Материал: Гипсовые вяжущие вещества

Прочность гипсовых вяжущих определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 23789-79. Для этих вяжущих применяется условное обозначение с учетом их марки по прочности, сроков схватывания и дисперсности, например Г-5АП - гипс прочностью 5 МПа, быстротвердеющий (А), среднего помола

Прочность затвердевшего гипса в большой мере зависит от того количества воды, которое было взято при его затворении (водогипсовое отношение). По данным А. Г. Панютина, уменьшение водогипсового отношения с 0,7 до 0,4 позволяет увеличить прочность изделий из строительного гипса в 2,5-3 раза.

Прочность полуводного гипса при осевом растяжении в 6-9 раз меньше прочности при сжатии. Изделия из а- и р-полугидрата, изготовленные при одинаковом водогипсовом отношении, имеют близкие значения прочности.

Прочность на сжатие затвердевшего гипсового вяжущего и изделий из него в большой степени зависит от их влажности. В частности, даже сорбционное увлажнение до 0,5-1 % сухого гипсового образца, находящегося в воздухе с относительным содержанием паров воды 80- 100 %, снижает его прочность до 60-70 % прочности в высушенном состоянии.

Ползучесть гипсовых изделий значительно уменьшается при введении в него портландцемента совместно с пуццолановыми (гидравлическими) добавками.

Гипсовые изделия выдерживают обычно 15-20 и более циклов замораживания и оттаивания

Гипсовые изделия огнестойки. Они прогреваются относительно медленно и разрушаются лишь после 6-8 ч нагрева, т. е. при такой продолжительности пожара, которая маловероятна. Поэтому гипсовые изделия часто рекомендуют в качестве огнезащитных покрытий.

Стальная арматура в гипсовых изделиях в условиях нейтральной среды (рН = 6,5...7,5), особенно при значимой их пористости, подвергается интенсивной коррозии. Коррозия предотвращается при покрытии стали обмазками: цементно-битумной, цементно-полистирольной и др. Более надежно предварительно подвергать сталь металлизации цинком или алюминием, а затем покрывать указанными обмазками.

Области применения. Гипсовые вяжущие применяют главным образом для производства гипсовой сухой штукатурки, перегородочных плит и панелей, элементов заполнения междуэтажных и чердачных перекрытий зданий, вентиляционных коробов и других деталей, используемых в конструкциях зданий и сооружений при относительной влажности воздуха не более 60%. Из гипса изготовляют разнообразные архитектурные, 'огнезащитные, звукопоглощающие и тому подобные изделия. Из р-гипса выполняют стеновые камни, панели и блоки, используемые при возведении наружных стен малоэтажных домов, а также зданий хозяйственного назначения. При этом необходимо защищать наружные гипсовые конструкции от увлажнения (устройство надежной гидроизоляции на фундаментах под стенами, увеличенных свесов кровли и т. п.), а полуводный гипс, изготовляемый по более сложной технологии, чем (3-полугидрат, с повышенными капиталовложениями и затратами энергоресурсов, должен использоваться при изготовлении таких изделий и конструкций, в которых его применение экономически оправдано. В частности, он является хорошим компонентом при изготовлении гнпсоцементно-пуццолановых вяжущих (ГЦПВ) высоких марок, пригодных для производства армированных сталью бетонных изделий и конструкций, не требующих термообработки для ускорения их твердения.

Строительный гипс является воздушным вяжущим веществом: при погружении затвердевшего гипса в воду прочность его снижается вследствие растворения двугидрата в воде и вызываемого этим разрушения кристаллического сростка.

Наряду с этим при увлажнении затвердевшего гипса влага адсорбируется внутренними поверхностями микрощелей и мпкротрещин и возникающее при этом расклинивающее действие водных пленок разъединяет отдельные элементы кристаллической структуры. При работе гипсовых изделий во влажных условиях начинают протекать процессы перекристаллизации, состоящие в растворении термодинамически неравновесных кристаллизационных контактов и росте свободных кристаллов двуводного гипса, что приводит к снижению прочности. В проточной воде затвердевший гипс разрушается особенно быстро. При последующей сушке прочность гипса снова возрастает. Защищенные от действия атмосферных осадков и сырости гипсовые изделия долговечны.

Зависимость прочности затвердевшего строительного гипса от влагосодержания выражается коэффициентом размягчения, представляющим собой отношение прочности образцов, насыщенных водой, к прочности образцов того же состава и возраста, высушенных до постоянной массы. Этот коэффициент колеблется от 0,3 до 0,5.

Известен ряд способов повышения водостойкости гипса: I) более сильное уплотнение при формовании гипсовых изделий; 2) введение в гипсовый порошок кремнийорганических соединений, синтетических смол или пропитка ими гипсовых изделий; 3) нанесение защитных покровных пленок из различных смол, гидрофобных веществ и ряда других материалов; 4) добавка портландцемента или доменных гранулированных шлаков совместно с активными минеральными добавками. Последний способ получил в настоящее время широкое распространение

Применение строительного гипса

Строительный гипс широко применяется для производства различных строительных изделий: панелей и плит для перегородок, листов для обшивки стен и перекрытий (гипсовая сухая штукатурка), стеновых камней, архитектурно-декоративных изделий, вентиляционных коробов и т. д.

Изделия из строительного гипса изготовляются без заполнителей (гипсовые) или с применением их (гипсобетонные). В качестве заполнителей используют древесные опилки, котельные и доменные шлаки, кварцевый песок. Органические заполнители улучшают гвоздимость и уменьшают объемную массу изделий.

Для армирования гипсовых изделий применяют деревянные рейки, картон, камыш, растительные волокна, древесную фибру.

измельченную бумажную массу и другие волокнистые материалы. Обычная стальная арматура без защитного поверхностного слоя (цементно-битумных, цементно-полистирольных и других обмазок) не может применяться в гипсовых изделиях, так как она подвергается коррозии.

Из строительного гипса можно изготовлять ячеистые изделия (пено- и газогипс), представляющие собой термоизоляционный строительный материал равномерно распределенными мелкими воздушными порами, образующимися вследствие введения и гипсовое тесто пено или газообразующих веществ.

Гипсовые изделия обладают сравнительно небольшой объемной массой, несгораемостью и рядом других ценных свойств. Гипсовые изделия применяются в сборном строительстве, что позволяет индустриализовать процесс строительного производства. Недостатками гипсовых изделий являются значительное снижение прочности при увлажнении, а также ползучесть, т. е. пластические (остаточные) деформации под нагрузкой, увеличивающиеся со временем, особенно если изделие увлажняется, поэтому гипсовые изделия не рекомендуется применять в помещениях с повышенной влажностью.

Строительный гипс используют для изготовления известково-гипсовых штукатурных растворов внутренних стен зданий. В известково-гипсовых растворах на одну объемную часть гипса берут от одной до пяти объемных частей известкового теста, которое замедляет схватывание и увеличивает пластичность раствора. С целью уменьшения расхода вяжущего и во избежание появления трещин при твердении извести к смеси прибавляют до трех объемных частей песка или другого заполнителя: шлака, пемзы, древесных опилок и т. п. Строительный гипс можно применять для штукатурки и без добавки извести, однако тогда необходимо введение замедлителей схватывания.

Гипс используют для изготовления архитектурных и скульптурных изделий. Из гипса делают искусственный мрамор, в состав которого кроме гипса входят мраморная мука и красители (пигменты); затворяют эту смесь клеевой водой. В состав смеси иногда вводят сернокислый калий.

Из-за большой пористости затвердевший гипс обладает малой теплопроводностью, поэтому он вместе с асбестом и другими материалами входит в состав термоизоляционных композиций.

В стекольном производстве гипс применяют для фиксации стеклоизделий при полировке, в частности в производстве зеркального стекла.

Формовочный гипс используют для отливки моделей, капов и форм в фарфоро-фаянсовой и керамической промышленности, а технический (высокопрочный) гипс - для изготовления моделей и форм в машиностроении. Оба эти вида гипса могут также использоваться для изготовления архитектурных и скульптурных изделий

2. Технологическая схема производства гипсовых вяжущих веществ

Рис. 1

.1 Дробление гипсового камня

Щековая дробилка необходима для грубого дробления и измельчения сырья. Обычно ее используют для первичного или вторичного дробления материалов. Такие дробилки позволяют перерабатывать сырье с высокими твердости, не вызывая технических дефектов механизмов. Предел прочности составляет до 2500 кг/см² - любая горная порода

Гипсовый камень фракции до 500 мм поступает с помощью погрузчика и транспортной системы, состоящей из питателей и ленточного конвейера в щековую дробилку, где он дробится до фракции 20-60 мм. В щековой дробилке рабочими элементами являются две щеки: неподвижная и качающаяся, которая циклично приближается и ударяется от неподвижной щеки. При сближении щек кусок гипсового камня разрушается в результате приложения к нему концентрированных силовых воздействий в точках (на линия) соприкосновения с вершиной волны на броневых облицовочных плитах, установленных как на подвижной, так и на неподвижной щеках. Вершины волн на противоположных плитах смещены на ½ шага волны так, что в целом в куске возникает раскалывающе-разламывающие напряжения. Размер фракции регулируется размером выходной щели дробилки. Для регулирования производительности питателя используется шиберная заслонка, регулируемая приводом. Размеры ленточного конвейера подбирается исходя из габаритов участка дробления исходного материала, а также его производительности.

Молотковая дробилка используется для первичного дробления пород необразивных хрупких, мягких и средней прочности ( известняк, мел, гипс, асбестовая руда, кирпичный бой, каменный уголь, глина, мергель, твердый известняк и т.п.) с естественной влажностью не более 8-10%. Она применяется также для вторичного дробления материала размером 100-200 мм до 20 мм и мельче. Для дробления вязких или липких материалов, а также материалов с влажностью свыше 15% данная молотковая дробилка непригодна. Для материалов, способных к забиванию, применяются молотковые дробилки с подвижной плитой.

В молотковых дробилках материал измельчается за счет удара быстровращающихся молотков по кускам материала, ударов кусков друг о друга и о броневые плиты, на которые материал отбрасывается.   Достоинство молотковых дробилок состоит в невысоких удельных энергозатратах. Дробление ударом в этой дробилке дает больший эффект измельчения, чем дробление раздавливанием. К достоинствам молотковых дробилок относятся также: простота и компактность конструкции, достаточная надежность, небольшой вес, непрерывность работы, большая производительность.

Молотковые дробилки различаются по способу крепления молотков, их расположению, числу роторов, по направлению вращения роторов (реверсивные и нереверсивные), по форме дробящих плит, по типу и положению загрузочного устройства.  Молотковая дробилка СМД 147А.00.00.000 относится к однороторным нереверсивным дробилкам со степенью дробления 12.

.2 Обжиг (вращающая печь)

Изобретение относится к устройствам обжига сыпучего материала для получения цементного клинкера и может быть использовано в цементной промышленности. Вращающаяся печь содержит цилиндрический корпус, опирающийся через бандажи на опорные ролики, двойной привод, состоящий из двух электродвигателей и двух редукторов, двух подвенцовых шестерен, одного венцового колеса, питательную трубу для подачи сыпучего материала, головку для подачи в печь топлива и воздуха, цепной фильтр-подогреватель, теплообменники, колосниково-переталкивающий холодильник, и снабжена установкой для водяного охлаждения и центральной системой смазки. Корпус смонтирован горизонтально и изготовлен, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полосы с образованием одинаковых параллелограммов, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны.

 <http://www.freepatent.ru/images/patents/39/2421670/2421670.jpg>

Рис. 2

При этом полоса свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, с образованием по периметру однонаправленных ломаных винтовых линий и одинаковых ломаных винтовых карманов треугольной формы по наружной и внутренней поверхности корпуса. Изобретение направлено на расширение технологических возможностей, повышение интенсивности теплообмена и упрощение эксплуатации вращающейся печи. 6 ил.

Вращающаяся печь для обжига сыпучего материала состоит из корпуса 1, опирающегося через бандажи 2 на опорные ролики 3. Корпус 1 смонтирован горизонтально и вращается, обеспечивая лавинообразный процесс движения в нем частиц сыпучих материалов. Привод печи двойной и состоит из двух электродвигателей 4, двух редукторов 5, двух подвенцовых шестерен и одного венцового колеса 6. В середине печи, на одной из ее опор, устанавливается пара роликов (горизонтально) для контроля за смещением печи вдоль оси (вниз или вверх), на фиг.1 они не показаны. Вспомогательный привод включается в работу при ремонтах печи, в период розжига и остановки, когда печь должна вращаться медленно. Вращающаяся печь снабжена с одной стороны питательной трубой 7 для подачи частиц сыпучих материалов в корпус 1, а с противоположной стороны головкой 8 для подачи топлива и воздуха. Со стороны головки 8 в печь подается топливо и воздух: в результате сгорания топлива получаются горячие газы, поток которых направлен от горячего конца печи к холодному навстречу движущемуся сыпучему материалу. Для улучшения теплопередачи и обеспыливания газов внутри печи в холодном ее конце размещается цепной фильтр - подогреватель 9, создается цепная завеса 10 и устанавливаются теплооменники 11. Пыль, уловленная в результате газоочистки, возвращается обратно в печь. Она транспортируется пневмонасосом в бункер, а из него при помощи периферийного загружателя 12 направляется в полую часть печи, расположенную рядом с цепной завесой со стороны горячего конца. Для охлаждения частиц сыпучих материалов печь снабжена колосниково-переталкивающим холодильником 14. Корпус 1 оборудован установкой для водяного охлаждения 15 и центральной системой смазки 16.

.3 Вторичный помол (шаровая мельница)

Шаровые мельницы широко применяют для грубого и тонкого помола материалов. Принцип действия шаровых мельниц состоит, в измельчении материла ударом и частично истиранием свободно падающих мелющих тел во вращающемся барабане. В зависимости от скорости вращения барабана мельницы различают два основных режима работы мелющих тел: при малой скорости - каскадный, при большой водопадный.

При каскадном режиме мелющие тела перекатываются и материал измельчается под действием раздавливающих и истирающих усилий. При водопадном режиме работы шары в результате трения о внутреннюю поверхность корпуса поднимаются вместе с корпусом до точки А, называемой точкой “отрыва”, а затем падают вниз к точке “падения” В. В этой точке происходит измельчение материала под действием ударных усилий.

Во время вращения мельницы наблюдаются оба режима работы дробящей загрузки, так как часть шаров работает в каскадном, а часть в водопадном режиме.

гипс вяжущий обжиг качество

3. Определение режима работы предприятия и расчет материального баланса

При непрерывном режиме работы с остановками только не капитальный ремонт, фонд времени работы рассчитывают по формуле:

ГФ.ПР=(365-n)х3х8

n-число дней на капитальный ремонт(15-20)ср.17 дней.

ГФ.ПР=(365-15)х3х8=4949час/год

При двухместном режиме работы, при непрерывной неделе, фонд времени работы предприятия составит:

ГФ.ПР=(365-m)х2х8

M - число выходных и праздничных дней в году.

ГФ.ПР =(365-117)х2х8=3968 час/год

Годовой фонд времени работы технологического оборудования с учетом планового ремонта, составит:

Гф.об= ГФ.ПР * кисп

Где Кисп - это коэффициент использования оборудования.(0.90)

Гф.об=4949х0.90=4454.1 час/год

Производительность предприятия по готовой продукции определяется по формуле:

Производительность предприятия готовой продукции в сутки.

Псут=пгод/N,

где Пгод - Заданная готовая производительность. 250000

N - Количество рабочих дней в году.

Псут=250000/248=1008.06 тонн/сут

Производительность предприятия по готовой продукции в смену.

Псмен. =ПГОД/N*P

P- Число смен.

Псмен = 250000/248х2=504.03 тонн/смен

Производительность предприятия по готовой продукции в час.

Пчас=Пгод/Гф.пр=250000/8352=419,16 тонн/час.

Расчет сырьевых материалов для получения вяжущего производится на «сухое вещество», а затем с учетом влажности.

Количество влажности сырья:

Пвл=Псух*100/100-w

W - Естественная влажность сырья.

Гипсовый камень:

Таблица 1 Расчет производственной программы.

Выбор оборудования и компоновка поточной линии.

Выбор оборудования осуществляется исходя из потребностей производительности для каждой операции:

Noбор =Пчас/Ппасп*Писп,

где Пчас - необходимая производительность цеха или передела.

Ппасп - паспортная производительность отдельного вида оборудования.

Писп - коэффициент использования оборудования, по нормативам обычного (0,85-0,95)

. Молотковая дробилка:

Noбор=160/10х0,9=15,07

. вращающая печь

Noбор=120/110х0,9=1.21

. Шаровая мельница

Noбор=110/12х0,9=2

Таблица 2. Потребность предприятия в электроэнергии.

.1 Расчет емкостей складов и бункеров

.VМАТ=Q*Z/N

VМАТ - Объем материала на складе.

Q - Годовой расход материала.

N - Число рабочих дней в году.

Z - Нормы общего запаса в сутки.

Определяем объем гипсового камня:

VМАТ=25000*10/248=10080.645тонн

Определяем объем силосного склада:

Vc=ПГод*СН/365*Ро.нас*КЗ.

СН - Число суток нормируемого запаса.

Ро.нас - Насыпная плотность материала т/м.куб

КЗ. - Коэффициент заполнения силоса, обычно применяется (0,9)

Число суток нормированного запаса принимают: для клинкера 4-10,активных минеральных добавок и гипса 15-30,цемента 10-20.

.Гипсовый камень:

Vc=25000*20/365*1,35*0,9=1128,66м³.

Емкость расходных бункеров рассчитывается на 2-4 часовую производительность аппаратов, перед которыми они установлены.

Vбун=пап*т/Ро*КНАП

Где Пап - Производительность аппарата т/час.

Т - время запаса, час.

Ро - Насыпная плотность материала т/м³.

Молотковая дробилка

Vбун=150*3/1,2*0,9=337,5м³.

Вращающа печь

Vбун=12*3/1,2*0,9=33

.Шаровая мельница:

Vбун=26*3/1,2*0,9=168,75 м³.

3.2 Контроль производства и качества готовой продукции

Таблица 3.

4. Охрана труда и контроль производства

При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками по добыче и переработке сырья, обжигу сырьевых смесей и измельчению клинкера, перемешиванию, складированию и отгрузке огромных масс материалов, наличию большого количества электродвигателей, особое внимание при проектировании заводов и их эксплуатации должно уделяться созданию благоприятных условий для безопасной работы трудящихся. Организацию охраны труда следует осуществлять в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности».

Поступающие на предприятие рабочие должны допускаться к работе только после их обучения безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально необходимо проводить дополнительный инструктаж и ежегодное повторное обучение по техники безопасности непосредственно на рабочем месте. На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки, площадки и т.д. Должны быть заземлены электродвигатели и электрическая аппаратура. Обслуживание дробилок, мельниц, печей, шлаков, транспортирующих и погрузочно-разгрузочных механизмов должно осуществляться в соответствии с правилами безопасности работы у каждой установки. Шум, возникающий при работе многих механизмов, характеризуется высокой интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 Дб). К числу мероприятий по снижению шума у рабочих мест относят применение демпфицирующих прокладок между внутренней стеной мельниц и броне футерованными плитами, замену в паровых мельницах стальных плит на резиновые. При этом звуковое давление снижается в 5-12 раз. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка источников шума звукопоглощающими материалами также дает хороший результат. В том числе большая задымленность на заводах ликвидируется при накладке аспирационных систем, установки очистных систем (их герметичность). В задымленных местах рабочие должны применять средства защиты от пыли.

Контроль производства. Контроль за продукцией, в нашем случае цементе осуществляется с помощью цеховых лабораториях. Они работают для систематического наблюдения за установленными нормами технологического процесса в целях выпуска качественной продукции. Химический состав клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Главный оксид цементного клинкера - СаО, SiO, Al O, Fe O, суммарное содержание которых 95 - 97 %. Кроме них также могут входить в не больших соединениях оксид магния, сернистый ангидрид, двуокись титана, оксид хрома, оксид марганца и др. Химический анализ клинкера проводят по методике, регламентированной ГОСТ 5382 - 73. При этом определяют процентное соотношение оксидов. Повышенное содержание оксида кальция обуславливает быстрое твердение. По ГОСТ 10178 - 76 оксида магния должно быть не больше 5%. Прокаливание проб цементов при 1000 - 1200 С в процессе химического анализа определяют п.п.п. Они имеют большое практическое значение для характеристики готового п.ц.

Для определения качества конечного продукта используют правильно приготовленные образцы и испытание на сжатие и на изгиб.

Список литературы

1. К.В. Чаус, Ю.Д. Чистов, Ю.В. Лабзина: Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций М.: Стройиздат 1988.

. С.Г. Гаряев, М.В. Сопин Основы технологии и технико-экономическая оценка производства строительных материалов, изделий и конструкций БелГТАСМ.

. Конспект лекций доцента кафедры маркетинга Никифоровой Евгении Петровны.

. Ю.С. Лурье. «Портландцемент». Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам. Ленинград 1963г. Москва.

. Ю.М. Бутт, В.В.Тимашев. «Портландцемент». Москва.: Стройиздат 1974.

. © remstroyru.com

. Источник: "Дом: Строительная терминология", М.: Бук-пресс, 2006.

. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. - Портландцемент. М.: Стройиздат, 1974.- 341 с.

. Волженский А.В., Буров Ю.С., Колокольников В.С. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1979. - 358 с.

. Воробьев, В.А.; Комар А.Г. Строительные материалы: учеб. для вузов.- М., «Стройиздат» 1971. - 456 с.

. Колокольников В.С. - Производство цемента. М.: Высшая школа, 1967. - 548 с.

. Сулименко, Л.М.Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе: учеб. для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2005. - 334 с.