.

Проверил: доцент каф. СМТ, к.т.н.

 Страхов А.В.

 

 

 

 

 

Саратов 2012

 

 

Реферат.

Данный курсовой проект состоит из пояснительной записки, основанной на 5 литературных и 4 информационных источниках и содержащей 30 листов печатного текста, и графической части, состоящей из 2 листов формата А-1 (технологическая схема производства железобетонных труб методом радиального прессования и станок радиального прессования СМЖ-194).

Ключевые слова: ЖЕЛЕЗОБЕТОН, ТРУБА, АРМАТУРА, ЦЕМЕНТ, БЕЗНАПОРНЫЕ ТРУБЫ, ПРЕССОВАНИЕ, СЫРЬЕ, ПЕСОК.

Целью данного курсового проекта было рассмотреть и изучить производство железобетонных труб. В работе рассмотрена схема производства железобетонных труб методом радиального прессования. Произведены все необходимые технологические расчеты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение ………………………………………………………………….  

1. Основные свойства сырья и вспомогательных материалов………….. 
2. Описание и назначение заданного технологического процесса, и  обоснование технологической схемы производства:
1.   Выбор и обоснование технологической схемы производства……
2.   Описание  технологической схемы производства…………………….
3.   Описание заданного технологического процесса………………...........
3. Расчет материального баланса и количества основных аппаратов…….
4. Контроль производства силикатного кирпича…………………………..
5. Техническая безопасность и охрана окружающей среды……………….

Заключение……………………………………………………………….

Список литературы………………………………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Железобетонные  трубы представляют собой изделия из бетонного материала на арматуре, обладающего повышенными прочностными характеристиками.  Бетон защищает  метал  арматуры от коррозии внешних воздействий и берет на себя сжимающие напряжения, а  арматура принимает растягивающие усилия. Цемент и вода являются основными составляющими бетона. В результате смешивания  образуется цементный камень, который закрепляет зерна цемента в единый монолит.  Такой заполнитель принято называть инертным материалом, потому что он не вступает в реакцию с цементом. Но структура и свойства бетона зависят как раз от заполнителя, как крупного (щебень горных пород или известняка), так и мелкого размера (кварцевый песок). Для арматуры используют металлические прутки или пучки проволоки.

Напряженный железобетон  является разновидностью железобетона. В данном виде железобетона арматура используется слегка растянутом виде.  Это делается с целью обеспечения прочности несущим  балкам и  конструкциям, которые работают на изгиб. 

Все ж\б трубы отличаются прекрасной устойчивостью к воздействию влаги и мороза и их совсем несложно монтировать, что обуславливает их популярность и востребованность строительными организациями. Железобетонные трубы принято подразделять на два типа – существуют безнапорные трубы железобетонные и напорные ж\б трубы. Уровень прочности и нагрузочные стандарты отличаются для каждого из этих типов, и производители железобетонных труб их всегда четко выдерживают. 

Обычно железобетонные трубы  применяются при обустройстве водных магистральных путей, предназначенных  для перемещения под конкретным уровнем давления жидкости с температурой до 40 градусов. При этом производство железобетонных труб должно учитывать  необходимость того, чтобы не наблюдалось  агрессивное влияние на материал. Монтируют ж\б трубы с помощью колец уплотнительных, которые гарантируют максимальное сопряжение труб. 

Напорные трубы железобетонные принято разбивать на четыре вида, каждый из которых характеризуется  внутренним наиболее допустимым давлением. Так, например, четвертый вид труб выдерживает давление до 5 атмосфер, третий – до 10, второй – до 15, а  первый – до 20 атмосфер. Безнапорные  железобетонные трубы также делят  на несколько групп, ориентируясь на их прочностные параметры. 

Сфера использования безнапорных  труб достаточно широка – они являются оптимальным вариантом для гидротехнических, автодорожных, промышленных и гражданских  нужд. Очень часто безнапорные  ж\б трубы применяются для строительства коллекторов-трубопроводов бытового назначения, которые транспортируют дождевые, сточные и производственные воды. Производство железобетонных труб имеет малую себестоимость, что позволяет возводить недорогие системы коммуникаций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные свойства сырья и вспомогательных материалов

Исходные материалы.

Выбор материалов для изготовления труб способом радиального прессования определяется особенностями данной технологии, а также весьма высоким требованиями, предъявляемым к конструкциям. Трубы должны обладать коррозионной стойкостью к воздействию грунтовой среды и транспортируемых вод, морозостойкостью, быть водонепроницаемыми и иметь отпускную прочность, равную 70—90% марочной.

Цемент. Для изготовления труб рекомендуется применять без - добавочный портландцемент марки не ниже 400, отвечающий требованиям ГОСТ 10178-76. Кроме того, рекомендуется нормальная густота цементного теста не более 28% и содержание в цементе С₃А в пределах 5—8%.

Заполнители. Заполнители для бетона труб должны отвечать требованиям ГОСТ 17539-72. В качестве мелкого заполнителя могут применяться природные и дробленые пески, фракционированные и обогащенные, имеющие модуль крупности в пределах 2,1 — 3,25 и расчетный гранулометрический состав.

Количество пылевидных и  глинистых частиц в песках не должно превышать 3% по массе; глина в виде комков не допускается.

 Для повышения однородности бетонной смеси рекомендуется применять классифицированный песок трех фракций (0—0,315; 0,63—1,25 и 2,5—5 мм) или, в крайнем случае, двух фракций (0—0,63 и 1,25—5 мм).

В качестве крупного заполнителя  для бетона рекомендуется применять  щебень из естественного камня или  гравия. Марки щебня, определяемые по дробимости при сжатии в цилиндре, должны быть выше марок бетона на сжатие не менее чем в 2 раза. В крупном заполнителе количество пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 1 % по массе. Наличие глины в виде отдельных комков или пленки, обволакивающей зерна крупного заполнителя, не допускается.

При изготовлении труб с  толщиной стенки до 80 мм рекомендуется применять щебень фракции 5—10 мм. В трубах с толщиной стенки более 100 мм, у которых шаг спиральной арматуры и расстояние между каркасами составляют не менее 80 мм, может быть использован заполнитель фракции 5—20 мм с содержанием фракции 5—10 мм в пределах 50—70% общей массы.

Поскольку бетон для труб, особенно бетонных, должен обладать высокой прочностью на растяжение, для его изготовления рекомендуется использовать заполнители из плотных карбонатных пород. Прочность бетона на сжатие и растяжение повышается на 20—30% при замене гранитного щебня достаточно прочным и однородным карбонатным щебнем. Высокая прочность бетонов на плотных карбонатных заполнителях объясняется повышенным сцеплением цементного камня с заполнителем и близкими значениями деформации его составляющих.

Вода для приготовления бетонной смеси. Для приготовления бетонной смеси используется вода, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732-79. Вода должна иметь показатель pH не менее 4 и содержать сульфатов не более 2700 мг/л (в пересчете на S0₄) и солей не более 5000 мг/л:

Арматурная сталь. Для изготовления арматурных каркасов применяют стержневую арматуру классов A-III диаметром 6 и 8 мм, А-I диаметром 6 мм по ГОСТ 5781-75 и арматурную проволоку класса В-I диаметром 5 мм по ГОСТ 6727-53.

Химические добавки. При изготовлении труб радиальным прессованием целесообразно использовать добавки для ускорения твердения бетона и улучшения его физико-механических показателей, в частности, водонепроницаемости, прочности и др.

Для ускорения твердения  бетона могут быть использованы добавки хлоридов натрия и кальция (NaCl, СаС1₂), сульфатов натрия и калия (Na₂S04, K2SO4), нитрит-нитрат-хлорида кальция ННХК, нитрата кальция и нитрит-нитрата кальция (Са(NОз)2 + + ННК) и др. Компоненты в добавках рекомендуется применять в соотношении 1 : 1 по массе. Содержание добавок NaCl, СаС1₂, Na2S0₄ и K2SO4 в пересчете на сухое вещество не должно превышать 2% массы цемента, добавок Са(NОз)₂, ННК и ННХК — 4% [12].

Эти добавки запрещается  применять при использовании  труб в зоне действия блуждающих токов.

Для повышения физико-механических показателей бетона применяються добавки водорастворимых смол, количество которых должно составлять 2—4% массы цемента. Введение в бетон водорастворимых эпоксидных смол ДЭГ-1, ТЭГ-1 и полиамидной смолы № 89 позволяет повысить прочность бетона при сжатии на 10—25% и при растяжении на 20—40%. Из этих добавок наиболее эффективной является смола №-89. Кроме того, при введении в бетон смолы № 89 не требуется отвердитель. Бетоны с добавками приготовляют по той же технологии, что и обычный бетон.

Вспомогательные материалы. Для смазки поддонов и периодической смазки форм рекомендуется применять эмульсионную смазку ОЭ-2. Для ее приготовления применяются кислый синтетический эмульсол марки ЭКС с кислотным числом 8—10 (20% по массе), насыщенный раствор извести (65—70% по массе) и иногда в качестве разжижителя эмульсии соляровое масло (15—10% по массе). Смазку ОЭ-2 изготовляют в соответствии с «Инструкцией по приготовлению и применению эмульсионной смазки ОЭ-2 для форм при производстве железобетонных изделий». [1]

В данной курсовой работе для изготовления труб использовалась бетонная смесь (В/ Ц=0.35): портландцемент М400, щебень фракции 5-10 мм, песок с М_кр=2.15, для изготовления арматурных каркасов применяют стержневую арматуру класса А-1 диаметром 6мм и арматурную проволоку класса В-1 диаметром 5 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Описание и назначение заданного технологического процесса, и  обоснование технологической схемы производства:

1. Выбор и обоснование технологической схемы производства

Производство железобетонных безнапорных труб осуществляется: методом  центробежного проката, виброгидропрессования, центрофугирования, радиального прессования.

 

Производство труб методом центробежного проката. 

Железобетонные трубы изготовляют  этим методом длиной 2,5...5,0 м, диаметром 300...3000 мм. Железобетонные трубы в  зависимости от внутреннего давления делят на три типа: I тип - трубы с внутренним давлением больше 0,5 МПа, воспринимаемым предварительно напряженной кольцевой арматурой, II тип - трубы с внутренним давлением до 0,5 МПа, воспринимаемым в основном бетоном стенки трубы, не учитывая кольцевую арматуру, III тип - трубы с внутренним давлением 0,3...0,8 МПа. Для труб используют бетон прочностью 40...60 МПа.

В зависимости от размеров трубы  и степени армирования процесс  формования труб делится на этапы: центробежный прокат втулочной части трубы  на длину. 300…400 мм; заполнение бетонной смесью на высоту  толщины стенки цилиндрической части трубы; заполнение раструба трубы бетонной смесью и  центробежный прокат; заполнение и  центробежный прокат бетона оставшейся длины - толщины стенки трубы; окончательное центробежно-прокатное уплотнение бетона по всей длине трубы; отделка внутренней поверхности трубы.

Основное оборудование - центробежно-прокатная  машина и бетоноукладчик, выполняющие  все технологические операции от подачи до уплотнения бетонной смеси. Бетоноукладчик состоит из загрузочного бункера с питателем, ленточного транспортера и подъемной роликовой  опоры. Центробежно-прокатная машина включает в себя прокатный вал, фиксатор, раму, откидную опору и привод вала. Прокатный вал как основной орган  передает вращение опирающейся на него форме и уплотняет бетонную смесь. Прокатный вал одним концом через  цепную муфту соединен с приводом, находящимся на раме, а другим входит в гнездо откидной опоры.

Технологическая линия для производства труб центробежным прокатом состоит: из установки для перемотки арматурной проволоки; стойка для изготовления арматурных каркасов; стенда для гидростатических испытаний; стенда для испытания труб на внешнюю нагрузку; туннельной камеры; поста сборки арматурных каркасов; поста чистки и смазки форм; поста распалубки и сборки форм.

Все три поста с туннельной камерой  объединены транспортным, напольным  кольцом. Технологическую линию  обслуживают два, мостовых крана  и два формовочных поста. Линию  можно разместить в пролете размером 18Х144 м. Преимущество линии: она - позволяет  при соответствующем оборудовании производить трубы различного назначения и давления 0,3...1,5 МПа.