Кравцов - Проектирование предприятий по производству бетонных и железобетонных конструкций

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

А.И. КРАВЦОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Рекомендовано Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по специальности "Производство строительных материалов, изделий и конструкций".

Оренбург 2006

Кравцов, А.И.

Проектирование предприятий по производству бетонных и железобетонных конструкций : учебное пособие/ А. И. Кравцов Оренбург: ГОУ ОГУ, 2006. 196 с.

В пособии рассмотрены основы проектирования предприятий по производству бетонных и железобетонных конструкций.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 270106 (бывшая 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»), всех форм обучения. Представленный в пособии материал может быть использован для выполнения дипломных проектов по соответствующей тематике и курсовых проектов по дисциплинам «Проектирование предприятий по производству строительных материалов» и «Технология бетона и железобетонных изделий и конструкций», а также при изучении этих дисциплин.

© Кравцов А.И., 2006

© ГОУ ОГУ, 2006

Предисловие

В настоящее время проблема проектирования предприятий сборного железобетона имеет ряд особенностей по сравнению с традиционными подходами, принятыми в имеющихся литературных источниках по проектированию:

 это ограниченная потребность в развитии новых производственных мощностей;

 большое количество незагруженных профильных производств, требующих реконструкции и переоснащения;

 преимущественное развитие предприятий малой мощности по производству мелкоштучных изделий;

 ориентация производства на частного потребителя;

 ориентация на изготовление широкой номенклатуры изделий «под заказ»; 

нестабильное состояние сырьевой и топливно энергетической базы.

Все эти факторы должны быть учтены при выполнении дипломного проекта. Данное пособие призвано помочь студентам выбрать нужные технические решения на основе приведенных примеров. Необходимо предостеречь от автоматического копирования, т.к. некоторые рисунки и чертежи содержат устаревшие обозначения и носят ознакомительный характер.

При работе над пособием были использованы материалы большого количества источников по данной тематике, материалы справочников и нормативных документов. Использовать их в своих проектах необходимо с учетом тех динамичных изменений, которые наблюдаются в нормативной базе строительного комплекса.

При рассмотрении вопросов, затрагивающих смежные (не технологические) разделы проекта, использована соответствующая литература и методические разработки преподавателей университета.

Автор выражает благодарность всем сотрудникам кафедры технологии строительных материалов и изделий (ТеСМИ) ОГУ, оказавшим содействие в разработке пособия, а также рецензенту Макаевой А.А. за ценные замечания.

С предложениями и замечаниями обращаться на кафедру ТеСМИ ОГУ или по E mail alivkr@mail.ru .

Введение

Успехи строительной отрасли во многом зависят от ее индустриальной базы, в том числе от промышленности сборного железобетона. Перенос основной массы трудозатрат в заводские условия, уменьшение трудоемкости продукции благодаря применению более совершенных технологических процессов, оборудования и материалов создает предпосылки для интенсификации строительства в целом и сокращения инвестиционного цикла.

В настоящее время Россия располагает домостроительными комбинатами и заводами, позволяющими строить ежегодно 49 млн. м2 полносборных домов.

По известным причинам, связанным с переходом к рыночной экономике, ежегодный ввод крупнопанельного жилья составлял в 1993---1997 гг. в среднем 20 млн. м2, каркасно панельного и крупноблочного --- около 1 млн. м2 каждого. Кроме того, строились дома с применением мелкоштучных стеновых материалов (кирпич и др.), дерева --- в объеме около 16 млн. м2 в год, а также из монолитного железобетона --- около 0,5 млн. м2.

Средние по отрасли затраты предприятий до 1991 г. составляли:

--- сырье и материалы --- 55---59%;

--- топливо и энергия на технологические цели --- 4---5%;

--- зарплата рабочих основных цехов --- 15---19%;

--- содержание и эксплуатация оборудования --- 11---13%;

--- содержание производственных площадей --- 8---10%;

--- цеховые и прочие общезаводские расходы --- 6,0---7,5%.

В последние годы, в связи с ростом затрат на энергоносители, структура затрат изменилась. В первую очередь это относится к энергоемким материалам --- цементу, металлу, а также керамзиту. Стоимость энергозатрат на технологические цели возросла в 1,5 2 раза. В общем объеме себестоимости переработки на заводах основную долю составляют формовочные цехи. Трудозатраты в них составляют 60% от общезаводских, содержание оборудования --- 90% (в том числе форм --- 75%), производственных площадей --- 70%, энергозатраты --- также около 70%.

Удельные затраты в формовочных цехах определяются, в основном, видом принятых в них технологических линий. Наибольшее распространение (65 - 70%) получили поточно агрегатные и полуконвейерные линии.

Поточно агрегатный способ производства заключается в том, что изделия формуются на виброплощадках или с помощью специально оборудованных агрегатов и перемещаются от поста к посту мостовым краном. При компоновке технологической линии не рекомендуются пересекающиеся и встроенные производственные потоки; число перегрузок подаваемых материалов, особенно бетонной смеси, изделий и форм и расстояния их транспортировки должны быть минимальными. Если в одном пролете размещены две технологические линии, их должны обслуживать одни и те же грузоподъемные устройства.

Поточно агрегатный способ больше всего соответствует условиям мелкосерийного производства на заводах средней и малой мощности. Этот способ предпочтительнее для изготовления конструкций длиной до 12 м, шириной до 3 м и высотой до 1 м, хотя в отдельных случаях изготавливаются элементы больших размеров.

Поточно агрегатный способ требует меньших капиталовложений и меньшего времени на строительство технологической линии, чем на строительство линий других типов, а также допускает производство изделий широкой номенклатуры.

В перспективе он будет применяться, но объемы его использования увеличиваться не будут. При использовании быстротвердеющих цементов и добавок --- ускорителей твердения выдерживание изделий до распалубки выгоднее будет осуществлять на стендах формования.

При конвейерном способе формы с изделиями перемещаются от одного поста к другому специальными транспортными устройствами. Для конвейера характерен принудительный ритм работы, то есть одновременное перемещение всех форм по заданному технологическому кольцу с заданной скоростью. Весь процесс изготовления конструкций разделяется на ряд технологических операций, одна или несколько из которых выполняются на определенном посту.

Как правило, тепловые агрегаты являются частью конвейерного кольца и работают в его системе также в принудительном ритме. Это обусловливает одинаковые и кратные расстояния между технологическими постами (шаг конвейера), одинаковые габариты, форму и длину тепловых агрегатов.

Рациональными областями применения конвейерных технологических линий следует считать специализированные производства изделий одного вида и типа --- панелей перекрытий и покрытий, аэродромных и дорожных плит, панелей внутренних стен, наружных стеновых панелей и др.

В перспективе конвейерное производство сборных изделий будет развиваться с модернизацией самих линий. Более широко, по видимому, начнут применяться карусельные и другие виды конвейеров.

При стендовом производстве изделия формуют в стационарных формах, и твердеют они на местах формования. Стендовые технологические линии целесообразно использовать для изготовления крупноразмерных, особенно предварительно напряженных изделий, которые экономически не эффективно и технологически сложно изготавливать на поточно-агрегатных или конвейерных линиях.

Линейные стенды длиной 70---120 м целесообразно загружать сравнительно стабильной номенклатурой изделий. Для конструкций широкой номенклатуры выгоднее использовать короткие стенды или стендовые силовые формы.

В обозримой перспективе должен возрастать удельный вес наиболее прогрессивных видов сборных конструкций: свай без поперечного армирования, составных свай, центрифугированных колонн, несущих конструкций из высокопрочного бетона, перегородок полной заводской готовности, пространственных покрытий, плит размером «на пролет», спецжелезобетона, --- за счет увеличения производства напорных труб, опор ЛЭП и шпалерных столбиков.

В структуре преднапряженных конструкций удельный вес плит покрытий и перекрытий составит 55 %. В структуре легкобетонных конструкций удельный вес стеновых панелей составит 50 %, плит покрытий и перекрытий --- 40 %. В структуре конструкций из ячеистого бетона удельный вес стеновых панелей составит 35 %, стеновых блоков и панелей перегородок --- 50 %.

К факторам, способным повысить технологичность конструкции, относится уменьшение числа типов закладных деталей, унификация их размещения или даже отказ от их использования.

В 2005 2020 гг. необходимо увеличить объем применения прогрессивных технологий и оборудования. Перспективным является направление повышения механизации производства предварительно напряженных конструкций при использовании метода непрерывного армирования (для канатов) и установок ДМ 2 (для стержневой арматуры).

До 2010 г. должны быть созданы головные образцы более эффективных автоматизированных линий и комплектов оборудования для производства массовых изделий: пустотных плит перекрытий, блоков стен подвала, дорожных плит, виноградных стоек, наружных панелей ленточной разрезки и т. п.

До 2020 г. указанные линии должны получить широкое применение. В 2005---2020 гг. необходимо разработать и внедрить новые технологические процессы для высокопроизводительных конвейерных и стендовых производств: вибровакуумирование, импульсное уплотнение, непрерывные безвибрационные методы формования и т. п.

До 2010 г. потребуется создать и освоить серийное производство новых комплексов машин и оборудования:

--- складов цемента блочно модульного типа различной вместимости;

--- бетоносмесительных цехов производительностью 60 и 120 м3 в час;

---отделений по хранению, приготовлению и подаче суперпластификаторов;

--- силосного склада заполнителей модульного типа;

--- кассетно конвейерной линии для вертикального формования плитных изделий;

--- роботизированных модулей изготовления штампосварных закладных деталей.

Целесообразно создание следующих технологий:

--- автоматизированных на базе микропроцессорных средств и роботизированных технологических линий для горизонтального формования плитных изделий;

--- гибких автоматизированных ячеек, участков и технологических линий для арматурных производств, формовочных цехов, складов готовой продукции, бетоносмесительных и вспомогательных цехов;

--- систем и комплексов автоматизированного управления технологическими процессами.

Техническое перевооружение, реконструкция действующих предприятий и сооружение новых заводов по производству сборных конструкций, определяющих прогресс в отрасли, потребуют до 2010 г. более чем на треть обновить активную часть производственных основных фондов.

Оценивая перспективы развития промышленности сборного железобетона можно наметить следующие пути:

--- усиление специализации, кооперации и более рациональное размещение предприятий приведет к повышению производительности труда в отрасли на 20 30 %;

--- совершенствование технологических процессов и оборудования, комплексная механизация и автоматизация основных и вспомогательных производств, повышение технологичности конструкций может дать повышение производительности труда на 50 60 %.

Опыт работы Главмоспромстройматериалов подтверждает эффективность технического перевооружения, специализации производства и достижения высокой производительности труда. Наиболее экономичной является специализированная линия, выпускающая 20---30 тыс. м3 сборных изделий в год.

Преобладание в настоящее время и в перспективе поточно-агрегатной схемы производства продиктовано ее гибкостью и универсальностью, что позволит наиболее эффективно изготавливать изделия широкой номенклатуры при относительно небольших партиях.

Создание крупных специализированных объединений будет способствовать расширению применения конвейерной схемы производства, характеризуемой наименьшей трудоемкостью.

Стендовое производство сохранит свой приоритет в будущем для выпуска длинномерных железобетонных изделий. Однако эту схему следует принципиально изменить. Один комплект машин должен обслуживать не один продольный стенд, а 3 4 стенда, расположенных параллельно друг другу. При этом оборачиваемость оснастки может достигать двух раз в сутки.

Анализ гибких технологических схем в России и за рубежом показал, что наиболее перспективными являются технологические линии по схеме, разработанной финской фирмой «Партек».

Такая схема позволяет компоновать линии в пролетах разной длины, применять поддоны нескольких типоразмеров, исключает влияние колебаний трудоемкости изделий на ритмичность выпуска продукции, а также обеспечивает выполнение переоснастки форм вне технологического потока.

По опыту передовых производителей в России и за рубежом целесообразно создать в регионах концентрации производства сборных конструкций современные механические заводы по выпуску оборудования и форм. Возможность широкого использования добавок предъявляет новые требования к формовочному оборудованию. Подвижные смеси наиболее целесообразно уплотнять с использованием симметричной вибрации при низких частотах. Снижение частоты колебаний с 50 до 15 25 Гц значительно повысит качество уплотнения, так как в 2---2,5 раза снижается расслаиваемость подвижных и весьма подвижных бетонных смесей. Долговечность такого оборудования выше в 5---10 раз, а уровень шума ниже на 10---15 дБ по сравнению со стандартными виброплощадками.

Для уплотнения жестких бетонных смесей целесообразно применять виброплощадки рамного или блочного типа с асимметричным расположением вибраторов. Такие воздействия в 1,5 2 раза сокращают время виброуплотнения и обеспечивают высококачественную формовку изделий.

Повышение производительности технологических линий на ряде заводов сдерживается недостаточной производительностью агрегатов тепловой обработки изделий. На действующих предприятиях отсутствует возможность увеличения площадей под тепловые установки.

В перспективе в области тепловой обработки бетона получат развитие методы электротермообработки. При этом процесс полностью поддается автоматизации.

Необходимо в ближайшие годы реализовать предложения Госстроя РФ о рационализации перевозок сборного железобетона, что позволило бы в ближайшие годы сократить железнодорожные перевозки не менее чем на 20 %, а встречные перевозки --- не менее чем вдвое. Ежегодный грузооборот сборного железобетона уменьшился бы на 40 %, средняя дальность перевозок сократилась бы с 830 до 600км.

Техническое перевооружение предприятий сборного железобетона может обеспечить в 2020 г. выработку на 1 чел. 500 м3 сборного железобетона [ 1 ].

1 Общие указания

В настоящем учебном пособии отражены особенности дипломного проектирования, как специфического вида учебной работы студентов. Это связано, в частности, с ограничением времени и трудоемкости выделяемого на дипломное и курсовое проектирование в учебных планах. Это не позволяет в полной мере учесть требования, предъявляемые к разработке реальной проектно сметной документации [ 2 ]. Поэтому в дипломном проекте допускается представлять материалы, относящиеся к различным стадиям проектирования, а также исследовательского характера.

Изложенные в пособии рекомендации можно использовать также при выполнении курсовых проектов по дисциплинам «Технология бетона, строительных изделий и конструкций», «Проектирование предприятий по производству строительных материалов и изделий», содержание курсовых проектов изложено в приложении А.

1.1 Задачи дипломного проектирования

Целью дипломного проектирования является:

 систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний и практических умений для решения конкретных технических, экономических, производственных и научных задач;

развитие навыков самостоятельной работы и овладение методикой проектной и исследовательской деятельности;

определение степени подготовленности студентов для самостоятельной работы в условиях современного производства с учетом передовых достижений науки и техники.

С целью развития у будущего инженера навыков использования ЭВМ в ходе дипломного проектирования трудоемкие расчеты и графическая часть проекта должны выполняться с применением современной программной базы.