Проектирование технологии производства железобетонных мостовых балок

Состав бетона с учётом влажности заполнителей:

Цемент = 400кг/м3;

Вода = 154,63 кг/м3;

Песок = 485,85кг/м3;

Щебень = 1386,37 кг/м3;

Плотность бетона = 2415 кг/м3.

Так как рассматриваемое изделие будет эксплуатироваться на открытом воздухе в условиях периодического замораживания и оттаивания, от неё требуется как можно большая марка по морозостойкости. Поэтому используем химическую добавку воздухововлекающего действия СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая) в количестве 0,02% от массы цемента.

Расход раствора добавки будет равен:

Где Х – дозировка добавки от массы цемента,

Сρ – концентрация рабочего состава раствора.

Химическая добавка СНВ вводится в бетонную смесь в виде водного раствора 5% концентрации, поэтому скорректированный состав бетона будет выглядеть следующим образом:

Цемент = 400кг/м3;

Вода = 198,4 кг/м3;

Песок = 474кг/м3;

Щебень = 1341 кг/м3;

Химическая добавка СНВ = 1,6 кг (раствор 5% концентрации).

3.3 Проектирование технологической линии и циклограммы (графика) работы оборудования

Изготовление балок пролётных строений осуществляется на двух линейных стендах диной 123 м и шириной 3,5 м каждый, с 11-ю упорами воспринимающими усилие натяжения арматуры.

На стендах можно выпускать изделия высотой до 2 м с проволочной, стержневой и прядевой арматурой. Изготовление конструкций ведётся в металлических формах с «паровой рубашкой», прикреплённых к стенду специальными пружинами.

Очищенные формы смазывают с помощью специальных пистолетов распылителей, подсоединённых к магистральному трубопроводу централизованной системы подачи смазки.

При изготовлении изделий с проволочной арматурой бунтодержатель с двенадцатью бунтами высокопрочной проволоки перемещается к нужным упорам. Набирается струнопакет из необходимого количества проволок, для чего конец проволоки из каждого бунта после прохода через направляющие ролики передвижного бунтодержателя пропускается через хвостовой зажим с направляющими диафрагмами и закрепляется в головном анкерном зажиме. Головной анкерный зажим с закреплённой в нём проволокой и направляющая диафрагма соединяются со специальной лыжей, связанной со стальными канатами тяговыми лебёдками, с помощью которых она перемещается вдоль стенда. Когда лыжа подходит к противоположному от бунтодержателя концу стенду, анкерный зажим отсоединяется от лыжи, прикрепляется к крюку мостового крана, заводится за упоры стенда и прикрепляется за них. После этого проволока заклинивается в хвостовом зажиме и обрезается, а процесс сборки и протягивания струнопакета повторяется. Если во время протягивания на одном из бунт кончилась проволока, на бунтодержатель мостовым краном устанавливаю новый моток проволоки и при помощи специального приспособления производят сращивание проволоки. По мере протягивания пакета на концах устанавливаю распределительные диафрагмы, которые обеспечивают проектное положение арматуры по сечению изделия. По окончании протягивания струнопакетов производится предварительное натяжение арматуры гидродомкратом.

Чтобы облегчить запасовку проволоки в гидродомкрат, перед окончательным натяжением втянутые концы проволоки обрезаю. После этого укладывают арматурные каркасы, закладные детали, производят сборку форм и тем же гидродомкратом натягивают арматуру.

Для заготовки плетей в производстве со стержневой арматурой в цехе размещают установку для сварки плетей и упрочнения стержней.

Бетонная смесь нужного класса подаётся в зону действия мостового крана самоходной бадьёй. Бадья мостовым краном снимается с тележки, транспортируется к бетонораздатчику типа СМЖ-71А и перегружается в его бункер.

Бетонораздатчик, пути которого расположены параллельно полосам стенда, консольным ленточным питателем выдаёт бетонную смесь в формы. Уплотнение бетонной смеси производится вибраторами, укреплёнными на бортах форм, и переносным ручным виброинструментом. По окончании уплотнения смеси производят пропаривание изделий в формах. Для предотвращения испарения влаги во время тепловлажностной обработки изделия сверху накрывают брезентом.

По достижении бетоном заданной прочности производится передача усилия натяжения на бетон с помощью песочных муфт или винтов, имеющихся на анкерных зажимах. После снятия натяжения арматура разрезается специальной машиной или керосинорезом. Изделия с помощью траверсы мостовым краном переносят на свободную площадку, где производя контроль качества и мелкий ремонт, а также заделку необрезанных концов арматуры цементно-песчаным раствором и доводку. Готовые изделия грузят на тележку и вывозят на слад готовой продукции.

Таблица 4.

Расчёт операций цикла формования балок пролётных строений.

Операции	Расчётные параметры	Длительность операции, мин
	Дина хода машины, м	Скорость машины	Чистое машинное время, мин	Объём работ операции,
Перемещение бунтодержателя к нужным упорам	3,5	10 м/мин	-	-	0,35
Соединение головного анкерного зажима с закреплённой в нём проволокой и направляющей диафрагмы со специальной лыжей	-	-	5	-	5
Протягивание лыжей пучка проволок из одного конца стенда в другой	121	11 м/мин	-	-	11
Предварительное натяжение арматуры гидродомкратом	-	-	3	-	3
Укладка арматурных каркасов, закладных деталей, сборка форм	-	-	30	-	30
Окончательное натяжение арматуры	-	-	3	-	3
Загрузка бетонной смеси в самоходную тележку	-	1,8	-	1,8	1
Перемещение бадьи в зону действия крана	15	15 м/мин	-	-	1
Съём бадьи с самоходной тележки мостовым краном	-	-	1	-	1
Доставка бадьи к бетонораздатчику	7	60 м/мин	-	-	0.12
Выгрузка смеси из бадьи в бетонораздатчик	-	1,8	1	-	1
Укладка смеси бетонораздатчиком в форму	12	4 м/мин	-	1,8	3
Возврат бадьи на самоходную тележку	7	60 м/мин	-	-	0,12
Перемещение тележки с бадьёй к месту загрузки смеси	15	10 м/мин	-	-	1,5

3.4 Определение количества основного и вспомогательного оборудования

Определяем коэффициент оборачиваемости стенда в сутки:

То – время оборота стенда:

Тп – распалубка, отпуск натяжения, очистка и смазка;

Тн – армирование 50%;

Та – армирование 100%;

Тф – укладка и уплотнение бетонной смеси;

Ту – термообработка и выдержка;

Производительность определяется по формуле:

Р – производительность;

F – площадь стендовой полосы;

В – объём бетона на одно изделие;

n – число стендовых полос;

q – объём бетона на 1 м2 стендовой полосы;

ки – коэффициент использования стенда (ки=0,8ч0,88);

Однако нет надобности определять производительность рассматриваемого производства так как она задана изначально - 65000 м3 . Необходимо определить только количество стендовых полос и число форм.

Отсюда выносим следующее проектное решение: принимаем два цеха со стендовым способом производства для выпуска железобетонных мостовых балок. Каждый цех должен состоять из двух стендовых линий длиной 123 м, на каждом стенде располагается по пять форм.

Ведомость оборудования и оснастки

Кран мостовой

- грузоподъёмность – 40 т;

- высота подъёма – 7 м;

Бетонораздатчик СМЖ-71А

- ширина колеи – 1000 мм;

- число бункеров – 1;

- вместимость бункеров – 1,8 м3 ;

- ширина ленты питателя – 0,7 м;

- скорость – 4 м/мин;

- производительность – 8 м3 ;

Гидродомкрат малогабаритный СМЖ-84

- максимальное тяговое усилие – 1000 (125 с перехватом) кН;

- габаритные размеры - 1200Ч755Ч1320;

- масса – 625 кг;

Бадья для бетона на самоходной тележке СМЖ-219

- вместимость бункера – 1,8 м3 ;

Бунтодержатель передвижной СМЖ- 323А

- номинальный диаметр проволоки – 3-6 мм;

- число одновременно размещаемых мотков проволоки – 12

- диаметр мотка:

внутренний – 400-950 мм;

внешний – до 1500;

- масса мотка – до 1500 кг;

- высота – 2010 мм;

- диаметр - 395 мм;

- масса – 1685 кг;

Машина для упрочнения стержней СЛЩ-31(286)

Установка для сварки стержневых плетей СМЖ-32(285)

Машина СЛЩ-31 (286) предназначена для упрочнения стержней путем вытяжки стержневых плетей с анкерными головками, поступаемых в машину из установки СМЖ-32(285) (монтируемой рядом). Машина состоит из станины в сборе, гидродомкрата, предохранительного щита и пневмоэлектрической разводки.

Станина представляет собой раму, состоящую из секций сварной- конструкции, соединенных между собой болтами. На одной стороне верхней части рамы расположены склизы. Вместе со склизами приемного рольганга установки СМЖ-32 для сварки стержневых плетен они образуют накопитель, вмещающий 10—12 плетей.

Самоходная тележка для вывоза готовой продукции ГП-50 т

4 Проектирование формовочного цеха

Сторительное решение формовочного цеха

Формовочный цех является зданием, где протекает основной процесс формования изделий, а также их тепловая обработка.

Он имеет следующие размеры:

- длина 168 м;

- ширина 72 м;

- высота до низа стропильной конструкции 10,8 м;

Производственный корпус имеет четыре пролета по 18 м шириной каждый на которых выпускают изделия разного вида изделия. С восточной части к корпусу непосредственно примыкает цех по выпуску арматурных и закладных изделий. В западной части находятся основные ворота, через которые происходит вывоз строительных изделий на склад готовой продукции. К зданию также примыкает бетоносмесительный цех. Есть возможность через галерею, проходящую к арматурному цеху попасть в административно бытовой корпус.

Согласно конструктивных особенностей основного производственного корпуса, в здании применены следующие основные элементы стоечно-балочной системы:

- фундаменты, которые являются железобетонными фундаментами сборно-составными стаканного типа под колонну. Под основное технологическое оборудование предусмотрены отдельные монолитные фундаменты, так как данное оборудование имеет большую массу и подвержено различного рода дополнительным воздействиям (вибрациям);

- колонны железобетонные одноветвевые с размерами 800Ч500 мм. Сетка колонн в здании принята 12000Ч18000 мм;

- в качестве стропильной конструкции применены железобетонные безраскосые фермы длиной 17940, с максимальной высотой сечения 3000 мм.

Для восприятия ветровой нагрузки, действующей на торец здания, в покрытии по нижнему поясу стропильных ферм устроены горизонтальные связи в виде горизонтальной связевой фермы. Их выполняют в виде блока решетки из стальных уголков между двумя крайними фермами покрытия. Кроме того, горизонтальные связи устроены по верхнему поясу ферм покрытия в виде горизонтальной фермы, образованной крестообразными связями и поясами двух крайних ферм , а также в виде распорок, устанавливаемых на середине пролета между всеми остальными фермами покрытия. В фонарях устроена система связей из вертикальных и горизонтальных стальных уголков. Вертикальные связи между несущими конструкциями покрытия устраивают в крайних пролетах температурного блока, ограниченного температурными швами или торцом здания. Эти связи предназначены для восприятия тормозных усилий кранов, а также ветровых воздействий на торец здания.

В качестве покрытия приняты преднапряженные железобетонные плиты размером 3000Ч12000 мм, обмазочная пароизоляция, полистирольные плиты, цементная стяжка.

В качестве ограждающей конструкции применена трехслойная стеновая панель, которая навешивается на колонну. Световые проёмы выполнены в виде лент. Заполнение оконных проёмов состоит из глухих металлических переплётов с двойным остеклением.

Полы выполнены из двух слоев бетона уплотненному щебнем грунту: верхний слой 30 мм бетон С20/25, подстилающий – С10/12,5.

В здании установлены мостовые краны грузоподъемностью: два по 30 т и четыре по 20 т. Для укладки подкранового рельса применена подкрановая балка длиной 12 м и высотой сечения 1400 мм.

Технологическое решение формовочного цеха

Технология, применяемая для изготовления железобетонных мостовых балок, была описана ранее в пункте 3.3.

5. Проектирование арматурного цеха

Место расположения арматурного цеха по отношению к формовочным цехам и его размеры проектируются в зависимость от объёмов продукции, выпускаемых предприятием, от видов этой продукции, широты ассортимента арматуры, арматурных и закладных изделий применяемых в производстве изделий.

Существует несколько вариантов расположения арматурных цехов по отношению к формовочным линиям:

- арматурный цех располагается на территории формовочного цеха;

- арматурный цех располагается в пространстве между формовочных линий вдоль их;

- ось арматурного цеха располагается перпендикулярно по отношению к формовочным цехам и имеется несколько транспортных проходов снабжённых тележками для транспортирования арматуры и арматурных изделий к формовочным постам.

Первый вариант расположения используется на производствах с небольшой мощностью номенклатурой продукции, и выпускаемая продукция не требует изготовления сложных и объёмных арматурных каркасов, и вообще большого числа арматурных элементов.

Второй вариант используется на предприятиях с более широким ассортиментом изделий и конструкций и применяемых в ней арматурных элементов, однако, также с достаточно небольшой мощностью.

Третий вариант используется на предприятиях, изготавливающих широкий круг железобетонных изделий и конструкций, требующих в своём производстве, большое число арматурных и закладных изделий, каркасов плоских и объёмных.

В нашем случае рассматривается завод по производству железобетонных мостовых конструкций с производительностью 145 тыс. м3 в год. На предприятие выпускаются элементы крупных размеров с довольно сложным и густым армированием. Объёмы выпускаемой продукции говорят о том, что необходимо довольно обширное пространство для удовлетворения в полной мере потребностей формовочных цехов в арматуре, арматурных и закладных изделий. Поэтому очевидно, что необходимо принять третий способ расположения арматурного цеха.

Для армирования железобетонных конструкций применяется горячекатаная круглая сталь гладкая и периодического профиля классов А240, А300, А400, соответствующая требованиям ГОСТ 5781-82. В качестве напрягаемой арматуры применяется стержневая горячекатаная сталь периодического профиля Ат800 по ГОСТ 10884-94, прямолинейные горизонтальные пучки из 24 проволок класса В-ІІ диаметром 5мм.

Стержни классов А240 А400 диаметром до 12 мм, класса S 800 диаметром до 10 мм включительно изготавливаются в мотках или стержнях, а больших диаметров – в стержнях.

Стержни изготавливаются длиной от 6 до 12 м (при согласовании с производителем возможно изготовление стержней большей длины). Для правки арматуры, поступающей в мотках, принимаем правильно-отрезные установки, которые одновременно производят очистку стали.

Принимаем правильно-отрезной станок СМЖ-357 , имеющий следующие характеристики:

- диаметр арматуры гладкой 4-10 мм, периодического профиля 6-8 мм;

- длина прутков 1000-9000 мм;

- точность +3; -2;

- скорость подачи и правки арматуры 31 м/мин;

- мощность электродвигателя 12,6 кВт.

А также правильно-отрезной станок И-6118:

- диаметр гладкой арматуры 2,5 - 6,3 мм;

- точность ±2;

- скорость подачи и правки арматуры 25 м/мин;

- мощность электродвигателя 6,9 кВт.

Для резки арматурной стали, поставляемой в прутках, принимаем станок СМЖ-1725, имеющий следующие характеристики:

- наибольший диаметр арматуры класса А240 - 40 мм; А300 - 36 мм;

А400 - 25мм;

- число ходов ножа в мин 33;

- ход ножа 45 мм;

- мощность электродвигателя 3 кВт,

Для гибки стержневой арматуры принимаем станок СМЖ-173А;

- максимальный диаметр изгибаемого прутка из стали класса А300- 40мм, мощность электродвигателя 3 кВт;

- габаритные размеры 760x780x780 мм.

Для резки коротких стержней принимаем станок АРС-М

- диаметр отрезаемых стержней 3-55 мм;

- класс арматуры В-I, Вр-I:

- длина отрезаемых стержней, наименьшая – 50 мм, наибольшая – 1000 мм;

- число резов в мин - 42,

- мощность электродвигателя 4 кВт;

- габаритные размеры 1160x1040x665 мм.

Для сварки сеток и каркасов принимаем крестообразный тип сварных соединений, выполняемых контактной точечной сваркой. Этот способ позволяет механизировать и автоматизировать процесс изготовления плоских сварных изделий. Для сварки сеток принимаем одноточечную сварочную машину МТ-2102:

- наибольший диаметр свариваемой арматуры 18x18 мм;

- потребляемая мощность 10кВт.

Для изготовления закладных деталей тавровыми соединениями под

Флюсом принимаем сварочный аппарат АДФ-2001:

- диаметр свариваемых анкерных стержней 8-40 мм;

- производительность 200 сварок/час.

Производственная площадь арматурного цеха ориентировочно определяется по формуле:

где ma – производство арматурных изделий в год, т;

Са – съем арматурных изделий с 1 м2 площади цеха в год, равный 6 т.

С учетом 6% отходов:

6. Проектирование бетоносмесительного цеха

6.1 Схема и устройство БСЦ

Принимаем высотное расположение оборудования в БСЦ.

Структура БСЦ(5-ть отделений):

- надбункерное;

- бункерное;

- дозировочное;

- смесительное;

- отделение выдачи бетонной смеси.

Рисунок 4. Технологическая схема приготовления бетонной смеси: 1 – воронка выдачи готовой смеси; 2 – бетоносмеситель; 3 – сборная воронка; 4, 21, 22 – двухфракционные дозаторы цемента, заполнителей, жидкости соответственно; 5,– расходные бункера заполнителей; 6 – фильтры; 7 – указатель уровня; 8 – вентиляторы; 9 – свободообрушители песка; 10 – вибраторы; 11 – поворотная воронка; 12 – двухрукавная течка; 13 – ленточный конвейер;14 – передаточный ленточный конвейер; 15 – циклон; 16 – улавливатель цемента; 20 – аспирационная система.

6.2 Приготовление бетонной смеси

Принимаем смесительный цех циклического действия - одноступенчатый; по схеме расположения смесительных машин в плане - гнездовой; по способу управления - механизированный.

Общий объем одного замеса:

где – производительность предприятия, ;

– коэффициент, учитывающий потери бетонной смеси;

– расчетное число рабочих суток в году;

– число рабочих смен в сутки;

– длительность рабочей смены, ;

– нормативное число замесов в час;

. – коэффициент часовой неравномерности выдачи бетонной смеси.

Принимаем для тяжелого конструктивного бетона и =0,8, [1, с.13], дней, , [1, с.4]

Принимаем 2 смесителя.

Объем смесителя по загрузке:

где – общий объем одного замеса, ;

– число смесителей;

– коэффициент выхода бетонной смеси, [1, с.13]

Принимаем 2 бетоносмесителя типа СБ-79 со следующими техническими характеристиками [3, с.167]

Вместимость по загрузке 0,75 ;

Объем готового замеса 0,5;

Мощность двигателя 30 .

6.3 Дозировка материалов

Принимаем весовые дозаторы циклического действия. Погрешность дозирования заполнителей должна быть не более 2% по массе, дозирования цемента не более 1% по массе, дозирование воды и рабочих растворов жидких добавок не более 1%.

Принимаем для расчета дозаторов и складов заполнителя и цемента по расчету состава бетона:

расход цемента 400 кг/м3;

расход песка максимальный для тяжелого бетона 486 кг/м3;

расход щебня максимальный 1408,5 кг/м3.

Определяем расход компонентов на 1 замес:

Коэффициент выхода бетона Кс=0,8 м3;

Емкость смесителя 375 л;

Объем одного замеса 0,375Ч0,8=0,3 м3

Ц=400Ч0,3=120 кг/замес;

В=200Ч0,3=60 кг/замес;

Щ=1386Ч0,3=416 кг/замес;

П=486Ч0,3=146 кг/замес.

Плотность песка 1450 кг/м3 и щебня 1500 кг/м3.

Плотность цемента 1200 кг/м3.

Принимаем следующие дозаторы (таблица 3)[3, с.172].

Таблица 5. Технические характеристики автоматических дозаторов циклического действия.

Наименование показателей	Для цемента	Для щебня	Для песка	Для воды
	АВДЦ-425	АВДЧ-1200	АВДЧ-1200	АВДЖ-425
Пределы взвешивания, кг Вместимость бункера, мі Цикл дозирования, с Габариты, мм: длина ширина высота Масса, кг	30ч150 0,18 60 1810 960 2070 490	200ч1200 0,87 90 2060 1170 2660 560	200ч1200 0,87 90 2060 1170 2660 560	20ч200 0,21 45 1530 940 2100 350
Примечание. Все дозаторы имеют пневматический привод, обслуживаемый пневмосистемой с величиной давления равной 0,5ч0,6 МПа.

5.4 Транспортирование цемента и заполнителей в расходные бункера

После разгрузки с железнодорожных вагонов, цемент, а также заполнители крупный и мелкий подаются на соответствующие складские помещения. Затем каждый из компонентов бетонной смеси подаётся в бетоносмесительный цех.

Цемент поступает на склад следующим образом:

Рисунок 5. Схема разгрузки-погрузки транспортных средств на складе цемента.

1–маневровая лебедка; 2–вакуумный разгрузчик; 3–винтовой конвейер с очистной секцией; 4–пневматический подъемник; 5–пневматический винтовой насос; 6–аэрожелоб; 7–донный разгружатель; 8–силоса; 9–камера осаждения с фильтром.

Из вагонов цемент в силосы выгружается разгрузчиком всасывающе-нагнетательным ТА-26 с производительностью 20 т/ч. В бетоносмесительный цех цемент подается пневматическим камерным насосом ТА-23 производительностью 30 т/ч[3, с.184].

Заполнители подаются в расходные бункера БСЦ ленточным конвейером ТК-3 с шириной ленты 650 мм и производительностью горизонтального 90 т/ч, наклонного под углом 180 – 45 т/ч [3, с.336].

Число отсеков расходных бункеров принимаем равным по ОНТП-7-80 для: цемента – 2, для песка – 2, для щебня – 3 [1, с.14].

Объем отсеков расходных бункеров для заполнителей и цемента определяется по формуле:

где Vсм – объем смесителя по загрузке, м3;

bб – коэффициент выхода бетонной смеси;

nз – нормативное число замесов в час;

зч – запас материалов в расходных бункерах, ч;

Qсм – расход материала на 1 м3 бетона, м3;

nотс – число отсеков.

Для цемента запас – 3 ч, для заполнителей – 2 ч [1, с.14].

Для цемента:

Для песка:

Для щебня:

Транспортируется бетонная смесь из БСЦ в формовочный цех по бетоновозной эстакаде, оборудованной тремя самоходными тележками.

Объёмы приёмных бункеров принимаем 2,5 м3 .

Механизмами дозировочного управления отделения и бетоносмесительного отделения управляет оператор с центрального пульта, дозирование осуществляется автоматическими циферблатными дозаторами. Они работают в паре с вторичными приборами, установленными в помещении оператора. Управление выпускными затворами дозаторов и бетоносмесителей осуществляется пневмоприводами с электромагнитными клапанами. Всеми производственными процессами управляет оператор из центрального пульта, в котором кроме пульта управления размещен щит технологической световой сигнализации.

7 Проектирование складов цемента и заполнителей

Цемент

Складирование и хранение цемента производится в специализированном прирельсовом складе силосного типа.

Цемент поступает на склад в железнодорожных вагонах всех видов (крытых, бункерного типа, цементовозах с пневмовыгрузкой) и в саморазгружающихся автоцементовозах с пневмовыгрузкой.

Емкости для хранения цемента оснащаются аэрационными сводообрушающими устройствами.

Склад цемента должен быть герметичным и обеспечивать защиту цемента от атмосферной и грунтовой влаги.

Цемент хранят по видам и маркам раздельно в силосах. Во избежание слеживания цемент периодически перекачивают из силоса в силос.

При длительном хранении цемента (свыше двух месяцев) необходимо обязательно проверять его активность перед применением для приготовления бетонной смеси.

Заполнители – щебень и песок

Хранение щебня и песка осуществляется в крытом складе эстакадно-полубункерного типа.

Поступающие на завод заполнители разгружаются в специальный приемный бункер, откуда наклонным ленточным транспортером подаются к ленточному конвейеру, распределяющему щебень и песок в соответствующие отсеки склада.

На складе заполнители принимают по объему или массе в состоянии естественной влажности.

Объем заполнителей при необходимости определяют по замерам в транспортных средствах, а массу путем взвешивания.

Складирование и хранение щебня осуществляется отдельно по фракциям. Смешивание щебня различных фракций при складировании и хранении не допускается.

Вместимость складов заполнителей и цемента определяем по формуле: