80812 (Вяжущие низкой водопотребности)

Оглавление

Введение

1. Определение проекта

2. Оценка конкуренции и рынков сбыта продукции

3. Технологическая часть

3. 1 Техническая и коммерческая характеристика продукции

3. 2 Технология производства

3.2.1 Обоснование выбора сырья, материалов и их технологическая характеристика

3.2.2 Обоснование способа производства продукции

3.2.3 Описание технологической схемы производства

3. 2. 4 Выбор складов сырья и готовой продукции

4. Механическая часть

5. Контроль качества готовой продукции

6. Проектируемые технические и технологические решения по улучшению ТЭП и стратегии маркетинга

7. Научная организация труда. Мероприятия по охране труда и окружающей среды

Заключение

Библиографический список литературы

Введение

1. Наименование законченной разработки: Линия по производству вяжущих низкой водопотребности.

Условное сокращенное наименование: "ВНВ".

2. Головная организация-разработчик: АО Научно-производственная и инвестиционная ассоциация (НПиИА) "Стройпрогресс" (г. Москва), Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) (г. Москва),

3. Предприятия-производители: АО Научно-производственная и инвестиционная ассоциация (НПиИА) "Стройпрогресс" (г. Москва). Завод "Строммашина" (г. Самара). Возможна поставка оборудования для изготовления ВНВ, либо само вяжущее до 20 тыс.т в год по заявке.

4. Краткая содержательная характеристика разработки: ВНВ представляет собой новый класс высокоэффективных гидравлических вяжущих веществ, имеющих ряд преимуществ по сравнению с традиционным портландцементом. В основе процесса получения ВНВ лежит механо-химическая активация сырьевой композиции при оптимальном соотношении компонентов. Создание новых видов вяжущих обеспечивает снижение расхода клинкерной части цемента по сравнению с современным уровнем на 40-50%, приближает производство вяжущего к объектам строительства и, как следствие, снижает транспортные расходы до 70%. На основе этих вяжущих создаются строительные материалы низкой энергоемкости.

5. Степень готовности: Разработана нормативно-технологическая документация. Выпущены опытно-промышленные партии на ряде цементных заводов.

6. Наличие необходимой инфраструктуры, производственных мощностей: Для изготовления вяжущего необходим комплект оборудования, состоящий из бункеров для исходных материалов (минеральных наполнителей, клинкера или цемента, модификаторов), помольного устройства, емкости для хранения ВНВ. Производительность установки – 20 тыс.т в год. Оборудование размещается на площадке 18х54 м. Обеспечение энергоносителем в 400 кВт.

7. Ожидаемые результаты: Актуальность разработки заключается в том, что по технологии получения ВНВ из имеющегося клинкера можно получать в 1,5-2 раза больше вяжущего материала нормального качества и значительно экономить энергозатраты на его производство (80 кг условного топлива против 210 кг), а также снизить транспортные расходы.

8. Оценка основных характеристик разработки, обеспечивающих конкурентоспособность

8.1. Научно-технический уровень:

8.1.1. По отношению к лучшим отечественным образцам:

ВНВ по сравнению с портландцементом обеспечивает повышение гидравлической активности, в среднем, на 50 МПа в 28-суточном возрасте. Марки ВНВ по прочности достигают 800-1100. Достоинства: экономия клинкера – до 60%; тепловых и энергетических ресурсов на 35-45%

8.1.2. По отношению к лучшим мировым образцам:

Анализ мировой практики и литературных источников показывает, что аналог ВНВ отсутствует.

8.2. Экологичность:

Предлагаемая технология способствует решению экологических проблем, т.к. предполагает использование отходов металлургической, энергетической и горнорудной отраслей промышленности (зол, шлаков и т.д.).

8.3. Экономические показатели (оценочные):

8.3.1. Требуемый объем инвестиций:

На изготовление и строительство промышленной линии производительностью 20 тыс.т в год: всего – 5 млн. долл.

8.3.2. Потенциальный объем продаж (млн.долл.): 168 млн.долл.

Наличие конкретных потребителей: Строительная отрасль России, предприятия топливно-энергетического комплекса.

10.3.3. Срок окупаемости проекта (лет): 1.5 года.

2. Определение проекта

Область применения разработки (наименование и двузначный код позиций ОКДП – Общероссийского классификатора видов экономической деятельности, продукции и услуг (ОК 004-93): 45 – строительство.

Вяжущие низкой водопотребности ВНВ получают путем совместной обработки цементного клинкера (или портландцемента) и специального модификатора, а также при необходимости активной минеральной добавки (золы-уноса, пуццоланы, шлака и т. п.) и/или наполнителя, а также гипсового камня (гипса) в помольных агрегатах.

Использование на практике принципов механохимической активации позволило получить вяжущие, качество которых при содержании в них 50-70 процентов минеральных добавок не уступает качеству цементов марок 500-600 (класса 45 по EN). При замене гипса в ВНВ на химические регуляторы схватывания и твердения, а также с применением специальных добавок, понижающих точку замерзания воды в бетоне, получена широкая гамма вяжущих для ведения бетонных работ при отрицательных температурах. Одно то, что бетоны на основе ВНВ имеют в 1,5 раза большую, чем обычные бетоны, морозостойкость (200-300 циклов) делает их куда более эффективными для изготовления наружных стеновых и цокольных панелей. Вяжущие низкой водопотребности (ВНВ) применяются в строительстве при возведении монолитных зданий и сооружений, при производстве сборных бетонных и железобетонных изделий и там, где требуются безвибрационные технологии и беспропарочные режимы твердения изделий.

Вяжущие низкой водопотребности декоративные (ВНВД) - гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместной механохимической обработкой белого, цветного или серого (обычного) портландцемента, красителей, сухого модификатора и, при необходимости, минеральных добавок. Вяжущие низкой водопотребности декоративные (ВНВД) применяются в строительстве при производстве белых и цветных бетонных плит, камней, блоков и других архитектурных строительных изделий, а также при изготовление белых и цветных декоративных сухих смесей, растворов, бетонов, покрытий и фактурных слоев. Применение ВНВД позволяет получать декоративные материалы и изделия, обладающие высокой прочностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью, низкой истираемостью при высокой точности копирования формообразующей поверхности.

При этом использование цветных цементов и сухих минеральных красителей широкой цветовой гаммы, в сочетании с повышенной способностью бетонных смесей на ВНВ копировать рельефные рисунки любой сложности, позволит значительно упростить и удешевить изготовление декоративных облицовочных, повысить их художественно-архитектурную выразительность. Вследствие того, что бетонные смеси на ВНВ не требуют еще и тепловой обработки, широкое применение в производстве декоративных элементов для фасадов, интерьеров и малых архитектурных форм, могут найти матрицы и вкладыши из каучукосодержащих материалов - тиокола или виксинта, что кроме всего прочего, еще существенно снизит затраты труда на их изготовление и стоимость самих изделий.

Применение ВНВ позволяет потенциально увеличить реальную активность цемента в 2-2,8 раза, и соответственно, прочность бетона в 1,5-2 раза. Дальнейшее повышение прочности ограничивается свойствами и характеристиками заполнителей. Ясно, что такой прирост прочности может быть реализован в виде существенных технологических преимуществ.

Потенциальные возможности увеличения прочности бетона могут быть преобразованы в различные превышенные другие его характеристики и особенно технологические его свойства. Внедрение ВНВ с этой точки зрения обеспечивает возможности расширения этих свойств, которые позволяют говорить о принципиально новых технологических возможностях бетонных смесей.

Необходимо отметить, что использование ВНВ вместо цемента с различными добавками, вводимыми в бетономешалку, значительно (в 2-3 раза) увеличивает время начала, и окончания схватывания бетонной смеси, что позволяет перевозить ее на значительно большие расстояния. Это в свою очередь приведет к тому, что в целом по каждому району строительства можно будет обходиться меньшим количеством бетонных заводов.

Применение ВНВ позволяет сократить в зимних условиях ухода за бетонной смесью, а также уменьшить продолжительность технологических перерывов, назначаемых обычно для набора прочности бетона. Может быть сокращено так же время ухода за свежеуложенным бетоном в жаркое время года и, естественно, снижены затраты труда, расход воды и т. д.

В целом же применение ВНВ в условиях стройплощадки, расширяя технологические и физико-механические свойства бетона и условия его применения не требует каких-либо существенных изменений в технологии бетонных работ. [1]

2. Оценка конкуренции и рынков сбыта продукции

В ближайшем будущем будет происходить постепенное замещение обычных традиционных бетонов многокомпонентными бетонами. В последних используются химические кодификаторы структуры, свойств и технологических характеристик бетона, в том числе комплексные модификаторы, включающие порой несколько десятков индивидуальных химических добавок, активные минеральные компоненты различной дисперсности (от 2000 до 25000 см²/г) и в ряде случаев композиционные вяжущие вещества, в том числе вяжущие низкой водопотребности, расширяющие добавки (неорганические и органические).

Вместе с тем многокомпонентность системы повышает одновременно требования к дозированию материалов и перемешиванию бетонной смеси, так как часто требуется вводить модификатор (часто не один, а несколько) в очень небольших количествах и перемешивать высокодисперсные порошки (цемент + наполнитель) до получения однородной массы, что может быть обеспечено только за счет применения соответствующего оборудования

Постепенный переход к более эффективным видам бетона будет предопределен их более высоким качеством и соответственно большей конкурентоспособностью на строительном рынке, большими возможностями в создании новых видов конструкций, возведении зданий и сооружений, всемерным снижением эксплуатационных затрат и инвестиционных рисков при строительстве сложных инженерных объектов.

Анализ работы " НФПК" показывает, что оптимальными направлениями развития индустрии стеновых материалов являются:

- строительство, реконструкция, организация промышленного производства (1-2 завода) пенобетонных изделий в объёме 100-200 тысяч м³ в год в каждом субъекте Федерации (для решения региональных и социальных программ);

- создание разветвлённой сети минизаводов, цехов в каждом регионе, городе для организации производства на каждом из них пенобетонных изделий в объеме от 5 до 10 тысяч м³ в год (для решения муниципальных программ). [9]

3. Технологическая часть

3. 1 Техническая и коммерческая характеристика продукции

Вяжущие низкой водопотребности ВНВ по вещественному составу подразделяются на следующие виды:

- ВНВ;

- ВНВ с минеральными добавками.

По механической прочности вяжущие подразделяются на марки:

- ВНВ - 600, 700, 800, 900, 1000;

- ВНВ с минеральными добавками - 300, 400, 500, 600, 700, 800.

Тонкость помола вяжущих должна быть такой, чтобы при просеивании пробы через сито с сеткой № 008 по ГОСТ 3584-73 проходило не менее 95% массы просеиваемой пробы, а для ВНВ с минеральными добавками - не менее 90%.

Начало схватывания смеси должно наступать не ранее чем через 45 мин, а конец - не позднее чем через 10 ч.

Показатели, характеризующие технические и технологические свойства вяжущих, не должны быть хуже аналогичных показателей для портландцемента, приведенных в ГОСТ 10178-85.

Срок хранения вяжущих до их использования допускается ограничивать 15 сутками.

Механохимическая обработка позволяет усилить полезные свойства компонентов комплексного вяжущего: прочность цемента возрастает на 2-3 марки, а пластифицирующий эффект органического компонента модификатора увеличивается примерно в два раза. На практике это приводит к снижению водосодержания изопластичных бетонных смесей до 120-135 л/м³ и В/Ц до 0,25-0,30 для подвижных смесей и до 0,20-0,25 - для жестких (под Ц здесь понимается расход вяжущего).

Заметным преимуществом применения бетонов на ВНВ является снижение температуры изотермического прогрева или полный отказ от тепловой обработки. Так, при изготовлении объемных блоков из мелкозернистого бетона при температуре прогрева 35-50 ^ОС выявлена возможность сокращения ТВО в два раза, причем проектная прочность достигалась уже в возрасте 1 суток, а в возрасте 28 суток фактическая прочность превышала проектную на 50-70 % и более.

Наряду с этим эффективность использования ВНВ обусловлена снижением расхода вяжущего при изготовлении 1 м³ равнопрочных бетонов: коэффициент использования вяжущего по данным промышленной апробации составляет 1,7-2,4 для тяжелого бетона и 1,3-1,4 - для мелкозернистого (коэффициент использования портландцемента - 0,6-0,9, т. е. каждому килограмму расхода портландцемента соответствует 0,06-0,09 МПа прочности бетона).[1]

Качество бетона минеральных вяжущих должно соответствовать требованиям ГОСТ 25192-82, 26633-91, СНиП 2.03.01-84* и обеспечивать изготовление изделий и конструкций, удовлетворяющих требованиям ГОСТ или ТУ и проектной документации. [10]

Вяжущее низкой водопотребности (ВНВ) для бетонов высокой прочности и морозостойкости, твердеющих при отрицательной температуре.

ВНВ было получено путём механохимической обработкой портландцемента М400 совместно с пластифицирующей добавкой суперпластификатора С-3 и противоморозной добавкой поташ в шаровой мельнице до удельной поверхности 400-450 м2/кг.

Способность бетона на ВНВ набирать прочность при отрицательной температуре связана с особенностями поровой структуры его цементного камня. Бетон на рядовом цементе имеет поры размером более 0,1 мкм, это крупные поры, вода в них замерзает при температуре минус 3...150. В бетонах на основе ВНВ преобладают поры размером 0,1...0,01 мкм, это мелкие поры и вода в них замерзает при температуре минус 20..400. Т.е. количество крупных капилляров (пор) в камне на основе ВНВ почти в 3 раза меньше, а мелких в 2 раза больше. Уникальность цементного камня на основе ВНВ и сведена к тому, что он содержит значительно меньше капилляров относительно большого диаметра и весьма большое количество капилляров малого диаметра. Этими структурными особенностями цементного камня на основе ВНВ объясняется низкое водопоглощение, высокая морозостойкость и способность быстро набирать прочность при отрицательной температуре.

Наличие тонких, не полностью замкнутых капилляров предопределяет существенное снижение количества льдистости. Способность бетона на ВНВ набирать прочность при отрицательной температуре объясняется тем, что льдистость смеси составляет 70-80%, а для бетонов на обычном цементе она равна 100%. Низкая льдистость обуславливает наличие свободной воды в микрокапиллярах, и, следовательно, реакции гидратации.

При температуре ниже минус 100 показатель льдистости цементного камня увеличивается, в связи с чем удлиняется процесс набора прочности, При введении в состав бетонной смеси небольшого количества солей электролитов - противоморозной добавки поташ, то льдистость сохраняется на уровне 80% и реакция гидратации продолжается. Поэтому бетоны на ВНВ с противоморозной добавкой обеспечивают получение зимнего бетона с прочностью 85-90% от марочной прочности при температуре -250 беспрогревным методом.[7]

Вяжущее низкой водопотребности для бетонов высокой прочности, водонепроницаемости и морозостойкости.