Виробництво будівельних матеріалів і виробів з природної сировини

Виробництво будівельних матеріалів і виробів з природної сировини

• План
• 1. Виробництво заповнювачів для бетонів
• 2. Виробництво стінових і облицювальних виробів
• Список використаної літератури

1. Виробництво заповнювачів для бетонів

У загальному обсязі вартості будівельно-монтажних робіт вартість матеріалів, отриманих з природної сировини і використаних як заповнювачі для бетонів, складає 5…10%. Заповнювачі займають до 80% об'єму бетонів, істотно впливають на його фізико-механічні властивості та техніко-економічні показники застосування в будівництві. Заповнювачі збільшують щільність структури бетонів, їх стійкість до зовнішніх впливів, значно (8…10 разів) зменшують деформації усадки. В зв’язку з великими обсягами використання заповнювачів місця їх видобування та виробництва повинні розміщуватись поблизу заводів залізобетонних конструкцій і будівельних об'єктів.

Як дрібний заповнювач у бетонах різних видів використовують річкові, морські і гірські піски. Останні мають більш шороховату поверхню зерен, що забезпечує краще зчеплення піску з цементом. В бетонах необхідно використовувати крупні (модуль крупності Мк більше 2,5, залишок на ситі № 063 більше 45%), середні (відповідно Мк=2…2,5, а повний залишок 30…45%), дрібні (МК=1,8…2, а повний залишок 10…30%). Застосування дуже дрібних пісків (к=1…1,5, а повний залишок до 10%) призводить до значних перевитрат в’яжучих речовин. Кількість пилуватих часток глини у піску не повинна перевищувати 3%, у тому числі вміст глини у грудках — 0,5%. Насипна щільність важких пісків — 1200 кг/м3 і більше, а легких відповідно менше ніж 1200 кг/м3

Модуль грубості річкового Дніпровського піску у районі м. Києва складає 1.1…1,3, а Дніпропетровська -1,0 і нижче. Гірські піски кар'єрів Житомирської, Тернопільської і деяких інших областей України мають вміст глинястих часток 10% і більше. Тому важливо організувати добування і збагачення якісних дрібних заповнювачів для підприємств будівельної індустрії і будівництва.

Добування піску здійснюють відкритим або підводним способом. При відкритому способі роботи у кар'єрі починають з виконання вскришних робіт, тобто виділення верхнього шару породи. Для цього використовують скрепери, якщо товщина верхнього шару не перевищує 2 м., екскаватори і гідромонітори в інших випадках. Відносна вартість вскришних робіт на піщаних кар'єрах складає 5… 10%, а відносна кількість об'ємів верхнього шару порід 17…25%.

Застосування на піщано-гравійних кар'єрах метода гідромеханізації дозволяє одночасно з добуванням заповнювачів виконувати гідравлічну класифікацію піску і гравію за фракціями очищеними від шкідливих домішок. Собівартість добування піску і гравію способом гідромеханізації на 30…40% нижче, ніж іншими способами. Цей метод найбільш ефективний при розробці підводних і берегових кар'єрів, тому що при цьому полегшується технологічність процесу водою, що дозволяє виконувати промивання і сортування заповнювачів.

При добуванні піску способом гідромеханізації найбільше розповсюдження отримали плавучі установки ЗГМ-2, 12Р-3, 20Р-1, а також земснаряди 3РС-1, 3РС-2, 3МП потужністю від 50 до 200М3/г. В окремих випадках застосовують землевідсмоктувачі наземного типу, а також землевідсмоктуючі шагаючі установки ЗШУВД-21 і ЗМГ-2М.

З метою класифікації піску по фракціям безпосередньо на місці його добування доцільно використовувати землевідсмоктувачі в комплекті з гідравлічними класифікаторами. Технологічний процес добування заповнювачів методом гідромеханізації полягає у тому, що спочатку земснарядом суміш відсмоктується, потім пульпою подається на класифікатор, звідки на сита. Велике значення при розробці піщано-гравійних кар'єрів методом гідромеханізації має раціональне вирішення будівельних конструкцій збагачувальних установок, естакад для пульпопроводів, транспортерів, які виконуються із збірних залізобетонних конструкцій. У тих випадках, коли відвантаження готової продукції здійснюється водним транспортом, доцільно використовувати плавучі збагачувальні установки.

Потужність підприємств по добуванню дрібних заповнювачів складає від 100 тис. м3 до 500 тис. м3 піску в рік і більше.

Як крупний заповнювач у важких бетонах використовують матеріали природного і штучного походження (гравій, щебінь із штучного каменю). Заповнювач за показниками властивостей повинен відповідати вимогам ГОСТ 8267–82; ГОСТ 10 260–82; ГОСТ 8268–80; ГОСТ 10 268–80; ГОСТ 6568–72; РСН 359−91. Відповідність заповнювачів вимогам РСН 359−91 є однією з найголовніших. За питомим природним вмістом радіонуклідів заповнювачі відносять до: 1 класу — вміст радіонуклідів менше 370 Бк/кг; 2 класу — 370…750 Бк/кг; 3 класу — більше 750 Бк/кг. Заповнювачі, які відповідають 1 класу, можуть застосовувати у всіх видах будівництва без обмежень, 2 класу — у шляховому і промисловому будівництві. На будівництво щебінь поставляють у вигляді таких фракцій: 3…10 мм, 5…10 мм, 3…20 мм, 5…20 мм, 20…40 мм, 40…70 мм, 70…120 мм, 120…150 мм. Вміст пилуватих і глинястих часток у щебені змінюється залежно від марки щебеню по міцності і становить не більше 1…3%, у тому числі глинястих часток у грудках 0,25%.

При виробництві усіх видів важких бетонів необхідно використовувати щебінь з вивержених гірських порід з маркою по міцності не нижче 800, з метаморфічних порід не нижче 600, осадових — 300. Міцність заповнювачів повинна бути більшою за марку бетону при стиску у 1,5…2 рази. За показниками дробимості марка гравію і щебеню, для бетонів з маркою по міцності при стиску М400 (клас В30) і вище, повинні бути не нижче Др8; бетонів марок М300… М350 (В20…В25) — Др12; бетонів марки нижче М300-ДР16. Вміст зерен слабких порід у заповнювачі не повинен перевищувати 5% за масою, а пластинчатої і гілкоподібної форми 15…35% за масою.

Добування крупних заповнювачів здійснюється у кам’яних і піщано-гравійних кар'єрах. Бутовий камінь з граніту, вапняків та інших міцних порід перероблюють подрібненням і сортуванням на щебінь різних фракцій, гравійно-піщану суміш — сортуванням і промиванням. Залежно від виду і обсягів виконуваних робіт підприємства по виробництву заповнювачів поділяють на: сортувальні, подрібнювально-сортувальні, комбіновані; потужністю 90…100 тис. м3 виготовлених заповнювачів в рік, 100…500 тис. м3 і більше ніж 500 тис. м3 заповнювачів в рік.

Добування нерудних будівельних матеріалів для виготовлення заповнювачів здійснюють відкритим, підводним, підземним способами. Найбільш економічним є відкритий спосіб, так як при цьому можна застосувати ефективне обладнання. Виробництво крупних заповнювачів відкритим способом починають з виконання розкривних робіт.

Вибираючи спосіб розкриття родовищ, враховують наявність підіймально-транспортних засобів та гірничо-геологічні умови розроблюваних родовищ, такі, як рельєф родовища, тип і розміри покладу корисної копалини, потужність розкривних робіт. Найсприятливіші умови мають родовища рівнинного типу з мінімальними обсягами розкривних порід, що характерно для більшості гранітних родовищ України.

В разі розміщення покрівлі покладу нижче рівня земної поверхні розкриття проводять загальними похилими траншеями з ухилом (х 0,06…0,1%). Можливе розкриття родовища крутими траншеями з застосуванням похилу підйомників. Траншеї необхідно розміщувати з урахуванням наявності систем головних тріщин і елементів їх залягання. У разі витягнутої конфігурації покладу каменю круті траншеї доцільно розміщувати посередині довгого борту кар'єру. У разі розміщення каменю в безпосередній близькості від земної поверхні припустиме безтраншейне розкриття. Тоді як підйомно-транспортне устаткування використовують кабельні та дерик-крани, самохідні підіймальні кліті.

Родовища, які залягають вище від панівного рівня поверхні, розкривають напівтраншеями. Таке просторове розміщення покладу дає змогу реалізувати деякі технічні переваги: основний напрямок вантажопотоку — згори вниз, завдяки чому вдається використовувати при транспортуванні власну вагу корисної копалини. Розкривні виробки за такого варіанту розкриття в окремих випадках можуть виконуватись відразу на всю висоту кар'єра, на відміну від родовищ глибинного типу, на яких системи траншей розкриваються поступово. Технологія відроблення товщі розкривних робіт багато в чому визначається їх потужністю та фізико-механічними характеристиками. Товщу м’яких і пухких порід розкриву можна відробляти за допомогою одноковшових екскаваторів з малою місткістю ковша, а також навантажувачів, скреперів, бульдозерів. Відображення верстви скельових порід розкриву може проводитися за допомогою буро-підривних робіт, каменерізних машин, навісних скошувачів.

Важливою ланкою в технологічному процесі добування кам’яних порід є підривні роботи, які повинні забезпечити запас матеріалу, необхідний для безперервної роботи екскаваторів і транспортних засобів. Останніми роками підривні роботи виконують з попереднім щілиноутворенням і залишають захисний шар потужністю 1…3 м. У такому разі використовують бризантні вибухові речовини, а щілину створюють випереджувальним підриванням гірлянд патронованої вибухової речовини. Розробка породи проводиться горизонтальними або похилими шарами з переходом від одного шару до іншого уступами, висота яких не повинна перебільшувати допустиму висоту різання екскаватора. Розробка уступів ведеться комплектом будівельних і транспортних машин (екскаватори з прямою лопатою місткістю 1…2 м³ — 3−1003, 3−2001). У великих кам’яних кар'єрах використовують потужні екскаватори КТ-4б, ЗКТ-4, 3МГ-4,6. Транспортування породи від місця добування на переробні фабрики здійснюється по рейковим коліям, автомашинами і тракторними причепами. Транспортування породи автомашинами дозволяє на 23…30% підвищити продуктивність екскаваторів, значно зменшити обсяг підготовчих робіт, пов’язаних з обладнанням доріг і інших транспортних споруджень, організувати працю потоковим способом.

Подрібнення і сортування заповнювачів здійснюються по відкритому або замкнутому циклу. При відкритому циклі вихідний матеріал пропускають через дробарки одноразово. Після чого матеріал подають на сортування, а потім на склад готової продукції. При замкнутому циклі матеріал, який не пройшов через сито, з грохотів подається на подрібнення у ті ж самі дробарки. Перевагою схеми з замкнутим циклом є те, що вихідний отвір дробарки у цьому разі може бути встановлений на більший розмір, що дозволяє підвищити продуктивність дробарок. Крім того, при цьому досягається більша рівномірність подрібнення і зменшуються витрати паливно-енергетичних ресурсів. Замкнутий цикл використовують при двоі багатостадійному подрібненні.

На підприємствах по виробництву заповнювачів використовують дробарки різних типів. Щокові дробарки продуктивністю від 5 до 310 м3/в рік. використовують головним чином для первинного подрібнення кам’яних матеріалів різної міцності. Для подальшого подрібнення більш ефективними є конусні дробарки продуктивністю 23…170 м3/ в рік. Валкові дробарки продуктивністю 15…123 м3 /в рік. використовують для подрібнення каменю малої і середньої твердості. Молоткові дробарки ударної дії продуктивністю 6…100 м3/в рік. використовують як для крупного, так і для середнього і дрібного подрібнення порід середньої і малої твердості. Сортування подрібненого матеріалу по фракціям виконують декількома способами: механічним, гідравлічним, повітряним і магнітним. Найбільш розповсюдженим при виробництві заповнювачів є механічний спосіб сортування за допомогою грохотів. Використовувані грохоти за принципом дії поділяються на рухомі і нерухомі, а по виду і формі поверхні просіювання на колосникові, роликові, плоскі чи барабанні. Найбільш ефективні рухомі грохоти-плоскі і барабанні, обладнані рухомими ситами для сортування матеріалів. На піщано-гравійних кар'єрах добре себе зарекомендували конічні грохоти, які дозволяють виконувати утилізацію відходів шляхом отримання піску з відходів подрібнення кам’яних порід. Рухомі плоскі грохоти можуть мати два види поверхні просіювання: колосникову, яка складається з окремих листів з штампованими або просвердленими отворами, та сітчасту.

При збагаченні піщано-гравійних сумішей використовують суху або мокру технологію. Сухий спосіб збагачення передбачає подрібнення і послідовне просіювання матеріалу через набір сит. Цей спосіб не забезпечує потрібного фракціонування заповнювачів і він пов’язаний з значними витратами паливно-енергетичних ресурсів. Мокрий спосіб збагачення потребує використання складного обладнання, але він забезпечує більш якісну класифікацію матеріалу при одночасному його промиванні. Широко використовується метод гідравлічної класифікації. Розподіл піщано-гравійної породи при цьому здійснюється за рахунок різних швидкостей осідання у водяному потоці піщаних частинок, в яких більш крупні і важкі осідають швидше дрібних і легких.

2. Виробництво стінових і облицювальних виробів

Стінові і облицювальні вироби можна отримати шляхом обробки гірських порід. Стінові вироби з гірських порід широко застосовуються в Криму, Одеській, Миколаївській та інших областях України. Їх собівартість в 1,5…2 рази нижча, ніж керамічної цегли. Але необхідно враховувати, що ефективність використання виробів, вироблених з гірських порід, залежить від відстані виробляючих підприємств від будівельних організацій споживачів. Як стінові та опоряджувальні вироби для житлового будівництва найбільше розповсюдження отримали вироби з туфа, ніздрюватих вапняків. Граніт та інші міцні породи використовують в будівництві для облицювання будівель і споруд.

Для виробництва виробів з природної сировини використовують гірські породи, які за твердістю поділяються на: тверді, до складу яких входять мінерали з твердістю по шкалі Мооса 6…7, — кварцит, граніт, сісніт, діоріт, габро; середні, які мають твердість не більше 5, — мармур, щільні вапняки, доломіти; м’які, що мають твердість 2…3, — ангідрит, гіпс, вапняк-черепашник.

Розробляючи тверді породи для одержання облицювальних виробів, спочатку від них відокремлюють крупний моноліт, який далі поділяють на блоки. Це виконують буро-клиновим, буро-вибуховим методами або за допомогою ударних врубових машин. Для розпилювання високоміцних порід каменю використовують каменерізальні машини, які обладнані дисковими пилами СМ-89, СМ-177А, СМ-508А та інші. Застосування цих машин дозволяє комплексно механізувати добування каменю, підвищити продуктивність праці і знизити собівартість його добування на 25…30%. Для порід, що містять кварц, можна використати термо-газо-струменевий метод (установка типу ТРВ-1). Він ґрунтується на руйнівній дії внутрішніх напружень, які виникають при поліморфних перетвореннях кварцу під впливом високої температури. Також може використовуватись метод, який ґрунтується на ефекті збільшення в об'ємі вапна, коли його гасять водою. У порід середньої твердості блоки відокремлюють машинами з канатними пилками, в яких різальним органом є сталевий канат діаметром 3.6 мм. У пропил під канат подають кварцовий пісок з водою.

Видобуті блоки доставляють на каменеобробний завод, де їх розпилюють на плити або виготовляють з них фасонні вироби. Для розшарування блоків застосовують рамні пили з гладкими полотнами, під які підсипають або кварцовий пісок (при виробництві виробів з середньою твердістю), або чавунний дріб (при виробництві облицювальних виробів та каменю бортового з твердих порід). Можуть, як абразивний матеріал, використовуватись і штучні алмази, що дає змогу в 5…10 разів збільшити продуктивність різання, 1 в 3…4 рази скоротити ширину пропилу. Це дає змогу одержувати опоряджувальні плитки з товщиною до 10 мм. У результаті з 1 м³ блока можна виготовити 40…45м2 тонких плит, що в 2…3 рази більше, ніж при звичайних методиках розпилювання.

Середні та м’які породи видобувають у кар'єрах за допомогою каменерізальних машин, які мають твердосплавні дискові та ланцюгові пилки (каменерізальні машини Т-13, КМ-ЗА, МКГ-2 та ін.)

Дрібноштучні стінові вироби вирізають потоковим методом. Для цього рейковим шляхом, прокладеним у кар'єрі, рухаються каменерізальні машини з дисковими пилками (ВКМ-2), які виконують горизонтальні та вертикальні пропили. Для середніх і м’яких порід ефективність використання алмазного інструменту падає. Крім машин з дисковими різальними органами застосовують машини типу врубових — із ланцюговими пилками. Крупні блоки ефективно видобувати з застосуванням агрегату ПКБ-40−44.

Для опоряджувальних і облицювальних виробів каменю надають різного характеру поверхні, використовуючи ударну чи абразивну обробку. Абразивна обробка крім розпилювання передбачає також фрезерування, шліфування й полірування. Внаслідок такої обробки можна одержати опоряджувальні і облицювальні вироби різної фактури. Для розпилювання блоків вапняка на підприємствах застосовують станки КСС-15, а порід середньої і підвищеної твердості - СМР-017. Для розрізання заготовок на плити використовують станки СМР-004, КСМ-16М. Фактурну обробку плит здійснюють на станках ШПС-73, або СМР-006. Фасонну обробку каменю при виготовленні підвіконників здійснюють на станках ГФ-50, БКС-2.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Антоненко Г. Я. Организация, планирование и управление пред-приятиями строительных изделий и конструкций. К.: Вища школа, 1989.

Артемьева И. Н. Алюминиевые конструкции. М.: Стройиздат, 1985.

Артемьева И. Н. Алюминий в строительстве. М.: Стройиздат, 1979.

Арумбид Ж., Дюрье М. Органические вяжущие и смеси для дорожного строительства. М.: Минавтотранс и автодор., РСФСР, 1971.

Атаев С. С. Технология индустриального строительства из монолитного бетона. М.:Стройиздат, 1989.

Баженов Ю. М. Технология бетона. М: Высшая школа, 1987.

Баженов Ю.М., Комар А. Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. М.:Стройиздат, 1984.

Байков В.Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1985.

Бакка М.Т., Кузьменко О. Х. Видобування природного каменю. 4.2. К.:УСДО, 1994.

Бастрыкин А. Н. Организация промышленных предприятий строительной индустрии. М.: Высшая школа, 1983.

Беленя Е. И. Металлические конструкции. М., Стройиздат, 1986.

Беляев Б. И. Применение алюминия и его сплавов в строительстве. М., Стройиздат, 1984.

Богданов Е. С. Автоматизация и управление процессами сушки древесины. М., Лесная промышленность, 1968.

Кривенко П.В., Барановський В. П. та інші. К., Вища школа, 1993.

Бурлаков Г. С. Технология изделий из легкого бетона. М., высшая школа, 1994.

Бучок Ю.Ф. Будівельні конструкції. К.: Вища школа, 1994.