Цемент. Для производства данного вида изделий применяется портландцемент марки ПЦ 500 Д0. ГОСТ 10178 и дополнительным требованиям: удельная поверхность (по прибору ПСХ-2) в пределах 3000-4000 см²/г, начало схватывания не позднее 2ч, конец - 6ч. Содержание в клинкере трехкальциевого алюмината не должно превышать 6%.

Таблица 2.3 - Требования к цементу.

Известь не гашеная должна удовлетворять требованиям ГОСТ 9179-70 "Известь строительная" и дополнительным требованиям содержание активных СаО и MgO не менее 70% и "пережога" - не более 2%, скорость гашения от 5 до 25 минут.

Таблица 2.4 - Требования к извести.

Песок. Предпочтение отдается кварцевым пескам, содержащим не менее 80 % кремнезема. В последнее время для производства ячеистых бетонов используют пески с меньшим содержанием кремнезема, например мелкие строительные, барханные, применение которых позволяет исключить или значительно сократить затраты на помол. Почти все заводы, производящие помол кремнеземистого компонента, работают по мокрому способу с подачей в шламбассейн. Средняя тонкость помола кремнеземистого компонента составляет 280-320 м²/кг, известково-песчаного вяжущего - 450-500 м²/кг.

Таблица 2.5 - Кварцевый песок в газобетоне

Газообразователь. В качестве газообразующего компонента применяют водоалюминиевую суспензию, которую готовят из алюминиевой пудры (марок ПАП-1 и ПАП-2, соответствующие требованиям ГОСТ 5494-71Е) или из пасты в специальной установке, обеспечивающей взрывобезопасность ее приготовления.

Начало газовыделения - через 1-2 мин. Так как пудра пожароопасная, то с точки зрения техники безопасности ее необходимо хранить в металлической герметической таре. [3]

2.3 Технология изготовления газосиликатных блоков

2.3.1 Обработка сырьевых материалов

Подготовка сырьевых материалов в технологии ячеистых бетонов заключается, прежде всего, в их измельчении. Это связано с тем, что повышение дисперсности исходных материалов способствует улучшению их реакционной активности. В результате можно уменьшить расход вяжущего, повысить прочность изделия при одновременном уменьшении их средней плотности.

При недостаточной удельной поверхности обязательному измельчению должны быть подвергнуты кремнеземистые компоненты.

Применяют два способа измельчения - мокрый и сухой.

Мокрый способ предусматривает совместный помол извести и кремнеземистых компонентов (песка, золы, шлака и т.п.) в шаровой или вибромельнице в присутствии воды с целью получения шлама. Возможен также вариант мокрого помола кремнеземистых компонентов (получение шлама), сухого помола известково-кремнеземистого вяжущего и смешение вяжущего со шламом, обеспечивающее получение суспензии требуемой текучести.

Сухой способ предусматривает совместный помол сырьевой шихты, состоящей из извести, кремнеземистого компонента и цемента без добавления воды.

Если есть возможность выбора, то предпочтение следует отдать мокрому помолу, так как он менее энергоемкий по сравнению с сухим (на 10-15%), а так же более интенсивный.

В обоих случаях для ускорения процесса помола целесообразно вводить ПАВ в количестве 0,1-0,3 % массы сухих компонентов смеси.

Усреднение и хранение песчаного шлама производят в шламбассейнах. Расчетную плотность шлама принимают:

при вибро и ударной технологии 1700 кг\м³

при литьевой технологии 1600 кг\м³

Условия, при которых после отключения виброплощадки в период стабилизации газовыделения происходит быстрое восстановление разрушенной вибрацией структуры, блокирующей уход газовых пузырьков и препятствующей осадке смеси, являются оптимальными при вибровспучивании.

Мелкие поры, получаемые при использовании вибротехнологии, обусловливают малую подъемную силу пузырьков и соответственно более легкую блокировку в массиве. В момент прекращения вибровоздействия ячеистая смесь должна "застыть", зафиксировав свою макроструктуру.

В качестве газообразующего компонента применяют водоалюминиевую суспензию, которую готовят из алюминиевой пудры или из пасты в специальной установке, обеспечивающей взрывобезопасность ее приготовления.

Для дозирования вяжущих, шлама и воды применяют весовые дозаторы с электронно-тензорезисторными устройствами с точностью для вяжущего ±1%, а для кремнеземистого компонента ±2%.

Газобетонную смесь готовят в гидродинамическом или вибросмесителе. Последовательность загрузки сырьевых материалов следующая: песчаный шлам + вода + вяжущее или вода + сухой песок + вяжущее + добавки. После 2-х мин. Перемешивания в смеситель подают заданное количество суспензии алюминиевой пудры и смесь перемешивают еще 1-2 мин. [9]

2.3.2 Составление технологической схемы производства

Песок завозится на рабочую площадку и выгружается в песочный бункер. Песок загружается в загрузочную воронку, откуда он поступает в шаровую мельницу по конвейерной ленте с системой взвешивания. Сюда же, в шаровую мельницу, подается вода, известь и ускоритель схватывания (сульфат натрия). Здесь будет происходить гашение извести:

CaO + H₂O = Ca (OH) ₂, экзотермический процесс.

Механизм действия сульфата натрия заключается в том, что реагируя с гидратом окиси кальция, выделяющимся из цемента, он образует гипс по формуле:

Ca (OH) + Na₂SO₄ + nH₂O = CaSO4 x 2H₂O + 2NaOH + H₂O

NaOH + Al = Na₂O x Al₂O₃ + H₂ ^

Образующийся мелкодисперсный гипс реагирует с трехкальциевым гидроалюминатом (3СаО*Al₂О₃*6Н₂О) и способствует гидросульфоалюминатом кальция (3СаО*Al₂О₃*3СаSO₄*31Н₂О).

Песок перемалывается с водой, известью и сульфатом натрия до состояния жидкого раствора, который насосом загоняется в шламбассейн.

По обводной трубе из бункера с песочным раствором он перекачивается через охлаждающую систему для раствора, чтобы получить раствор приемлемой температуры (около 40^о С).

Алюминиевый порошок поставляется в бочках. Алюминий дозируется винтовым конвейером в рассеивающем резервуаре, наполненном водой, в присутствии ПАВ. После перемешивания с помощью мешалки алюминиевая суспензия дозируется и выливается в смеситель.

Вяжущие вещества на предприятие доставляются ж/д транспортом и автоцементовозами. Эти материалы хранятся в силосах. Вяжущие вещества (гипс и цемент) взвешиваются дозаторами и загружается в смеситель.

Компоненты в смесители смешиваются в определенной последовательности: песчаный шлам + вода + цемент, гипс + алюминиевая суспензия.

В перемешивающем устройстве исходный материал перемешивается до получения однородной смеси, затем выливается в форму.

Форма, помимо своего прямого назначения, также служит платформой для транспортировки блоков при изготовлении на более поздней стадии. Форма смазывается смазкой и переправляется в секцию разливки, где стоит, пока перемешивающее устройство не будет готово для разливки смеси.

После разливки форма перемещается по транспортеру в созревающую секцию. В созревающей секции свежая смесь затвердеет до требуемой прочности (0,01-0,015 МПа).

Образование гидроалюмината кальция и пористой структуры:

2Al + 3Ca (OH) ₂ + 6 H₂O - > 3CaO• AL₂O₃•6 H₂O + 3H₂ ^ (поры)

После выдержки в созревающей камере массив перемещают из камеры созревания тем же многофункциональным транспортером, который устанавливает форму с массивом на линию резки.

Тележка на линии резки переносит блок через разные этапы резки и контурной обработки. Вначале струнами отрезают "горбушку" и разрезают массив по длине блока.

После вертикальной резки блок проходит через горизонтальный режущий автомат, для резки блока по толщине. Струны располагаются под углом к движению тележки для избегания вырывания материала на ведомом конце массива.

После горизонтальной резки платформа с массивом переходит в положение поперечного (вертикального) распила. Работа режущего автомата препятствует двойную распилку и гарантирует точные размеры.

Под линией резки располагается шламканал. В него попадают отходы распиленного массива. Эти отходы растворяются в воде для получения обратного шлама соответствующей плотности, который подается в обратный шламбассейн.

Тележки въезжают в автоклав через многофункциональный транспортер, работающий перед автоклавами.

В автоклавах массивы обрабатываются при давлении около 12 атм.

Автоклавное твердение (12ч, 190°C,12атм):

6SiO₂ + 5 Ca (OH) ₂ + 5 H₂O - > 5CaO•6SiO₂•5 H₂O (гидросиликат кальция, фазы C-S-H)

По окончании автоклавного процесса тележка доставляет массивы на разгрузку разделительное устройство.

После разделения разгрузочный кран переносит массивы на линию упаковки блоков, где они укладываются на деревянные поддоны и упаковываются. [3]

Рис.2.6 - Технологическая схема производства газоблоков

2.3.3 Формование и нарезка газосиликатных блоков

Технология формования выбирается в зависимости от номенклатуры выпускаемой продукции и исходного сырья в соответствии с технологическим регламентом.

Формование изделий из ячеистого бетона может быть осуществлено по одной их схем:

агрегатно-поточная в индивидуальных формах - эта схема предусматривает перенос формы с изделием от поста к посту. Для нее характерна низкая автоматизация процесса;

агрегатно-поточная с механизированной разрезкой массива;

конвейерная с механизированной разрезкой массива - характеризуется полной автоматизацией процесса.

Формование изделий включает подготовку форм, укладку в формы арматурных каркасов и закладных деталей, заполнение форм бетонной смесью, предварительное выдерживание отформованных изделий.

Подготовка форм предусматривает их очистку, смазку и подогрев до 40°С.

Формование может происходить двумя способами:

вибро и ударной технологии;

литьевой технологии (медленный, но простой по сравнению с вибро- и ударной технологией).

При литьевой технологии ячеисто-бетонные смеси отличаются повышенной подвижностью за счет высокого водозатворения (В/Т=0,45…0,65; текучесть по Суттарду 22-44 см). Вспучивание массы происходит в неподвижных формах в течение 20-50 мин, вызревание - 4-6 ч. Повышение В/Т требует высокомарочных вяжущих и увеличения их расхода, увеличивает продолжительность цикла производства изделий.

Суть вибрационной технологии изделий из газобетонов состоит в более низком водозатворении сырьевой смеси (В/Т=0,3.0,4; текучесть по Суттарду 9-12 см) и в интенсификации процесса вспучивания при применении вибровоздействия за счет использования явления тиксотропии (разжижения) и ускорения хода реакции газовыделения. Продолжительность вибровспучивания - 10±2 мни. Способ впервые в мировой практике разработан и применен в нашей стране.

Известно, что при отсутствии активного воздействия, т.е. при напряжениях, не превышающих напряжений предельного сдвига, ячеистые смеси ведут себя как типично твердые тела. Картина резко меняется при приложении к ним вибрации, при определенных режимах которой коагуляционная структура ячеистой смеси с пленочными неводостойкими контактами может полностью потерять свои пластические свойства.

Поризация смеси осуществляется на стадии формирования материала за счет взаимодействия газообразователя (алюминиевой пудры) с известью. Образующийся в результате коррозии алюминия водород выделяется в свободном состоянии в виде газовых пузырьков, используемых для вспучивания газобетонной массы. Данная технологическая стадия является весьма ответственной, предопределяющей формирование пористой структуры материала.

"Горбушку" срезают механизированным способом при достижении поверхностным слоем пластической прочности 0.01 - 0.015 МПа или прикатку изделий при пластической прочности 0.015 - 0.02 МПа,

Подъем форм с изделиями или массивами производят шарнирными траверсами или специальными захватами, предотвращающими перегас форм.

При производстве мелких блоков и панелей для разрезки массивов применяют различные комплексы резательных агрегатов типа "Универсал-60", "Виброблок" и др. Отходы смеси, полученные при срезке "горбушки", разрезке мисси нов, повторно используют путем перекачки перемешанной с водой "горбушки" в смеситель. Твердение отформованных изделий в индивидуальных формах или полученных в результате разрезки массивов производят в автоклаве. Распалубку после выгрузки изделий из автоклава производят при разности температуры поверхности изделий и окружающего воздуха не более 40°С, Продолжительность остывания крупноразмерных изделий в формах до распалубки должна быть не менее 4 ч. [3]

2.3.4 Складирование готовой продукции

Складирование готовой продукции производится производится на закрытых складах штабельного типа, после перемещения блоков из автоклава, блоки должны выдерживаться 12 часов перед его транспортировкой. Склады готовой продукции обычно не отапливаются, и блоки хранятся при температуре окружающей среды. Решётки транспортируются под разгрузочным краном, который поднимает и снимает белый массив с решеток. Альтернативно описанному разделителю зелёного массива на этом этапе может быть установлено обычное разделительное устройство, которое разделяет массив механическим способом. Решетки после автоматической очистки и смазки возвращаются к столу кантования и готовы к приему следующего массива. Разгрузочный кран переносит один массив и кладет его непосредственно на цепочку деревянных поддонов (6 шт.), а второй массив сверху, либо укладывает на стол, который кантует два массива на цепочку поддонов. Это зависит от того, какие размеры поддонов и готовой упаковки используются. Поддоны обычно подаются в автоматическом режиме, но ручной вариант тоже приемлем.

Затем поддоны с блоками упаковываются отдельно в термоусадочную пленку и перевозятся вилочным погрузчиком на склад готовой продукции

2.3.5 Составление материального баланса

2.3.6 Выбор и расчет технологического оборудования

Расчет оборудования производится по формуле:

(2.2)

гдеN - количество единиц оборудования;

П_Ч - часовая производительность;

П_П - паспортная производительность;

К_Ч - коэффициент использования.

Помольное оборудование. Помол извести с добавкой песка производится в шаровой двухкамерной мельнице типа СМ-6008. Паспортная часовая производительность данного оборудования составляет. Для данного типа мельниц характерно: производительность Пп=1,5 тонн/час для сухого измельчения руд и строительных материалов.

Определим количество единиц оборудования, необходимых для обеспечения непрерывного технологического процесса.

Необходимое количество извести составляет 0,688т. Но так как помол извести производится совместно с песком (20 процентов от массы извести), то фактическая загрузка мельницы составит, в тоннах:

(2.3)

Тогда получим, что для совместного помола извести с песком требуется единиц оборудования:

(2.4)

Для помола остального песка с гипсом используется двухкамерная шаровая мельница марки СМ-6008 производительностью до 1,5 т/ч:

m_{песка на помол}=m_{всего песка}-m_{смолотого песка}=2,46-0,89Ч0,2=2,282 (2.5)

m_{смеси песка и гипса}=m_{песка на помол}+m_гипса=2,282+0,22=2,502 (2.6)

(2.7)

Смесительное оборудование. Для смешивания сухих молотых материалов и цемента используется смеситель марки С-800 циклического действия, производительностью до 5 м3 смеси в час.

(2.8)

(2.9)

Для получения бетонной смеси используется виброгазобетоносмеситель СМС-405, производительностью 25 м³/ч.

(2.10)

Расчет автоклавов. Используются автоклавы, габаритами d=3,6 м, l=27 м. В поперечном сечении на тележке одновременно умещается 4 изделия, по длине в автоклав помещается 10 тележек.

Таким образом, в одном автоклаве одновременно могут пропариваться 40 изделий. Так как занятость автоклава составляет 19,33 часов (с учетом загрузки и выгрузки тележек), то расчет будем производить по суточной производительности. Определим количество автоклавов по производительности за 1 сутки.

(2.11)

2.3.7 Расчет площадей и объемов складов сырья и склада готовой продукции

Каждый расходный бункер должен иметь размеры из расчета вместимости четырехкратного часового объёма расходуемого материала (смеси).

Определим объём бункеров по формуле:

(2.12)

гдеV - рабочий объём бункера, м³;

П_Ч - часовой расход соответствующего материала, тонн/час;

ф - время запаса, ч;

с_Н - насыпная плотность материала, тонн/м³;

Получим для материалов после помола:

(2.13)

(2.14)

Для материалов, не подвергаемых предварительной обработке:

(2.15)

(2.16)

Для смеси сухих материалов после смесителя-гомогенизатора:

(2.17)

2.4 Контроль качества производства