Проектирование заводов ЖБИ
Производство строительных материалов и конструкций – передовое направление в промышленности. Предприятия по производству строительных материалов представляют собой внушительную часть промышленных предприятий мира. От бесперебойной работы данного типа промышленных предприятий зависят не только сроки возведения объекта, но и сроки выпуска продукции на других предприятиях, ведь в настоящее время большинство построенных в прошлом веке заводов подвергаются капитальному ремонту и модернизации.
Предприятия по производству строительных материалов могут быть представлены различными формами: заводами, фабриками, цехами. В зависимости от типа изготавливаемых материалов промышленное предприятие принимает ту или иную форму.
Заводы ЖБИ – железобетонных изделий – один из видов предприятий по производству стройматериалов. ЖБИ составляют основу большинства вновь проектируемых и реконструируемых зданий, ведь железобетон как материал наиболее популярен в наше время благодаря его свойствам и легкости в применении.
ЖБИ обладают рядом преимуществ: не горят, не гниют, устойчивы к действию агрессивных сред, долговечны - с течением времени прочность бетона только возрастает, по сравнению со стальными конструкциями - ЖБИ более дешевый материал, хорошо воспринимают статические и динамические нагрузки.
В качестве недостатков можно выделить массивность изделий, поэтому при монтаже требуется спецтехника. Также увеличиваются затраты на проект при возведении более внушительного фундамента из ЖБИ.
Проектирование промышленных предприятий– весьма распространенная сфера проектирования. Проектирование заводов ЖБИ – отрасль проектирования, производство которой возможно при наличии квалифицированных кадров у предприятия-проектировщика. Это заявление обусловлено тем, что при проектировании заводов ЖБИ важно, как минимум, обладать знаниями в области строительного материаловедения и технологии производства бетона, а также иметь представление о технологическом оборудовании, участвующем в производственных процессах на проектируемом заводе ЖБИ.
По виду выпускаемых ЖБИ заводы можно разделить на:
- заводы ЖБИ для промышленного, жилищного, сельскохозяйственного, транспортного, энергетического, индивидуального и других видов строительства;
- производственные базы домостроительных комбинатов;
- заводы объемно-блочного строительства;
- заводы товарного бетона и сухих строительных смесей;
- заводы товарной арматуры для ЖБИ и конструкций;
- заводы по производству изделий из ячеистого бетона;
- заводы по производству строительных изделий и материалов.
От типа завода ЖБИ зависит весь последующий процесс его проектирования, ведь при производстве разных единиц продукции может потребоваться разное количество железобетона, таким образом мощность завода ЖБИ будет варьироваться именно от этого параметра.
Основные этапы изготовления железобетонных изделий:
• Приготовление бетонной смеси;
• Изготовление арматурных элементов;
• Устанавливают элементов арматуры в форму;
• Формование (бетонирование) изделий;
• Твердение бетона — не менее важный производственный процесс, который выделяется в отдельный этап;
• Распалубка изделий и подготовку форм к следующему циклу;
• Укрупнительная сборка и отделка поверхностей с целью повышения степени заводской готовности изделий.
• Контроль качества выпущенной продукции.
• Отправка готовой продукции на склад или транспортировка к потребителю.
Как видно выше, процессы, происходящие на заводе ЖБИ разнообразны. Каждый процесс требует проектирования под себя отдельного цеха или целой группы цехов.
Как и на любом промышленном предприятии, на заводе ЖБИ проектируются основные и вспомогательные цеха. К основным относятся:
• формовочный цех по производству колонн ЖБИ
• формовочный цех по производству ригелей
• формовочный цех по производству ребристых плит покрытия
• формовочный цех по производству однослойных стеновых панелей
• арматурный цех по производству арматурных изделий
• бетоносмесительный цех по производству бетона заданных марок для изделий выбранной номенклатуры
• склад готовой продукции
• склад цемента (помещение или бункер открытого типа)
Вспомогательные цеха не участвуют в технологическом процессе на заводе ЖБИ, но несут в себе другие функции, необходимые для поддержания бесперебойной работы проектируемого завода ЖБИ. К вспомогательным цехам относятся:
• ремонтно-механический цех, предназначенный для ремонта и обслуживания производственного оборудования и транспортных средств завода.
• Компрессорная, предназначенная для подачи сжатого воздуха на производственные нужды.
• Котельная
• Трансформаторная
• Гаражи и ангары для техники – для обслуживания техники завода ЖБИ
• Склад ГСМ.
В зависимости от сферы применения различают железобетонные изделия следующих типов:
• ЖБИ для жилых и гражданских зданий;
• ЖБИ для зданий промышленного типа;
• ЖБИ для дорожного строительства;
• ЖБИ для сооружения инженерных конструкций;
• для изделий широкого спектра назначения;
По виду армирования ЖБИ бывают:
• предварительно напряжённые
• с обычным армированием
По объемному весу выделяют ЖБИ :
• особо тяжелые — объемный вес свыше 2500 кг/м3;
• тяжелые бетоны — объемный вес от 1800 до 2500 кг/м3;
• легкие бетоны — объемный вес от 500 до 1800 кг/м3;
• особо легкие — объемный вес менее 500 кг/м3.
По виду бетонов и используемых в бетоне вяжущих ЖБИ:
• из цементных бетонов на основе портландцемента
• из ячеистых бетонов на основе портландцемента, извести или смешанных вяжущих
• из силикатных бетонов на основе извести или смешанных вяжущих
• из специальных бетонов — химически стойких, жаростойких и т.д
По внутреннему строению изделия могут быть сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида — однослойные или двухслойные и многослойные, изготовленными из бетона разных видов или с применением различных материалов, например теплоизоляционных.
Виды ЖБИ:
• железобетонные элементы каркасов зданий, например, колонны — служат для передачи нагрузки с верхних уровней сооружения к основанию либо поверхности; ригели — горизонтальные железобетонные элементы, служащие опорой для возведения различных целевых зданий;
• сваи — предназначены для возведения оснований проектируемых жилых и производственных помещений;
• фундаментные плиты, бетонные блоки для стен подвалов, фундаментные блоки стаканного типа — изделия для фундаментов зданий
• лотковый элемент — данный вид ЖБИ используется для прокладки различных каналов как внутри сооружений, так и снаружи;
• панели наружных стен отапливаемых зданий, панели наружных стен неотапливаемых зданий и внутренних несущих стен, панели перегородок — элементы для устройства стен здания
• плиты покрытия и дорожные плиты — используются для перекрытия бесчердачных сооружений и мощения дорог различного предназначения;
• элементы мостов и путепроводов, шпалы, осветительные столбы и столбы, контактной сети, напорные и безнапорные железобетонные трубы, элементы коллекторов — изделия для инженерных сооружений
• перемычки — используются для перекрытия дверных и оконных проемов;
• забор — изделия данного вида служат для ограждения территорий различных промышленных и строительных объектов.
• лестничные марши и площадки — конструктивные элементы зданий.
• дорожные плиты, бордюры – при строительстве автодорог
• железобетонные кольца – при прокладке наружных инженерных сетей.
1) выбрать и обосновать технологию изготовления изделий на проектируемом заводе ЖБИ;
2) выполнить все технологические расчеты по производству продукции в проекте;
3) подобрать основное технологическое и транспортное оборудование проекта;
4) составить технологическую схему производства изделий на проектируемом заводе ЖБИ;
5) определить потребность проектируемого завода ЖБИ в сырье и основных материалах;
6) запроектировать основные цеха, отделения и склады сырья, материалов и готовой продукции;
7) определить потребность завода в энергетических ресурсах и воде;
8) рассчитать основные технико-экономические показатели запроектированных основных цехов завода ЖБИ;
9) разработать генеральный план проектируемого завода ЖБИ.
Каждый этап может быть выполнен одним или несколькими специалистами при участии специалистов смежных отделов.
1. Расчет производства проектируемого завода. Определяется режим работы проектируемого предприятия, определяется потребность завода в бетонной смеси, что является в дальнейшем исходной базой для определения мощности бетоносмесительного узла, определяются геометрические размеры и форма изделий, число одновременно формуемых изделий, которые должны быть увязаны с техническими характеристиками формовочного и транспортного цехов. Размеры форм определяются расчетом в зависимости от количества изделий, размещаемых в форме и их геометрических размеров.
2. Расчет размеров основных цехов проектируемого завода ЖБИ. На основании выполненных расчетов и подбора оборудования производится компоновка технологических линий формовочных цехов. Она выполняется на плане пролетов в масштабе 1:200. Технологические линии формовочных цехов, как правило, проектируются в унифицированных пролетах размером 18х144 м или 24х144 м. При соответствующем обосновании допускается проектировать пролеты длиной меньше или больше 144 м. Размеры и количество пролетов определяются путем вариантного проектирования планировочных решений линий с расстановкой и закреплением оборудования за технологическими постами и рабочими местами. Расположение технологических постов и рабочих мест в проекте должно обеспечивать прямоточность процесса изготовления изделий. Размеры постов проектируются с учетом габаритов форм, необходимой площади для складирования материалов и полуфабрикатов с запасом на 4 ч непрерывной работы и минимальной ширины рабочего места 0,8 м. Пролеты шириной 24 м рекомендуется проектировать для размещения линий по производству крупногабаритных изделий шириной более 3 м.
3. Расчет потребности проектируемого завода ЖБИ в энергетических ресурсах – технологическом паре и условном топливе, сжатом воздухе, электроэнергии, воды.
Технологии производства ЖБИ бывают:
1. Стендовый способ производства ЖБИ характерен тем, что изделие в процессе производства (от начала его формования до момента распалубливания) остается неподвижным, а оборудование (например, бетоноукладчик, вибратор) передвигается от одного изготовляемого изделия к другому. Изделия формуют на открытой бетонной площадке-стенде или непосредственно в пропарочных напольных или ямных камерах завода. В зависимости от номенклатуры изделий выбирают длинные или короткие стенды. На коротких стендах изготовляют одно изделие по длине и одно-два по ширине стенда (фермы, двускатные балки, колонны и т.п. длиной более 12м). Длинные стенды бывают протяженностью от 70 до 120 м, их используют для изготовления массивных предварительно напряженных конструкций в формах, расположенных одна за другой, образующих формовочную полосу (обычно 4-15 изделий). Ширина стендовой полосы 3-6 м. Число стендовых полос в пролете не менее 2. Оборачиваемость стендов 1-1,5сут. Уплотняют бетонную смесь при стендовом способе глубинными или поверхностными вибраторами. Стендовый способ производства ЖБИ позволяет изготовлять крупногабаритные конструкции и быстро организовывать производство ЖБИ. Однако он требует больших производственных площадей при малой механизации процессов производства, что приводит к большим затратам труда.
2. Агрегатно-поточное производства ЖБИ - изделия в процессе изготовления перемещаются одно за другим через ряд постов, оборудованных различными агрегатами или устройствами. На первом посту устанавливают форму, смазывают ее, затем укладывают арматуру и закладные части. На втором форму заполняют бетонной смесью, уплотняют ее и заглаживают поверхность изделия. На третьем производят тепловлажностную обработку изделий или выдерживают их на открытых площадках без обогрева, на четвертом распалубливают и осматривают изделия. Если изделие изготовляют с немедленным распалубливанием, то четвертый пост не нужен. От одного поста к другому изделие перемещают передвижными кранами или на тележках. Агрегатно-поточный способ производства эффективен при изготовлении изделий широкой номенклатуры (длиной до 12 м, шириной до 3 м и высотой до 1 м) на заводах ЖБИ мелкосерийного производства средней мощности при относительно небольших капиталовложениях.
3. Кассетная технология производства ЖБИ - является усовершенствованным аналогом стендового метода с вертикальной установкой форм кассетного типа, когда установки размещаются в технологическую линию. Ключевая особенность технологии – это применение в производстве специальных стационарных форм-кассет, оборудованных вибрационной плитой (для равномерного распределения бетонной смеси по форме) и паровым регистром (для ускорения формования и затвердевания бетона). Изделие находится в кассетах до приобретения необходимых параметров твердости. На всех этапах работ изделия остаются стационарными – производственное оборудование самостоятельно перемещается к каждой форме для проведения запланированных манипуляций.
4. Конвейерная технология - изделия в процессе обработки передаются конвейерным устройством пульсирующего действия, автоматически при этом создаются условия более полной синхронизации. Конвейерный метод организации производства ЖБИ характеризуется принудительным ритмом, т.е. перемещение формуемых изделий осуществляется в строгой последовательности через одни и те же формовочные посты, с определенной заданной скоростью передвижения.
Работы по проектированию генерального плана завода ЖБИ можно разделить на следующие основные этапы:
- сбор данных по территории участка будущего объекта проектирования;
- учет общих требований, предъявляемых к генплану проектируемых промышленных предприятий;
- размещение зданий и сооружений проектируемого завода ЖБИ и общая компоновка генплана;
- технико-экономические показатели генплана проектируемого завода ЖБИ.
В основу проектирования генерального плана должен быть положен принцип прямоточности технологического процесса, компактность планировочных решений, использование под застройку оптимальной части территории, сокращения протяженности коммуникаций и безопасные условия труда, движения транспортных средств и передвижения рабочих.
Проектом генплана завода ЖБИ должно быть предусмотрено функциональное разделение его территории на отдельные зоны: предзаводскую, производственную, подсобную и складскую. Предзаводскую зону проектируют со стороны основных магистралей. В ней размещают административно-бытовой корпус, стоянку автотранспорта. В производственной зоне проектируют главный производственный корпус, бетоносмесительный цех, арматурный цех, блок вспомогательных цехов и склад готовой продукции. В складской зоне проектируют склады заполнителей, цемента, арматуры, склад ГСМ. В подсобной зоне проектируютт котельную, насосные станции, трансформаторные подстанции, сооружения водоснабжения и канализации.
Отопление зданий завода ЖБИ различного назначения, в том числе и для технических целей, преимущественно проектируется с питанием от местной котельной. Для отопления и вентиляции в проекте применяется вода с температурой 90° С, а для технологических целей - пар давлением 0,4 МПа на вводе. Отопление формовочного цеха проектируется воздушное, совмещенное с приточно-вытяжной вентиляцией, отопление арматурного цеха - местными нагревательными приборами М 140. Дежурное отопление в нерабочее время осуществляется в формовочном цеху с помощью воздушно тепловых завес. Проектирование вентиляции завода ЖБИ должно осуществляться в соответствии с характером выделяемых производственных вредностей (конвекционное тепло, избыточная влага, окись углерода, выделяемая при сварке, и др.). Может быть запроектирована приточно-вытяжная вентиляция с механическим побудителем и естественным проветриванием через фрамуги оконных проемов в стенах и в фонарях. В арматурном цехе должна быть запроектирована общеобменная вентиляция с помощью вентиляторов и открывающихся фрамуг. Очистка запыленного воздуха в проекте осуществляется с помощью фильтров ФВК.
Водоснабжение проектируемого завода ЖБИ производится от городского водопровода. Рекомендуется использование в проекте оборотных систем водоснабжения для экономии водных и материальных ресурсов.
Канализация проектируется раздельная: общесплавная фекальная и промышленная, требующая предварительной очистки. На заводе ЖБИ должны быть запроектированы очистные сооружения, которые производят механическую и биологическую очистку промышленных стоков, поступающих от технологического оборудования завода, а также конденсата ямных камер, содержащая твердую фазу бетона. Поверхностные и талые воды, а также бытовые отходы, должны быть направлены в проекте в общесплавную канализационную сеть города без очистки.
Существующие сети водопровода и канализации должны быть запроектированы с учетом обеспечения бесперебойной работы завода.
Электроснабжение завода ЖБИ должно проектироваться с питанием от городской энергосистемы. Завод по степени электробезопасности относится к предприятиям с повышенной опасностью.
