Вибрати технологію комірчастого бетону
24.12.2009 в 03:11
Вибрати технологію комірчастого бетону Останнє десятиліття в Росії і більшості країн СНД характеризується введенням нових нормативних показників по теплозахисту будівель. У зв'язку з цим їх будівництво з традиційних стінних матеріалів — цеглини і керамзітобетонних панелей — стало економічно невигідним — зажадало збільшення товщини стенів до 1-1,5 м. Названі будівельні вироби в стінній конструкції поступаються місцем більш теплоеффектівним, з яких одним з найбільш перспективних є комірчастий бетон і вироби з нього. Вироби з комірчастого бетону мають коефіцієнт теплопровідності в 2-3 рази нижче, ніж в цеглини або керамзітобетонних панелей. Результат: стіни будівель з комірчастого бетону в 2-3 рази тепліше цегельних при збереженні практично колишньої товщини конструкцій в межах 400-600 мм. Плюс економічна вигода, адже об'єм стінних конструкцій зменшується в 2-4 рази з одночасним підвищенням коефіцієнта їх термічного опору, який стає відповідним вимогам сучасних нормативів при нижчих вартісних показниках. Звідси розвиток виробництва комірчастого бетону як ефективного будівельного матеріалу є одним з найперспективніших напрямів розвитку промисловості будматеріалів. В комірчастого бетону високі теплоізоляційні показники, і разом з ними він має порівнянні з цеглиною прочностниє характеристики (міцність на стискування до 40 кг/м2), хоча і поступається йому по цьому показнику. Цей недолік компенсується вживанням різних технологічних вирішень стінних конструкцій: пристрій каркасних будівель з внутрішніми стінами, що несуть, і колонами, монолітних поясів жорсткості, армованих панелей перекриттів. Особливо ефективними є вироби з комірчастого бетону для малоповерхового будівництва або багатоповерхового каркасного будівництва. Окрім оцінки техніко-економічних показників ефективності використання різних стінних матеріалів і виробів, не можна скидати з рахунків комфортність мешкання людини в будинках. Відома градація цієї комфортності, запропонована зарубіжними дослідниками. Згідно цієї градації, перше місце по комфортності займають удома із стінами з дерева, друге — із стінами з глиняної цеглини, третьо-четверте — удома із стінами з комірчастого бетону, шосто-десяте — стіни з керамічної і силікатної цеглини. Стіни з керамзитобетону і звичайного залізобетону займають останнє місце. Проміжні місця в цій градації займають стіни із змішаними стінними матеріалами і виробами. Повноцінно оцінити ефективність вживання різних стінних матеріалів не можна без врахування довговічності цих матеріалів, екологічної безпеки в звичайних і екстремальних умовах. Використовувана як утеплювач мінеральна вата в умовах постійний тепловлажностних умов експлуатації, що змінюються, не завжди зберігає свої властивості протягом всього періоду експлуатації капітальних будівель, і у результаті коефіцієнт термічного опору конструкції може змінитися. А це збільшення тепловтрат, зниження температури на внутрішній поверхні стіни і можливість випаду конденсату. Зафіксовані дані, що спінені полімерні матеріали також схильні до руйнування з часом. Оскільки можливість локальних пожеж в житлових будівлях виключити не можна, слід враховувати виділення токсичних речовин і утворення внутрішніх порожнеч при нагріванні тришарових панелей з вкладишами із спінених полімерів. Все це ще більше робить привабливими конструкції, що захищають, з комірчастих бетонів, що не згорають, отримуються в практиці двома основними технологіями. Перша, з використанням введення в масу бетону при перемішуванні алюмінієвої пудри — технологія газобетону. Суміш спучується після розливання бетону у форми. Друга використовує для порізациі матеріалу технічну піну, що отримується при введенні в масу піноутворювачів, — технологія пінобетону. В цьому випадку процес здобуття порізованной маси завершується в змішувачі. Технології виробництва виробів з пено- і газобетону на всіх переділах практично однакові і розрізняються лише на стадії приготування порізованного розчину. У обох технологіях для тверднення можуть використовуватися пропарювальні камери або автоклави. ВНІЇСТРОМ ім. М.П. Будникова розробив декілька варіантів устаткування і компонувальних рішень для підприємств різної потужності по виробництву стінних блоків з комірчастого бетону. Для тверднення виробів можуть використовуватися пропарювальні камери або автоклави. При підборі і розробці устаткування коефіцієнт використання його потужності у всіх випадках приймався не менше 50%. Продуктивність всіх агрегатів, складових технологічну лінію, розраховувалася з умови оптимальної роботи устаткування. Сучасні вимоги до теплозахисних властивостей матеріалів поставили завдання створення технологічних ліній, що дозволяють випускати вироби з щільністю не більше 500 кг/м3 і високою точністю геометричних розмірів. Здобуття високої точності розрізання і рівної поверхні виробів на лініях зарубіжних фірм "Ітонг", "Хебель", "Верхан" забезпечується вживанням коротких натягнутих струн, що не змінюють своє положення при різанні. У російській практиці добре зарекомендували себе технологічні лінії з формуванням, розрізанням і автоклавною обробкою виробів на одному і тому ж технологічному піддоні. Розрізання масиву виробляється витими струнами, що коливаються, довжина яких більше габаритів масиву. При розмірі масиву в плані 1200х3000 мм довжина струн складає 1400 і 3200 мм. Розрізання масиву довгими витими струнами може привести до погіршення якості поверхні зрізу і зниження точності розрізання. В той же час здійснення різання на формувальному піддоні дозволяє понизити вимоги до міцності масиву при розрізанні. У цій технології не вимагається перенесення масиву на спеціальний піддон для розрізання або кантування масиву з підстави на бічну поверхню, як робиться на зарубіжному устаткуванні.
При розробці нового устаткування було поставлено завдання забезпечення розрізання масиву на блоки короткими струнами, залишаючи масив під час всього технологічного процесу на своєму піддоні. Аби здійснити розрізання на власному піддоні в умовах оптимального заповнення автоклава і розрізання короткими струнами, прийняли масив заввишки 1200, шириною 600 і завдовжки 3000 мм. Для РФ були прийняті параметричний ряд заводів потужністю від 10 до 100 тис. м3 в рік. Для заводів потужністю 10-20 тис. м3 в рік була розроблена технологічна лінія з об'ємом масиву приблизно 1 м3, заводів 20-50 тис. м3 в рік — лінії з об'ємом масиву близько 2 м3 і для заводів потужністю 50-100 тис. м3 в рік — з об'ємом масиву 2 м3 і 3 м3 були спроектовані стосовно технології автоклавного пінобетону з шириною форми 600 мм і висотою масиву 1000, 1200 мм. Відомо, що при використанні технології газобетону бульбашки газу спучують масив, і
міцність його вздовж і поперек напрями спучення неоднакова. Різниця міцності вздовж і поперек напрями спучення складає 20-25%. Практично у всіх сучасних технологічних лініях, які використовують технологію газобетону, це властивість бетону враховується, і розрізання масиву на блоки виробляється так, щоб виріб по довжині був орієнтований уздовж напряму спучення. У формі шириною 600 мм при горизонтальному розташуванні блоків ця умова не виконується, тому в основу технології був закладений принцип здобуття комірчастого бетону шляхом введення в суміш технічної піни. Отримуваний пінобетон ізотропний, і орієнтація блоків при розрізанні не має значення. Технологія пінобетону, проте, вимоглива до якості сировинних матеріалів і дозволяє отримати якісні вироби при використанні винищити активністю до 70%. Принципова особливість застосованої технології — приготування в змішувачі
суміші з
цементу , меленого піску, винищити і води з подальшим введенням до складу технічної піни, що отримується в піногенераторі. Змінюючи склад суміші і кількість піни, що вводиться, на розробленій лінії можна отримувати вироби щільністю від 300 до 1000 кг/м3. Для здобуття стінних блоків щільністю 500 кг/м3 були підібрані склади бетонів, що забезпечують за 4-5 годин набір масивом пластичної міцності, достатньої для тієї, що розпалубила і розрізання виробів, що розрізають вздовж і поперек осі форми струнами, довжина яких перевищувала ширину масиву на 100-150 мм з кожного боку. Розрізання велося гладкими струнами діаметром 0,6-0,8 мм. Технологічна схема виробництва Цемент і вапно з витратних бункерів поступають по черзі в дозатор сухими, піщаний шлам — в дозатор шламу, вода подається безпосередньо в змішувач через витратомір. Вагові дозатори, встановлені на лінії, об'єднані системою управління, що забезпечує забір необхідної кількості сировинних компонентів і розвантаження дозаторів в змішувач за заданою програмою. Використовуваний в технології піногенератор дозволяє стабільно отримувати піну необхідної якості, тому після визначення фактичної продуктивності піногенератора для здобуття бетону необхідної щільності кількість піни, що подається, визначалася часом його роботи. Сухі матеріали, піщаний шлам і вода завантажувалися в змішувач і перемішувалися, після чого в змішувач подавалася піна. Розміри змішувача підібрані так, щоб об'єм замісу дорівнював об'єму форми. Об'єм форм складає 2,3 м3, відповідно в лінії використовується змішувач об'ємом 3,0 м3. Випробування змішувача показали, що коефіцієнт виходу бетону складає величину 0,7-0,8 від його об'єму, і змішувач об'ємом 3,0 м3 забезпечує заповнення форми максимального об'єму 2,3 м3. Із змішувача маса заливається у візок бетоновоза, який розвозить суміш по формах. Для стабілізації часу витримки форм перед розрізанням вони розташовуються в термостатованих камерах, що відкриваються на час заливки бетону і витягання з форми піддону з масивом. Час витримки масиву у формах залежно від складу бетону і вживаних добавок складає 3-6 годин. Форми, використовувані на лінії, встановлені стаціонарно і складаються з рами, до якої шарнірно прикріплені борти і на якій встановлений знімний піддон. При цьому подовжні борти відкриваються на шарнірах, а поперечні — на важелях, що забезпечують плоскопаралельне відсовування бортів від масиву. Штанги захвату проходят в зазор між поперечними бортами і піддоном і захоплюють піддон на нижню поверхню. Конструкція захвату виключає зіткнення його деталей з масивом і пов'язані з цим пошкодження поверхні масиву. Розкриття форм виробляється або уручну, або за допомогою пневмопрівода. Піддон, що витягує з форми, з масивом встановлюється на каретку різального комплексу. Каретка з вихідного положення переміщається приводом на позицію поперечного різання, проходячи через установку калібрування масиву. На позиції поперечного різання масив розрізає струнами, що коливаються, в поперечному напрямі. Частота коливань струни 80 подвійних ходів в хвилину. Амплітуда регулюється від 20 до 60 мм. Опускання і підйом рами із струнами поперечного різання виробляється електромеханічним приводом. Після завершення поперечного розрізання до масиву личать упори, каретка з масивом на піддоні починає переміщатися вперед і проходить через струни подовжнього розрізання. Наявність підпірної стінки забезпечує стабільне положення виробів при горизонтальному різанні і дозволяє практично повністю виключити схили при виході струн з масиву. Приводи комплексу розрізання виробів отримують живлення від перетворювача частоти, що забезпечує регулювання швидкості поперечного і подовжнього розрізання, точну зупинку каретки на позиції поперечного різання і в кінцевих положеннях. Схема різального комплексу виключає утворення тріщин на масиві при подовжньому розрізанні і забезпечує точність різання в межах 1 мм. Відходи від розрізання збираються, розбавляються водою і прямують в шламбассейн відходів. Зібраний шлам дозується і поступає в змішувач. За рахунок цього забезпечується утилізація відходів від обрізання масиву. Після розрізання піддони з масивом встановлюються на автоклавну вагонетку. У цеху встановлені автоклави 2х19 м. За рахунок використання вагонеток маленької висоти в автоклав входить по перетину 2 масиви заввишки 1200 мм. По довжині в автоклав розміщується 6 масивів. Виходить, що за один цикл в автоклаві запарюється 25,9 м3 виробів. Коефіцієнт заповнення автоклава складає близько 0,43. Завантаження і розвантаження автоклавів здійснюється електропередавальним мостом. Після запарки вироби знімаються з піддону захватом. Захват має довжину 1,5 м, що відповідає половині довжини масиву. Досвід експлуатації лінії показав, що час формування одного масиву щільністю 500 кг/м3
складає 15-20 хвилин, час витримки до тієї, що розпалубила складає 3-5 годин залежно від складу суміші і температури в цеху. Якість бетону блоків вимірювалася в лабораторії: при щільності 480-520 кг/м3 міцність блоків складає 25-30 кг/м2. При виготовленні блоків використовувався цемент М400 Д5, мелений пісок питомою поверхнею 1900-2000 см2/г, що отримується у вигляді шламу, вапно активністю 70-75%. Випробування показали, що замість піску можуть використовуватися золи і тонкодисперсні відходи від обробки граніту. За аналогічною схемою була розроблена лінія потужністю 60-80 тис. м3 в рік з об'ємом форми 3 м3, використана при реконструкції Кореневського заводу силікатної цеглини з перекладом його на випуск виробів з комірчастого бетону. Досвід створення устаткування для заводів комірчастого бетону показав, що в технології автоклавного і неавтоклавного бетону з успіхом може використовуватися однотипне устаткування для формування і розрізання масиву. Принципова різниця полягає в складах бетонів, необхідності помелу сировини і використання дорогих автоклавів в
технології комірчастих бетонів автоклавного тверднення. Оскільки бетон автоклавного тверднення виходить набагато вищої якості, його ринкова ціна буде значно вища. В неавтоклавного бетону ринкова ціна 12-50 руб./м3, автоклавного тверднення високої якості — 1500-1600 руб./м3. Прибуток при виробництві першого складає приблизно 330 руб./м3, при виробництві другого — приблизно 750 руб./м3. Термін будівництва неавтоклавного заводу складає орієнтування 0,5 років, автоклавного тверднення — 1,5 років. Оскільки терміни будівництва і капіталовкладення на заводі неавтоклавного комірчастого бетону значно нижчі, той час окупності такого підприємства — 1,44 років від початку виробництва. Для заводу автоклавного комірчастого бетону він складає 3,7 років. Оскільки прибуток на заводі автоклавного бетону вищий, то сума прибутку стає рівною через 5,1 роки, а потім сума прибутку від реалізації автоклавного комірчастого бетону починає перевищувати прибуток від продажу комірчастого бетону неавтоклавного тверднення. Таким чином, при виборі схеми виробництва необхідно враховувати наступні основні показники: вимоги до якості бетону по щільності і міцності, обсяг виробництва і можливості об'ємів інвестицій. При цьому виробництво неавтоклавного комірчастого бетону вимагає менших інвестицій, але дозволяє отримати прибуток в значно менших об'ємах, ніж дорожчий завод по випуску автоклавного комірчастого бетону. При виборі типа устаткування інвестор повинен враховувати, що є російське устаткування, що дозволяє отримати вироби, за якістю бетону і точності геометричних розмірів блоків не поступливі виробам, отриманим на імпортному устаткуванні, вартість якого в кілька разів вище, а терміни окупності перевершують 8-10 років. Підготував В'ячеслав ГИЛЬОВІЧ