книги из ГПНТБ / Волженский А.В. Гипсовые вяжущие и изделия (технология, свойства, применение)

стоящие из гранулированного шлака, активного кремне­ зема и извести. При этом ГШЦП смеси, содержащие 40—60% гипса, 25—40% гранулированного шлака, 15—20% гидравлической добавки и 1—2% извести, при­ обретают способность к твердению в воде и показывают увеличение прочности к 28 суткам в 3—4 раза по срав­ нению с чистым гипсом.

Необходимое количество активной (пуццолановой) минеральной добавки в составе ГЦП вяжущих устанав­ ливается по показателям концентрации гидрата окиси кальция в водной суспензии гипса, портландцемента, шлакопортландцемента или пуццоланового портландце­ мента и активной минеральной добавки осадочного про­ исхождения. Эта методика, разработанная А. В. Волженским и Р. В. Иванниковой в МИСИ им. В. В. Куй­ бышева, изложена в МРТУ 21-8-65 [88]. При этом кон­ центрация в расчете на окись кальция должна быть не выше 1,1 и 0,85 г/л соответственно через 5 и 7 суток. Многолетняя практика применения указанной методики подтвердила ее надежность. К недостаткам методики является относительная длительность сроков испытаний (7 суток), что затрудняет текущий контроль при изго­ товлении ГЦП вяжущего.

Кафедрой технологии вяжущих веществ и бетонов МИСИ им. В. В. Куйбышева совместно с б. лаборато­ рией быстротвердеющих растворов и бетонов ВНИИНСМа была проведена разработка ускоренных методов определения оптимальных составов вяжущего. В результате для составов с добавками осадочного про­ исхождения был предложен ускоренный метод, изложен­ ный также в МРТУ 21-8-65. Он позволяет провести под­ бор состава ГЦП вяжущего в течение двух суток вместо семи. Концентрация СаО в водной суспензии при уско­ ренном методе через двое суток не должна превышать

0,7 г/л.

По другим ускоренным способам определение соот­ ношения между портландцементом и активной добавкой в вяжущих выполняется в течение 4—6 . ч (МРТУ 21-8-65). Содержание же портландцемента в вяжущих устанавливается в зависимости от предполагаемых усло­ вий службы изделий; так, его содержание в количестве 15—20% [127] обеспечивает стойкость изделий на сме­ шанном вяжущем при службе их в помещениях с отно­ сительной влажностью воздуха до 75—80%. При содер-

83

жании портландцемента в смешанном вяжущем в коли­ честве 25—30% и более достигается долговечность из­ делий и при длительном пребывании во влажной среде.

Зная количество гипса и цемента, взятых для приго­ товления вяжущего, и соотношение между активной до­ бавкой и цементом, установленное по методике МИСИ им. В. В. Куйбышева или ускоренным способом, опреде­ ляют состав гипсоцементнопуццоланового вяжущего в % по массе.

Недостатком ускоренных методик является то, что по ним можно проводить подбор вяжущих, состоящих из гипса, портландцемента и кислых активных добавок, та­ ких как трепел, диатомит, опока и т. п. В случае при­ менения доменных и других гранулированных шлаков эта методика неприемлема.

Выбор оптимальной технологической схемы по про­ изводству ГЦП вяжущего зависит от целого ряда факто­ ров местного значения, в качестве же главного можно признать наличие пуццоланового портландцемента с надлежащим количеством гидравлической добавки в нем. В этом случае ГЦП вяжущее может специально не готовиться: гипс и пуццолановый портландцемент мож­ но смешивать в необходимом соотношении в смесителях при приготовлении бетона непосредственно на месте из­ готовления изделий. При этом требуется создание до­ полнительной линии по приему, складированию и дози­ рованию пуццоланового портландцемента на заводах, выпускающих гипсовые и ГЦП бетонные изделия.

Изготовление ГЦП вяжущего непосредственно на предприятиях, выпускающих изделия, обычно произво­ дится смешиванием гипса с заводским пуццолановым портландцементом в смесителях различного типа. Та­ кая схема производства не совсем надежна в связи с тем, что в получаемом пуццолановом портландцементе может оказаться недостаточным содержание гидравли­ ческой добавки для получения стойкого во времени ГЦП вяжущего. Поэтому при проектировании цехов по выпуску ГЦП вяжущего, если нет уверенности, что бу­ дет поставляться пуццолановый портландцемент с над­ лежащим количеством кислой активной добавки, необ­ ходимо предусматривать запасные линии по подготовке и вводу в вяжущее дополнительного количества трепела или другой подобной добавки.

При отсутствии пуццоланового портландцемента с

81

требуемым содержанием активной добавки возникает необходимость изготовления ГЦП вяжущего из всех трех компонентов (полуводного гипса, портландцемента или шлакопортландцемента и активной добавки). Это можно осуществлять или на предприятиях, выпускаю­ щих изделия из ГЦП вяжущего, или в специализирован­ ных цехах при гипсовых заводах.

Первые такие цехи работают с 1960—1961 гг. в Но­ вомосковске (Тульская область), Щурове (.Московская область), в поселке Видное (Московская область), Кие­ ве, Днепропетровске и других городах.

Технологическая схема производства ГЦП вяжущего, осуществленная на комбинате строительных деталей в Новомосковске, представлена на рис. II. 14. Производи­ тельность такой линии производства ГЦП вяжущего за­ висит от производительности сушильного барабана. В настоящее время комбинат получает пуццолановый портландцемент Брянского завода и изготовление ГЦП вяжущего значительно упростилось; исключена линия подготовки трепела и перемешивание гипса и пуццоланового портландцемента производится в вибросмесителе непрерывного действия, работающего на проход. Его производительность до 25 т/ч. Гипс и пуццолановый портландцемент из силосных складов поступают в рас­ ходные бункера смесительного отделения; здесь они до­ зируются в соотношении 70—75% гипса и 30—25% пуццоланового портландцемента и подаются в вибросмеситель. Полученное ГЦП вяжущее с помощью винтового насоса подается по пневмопроводу через циклон на склад.

Примерно по такой же схеме работает щуровский комбинат «Стройдеталь».

При производстве ГШЦП вяжущих частично роль кислой добавки выполняет гранулированный доменный шлак. Получение вяжущего в этом случае заключается в тщательном смешивании полуводного гипса с готовым шлакопортландцементом. Одновременно в состав вяжу­ щего дополнительно вводится трепел или иная кислая активная (гидравлическая) добавка Г1

1 Более подробно вопросы технологии ГЦП и ГШЦП вяжущих изложены в книге А. В. Волженского, В. И. Стамбулжо и А. В. Ферронской [36].

85

11.7.АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

ИТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ НА ГИПСОВЫХ ЗАВОДАХ

Современные предприятия гипсовой промышленности, как правило, высоко механизированы. Широкое приме­ нение на заводах транспортеров, элеваторов, шнеков, мелющих и других механизмов, образующих связанные транспортные системы значительной протяженности, вызывает необходимость соблюдения определенной по­ следовательности включения и выключения отдельных механизмов. Это требует автоматизации производства.

Автоматизация может быть частичной, когда автома­ тизирована работа одного агрегата или группы машин, и полной, когда автоматизирован весь технологический процесс.

Внезапная остановка любого механизма цепочки в цехе строительного гипса — питатель — дробилка эле­ ватор — бункер щебня — требует немедленной останов­ ки всех находящихся перед ним машин (кроме -первой). В противном -случае может быть авария. Для -предуп­ реждения этого все машины, входящие в цепочку, объ­ единяются или блокируются -системой сигнализации и автоматического выключения.

В основе автоматического управления заложена воз­ можность изменения одного из параметров работы обо­ рудования для сохранения неизменным главного произ­ водственного фактора, от которого зависит качество из­ делий. Например, качество сухой гипсовой штукатурки определяется остаточной влажностью листов при выхо­ де из многоярусной туннельной сушилки. Конечная влажность листов зависит от двух переменных парамет­ ров: температуры в сушилке и скорости перемещения в ней изделий. При изменении температуры сушильного агента автоматические устройства изменяют скорость рольгангов, чтобы обеспечить необходимую влажность листов при выходе из сушилок. Скорость рольгангов или температура теплоносителя в этом -случае играют роль управляемых переменных факторов режима.

Приборы автоматического управления обеспечивают поступление необходимых данных о работе -оборудова­ ния, анализируют их и принимают решения. Из много­ численных показателей, характеризующих условия ра­ боты оборудования, устанавливается основной показа­ тель и выбираются датчики, которые регистрируют тех-

87

пслогические параметры. Датчиками температур могут служить термометры с впаянными электродами, термо­ метры сопротивления, специальные термопары и др.; датчиками уровней — различные системы уровнемеров; датчиками при автоматической резке листов или при за­ грузке гипсоволокниетых панелей на сушильные ваго­ нетки служат конечные выключатели и т. п.

Кроме основного показателя, определяют переменные (управляемые) факторы, от которых он зависит, и под­ бирают исполнительные механизмы, позволяющие регу­ лировать эти факторы. К таким механизмам могут быть отнесены вариаторы скорости, коробки скоростей, меха­ низмы для -поднятия -или опускания заслонок и шиберов, автоматические дроссельные устройства, электрические выключатели и т. д.

При достижении установленных практикой предель­ ных значений основного показателя, увеличение или уменьшение которых ухудшает качество обработки или качество изделия, -от датчика поступает соответствую­ щий сигнал к исполнительным механизмам. Чаще всего датчики бывают соединены с электродвигателями испол­ нительных механизмов. Импульс датчика включает или выключает эти двигатели, изменяя с помощью исполни­ тельных механизмов режим в нужном направлении.

В некоторых случаях требуется изменять условия об­ работки -во время процесса по определенному графику или кривой. В этом случае применяется автоматизация с программным управлением. Она осуществляется теми же средствами и способами, т. е. с применением датчи­ ков и исполнительных механизмов, но с включением в схему еще датчиков времени (реле времени). Такие схемы более сложны по устройству, но позволяют точ­ но выдерживать режим по заранее заданной программе. В этом случае устанавливаются для каждого механиз­ ма нужные параметры, пределы допустимых колебаний, выбирают необходимые аппараты (датчики и исполни­ тельные механизмы) и т. и. и следят за правильностью работы этих устройств

При производстве ги-псавых вяжущих неблагоприят­ ные условия труда чаще всего могут вызываться: повы-1

1 Элементы схем блокировки и автоматизации транспорт-ных по­ токов и отдельных механизмов достаточно полно изложены в «Справочнике по производству гипса и -гипсовых изделий».

88

шенной 'Концентрацией пыли и влаги в воздухе помеще­ ний; недостаточной тепловой изоляцией печей, варочных котлов, сушильных барабанов и выбиванием дымовых газов в помещение, что может привести к ожогам и от­ равлению; ненадежным ограждением вращ аю щ ихся ча ­

Для борьбы с пылью необходимо все технологическое и транспортное оборудование, в которых образуется пыль, заключать в герметические оплошные металличе­ ские и другие кожухи с плотно закрытыми смотровыми и ремонтными люками, дверцами и прочими отверстия­ ми.

В местах образования пыли и газов следует устраи­ вать, помимо общей вентиляции, местную аспирацию для удаления пыли и газов непосредственно из точек их образования.

Для предупреждения оседания пыли в воздуховодах, транспортирующих гипсовый порошок, необходимо их устанавливать под углом не меньше 45—50° к горизон­ ту. В местах изменения направления воздуховодов (от­ воды, тройники и пр.) необходимо предусматривать уст­ ройство отверстий с плотно закрывающимися крышками для их чистки.

В целях снижения температуры воздуха на рабочих местах до пределов, требуемых санитарными нормами, необходимо применять теплоизоляцию нагретых частей технологического и транспортного оборудования (мель­ ницы, котлы, сушила, шнеки) с таким расчетом, чтобы температура наружной поверхности изоляции была не выше 40—50°С.

Пароотводящие трубы из варочных котлов ,и сушиль­ ных барабанов должны присоединяться к пылеосади­ тельной системе для улавливания пыли.

Для очистки дымовых газов и воздуха следует при­ менять наиболее эффективные пылеосадительные уст­ ройства, в частности электрофильтры, гарантирующие очистку газов от пыли не менее чем на 98%. Надеж­ ность работы электрофильтров зависит от правильного выбора и выполнения иылеосадительных аппаратов и трубопроводов, установленных перед ними, герметиза­ ции системы, стабилизации на заданном уровне пара­ метров очищаемого воздуха или газов.

Анализируя показатели работы системы газоочистки,

89

принятой на действующих отечественных заводах, сле­ дует отметить, что они могут быть значительно улучше­ ны при изменении схемы подключения отдельных источ­ ников пылевыделения, в частности паровоздушной сме­ си от гипсоварочного котла.

Включение воздуховода от гипсоварочного котла пе­ ред батареей циклонов снижает конечную запыленность 1 мг газа (при выходе из электрофильтра) до 0,12, а перед сдвоенным циклоном — до 0,1 г/мг. Если же напра­ вить паровоздушную смесь, тщательно изолировав тракт и паровую коробку варочного котла, непосредственно в шахтную мельницу (вместо разбавляющего воздуха), то можно сэкономить дополнительно 5—6 % топлива.

Общая и местная вентиляционные системы должны обеспечивать надлежащее санитарно-гигиеническое со­ стояние производственных помещений. При этом допу­ стимая концентрация пыли и токсических газов в воз­ духе не должна превышать:

Большое внимание должно быть уделено уходу и об­ служиванию варочных и обжиговых агрегатов и особен­ но запарников для получения высокопрочного гипса, ра­ ботающих под давлением пара выше атмосферного. Их эксплуатация допускается только при соблюдении спе­ циальных правил.

Паропровод, конденсатопровод, кожухи калориферов, наружные стенки приборов вторичного парообразова­ ния, поверхности ограждения сушилок и каналов над ними должны быть тщательно изолированы.

Не разрешается производить ремонтные работы, сварку или замену отдельных частей нагревательных приборов, если они находятся под давлением пара. Течь или парение в трубах или радиаторах сушилок следует устранять лишь после остановки сушилок, предваритель­ но выключив пар и дав охладиться сушилкам.

Туннельные сушилки не реже одного раза в месяц надлежит тщательно осматривать и очищать. В случае аварии рабочий может войти в туннель только после

90

закрытия шиберов подводящих каналов при температу­ ре не выше 50°С.

При проталкивании вагонеток даются световой и зву­ ковой сигналы об открытии выходной двери соответст­ вующего туннеля с разгрузочной стороны.

При проектировании, строительстве и эксплуатации новых и реконструкции действующих предприятий по производству строительного гипса и других вяжущих следует руководствоваться «Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий» СН 245-63. и «Правилами по технике безопасности в гипсовой про­ мышленности».

Г л а в а III. ПРИМЕНЕНИЕ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ

ВЕЩЕСТВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

III.1. ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ОПЫТ

Строительный гипс до 1930 г., ,по данным Е. Н. Костырко, в основном применялся для штукатурных работ

значительном количестве жилых зданий, построенных в

1914 г. из гипсовых камней.

Начало организованного строительства одноэтажных домов со стенами из гипсобетона и опытных зданий вы­ сотой в два этажа относится к 1919—1936 гг. Для клад­ ки стен использовали, как правило, камни из бетона на

нителями. Для повышения водостойкости гипсовых кам­ ней в ряде случаев использовали смесь строительного гипса (85—90%) с негашеной известью (10—15%). В 30-х годах наряду с обычным гипсом в строительстве на­ чали применять гипсовые вяжущие на основе гажи, ганча, арзыка, а также ангидритовый цемент.

В 1932 г. были построены с применением ангидрито­ вого цемента первые опытные дома в Стерлитамаке. В этих домах использовали блоки в несущих стенах и для заполнения каркасов. Там же оплошные плиты из ангидритового бетона укладывали в крышах опытных домов. Ангидритовое вяжущее (цемент) применяли так­

91

же при строительстве емкостей для хранения нефтепро­ дуктов, при -возведении фундаментов и т. д. В некоторых домах были осуществлены надстройки верхних этажей домов с использованием деталей из ангидритового це­ мента и уложены фундаменты под машины.

В30-х годах в Башкирии, по данным С. П. Зорина, было возведено значительное количество 2- и 5-этажных зданий на ангидритовых растворах. В Уфе также ис­ пользовали в строительстве ангидритовый цемент в ви­ де ангидритовых или опилочно-ангидритовых стеновых камней.

ВГорьковской области в период с 1933 по 1938 г. были построены не только жилые дома, но и здания производственного назначения (сельская электростанция,

камнерезный цех и д-p.). Здесь для кладки стен приме­ няли гипсовые камни типа «крестьянин», а также гип­ совый кирпич (вместо обычного красного). Ряд жилых и общественных зданий возведен из фиброгипсовых блоков. Фиброгипе применяли в это время в ряде .райо­ нов также в покрытиях промышленных зданий.

В 1936—1937 гг. для кладки наружных стен и пере­ городок жилых зданий, прежде всего на Урале (гг. Чу­ совой, Черниковск), начали применять многопустотные тонкостенные камни конструкции Г. А. Дворковича. Не­ сколько позже (в 1937—1939 гг.) получили применение в строительстве стеновые камни типа «украинец», пред­ ложенные Г. Г. Булычевым и др.

Строительство жилых домов из гипсобетона в Куй­ бышевской области ведется с 1931 г., а зданий произ­ водственного назначения — несколько позже. В 1936 г. здесь был проведен опыт -возведения зданий «литым спо­ собом». Недостатком этого способа является длитель­ ность сушки и. сезонность ведения работ, поэтому он не получил распространения.

Лучшие результаты были получены при возведении стен методом перемещаемой опалубки с трамбованием гипсошлаковой массы. По этому способу позже было построено значительное количество жилых домов.

В 1938 г. в Норильске было осуществлено строитель­ ство из гипсовых блоков нескольких зданий (жилых и производственных).

Примерно с 1938 г. гипс из отделочного материала начинает переходить в материал конструктивного назна­ чения. Его стали применять в облегченных кирпичных

92