2 Характеристика сировини та джерел її постачання 1 Характеристика сировини

Ім'я файлу: 2 Характеристика сировини та джерел її постачання.docx
Розширення: docx
Розмір: 100кб.
Дата: 20.02.2021
скачати
Пов'язані файли:
Зелений дім.pdf
реферат.docx
1 Технічні характеристики продукції, шляхи підвищення ефективнос
3 Технологічна схема виробництва.docx
5 Матеріальний баланс виробництва.docx
6. Технологічні, механічні, та теплотехнічні розрахунки.docx
7 Контроль виробництва.docx
10 Автоматичне регулювання виробництва.docx
11 Економіко – організаційні розрахунки.docx
12 Вимоги безпеки і охорони навколишнього середовища.docx
Вступ.docx
Перелік посилань.docx
Реферат.docx
Титульний аркуш.docx

2 Характеристика сировини та джерел її постачання

2.1 Характеристика сировини

Для виробництва газобетону використовується:

вапно;
пісок;
портландцемент,
алюмінієва пудра.

В якості армуючого компонента буде використовуватись фіброволокно.

Допускається використання добавок: пластифікаторів, що поліпшують характеристики газобетону і прискорювачів твердіння, скорочують виробничий цикл, але не погіршують якість виробів. [x].

В виробництві використовується вода, якість якої має відповідати певним технологічним вимогам згідно ДСТУ Б В.2.7-273:2011.
В якості в’яжучих матеріалів в даному виробництві використовуватимуться:

портландцемент згідно з ДСТУ Б В.2.7-46;
вапно будівельне згідно з ДСТУ Б В.2.7-90.

2.1.1 Характеристика портландцементу

Використання портландцементу в якості одного основного в’яжучого для виготовлення автоклавного газобетону економічно невигідне. При використанні портландцементу перевагу віддають алітовим і малоалюмінатним цементам з вмістом в клінкері трьохкальцієвого алюмінату не більше ніж 6%. Початок тужавлення – від 1 до 2 годин і кінець тужавлення. Питома поверхня цементу для конструкційно-теплоізоляційного газобетону повинна складати 2500 – 3000 см²/г.

Для виготовлення газобетону застосовують портландцемент марок 300, 400, 500. Виробництво газобетону пред'являє спеціальні вимоги до портландцементу щодо лужності цементу - рН не повинна бути нижче 12. Лужність цементу визначається кількістю вільного СаО і сумою Na₂О і K₂О. Вміст лугів (Na₂O, К₂O) в 1 л розчину цементу не повинен бути меншим 75 мг. У разі недостатньої лужності розчину в газобетонну масу слід додатково вводити вапно або луг у вигляді каустичної соди [x].

Для нашого виробництва будемо використовувати портландцемент марки 500 що виробляється на ПАТ Івано-франківськцемент, характеристики якого наведені в таблиці 2.1

Таблиця 2.1 характеристика портландцементу

Клас міцності	42.5
Питома поверхня	3000 см²/г
Початок тужавлення	80 хв
Кінець тужавлення	140хв
Нормальна густина цементного тіста	25%
Активність (вміст CaO)	60%
CaO_{вільний}	0,4%
MgO	3%
SO₃	2%
Na₂O+K₂O	0,4%
C₃S	65%
C₂S	19%
C₃A	6%
C₄AF	12%

2.1.2 Характеристика будівельного вапна

У виробництві газобетону меже використовуватись як негашене вапно так і гідратне. [x].

У виробництві можна застосовувати негашене молоте вапно або гідратну пушонку.

Введення вапна до цементу скорочує витрату цементу і одночасно збільшує лужність розчину, забезпечуючи енергійне протікання реакції газоутворення:

3Са(ОН)₂ + 2Аl + 6Н₂О 3СаО · Аl₂О₃ · 6Н₂О + 3Н₂

Молоте негашене вапно яке використовують в виробництві газобетону повинне бути не нижче ніж другого сорту, яка містинь не більше ніж 3% оксиду магнію. Вміст і вапні активних CaO та MgO повинен бути не менше ніж 70%. Кількість “перевипалу” не більше 2%. Швидкість гасіння повинна бути від 5 до 25 хвилин [x].

Молоте негашене вапно перемелюють в двокамерних шарових млинах до отримання тонкодисперсного порошку. Для того щоб при помелі не утворювались грудки вапна в млин також добавляється сухий пісок у відношенні 1 : 0,2(вапно : пісок). Тонина помелу вапна повинна бути такою, щоб при прохдженні через сито 02 залишок на ситі 009 був не більше 15%. Питома поверхня повинна молотого негашеного вапна повинна складати 2500 – 3000 см²/г [x].

Для нашого виробництва будемо використовувати молоте негашене вапно, що виробляється на ТОВ, Ізраїлівський вапнозавод, характеристики якого наведені в таблиці 2.2

Таблиця 2.2 характеристика вапна що використовується

Час гасіння	6-7 хв
Температура гасіння	85 °С
Вміст активних CaO+MgO	88%
Вміст активного MgO	1,1%
Вміст перевипалу	0,9%
Al₂O₃+Fe₂O₃	1.1%
SO₃	0.3%
Na₂O+K₂O	2.3%
SiO₂	3.1%

2.1.3 Характеристика кремнеземистого компоненту

В якості кремнеземистого компонента у виробництві газобетону застосовують: природній кварцовий пісок, золу-виносу теплових електростанцій та інші вторинні кремнеземисті продукти промисловості з вмістом кремнію діоксиду (SiO₂) не менше 60 % згідно з ДСТУ Б В.2.7-32.

Від якості піску залежить отримання готової продукції без тріщин. З цього випливає, що найбільш вигідно використовувати чисті кварцові піски, які містять не менше 90% кремнезему [x].

Слід зазначити, що домішки, які зустрічаються в піску також впливають на якість газобетону. Найбільш негативний вплив здійснюють мулисті домішки і глини. Їх вміст не повинен перевищувати 3%. Якщо глинистий компонент вміщує мінерали типу монтморилоніту, то їх вміст не повинен перевищувати 1%.

Пісок перед використання перемелюють. Помел піску відбувається за мокрим способом. При цьому відпадає необхідність сушити пісок в спеціальних сушильних барабанах і значно покращуються санітарно-гігієнічні умови в цехах помелу. Питома поверхня піску після помелу повинна бути в діапазоні 2500 – 3000 см²/г [x].

Для нашого виробництва в якості кремнеземистого компоненту будемо використовувати природній пісок Немійсько-Юрковецького родовища. Гранулометричний склад піску наведений в табл. 2.3.

Таблиця 2.3 гранулометричний склад піску з Немійсько-Юрковецького родовища

Залишки на ситах, %
0,16мм	0,315мм	0,63мм	1,25мм	2,5мм	5мм
97,88	30,67	1,28	0,27	0,12	0

3.1.4 Характеристика газоутворювача

В якості газоутворювача зазвичай використовують алюмінієву пудру шо відповідає ГОСТ 5494, або пасту на її основі. Для виробництва газобетону найдоцільніше використовувати пудру марок ПАП-2 і ПАП-3. Алюмінієва пудра при зберіганні у великому обсязі самозайматися. Для запобігання цьому при виготовленні алюмінієвої пудри ПАП частки її покривають парафіновою або стеариновою плівкою, внаслідок чого вони плавають на поверхні води і цементного розчину. Плівка перешкоджає протіканню реакції газоутворення з виділенням водню. Для підвищення реакційної здатності і кращого змішування алюмінієвої пудри з водою її попередньо прожарюють протягом 2-3 годин при температурі не вище 190-200°C, або в суміш додають клеїко-ніфольну емульсію, що знижує поверхневий натяг на межі парафін - вода [x].

Для нашого виробництва будемо використовувати в якості газоутворювача алюмінієву пасту на основі пудри марки ПАП-3 з вмістом активного алюмінію 82%. Залишок при просіюванні через сито 0042 дорівнює 1% [x]. Алюмінієва пудра виготовляється в окремому цеху на підприємстві.

2.2 Фізико-хімічні основи виробництва

2.2.1 Фізико-хімічні основи формування структури газобетону при автоклавній обробці

Автоклавна обробка відбувається в декілька стадій:

випуск пару в автоклав та підйом тиску;
витримка при постійному тиску;
зниження тиску та випуск пари;

Розглянемо кожну стадію детальніше.

2.2.1.1 Випуск пару в автоклав та підйом тиску

В ході підготовки відбувається продувка автоклава з виробами протягом 10 хвилин для видалення більшої частини повітря з автоклава. Далі, відбувається вакуумування. Різниця температур в різних частинах виробу до автоклавної обробки пояснюється виділенням тепла при хімічних реакціях в бетонній суміші після виходу з газобетономішалки (гідратація в’яжучого), причому внутрішня частина буде більш розігрітою, оскільки боки доторкаються до бортів форм, які в свою чергу, відводять тепло.

Варто зауважити, що підвищення температури і збереження її виробом позитивно відображається на процесі теплової обробки в автоклаві. Метою вакуумування є вирівнювання температурного градієнту у виробі. За рахунок зниження тиску в автоклаві вода, що знаходиться в матеріалі, починає кипіти. Кипіння води починається в частині масиву де найвища температура, а саме - у внутрішній області. При подальшому зниженні тиску процес кипіння переходить від внутрішньої області масиву назовні, що призводить до повного видалення суміші повітря і пару з матеріалу. При цьому температура масиву вирівнюється. Необхідний тиск дорівнює 0,05 МПа. Необхідне розрідження досягається через 30 хвилин і далі підтримується протягом 20 хвилин. Вакуумування проводиться при гарячому автоклаві (температура стінки автоклава 80º C). Ця температура легко зберігається в умовах постійного виробництва. В іншому випадку перед початком процесу автоклавної обробки автоклав необхідно попередньо розігріти без продукції. Наступним етапом першої стадії є подача пару і набір тиску. При запарюванні при підвищенні температури в автоклаві відформований виріб, що має незначну міцність, піддається ряду фізичних процесів, які за певних умов (порушення технологічного режиму) можуть привести до порушення структури і зниження міцності бетону.

На початку запарювання, при подачі пару протягом 60 хвилин, одночасно з підвищенням температури відбувається значне зволоження (насичення) газобетону за рахунок конденсації пари на поверхні пор виробу по причині його порівняно низької температури. Надалі, при досягненні 100 ºС прогрів значно прискорюється, що супроводжується підвищенням перепаду температур та вологості в поперечному перерізі масиву.

Підвищення температури призводить до зростання лінійних деформацій (які стабілізуються тільки з початком ізотермічної витримки), а іноді і руйнувань. Міцність газобетону на даній стадії запарювання незначна, не перевищує 0,01 МПа.

Для запобігання подібним явищам застосовується форсований підйом тиску пари в автоклаві протягом наступних 1,5 годин до 1,2 МПа. Це дозволяє запобігти розвитку деструктивних процесів, сприяє прискоренню прогріву виробу і призводить до зменшення деформацій бетону. Закінченням періоду нагріву вважають момент досягнення поверхнею виробу температури його обробки. При досягненні пористих бетонів температури 150 ºC починається прискорений екзотермічний розігрів масивів за рахунок енергії, що звільняється при утворенні гідросилікатів. Особливу увагу слід звернути на те, що зупинка підйому тиску і, тим більше, його зниження можуть привести до руйнування надлишковим внутрішнім тиском.

В ході першої стадії обробки в матеріалі виробу відбувається, в основному структурні і хімічні перетворення цементної складової. Гідратація цементу відбувається вже при отриманні цементного тіста та формуванні. Набір пластичної (транспортної) міцності відбувається, в основному, завдяки утворенню трьохкальцієвого гідросилікату з аліта (C₃S ≈ 50 - 60 %) та беліта (C₂S ≈ 10 - 20 %), які взаємодіють з водою за реакцією:

2 (3CaO ∙ SiO₂) + 6H₂O = 3CaO ∙ 2SiO₂ ∙ 3H₂O + 3Ca(OH)₂.

До створення в автоклаві тиску пари конденсат утворюється переважно на гранях виробів, але при поступовому підйомі тиску пар починає проникати в найдрібніші пори матеріалу і перетворюватися в воду. Таким чином, до води, введеної при виготовленні вироби, приєднується ще вода від конденсації пари. Вода в порах розчиняє присутній тут гідроксид кальцію та інші розчинні речовини, що входять до складу виробу.

В автоклаві гідросилікати кальцію, що утворюються при звичайній і підвищеній (до 100 °С) температурі, характеризуються дуже слабким ступенем кристалізації.

При концентраціях Са(ОН)₂ в рідкій фазі, що відповідають повному насиченню і навіть пересиченю, C₃S гідратується з утворенням метастабільного, але з більш високим ступенем кристалізації гідросилікату кальцію складу (1,5 - 2) CaO ∙ SiО₂ ∙ nH₂O (C₂SH₂). При кристалізації утворює голчасті кристали. Голки розгалужуються, утворюючи дендритну структуру і створюючи щільну оболонку навколо початкових частинок в'яжучого. Надалі, потовщуючись, оболонки зростаються, утворюючи міцну структуру.

Однак, при зниженні концентрації Ca(OH)₂ в ході реакції з меленим піском, а також підвищенні температури твердіючої суміші до 50 °С сприяють утворенню в цементному тісті гідросилікату кальцію складу 3CaO - 2SiО₂ - 3H20 (C₃S₂H₃).

Важливо відзначити, що утворення низькоосновних гідросилікатів призводить до підвищення міцності цементного каменю, а великий вміст високоосновних гідросилікатів знижує міцність. Однак, мінерал C₃S₂H₃ утворює деформовані пластинчасті структури, що заповнюють простір між зернами в'яжучого, частково підвищуючи загальну міцність каменю [x].

2.2.1.2 Витримка при постійному тиску

Стадія ізотермічної обробки в автоклаві представляє найбільший інтерес , так як в основному від неї залежать всі основні експлуатаційні властивості готових виробів і особливо їх довговічність. Розглянемо її більш детально.

У другій стадії, яка триває протягом 6 годин відбувається вирівнювання температур на перерізі масиву. Важливим фактором, що впливає на прискорення цього процесу, є тривалість підйому тиску пари в першій стадії.

Коли температура газобетону досягає максимального значення (190-192 °С), відбувається інтенсивна взаємодія в'яжучого з кремнеземистим наповнювачем з утворенням гідросилікатів кальцію та інших цементуючих речовин. В результаті міцність бетону зростає. При цьому зовнішні шари за рахунок більш швидкого прогрівання в порівнянні з центральною частиною вироби набувають максимальну міцність значно раніше. Через певний час після повного прогріву виробу, в залежності від виду в'яжучого, газобетон приймає приблизно однакову міцність по всьому поперечному перерізу. На даній стадії температурної обробки деформації і внутрішні навантаження від теплових розширень стабілізуються, незважаючи на подальшу наявність градієнта температури і продовження прогріву. Зовнішні шари, які вже до початку ізотермічної витримки придбали значну міцність, яка продовжує інтенсивно наростати зі значним випередженням міцності внутрішніх шарів мов би обтягують ядро виробу. Завдяки цьому сумарні деформації в великих зразках мають менші значення. На другій стадії автоклавної обробки відбувається також зміна ваги газобетону за рахунок випаровування вільної води. Цей процес особливо інтенсивно протікає в перші години ізотермічної витримки, коли відбувається прогрів бетону по всьому об’єму виробів. Повітря, що заповнює пори газобетону, при нагріванні розширюється, створюючи надмірний тиск по відношенню до середовища автоклава.

Для зменшення вологості бетону проводиться пропарювання перегрітою парою з температурою 340-350 °С через 4,5 години від початку ізотермічної стадії. При цьому необхідно контролювати тиск пари. Унаслідок високих значень цього показника проводиться незначний перепуск пари в інший автоклав.

Хімічні і структурні процеси. В ході даної стадії продовжується гідратація цементу, як і в першій стадії. Однак, крім того починають особливо інтенсивно відбуватися процеси тужавлення вапняно-кремнеземистого в'яжучого. Розглянемо ці процеси більш детально.

При взаємодії кварцу з вапном у реакцію в першу чергу вступають гідроксильні іони, що утворюються при розчиненні Са(ОН)₂ в воді. Вони гідратують молекули SiО₂ і роблять їх здатними до подальших реакцій з іоном кальцію. Вважається, що під впливом іонів ОН ^– відбувається розрив зв'язків – SiO – SiO – в тетраедрах кремнезему і утворення груп HO – Si – OH, які в подальшому взаємодіють з іонами кальцію з утворенням гідросилікатів кальцію.

У

мови утворення та існування стабільних сполук що утворюються при автоклавній обробці зображені а малюнку 2.1.

Малюнок – 2.1 Умови утворення та існування стабільних сполук в системі CaO –SiO₂ – H₂O

Спочатку, при наявності насиченого розчину гідроксиду кальцію, в вапняно-кремнеземистих сумішах, що піддаються тепловій обробці при 174,5-200 °С, утворюється двухосновний гідросилікат кальцію хімічна формула якого, – (1,8 – 2,4) CaO SiО₂ – (1 – 1,25) Н₂О. Цей гідросилікат, по системі X. Тейлора позначають α – С₂S. За системою Р. Боґі, він має формулу C₂SH (A) і кристалізується у формі призматичних пластинок розміром до 10 – 20 мкм і більше. Крім того, утворюється гідросилікат кальцію складу (1,5 – 2) CaO – SiО₂ – nH₂О, коротко позначається, по X. Тейлору, С – S – Н (II), а по Р. Боґі, C₂SH₂. Надалі зі збільшенням температури і тривалості термообробки, що супроводжуються зниженням концентрації гідроксиду кальцію в розчині і збільшенням розчинності кремнезему, виникають умови для утворення менш основних гідросилікатів кальцію. Переважно утворюються гідросилікати групи С - S - Н (I), по X. Тейлору, або, по Р. Боґі, CSH (В), хімічного складу, змінного в межах (0,8 - 1,5) CaO – SiО₂ – (0,5 – 2) Н₂О. Вони кристалізуються у вигляді тонких шаруватих пластинок, які при підвищеному значенні відношення CaO – SiО₂ згортаються в подовжені трубки, що мають вигляд волокон або голок довжиною до 0,5 – 1 мкм.

Тривала теплова обробка сприяє утворенню добре виражених кристалів тоберморита, що має склад 5CaO 6SiО₂ 5H₂О (C₅S₆H₅).
Гідросилікати групи CSH (В), що утворюються в вапняно-кремнеземних сумішах при автоклавній обробці, забезпечують отримання бетонів високої міцності. C₂SH (A) характеризується менш вираженими в'яжучими властивостями, що пов'язано зі збільшеним розміром частинок таких новоутворень. З іншого боку, вапняно-піщані бетони, пов'язані CSH (В) і частково C₅S₆H₅, відрізняються зниженою морозостійкістю і підвищеною усадкою при висиханні. Наявність в бетонах C₂SH (А) сприяє підвищенню морозостійкості і стійкості проти дії вуглекислого газу повітря.

Утворені малорозчинні низькоосновні гідросилікати кальцію випадають у вигляді дисперсних субмікроскопічних колоїдних осадів. Останні виникають переважно на поверхні піщинок, оточуючи їх по контуру. В процесі запарювання шар осаду на піщинках товстіє за рахунок утворення все нових і нових шарів гідросилікатів кальцію. При цьому новоутворення з'єднуються в одну загальну своєрідну сітку, яка пов'язує всі частинки піску.

В умовах короткочасної обробки матеріалів в автоклавах необхідно швидке утворення значної кількості цементуючих речовин для зчеплення всіх частинок в єдиний моноліт. Чим компактніше укладені всі частинки в сформованих виробах, тим швидше буде досягнуто заданий ефект твердіння при мінімальній кількості новоутворень.

Кристали гідросилікатів кальцію спочатку утворюються в колоїдному стані і непомітні навіть в оптичному мікроскопі, але при наявності водного середовища і в умовах високої температури з часом переходять в більш великі кристалічні утворення. До кінця запарювання гідросилікати кальцію, а також інші утворення, що цементують речовини в залежності від віку матимуть різну структуру: ті що утворилися на початку запарювання встигнуть в деякій мірі перекристалізуватись, ті що виникли на останній стадії запарювання будуть ще знаходитися у вигляді тонкодисперсних субмікроскопічних частинок.

При тепловій обробці в автоклавах міцність вапняно-кремнеземистих виробів спочатку зростає, досягає деякого максимуму, а потім при тривалому запарюванні знижується. Це явище характерне для виробів і на інших в'яжучих речовинах. Причиною припинення зростання міцності і її падіння слід вважати загасання процесів виникнення новоутворень і структурні зміни, що відбуваються в плівках новоутворень[x].

У перші години запарювання зростання міцності вапняно-кремнеземистих виробів обумовлюється інтенсивним утворенням частинок гідросилікатів кальцію найменшої дисперсності, що володіють високими в'яжучими властивостями. З часом процес виникнення гідросилікатів згасає внаслідок утворення плівок на піщинках, що ускладнюють взаємодію кремнезему і гідроксиду кальцію. Це призводить до поступового зниження інтенсивності росту міцності системи з часом. Але поряд з утворенням високодисперсних частинок гідросилікатів кальцію з самого початку запарювання виробів йде паралельний процес – збільшуються розміри раніше утворених частинок, які перетворюються в більші кристали. Збільшення частинок гідросилікатів, обумовлює зменшення площі контактів між ними, викликає зниження міцності твердючої системи. З того моменту, коли процес укрупнення частинок внаслідок перекристалізації починає переважати над процесом утворення нових частинок високої дисперсності, вже створюються передумови не для зростання, а до падіння міцності виробу [x].

2.2.1.3 Зниження тиску та випуск пари

На третій стадії автоклавування, при зниженні тиску волога, що знаходиться в порах приймає властивості перегрітої, що призводить до інтенсивного випаровування води.

На третій стадії автоклавування для газобетонних виробів дуже важливо визначити і встановити оптимальні параметри зниження тиску і температури пари. З одного боку, раціоналізація використання автоклава і підвищення його оборотності вимагають прискорення даної стадії; з іншого боку, різке зниження тиску призведе до виникнення високого градієнта тиску у виробі, завдяки чому в масиві виникають значні напруження, що можуть перевищувати міцність бетону. Щоб уникнути цього рекомендується знижувати тиск таким чином, щоб об'ємний вихід пару з масиву в ході даної стадії був рівномірним у часі і не перевищував певних значень. Особливо це явище актуально для крупних виробів, так як випаровування вологи відбувається не з поверхні виробу, а з поверхонь порх [x].

Для тимчасового скорочення тривалості третьої стадії застосовується ступінчастий режим зниження тиску пари в автоклаві. Тривалість зниження тиску на 0,1 МПа становить 12 хвилин, весь процес займає 2,5 години. При таких умовах підвищення тиску на наступному ступені не перевищує граничного значення.

Після зниження надлишкового тиску пари до атмосферного в автоклаві роблять вакуумування (20 хвилин) до значень - 0,015 МПа (і) і витримку при даних умовах (1,5 години), при цьому вологість ніздрюватого бетону зменшується на 5 - 7 %, а його температура знижується до 60 °С.

Т

аким чином режим всієї автоклавної обробки і зображений на рисунку 2.2 і складає 13,5 годин.

Рисунок 2.2 – Режим автоклавної обробки газобетону
скачати