Теплоцементный фибролит

Размещено на http://www.allbest.ru

11

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Цементный фибролит - это многофункциональный строительный материал, история которого насчитывает более 100 лет.

В 1900 году австрийским плотником Шмидтом был изготовлен первый прототип древесно-цементных плит из смеси древесной шерсти и гипса. В 1910 году плиты под названием «Heraklit» начали изготавливаться в Австрии по патенту №37223 выданному господину Роберту Шереру в Вене в 1908 году. В 1920 году Йозеф Оберлейтнер впервые при изготовлении плит применил портландцемент и получил превосходные результаты. С 1928 года цементный фибролит начал серийно выпускаться, сначала в Германии, а затем и в других странах мира. При этом, материал низкой плотности созданный на основе длинноволокнистых частиц дерева и цемента, получил название: в Италии - «селенит», в Швеции - «траулит», Австрии - «Гераклит». В Голландии он называется WWCB (Wood Wool Cement Board), в Германии, России и ряде других стран - «фибролит».

В СССР производство фибролита было организовано в годы первой пятилетки. Первый крупный завод был создан в районе г. Люберцы в 1929 году. Он выпускал магнезиальный фибролит. Первое производство фибролита на цементной основе было организовано в 1938 году на Таллиннском заводе теплоизоляционных плит. В 1960-1980 годах в СССР работали 42 предприятия по производству фибролита. По данным ЦСУ СССР, в 1975 г. в общем производстве теплоизоляционных материалов более 9% приходилось на производство цементного фибролита. В общей сложности, в том же году было выпущено около 3 млн. куб. метров фибролитовых плит.

Однако в 80-е годы его производство в СССР было свернуто, и этот материал был забыт. Притом, что в мире продолжалось развитие и совершенствование технологий его производства, расширялись области и объемы потребления фибролита.

Основными причинами, по которым фибролит вытеснили другие теплоизоляционные материалы, были следующие. Его производство было мало механизировано и трудозатратно, не обеспечивалась стабильность свойств материала. Технология была сопряжена с длительным производственным циклом и не была поддержана достаточным контролем за качеством. А экологические аспекты строительных материалов практически не замечались.

С конца 50-х годов в мире стали все более активно обращать внимание на экологические аспекты жизнедеятельности человека, и это вызвало дополнительное увеличение спроса на фибролит. Больше всего это затронуло такие страны как: Австрия, Германия, Швеция. В каждой из этих стран фибролит выпускается в объёмах превышающих 30 млн. куб. метров в год. А в России экология, как важная тема общественной и политической жизни начала закрепляться совсем недавно. И хотя до сих пор в России экология, как часть мировоззрения и практической деятельности остается далеко не доминирующим фактором, мы неуклонно движемся в этом направлении.



1. Номенклатура

1.1 Общие сведения

Теплоизоляционными называются материалы, которые предназначены для защиты от проникновения тепла или холода. Это обычно очень пористые материалы, имеющие объемный вес 700 кг/м³ и менее и коэффициент теплопроводности не более 0,18 ккал/м·ч·град, и имеют небольшую среднюю плотность - не выше 600 кг/м³. Тепловая защита тепловых агрегатов, технической аппаратуры и трубопроводов позволяет экономить топливо, сокращать потери тепла и интенсифицировать технологические процессы. На тепловых электростанциях потери тепла сокращаются примерно в 20-25 раз, улучшаются условия труда обслуживающего персонала. Чтобы получить достаточный эффект от применения тепловой изоляции, в инженерных проектах производятся соответствующие тепловые расчеты, в которых принимаются конкретные разновидности теплоизоляционных материалов и учитываются их теплофизические характеристики.

Теплоизоляционные материалы делят на 3 группы: неорганические, органические и полимерные.

Рис 1. Цементные плиты.



В данной курсовой работе рассматривается теплоцементный фибролит.

Фибролит - плитный материал, изготовляемый из древесной шерсти и неорганического вяжущего вещества.

Древесная шерсть - это лентовидное волокно толщиной 0,2 - 0,5мм, шириной 1 - 8мм и длиной до 25см, изготовленное из древесины на специализированном оборудовании. Благодаря высокому содержанию древесины, материал сохраняет в себе ее экологические качества, прочность, технологичность и теплоизоляционные качества. Для получения древесной шерсти используется как правило неделовая древесина различных пород, в том числе и лиственных.

Рис 2. Древесная шерсть.

Портландцемент - гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Портландцемент водостоек и морозоустойчив. Содержание цемента обеспечивает готовым плитам прочность и долговечность. Портландцемент может применяться различных цветов, что позволяет получать фибролит с широкой цветовой гаммой: белые и цветные плиты предназначены для декоративной внешней и внутренней отделки.

Для минерализации древесной шерсти применяется т.н. запирающий компонент. В его качестве, как правило, используется раствор жидкого стекла низкой концентрации и сернокислый глинозем. Его использование обусловлено тем, что при смешивании с цементом древесина выделяет водорастворимые сахара, препятствующие твердению цемента. При обработке древесной шерсти раствором жидкого стекла на ее поверхности образуется тончайшая водонепроницаемая пленка, которая препятствует взаимодействию сахаров древесины и цемента, при этом сокращая время «схватывания» цемента и улучшая «сцепление» древесины и цемента.

Цементный фибролит представляет собой материал в виде плит, получаемой путем прессования смеси портландцемента с обработанной минеральными солями древесной шерстью. Цементный фибролит благодаря малому объемному весу обладает высокими теплозащитными свойствами. Переплетение лентообразных частиц древесной шерсти, связанных и покрытых тонким слоем минерального вяжущего, создает открытую, сильно развитую, пористую структуру, что делает фибролит хорошим звукопоглощающим материалом. Упругость и сжимаемость, присущие этим плитам, позволяют использовать их в качестве звукоизолирующей прокладки между этажных перекрытиях.

1.2 Технические требования

Для изготовления плит применяют древесную шерсть, портландцемент и минерализатор в виде жидкого стекла.

Фибролитовые смеси должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Состав фибролитовой смеси подбирается лабораторией предприятия-изготовителя в зависимости от вида органических заполнителей. При этом устанавливается соотношение фракций органических заполнителей, их содержание, оптимальный расход цемента, воды и химической добавки в кг/куб.м смеси с учетом обеспечения показателей, предусмотренных настоящим стандартом.

Фибролитовая смесь в момент ее укладки должна иметь необходимую плотность (в уплотненном состоянии) с отклонениями не более 5% и температуру не ниже 15 °С.

Показатель расслаиваемости (раствороотделения) смеси не должен быть более 10%.

Удобоукладываемость фибролитовой смеси не нормируется.

Объемный вес цементного фибролита определяет важнейшие свойства теплоизоляционных материалов, обусловливающие область их использования. Объемный вес фибролита колеблется от 250 до 500 кг/м. Наиболее распространенные марки цементного фибролита (марка определяется по объемному весу) 300, 350, 400. Цементный фибролит объемного веса до 400 кг/м можно использовать только как теплоизоляционный материал, а объемного веса свыше 400 кг/м - как конструктивный.

Водопоглащение цементного фибролита при различных объемных весах и составах колеблется от 35 до 58%. Водопоглащение увеличивается с уменьшением объемного веса и со снижением расхода цемента.

Фибролитовые плиты благодаря его высокой пористости обладают значительными звукопоглощающими свойствами. С увеличением толщины плит возрастают звукопоглощающие свойства цементного фибролита.

Благодаря пропитке древесных частиц минеральными веществами, а также обволакиванию древесных частиц слоем цемента, все теплоизоляционные бетоны на древесных заполнителях относят к категории труднозагниваемых материалов. По этой же причине эти материалы не могут быть разрушены грызунами и насекомыми.

Фибролит является огнестойким материалом. Он не горит открытым пламенем, а только тлеет.

Влажность цементного фибролита всех марок не должна превышать 20%. При влажности выше 35% фибролит может поражаться домовым грибом, поэтому плиты надо защищать от увлажнения как при хранении, так и в конструкциях.

Водостойкость цементного фибролита низка, магнезиального фибролита значительно ниже, поскольку магнезиальные соли имеют повышенную гигроскопичность. Предел прочности при изгибе и теплопроводность очень тесно связаны с объемной массой фибролита.

Фибролит очень хорошо поддается механической обработке - пилению, сверлению, а также обладает хорошей гвоздимостью, шероховатая поверхность плит способствует прочному сцеплению их со штукатуркой. Фибролитовые плиты помимо хороших теплоизоляционных качеств обладают повышенной прочностью.

Материалы из древесины при увлажнении обычно увеличиваются в объеме, имеют меньшую прочность, коробятся и при некоторых условиях загнивают. Хотя теплоизоляционные бетоны на древесных заполнителях в значительно большей степени способны противостоять отрицательному действию увлажнения, чем другие материалы из древесины, но все же общие недостатки, связанные с воздействием влаги, им также свойственно.

Физико-механические показатели

Наименование показателя	Значение для плит марок
	350	400
Плотность, кг/м, не более	125	175
Теплопроводность, Вт/ (м·К),
	0,09-0,095	0,1-0,11
Сжимаемость, %, не более	12	4
Предел прочности при изгибе, МПа, не менее для плит толщиной, мм:305075100	0,60,40,35	1,10,90,70,6
Прочность на сжатие при 10% -ной деформации, МПа, не менее
Прочность на сжатие при 10% -ной деформации после сорбционного увлажнения, МПа, не менее
Водопоглащение, % по массе, не более	20	20



1.3 Геометрические параметры

Цементный фибролит выпускается двух видов - теплоизоляционный и акустический.

Согласно ГОСТ 8928-58 плиты теплоизоляционные в зависимости от объемного веса разделяют на четыре марки - 300, 350, 400, 500. Их размеры указаны в таблице 2.

Таблица 2 - размеры плит
длина	ширина	Высота
2000	500	25, 50, 75, 100
2400	540	50, 75, 100

Толщина марок 300 и 350 должна быть не менее 50 мм. Допускаемые отклонения от размеров плит не должны превышать по длине и ширине ±5 мм, по толщине ±3 мм.

Размеры плит акустического фибролита (в мм); длина 3000, ширина 1150, толщина 25, 30 и 35. Плиты цементного фибролита марок 400 и 500 могут быть использованы как конструктивный материал в сельском и малоэтажном строительстве. Акустические плиты обладают декоративными свойствами и могут быть использованы для отделки стен и потолков зрительных и лекционных залов и других помещений. Объемный вес акустического фибролита ~ 350--400 кг/м³.

1.4 Применение фибролита

теплоцементный фибролит теплоизоляционный

После многолетнего забвения в нашей стране возрождается интерес к применению фибролита. Пока отечественное производство этого материала ограничено и не отличается высоким качеством, поэтому его импортируют из Латвии.

В настоящее время наибольшее применение фибролита отмечается в строительстве многоэтажных домов (перекрытия, плоские кровли, несъемная опалубка), однако растут и объемы его использования в малоэтажном домостроении.

В качестве примера можно привести опыт Домостроительного комбината клееных модульных конструкций (свободная экономическая зона Алабуга, город Елабуга, Республика Татарстан), который внедрил в производство серию быстровозводимых малоэтажных домов из фибролита по каркасной технологии. Данный материал (комбинат использует фибролит разных марок) используется здесь при возведении всех ограждающих конструкций, перекрытий и кровли, а также в качестве отделочного декоративного материала. Ограждающая конструкция с использованием фибролита получается теплее традиционных из кирпича и пеноблоков, не создает большой нагрузки на фундамент. В результате это позволяет добиться высокого качества строительства при относительно невысоких затратах и за минимальные сроки.

Возможное применение:

- несъемная опалубка бетона;

- стены для всех типов строений;

- плоская и малонаклонная кровля;

- перегородки для всех типов строений;

- длиннопролетная кровля (до 6 м);

- термо- и звукоизоляция;

- акустические потолки;

- каркасное домостроение (повышение тепловой инерции).

1.5 Маркировка, упаковка, хранение и транспортирование

Маркировка изделий должна выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ 13015.2-81. Маркировочные надписи и знаки следует наносить на торцевой грани или на боковой вертикальной поверхности изделия вблизи ее торцевой грани краской, не снижающей качество последующей отделки изделия.

Допускается по соглашению изготовителя с потребителем и проектной организацией - автором проекта конкретного здания - вместо марок наносить на изделия сокращенные условные обозначения, принятые в рабочих чертежах проекта.

Каждая партия изделий из фибролита, поставляемая потребителю, должна сопровождаться документом, удостоверяющим качество, оформленным в соответствии с требованиями ГОСТ 13015.3-81.

Изделия должны храниться на специально оборудованных складах рассортированными по видам, типоразмерам и маркам в условиях, не допускающих их увлажнение.

Способы укладки изделий при хранении и транспортировании следует устанавливать в стандартах или технических условиях в зависимости от размеров, формы и назначения изделий данного вида.

При укладке изделий должна быть обеспечена сохранность изделия, а также возможность захвата каждого изделия и его свободный подъем для погрузки или монтажа.

Теплоизоляционные изделия из фибролита должны храниться в пакетах или штабелях. Каждое упакованное место должно содержать изделия одной марки и одного размера.

Изделия из конструкционного фибролита должны храниться в рабочем положении в специальных кассетах-стеллажах или в штабелях высотой не более 2 м установленными или уложенными на подкладках толщиной не менее 30 мм и шириной не менее 180 мм или других опорах, обеспечивающих сохранность изделий. Подкладки под штабель следует располагать на линии подъемных петель и укладывать по плотному, тщательно выровненному основанию.

Изделия на складе следует устанавливать или укладывать так, чтобы были видны их маркировочные знаки.

Изделия из теплоизоляционного фибролита следует перевозить в упакованном виде, преимущественно в контейнерах. Изделия из конструкционного фибролита следует перевозить в рабочем положении на панелевозах, железнодорожных платформах и других транспортных средствах, оборудованных специальными крепежными и опорными устройствами, обеспечивающими неподвижность и сохранность изделий, включая сохранность деталей, выступающих из плоскости изделий.

Транспортирование изделий из фибролита по железной дороге должно осуществляться в соответствии с Правилами перевозок грузов и техническими условиями погрузки, крепления грузов, утвержденными Министерством путей сообщения, а при перевозке автомобильным и водным транспортом - в соответствии с правилами перевозок автомобильным и водным транспортом.

Подъем, погрузку и разгрузку изделий следует производить за монтажные петли или с применением специальных захватных устройств, предусмотренных проектом.

Погрузку, перевозку, разгрузку и хранение изделий следует производить, соблюдая меры, исключающие возможность их механического повреждения и увлажнения.

1.6 Правила приемки

Приемку фибролита и изделий из него следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 13015.1-81 и настоящего стандарта.

Поставку изделий потребителю производят по достижении фибролитом, а также бетоном (раствором) отделочных или несущих слоев отпускной прочности, указанной в стандартах или технических условиях на конкретные изделия, при этом минимальная величина отпускной прочности не должна быть менее 80% от проектной.

Приемочный контроль каждой партии фибролита и изделий из него производят по следующим показателям: средняя плотность фибролита, класс или марка фибролита по прочности на сжатие, отпускная прочность и отпускная влажность; линейные размеры изделий (конструкций), отклонения от прямолинейности, от плоскостности и масса изделий (конструкций).

Предприятие-изготовитель обязано проводить периодически (не реже одного раза в квартал) испытания фибролита по морозостойкости, теплопроводности, а также пористости.

Испытание фибролита и бетона (раствора) наружного отделочного или несущего слоя изделий на морозостойкость и фибролита на теплопроводность следует также проводить при освоении производства изделий, при изменении технологии их изготовления, вида и качества используемых материалов.

Для контрольной проверки от каждой партии изделий, принятых техническим контролем предприятия-изготовителя, отбирают 5% изделий, но не менее 3 шт.

Отобранные изделия подвергают поштучному осмотру, обмеру и взвешиванию.

При необходимости проверки толщины отделочного слоя, защитного слоя бетона и расположения арматуры следует производить вскрытие изделий.

Если при проверке отобранных изделий окажется хотя бы одно изделие, не соответствующее требованиям настоящего стандарта, то производят повторную проверку удвоенного количества изделий.

Если при повторной проверке окажется хотя бы одно изделие, не соответствующее требованиям настоящего стандарта, то данная партия изделий приемке не подлежит.

Потребитель имеет право производить контрольную проверку соответствия изделий требованиям настоящего стандарта и стандартов или технических условий на конкретные изделия, соблюдая и применяя при этом порядок отбора образцов, а также методы испытаний, изложенные в настоящем стандарте.



2. Сырье и топливо

2.1 Общие сведения

Сырьевыми материалами для изготовления цементного фибролита являются древесина в виде древесной шерсти, цемент, минерализующие добавки и вода.

По степени пригодности древесные породы располагаются в следующем порядке: ель, пихта, тополь, сосна, береза, осина, бук, лиственница.

Древесную шерсть для фибролитов получают из неделовой древесины -- дровяника, тонкомерного кругляка и отходов лесопиления без гнили с определенными допусками по кривизне и наличию сучков. При выборе древесины большое значение имеет наличие в ней водорастворимых веществ, вредно влияющих на процессы схватывания и твердения портландцемента. В составе ели, сосне и осине содержится гемицеллюлоза, который представляет собой полисахарид.

Порода древесины	Содержание гемицеллюлозы в %
	пентозаны	гексозаны	сумма
Ель	9	10,5	19,5
Сосна	8,5	11,3	19,8
осина	22,9	0,45	23,3

Взаимодействие древесины с цементом имеет некоторые особенности. Древесина представляет собой сложный комплекс органических веществ: целлюлозы, лигнина, гемицеллюлозы, экстрактивных и смолистых веществ, а также простейших водорастворимых сахаров и минеральных солей. При попадании в щелочную среду (которой является твердеющий цементный раствор, покрывающий древесную шерсть) гемицеллюлоза гидролизуется и переходит в простейшие водорастворимые сахара (сахарозу, фруктозу, глюкозу), которые являются сильнейшими "цементными ядами". Целлюлоза, лигнин, а также экстрактивные, смолистые вещества и минеральные соли влияния на процесс твердения цемента не оказывают. Продукты гидролиза гемицеллюлозы значительно замедляют твердение цемента, иногда до полного его прекращения, а также сильно (в 5...10 раз) снижают прочность затвердевшего цемента. Для устранения вредного воздействия "цементных ядов" проводят специальную биохимическую, физическую и химическую обработку древесины.

Содержание водорастворимых веществ в древесине зависит от породы, части дерева, его возраста и времени рубки, а также от продолжительности вылеживания древесины на складе. Наименьшее количество водорастворимых веществ содержится в ели, затем идут пихта, тополь, сосна. Наиболее богаты ими береза, осина, бук. Поэтому древесную шерсть получают преимущественно из хвойных пород. В основании ствола содержится значительно больше водорастворимых веществ, чем в его середине. Древесина летней рубки значительно богаче ими, чем древесина зимней рубки.

Серьезное значение имеют также и нижеследующие вопросы, играющие важную роль в обеспечении промышленности цементного фибролита сырьем.

1. Наиболее приемлем для производства древесной шерсти кругляк диаметром 10-35 см. однако в целях расширения сырьевой базы можно применять и чураки диаметром свыше 35 см, а также тонкомерные чураки диаметром 8-9 см.

2. Из кругляка диаметром 20 см и выше, с наличием односторонней наружной, а также сердцевинной гнили, можно получать здоровую часть полена, вполне пригодную при производстве древесной шерсти для фибролита. Такие поленья в настоящее время не используются, так как ручная выколка гнили очень дорога и трудоемка, но при применений гидроокорочного барабана это сырье, особенно часто получаемое из осиновых дров, может быть использовано для производства фибролита.

3. Вполне возможно также применение срезок и горбылей, хотя при этом получается повышенный процент короткомерной шерсти, что снижает качество плиты и несколько снижает производительность древошерстных станков

Древесная шерсть для фибролитов -- длинная тонкая древесная стружка длиной 200...500 мм, шириной 2... 5 мм и толщиной 0,3...0,5 мм. Применение древесной шерсти толщиной менее 0,3 мм приводит к снижению прочности плит, а при толщине более 0,5 мм шерсть становится ломкой и менее эластичной.

Для изготовления фибролита обычно применяют портландцемент марки не ниже 400, быстротвердеющий портландцемент, либо шлакопортландцемент. Наиболее пригодны быстротвердеющие цементы с содержанием C₃S более 60 % и С₃А -- не менее 12 %, обеспечивающие быстрый рост прочности цементного камня.

Быстротвердеющий цемент благодаря высокому содержанию трехкальциевого силиката и особенно трехкальциевого алюмината способен очень активно схватываться и твердеть в ранние сроки. Эти свойства необходимы для преодоления отравляющего действия экстрактивных веществ древесины и для сокращения периода их взаимодействия с цементом в ранние сроки твердения цементного фибролита. Таким образом, для производства фибролита следует применять высокоалюминатные алитовые цементы.

При искусственным твердении цементного фибролита с успехом можно использовать шлакопортландцементы. При естественном твердении медленно твердеющие шлакопортландцементы и портландцементы применять нежелательны, так как это приводит к удлинению сроков твердения, необходимых для достижения распалубочной прочности фибролитовых плит, а также повышает стоимость фибролита, ибо вызывает необходимость увеличения парка форм и площади производственных помещений. При использовании низкомарочных цементов увеличивается расход вяжущего и повышается объемный вес фибролита. Поэтому для производства цементного фибролита следует применять цемент высокой активности и, во всяком случае, марки не ниже 400, причем в последнем случае обязательно осуществлять мероприятия по активизации схватывания и твердения применяемого цемента.

Для нейтрализации вредного воздействия на цементный камень выщелачиваемых водорастворимых веществ и улучшения сцепления древесной шерсти с цементом древесную шерсть пропитывают растворами минеральных веществ -- минерализаторов. Минерализаторами служат сернокислый глинозем, жидкое стекло. Жидкое стекло и сернокислый глинозем сокращают сроки схватывания цемента, уменьшают период взаимодействия экстрактивных компонентов древесины с цементом и, кроме того, в отличие от хлористого кальция оказывает самостоятельное локализующее влияния на экстрактивные вещества древесины. Вводят минерализатор в строго определенном количестве, так как избыток или недостаток его существенно понижает прочность цементного камня и, следовательно, готовых плит.

2.2 Месторождения

Так как древесную шерсть получают из дерева, его добывают в лесных промышленностях. По обеспеченности лесами Россия занимает первое место в мире, обладая примерно 1/5 мировых лесонасаждений и запасов древесины, а в отношении бореальных и умеренных лесов является практически монополистом, обладая 2/3 мирового запаса.

Массив лесов США и Канады составляет около одной десятой общемировой величины (по каждому государству). В Бразилии эта доля несколько выше. Более одной двадцатой мировых лесных ресурсов сосредоточено на территории Китая и Индии (суммарно). Месторождение сосновых лесов находиться на территории СССР повсеместно в лесной и лесостепной зонах, за исключением районов Северо-Восточной Сибири, пустынных и полупустынных территориях Казахстана и Средней Азии. На южной границе распространения сосны отмечается её островное произрастание в степной зоне (Бузулукский бор, островные боры в Казахском мелкосопочнике, Кулундинские ленточные боры в Западной Сибири и др.). В таёжной зоне обычна примесь берёзы, осины и сосны, в зоне смешанных лесов -- дуба, липы и осины, в Карпатах и на Кавказе -- пихты и бука, в Сибири -- пихты и сосны кедровой сибирской, на Дальном Востоке -- сосны кедровой корейской, ясеня, пихты. Для Е. л. характерно большое разнообразие типов леса. Пихтовые леса в СССР образованы 10 видами пихт. Наиболее продуктивные леса сформированы пихтой Нордманна. Они занимают площадь около 320 тыс. га и распространены на Северном Кавказе.

Месторождения цемента ОАО «Холдинговая компания "Сибирский цемент"» создано в 2004 году. Основное направление деятельности - производство и реализация цемента на территории Сибирского федерального округа. В состав компании входят: ООО «Топкинский цемент» (Кемеровская область), ООО «Красноярский цемент», ООО «Комбинат "Волна"» (Красноярск), ОАО «Ангарский цементно-горный комбинат» (Иркутская область), ООО «Тимлюйский цементный завод» (Республика Бурятия). Также в состав компании входит сбытовая и логистическая компания ООО «Запсибцемент», которая занимается реализацией цемента, производимого всеми заводами холдинга; ООО «Сибирский бетон», специализирующееся на производстве товарного бетона и растворов высокого качества. Кроме того, «Сибирский цемент» владеет единственной в России собственной специализированной транспортной компанией «Кузбасстрансцемент», насчитывающей более 1,3 тыс. хоппер-цементовозов.

Месторождения гипса и ангидрита встречаются в большинстве геологических систем - от кембрийского периода до четвертичного. В России промышленнозначимые гипсовые месторождения встречаются в слоях осадков, которые образовывались в кембрийский девонский каменноугольный, пермский юрский и четвертичный геологические эпохи существования Земли. При этом свыше 55% запасов гипса и ангидрита образовались в каменноугольный период, около 32% в пермский период и 10% в девонский период. 3% гипсоносных пород образовались в юрский и кембрийский период и лишь 0,3% в четвертичный.

2.3 Добавки

В моей курсовой работе добавкой является гипс, рассмотрим месторождения гипса. В свою очередь осадочные месторождения в соответствии с условиями их образования подразделяются на синтетические и эпигенетические. При этом сингенетические месторождения образовались одновременно с породами, вмещающими гипс и ангидрит, вследствие протекавших реакций химического осаждения из растворов. А эпигенетические месторождения гипса возникли в результате гидратации ранее образовавшегося ангидрита под действием подземных вод.

Залежи гипса и ангидрита в сингенетических осадочных месторождениях имеют форму линз и пластов мощностью до 20 м и более. Залежи гипса эпигенетических месторождениях представляют собой пласты и линзы, осложненные развитием внутренней тектоники (внутри пластовая складчатость, раздувы, пережимы) и приконтактовых зон дробления и брекчирования, так как процесс гидратации ангидрита неизбежно сопровождается увеличением объема породы примерно на 30%.

Почти все крупные месторождения гипсового минерального сырья России являются месторождениями осадочного типа. Остаточные месторождения возникают в результате накопления гипса и ангидрита как остаточных продуктов при выщелачивании легкорастворимых минералов в соляных залежах, так называемые месторождения «гипсовых шляп». Метасоматические месторождения образуются вследствие замещения карбонатных пород гипсовыми при действии на CaCo₃ сернокислых вод. В России промышленных месторождений этого типа практически нет. Месторождения выветривания образуются за счет растворения гипса, рассеянного в осадочных породах, переноса его растворов грунтовыми и поверхностными водами с последующим отложением в смеси с песчаными, глинистыми и известковыми частицами в виде так называемых глиногипса, землистого гипса, гажи и т.п.

Полезная толща большинства месторождений является смесью гипса и ангидрита, обычно со значительным преобладанием гипса (до 90%). На долю ангидрита приходится менее 10% от общего объема запасов. Мировые разведанные запасы гипса составляют более 7500 млн. тонн из которых примерно половина приходится на Россию. Мировая добыча природного сырья составляет примерно 110 млн. тонн. В настоящее время объем добычи гипса в России достиг примерно 6 млн. т. В год, что составляет 5-6% мировой добычи. Три четверти мировой добычи гипса приходится на 9 стран: США, Тайланд, Канада, Иран, Китай, Испания, Мексика, Япония и Франция. При этом на США. Из стран СНГ наибольший объем добычи гипсового сырья имеет место на Украине и в Таджикистане. Сейчас он составляет примерно по 100 тыс. т/год в каждой из них. Имеющиеся в России запасы большинства разрабатываемых месторождений позволяют значительно увеличить объем добычи сырья.

Вывод: в данном курсовом проекте сырьевыми материалами является древесная шерсть, портландцемент, в качестве добавки используется гипс, а также минерализаторами являются раствор жидкого стекла, сернокислый глинозем. Поставку цемента производит ОАО «Холдинговая компания "Сибирский цемент"». Древесной шерстью обеспечивает бор в Казахском мелкосопочнике, а гипсовым сырьем Таджикистан.



3. Технологическая часть

3.1 Общие сведения

Производство фибролитовых плит может быть организовано по мокрому и сухому способам.

При мокром способе древесную шерсть для фибролита окунают в ванну с водным раствором цемента и минерализатора с последующим удалением излишнего раствора на виброгрохоте. Этот способ требует постоянного перемешивания цементного раствора во избежание его расслоения, введения в формовочную массу большого количества воды, что отрицательно сказывается на качестве плит. Кроме того, цемент часто отверждается в ванне, что приводит к существенным его потерям и требует дополнительных затрат труда по очистке ванны.

Наибольшее распространение получил сухой способ производства фибролита, включающий подготовку сырья, получение древесной шерсти, приготовление формовочной смеси, формование плит прессованием и их тепловую обработку.

Подготовка сырья для фибролита заключается в следующем. Поступающую на завод древесину окоривают и отправляют на выдержку, чтобы устранить вредное воздействие "цементных ядов". Древесину выдерживают на открытом воздухе не менее 4.6 весенне-летних месяцев. В этот период под действием солнечных лучей и тепла происходит окисление экстрактивных веществ и перевод простейших водорастворимых Сахаров и гемицеллюлозы древесины в менее растворимые формы. После выдержки древесину распиливают на чураки, удаляют гниль и другие пороки, затем чураки подают к древесношерстным станкам. Используемые для получения древесной шерсти станки имеют рабочий орган, работающий лажности 20.22 % для уменьшения отрицательного воздействия водорастворимых веществ на цемент и улучшения условий минерализации шерсти (чем суше древесная шерсть, тем глубже раствор минерализатора проникает в поры и капилляры древесины, тем эффективнее минерализация).

3.2 Описание технологической линии

Технологический процесс начинается с разделки отходов древесины. Затем нарезанные чурки подаются на станок и превращаются в древесную шерсть. В зимнее время чураки перед строганием оттаивают в специальных камерах. Полученная стружка просушивается до 12--15 процентов влажности и затем обрабатывается (опрыскивается) раствором хлористого кальция с концентрацией 1,03-- 1,04.

Смешивание древесной шерсти с цементом производится в мешалке принудительного действия. Машина для смешивания выполняет операции по просеиванию стружки от мелочи и примесей, равномерной пропитке ее хлористым кальцием и подаче смеси в смесительный барабан для тщательного перемешивания стружки с цементом. Цемент из бункера подается в смесительный барабан при помощи нории. На приводе нории установлена коробка передач. Дозировка цемента производится путем изменения скорости движения нории. Для отсасывания пыли, получающейся при транспортировании стружки, машина закрыта металлическим кожухом и оборудована пылесосом -- фильтром. Стекающий после пропитки раствор собирается в резервуар и насосом перекачивается обратно в ванну. Смесительный барабан имеет вал с насаженными на нем спиральными лопастями, который вращается со скоростью 20--22 об/мин.

Наклонное расположение барабана под углом 10--15° и конструкция вала с лопастями обеспечивают хорошее перемешивание смеси из стружек и цемента и регулярное перемещение ее к выходному отверстию. Перемешивание продолжается 2--3 минуты до получения однородной по цвету массы.

Готовая смесь цемента со стружкой из мешалки поступает в формы и равномерно распределяется по всей ее площади и накрывается крышкой. Толщина слоя засыпки цемента с шерстью в формы в зависимости от толщины h готовой плиты составляет:

а) 2--3 h -- при изготовлении плит марок 300 и 350;

б) 3,5--4 h -- при изготовлении плит марок 400 и 500.

Конструкция форм обеспечивает возможность пакетного прессования плит и оставления отпрессованных плит на длительное время в зажатом состоянии.

Формы состоят из поддонов свободно лежащими бортовыми элементами. Высота бортовых элементов может равняться требуемой толщине плит или слоя засыпки смеси цемента с древесной шерстью в формы. В первом, случае верхняя плоскость плиты отформовывается при прессовании поддоном вышележащей плиты, а бортовые элементы формы служат ограничителями; во втором случае формы должны иметь специальные крышки, опускающиеся при прессовании внутрь формы до получения плиты необходимой толщины.

Для прессования плит могут быть применены прессы любой конструкции, обеспечивающие возможность выдержки отпрессованного пакета плит при максимальном давлении в течение срока, необходимого для закрепления плит в зажатом состоянии.. Процесс должен обеспечивать давление:

а) 0,1 -- 1 кг/см² при прессовании плит марок 300 и 350;

б) 1,5--4 кг/см² -- при прессовании плит марок 400 и 500.

Наилучшими следует считать прессы, обеспечивающие возможность приложения давления не только по плоскостям плит, но и по всем их боковым граням. По достижении необходимой степени уплотнения плит последние закрепляются в формах в зажатом состоянии при помощи специальных приспособлений, после чего давление пресса снимается, а формы убираются из-под пресса.

Плиты, зажатые в формах, подвергаются твердению в естественных или искусственных условиях. Естественное твердение плит производится в закрытом помещении при температуре воздуха 18--20° С. Ориентировочно срок твердения при указанной температуре составляет 2 дня.

Искусственное твердение плит производится в специальных камерах при температуре 30--40° С и влажности воздуха 60-- 70%. Ориентировочный срок твердения в указанных условиях составляет 12--24 ч. Отвердевшие плиты расформовываются и сушатся в естественных или искусственных условиях. Формовка плит производится в деревянных пресс-формах. Твердение плит происходит в течение 16--20 часов при температуре +40 градусов. После чего плиты вынимаются из формы и направляются в сушку.

Плиты, зажатые в формах, подвергаются твердению в естественных или искусственных условиях. Естественное твердение плит производится в закрытом помещении при температуре воздуха 18--20° С. Ориентировочно срок твердения при указанной температуре составляет 2 дня.

Искусственное твердение плит производится в специальных камерах при температуре 30--40° С и влажности воздуха 60-- 70%. Ориентировочный срок твердения в указанных условиях составляет 12--24 ч. Отвердевшие плиты расформовываются и сушатся в естественных или искусственных условиях.

Естественная сушка плит производится в проветриваемом помещении при положительной температуре воздуха; в летний период сушка может производиться под навесом. Ориентировочно срок естественной сушки при температуре воздуха 18--20° С до остаточной влажности плит 20% составляет 10 дней.

Естественная сушка может сочетаться как с естественным, так и искусственным твердением плит.

Искусственную сушку плит осуществляют в специальных камерах в условиях интенсивного воздухообмена при температуре 60--70° С и влажности воздуха 60--70%. Ориентировочно срок искусственной сушки в указанных условиях до остаточной влажности плит 20% составляет 12--24 ч. Искусственную сушку следует сочетать с искусственным твердением плит.

Необходимые сроки твердения и сушки плит уточняются заводской лабораторией в зависимости от применяемого сырья (вид применяемого цемента, влажность древесной шерсти и др.).

В случае применения шерсти иной влажности, чем 22%, расход материалов соответственно меняется; в случае применения цемента марки выше 400 расход материалов устанавливается опытным путем заводской лабораторией.

Плиты должны храниться в условиях, не допускающих их увлажнения, уложенными плашмя и рассортированными по маркам и размерам.

В целях ускорения твердения плит в состав цемента рекомендуется вводить добавку гипса в количестве 2-- 3 процентов.

3.3 Выбор технологической схемы

В моем курсовом проекте завод по производству теплоцементного фибролита мощностью 30000 м² в год. Выработка в смену на одного работающего составляет 47 м, а на одного производственного рабочего 68,5 м². Всего в смену выпускается 1200--1400 м² фибролита. Линию обслуживают 27 человек, в том числе 19 производственных рабочих, включая занятых ни складских операциях.

Полуметровые чураки и поленья подвозятся на вагонетках емкостью по 0,5 м² к установленным в ряд пяти древесношерстным станкам 1--2. Готовая шерсть падает вниз на скребковый транспортер 3; скребковый транспортер, проходя по ванне для минерализации, в конце ее поднимается вверх под углом 100--110°, наклонная часть транспортера заключена в четырехугольный лоток. Древесная шерсть, попадая в ванну, насыщается раствором минерализатора и вносится транспортером вверх. Во время движения шерсти с нее стекает излишек раствора минерализатора, попадающий по стенкам шахты обратно в ванну. С транспортера 3 минерализованная шерсть падает на короткий ленточный транспортер 4, который направляет ее в смесительный барабан 5. Одновременно элеватор подает в этот же барабан цемент из бункера 6. Поступление цемента регулируется автоматически в зависимости от толщины слоя древесной шерсти посредством вращающегося валика-щупа. Из смесительного барабана шихта падает на (поперечный ленточный транспортер 7, который подает ее на реверсивный ленточный транспортер 8. Этот транспортер, совершая возвратно-поступательное движение, подает шихту в наклонные желоба 9, откуда она падает в пресс-формы 10. Каждая порция шихты равна объему, требуемому для изготовления одной плиты заданного размера.

Пресс-формы поднимают подъемником 11 и укладывают в контейнер 12, из которого они выдвигаются при помощи цепных транспортеров 13 и подаются под желоба 9.

После набора полного пакета в 18-25 штук (в зависимости от их толщины) по торцам устанавливают деревянные щиты, служащие стяжками для плит, которые крепятся при помощи скобы и клина. Затем под пакет подводят вилки аккумуляторного автопогрузчика и увозят его в помещение для твердения. Распалубка плит после твердения производится вручную. Освобожденные пресс-формы поднимаются подъемником 11 в контейнер 12, а готовые плиты укладываются в стопы на деревянные подкладки и увозятся на склад для естественной сушки. После 7--8 дней сушки кромки очищают, а плиты в случае надобности раскраивают на необходимые размерь, двухпильными форматными пилами. Если требуется фигурная обработка кромок плит (фальц, гребень и др.), то она производится на фрезерных станках. Готовые плиты хранятся под навесами. В штабель укладываются прокладки из деревянных реек толщиной 15 мм. Через две плиты -- при толщине 25 мм и через одну плиту -- при толщине 30 мм и выше.



Схема 1. Технологическая схема по производству цементного фибролита (1--2 - древошерстным станкам, 3 - скребковый транспортер, 4 - короткий ленточный транспортер, 5 - смесительный барабан, 6 - бункер с цементом, 7 - поперечный ленточный транспортер, 8 - реверсивный ленточный транспортер, 9 - желоб, 10 - пресс-формы, 15 - пресс, 12 - контейнер, 13 - цепных транспортеров, 14 - транспортер, 11 - подъемником).

Вывод: в данном курсовом проекте завод по производству теплоцементного фибролита будет работать по сухому способу.



4. Виды и описания основных оборудовании

4.1 Общие сведения

Оборудование для производства фибролита может быть изготовлено в любой хорошо оснащенной механической мастерской. Оборудования связаны между собой, и работают по определенным режимам. Например, работа станков зависит от породы древесины и работают нормально при влажности древесины 20-30%. Существует несколько конструкций машин для смешивания стружки с цементом, работающих в основном по сухому способу. Машина для смешивания выполняет операции по просеиванию стружки от мелочи и примесей, равномерной пропитке ее хлористым кальцием и подаче смеси в смесительный барабан для тщательного перемешивания стружки с цементом. Дозировка цемента производится путем изменения скорости движения нории. Смесительный барабан имеет вал с насаженными на нем спиральными лопастями, который вращается со скоростью 20-22 об/мин. Для прессования плит могут быть применены прессы любой конструкции, обеспечивающие возможность выдержки отпрессованного пакета плит при максимальном давлении в течение срока, необходимого для закрепления плит в зажатом состоянии. Выбирается наиболее прогрессивное, высокопроизводительное оборудование, соответствующее способу производства и выбранной технологии.

№	Названия оборудований
1,2	Древошерстный станок
3	Транспортер
4	Короткий ленточный транспортер
5	Смесительный барабан
6	Цемент из бункера
7	Поперечный ленточный транспортер
8	Реверсивный ленточный транспортер
9	Желоб
10	Пресс-формы
11	Подъемник
12	Контейнер
13	Цепной транспортер
14	Транспорт ер
15	Пресс

4.2 Оборудование для минерализации древесной шерсти

На схеме «а» показано в схематическом виде оборудование для минерализации древесной шерсти способом обрызгивания, применяемое на Костопольском ДСК- Древесная шерсть раскладывается в металлические ковши-корзины с перфорированными стенками 2, объем древесной шерсти в одном ковше рассчитан на изготовление одной плиты. Дозировка древесной шерсти производится по объему. Шесть металлических корзин (ковшей), прикрепленных на стрелах 3 к вертикальной оси 4, двигаются по окружности, образуя карусель. Ковши поочередно подходят под душевые форсунки, расположенные над каруселью; над каждой каруселью имеется по две форсунки. После выхода ковша с древесной шерстью из сферы действия

душевых форсунок излишек раствора минерализатора стекает в чашу, установленную под каруселью, и из нее в чаны, из которых раствор снова перекачивается к душевым форсункам. Когда ковш с минерализованной древесной шерстью располагается над смесителем, карусельщик опрокидывает его, и шерсть падает в смеситель. Каждую карусель обслуживает один рабочий (он же и оператор смесителя), который загружает древесную шерсть в металлические корзины, вращает карусель, опрокидывает ее над смесителем и нажатием кнопки на пульте управления включает мотор смесителя и весовой дозатор цемента.

На схеме «б» показана схема установки для минерализации шерсти, рекомендуемая Гримме и Фойгтом. Установка состоит из бесконечной сетчатой транспортерной ленты 1. Длина ленты рассчитана так, что на ней размещается одновременно шесть щоз шерсти 2. Над лентой размещены две душевые воронки 3 для смачивания шерсти минерализатором. На полу под лентой установлен желоб 4, в который стекает излишек раствора минерализатора из шерсти. В конце ленты установлен смеситель 5, куда сбрасывается минерализованная шерсть.

Схема 2. Схема минерализации методом обрызгивания (а-при помощи карусели, б-на сетчатом транспортере).

4.3 Смесительное отделение

Минерализационно-смесительное отделение автоматизированного завода фибролитовых плит фирмы Трэуллит» (Швеция). Пневмотранспортом по трубопроводу шерсть от станков, проходя через коллектор 2, выходит на вибрационный стол 3. Его длина около 4,5 м и ширина 0,8-- 0,9 м. Стол состоит из 6 секций, приводимых в движение шестироленчатым валом. Привод вибрационного стола осуществляется от индивидуального электромотора мощностью около 7 л. с. рал вращается со скоростью около 200 об/мин, с такой же скоростью совершают колебательные движения 6 секций вибрационного стола, продвигающие шерсть к мешалке и одновременно переворачивающие ее. По бокам стола имеются вертикальные стенки высотой 200 мм, предотвращающие выпадение шерсти, а под ним корыто 4 для сбора избытка раствора. Движущаяся по столу древесная шерсть обрызгивается минерализатором, поступающим из бака через форсунку 5.

Схема 3. Смесительное отделение(2 - коллектор, 5 - форсунку, 4 - корыто, 3 - вибрационный стол).

Характеристика смесителя:

Габаритные размеры:

Ширина - 900мм.

Длина - 800мм.

Объем - 0,6 м³.

Потребная мощность мотора - 2,5 кВт.

Производительность - 1,5-3 м³ плит в час.

4.4 Винтовой 20-тонный пресс

Винтовой 20-тонный пресс для прессования фибролитовых плит, Костопольского домостроительного комбината состоит из опорной рамы 14 с балками 11, прессующей рамы 13 и ее привода. Прессующая рама перемещается в направляющих благодаря движению двух винтов 12 при вращении гаек, укрепленных во втулках приводных шестерен 1. Концы винтов закреплены на поперечинах прессующей рамы, благодаря чему осевое перемещение винтов передается раме. Шестерни 1 вращаются от привода, расположенного на верхней раме 2. Привод состоит из электродвигателя 7, зубчатой пары 6, горизонтального вала 3 с коническими шестернями 4 и 8, передающими, вращение через конические шестерни 5 и 9 двум вертикальным валам. Малые шестерни 10 от вертикальных валов передают вращение большим шестерням 1. Для установки пакета форм в пресс под прессующей рамой имеются бетонные подкладки 15. Прессующая рама имеет размеры 2260X420 мм; прессовое усилие на массу передается через крышки форм. Ход винтов 700 мм. При мощности электродвигателя 5,8 кВт скорость движения винтов составляет 0,6 м/мин. Общее усилие прессования 20 Т (196 кН). Производительность пресса составляет 2 ~ 2,5 м³ плит

Схема 4. Винтовой 20-тонный пресс (1 - приводных шестерен, 2 - верхняя рама, 3 - горизонтальный вал, 4,8 - конические шестерни, 5,9 - вертикальный вал, 6 - зубчатый пар, 7 - электродвигатель, 10 - малые шестерня, 11 - балка, 12 - винт, 13 - прессующая рама, 14 - опорная рама, 15 - бетонные подкладки).



Характеристика пресса:

Мощность - 20т.

Габаритные размеры:

Длина - 3260 мм.

Высота - 350 мм.

Ширина - 1260 мм.

Мощность мотора - 5,8 квт.

Размеры прессующей плиты - 2260х420 мм.

Скорость движения винтов - 0,6 м/мин.

4.5 Древошерстный станок СД-3

Древошерстный станок СД-3 горизонтального типа предназначен для одновременной строжки четырех чураков диаметром до 350 мм и длиной 430-510 мм, т. е. для производства древесной шерсти толщиной от 0,05 до 1 мм.

Станок состоит из массивной двухтумбовой станины 12, по направляющим которой совершает возвратно-поступательное движение ножевая плита. Плита приводится в движение от электродвигателя 1, установленного на салазках 18, через ременную передачу 2, огражденную кожухом 17, вал 3, маховик 16, кривошип 4 и шатун 5. При движении плиты комплект делительных ножей делает продольные надрезы, а два строгальных ножа снимают стружку.

Толщину стружки регулируют величиной выступа ножей. Чураки защемляют между длинными 14 и короткими 13 рифлеными валками. Длинные валки опираются на неподвижные подшипники 9, а короткие - 8 попарно установлены в суппортах 7 и 10 и могут отодвигаться от валков 14 по направляющим 15 станины при поднятых контргрузах 6 и 11. После укладки двух пар чураков контргрузы опускаются и зажимают их между рифлеными валками. Валки периодически поворачиваются на некоторый угол, чем обеспечивается подача чураков для срезания очередного слоя, толщина которого может регулироваться в пределах от 0,05 до 1 мм.

Производительность станка СД-3 при толщине стружки 0,5 мм и влажности 25% составляет около 3 т в смену. Станок СД-2 вертикального типа по принципу действия и производительности подобен станку СД-3.

Схема 5. Древошерстный станок СД-3. (12 - двухтумбовой станины, 1 - электродвигателя, 18 - салазках, 2 - передачу, 6,11 - контргрузах, 17 - кожухом, 3 - вал, 16 - маховик, 4 - кривошип, 5 - шатун, 14 - длинный рифленый вал, 13 - короткий рифленый вал, 9 - подшипники, 7, 10 - суппортах, 15 - станины).