Проект строительства цеха по производству железобетонных шпал и определение технико-экономических показателей

После тепловой обработки форму на кантователе  переворачивают вверх днищем, предварительно освободив арматуру от натяжения и удалив захваты. Шпалы поступают на пост разрезки арматуры,  а освободившаяся  форма передается  в установку проходного типа для ее очистки и смазки, после чего она поступает под зарядку арматурой.

Ритм потока составляет 10-12 мин на одну форму.

Установка для натяжения арматуры состоит из станции, на которой смонтированы два гидродомкрата для одновременного натяжения двух проволочных пакетов.

К штокам гидродомкратов присоединены челюстные захваты для зацепа за захваты арматурного пакета. Челюсти захватов разводят и сводят вручную при помощи винта, снабженного маховичком. Во время натяжения установка прижимается упорами к форме, благодаря чему отпадает надобность в фундаменте для ее закрепления.

Виброплощадка для уплотнения бетонной смеси при  формовании шпал состоит из восьми унифицированных виброблоков, соединенных между собой двумя параллельными валами с промежуточными опорами. Привод валов осуществлен от двух одновременно работающих электродвигателей через синхронизаторы встречного вращения валов.

Виброблоки заключены в съемные шумогасящие кожухи, поверх которых выступают парные электромагниты для закрепления на виброплощадке формы.

Пригруз предназначен для доуплотнения бетонной смеси  на виброплощадке и образования  на подошве шпалы вафельной поверхности. Пригруз состоит из рамы, к которой на штангах подвешены чугунные штампы, повторяющие в плане очертания контуров шпалы.

Шпалы следует хранить  в штабелях, разложенным по типам  и сортам. Высота штабеля должна быть не более 16 рядов.

При хранении и транспортировки шпалы должны укладываться горизонтальными рядами в рабочем положении (основанием вниз). Между рядами должны быть уложены деревянные прокладки сечением не менее 40´40 мм на расстоянии 30 – 40 мм от упорной кромки подрельсовой площадки в шахматном порядке.

1.4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ  ВНЕДРЕНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

Применение нанотехнологий в строительстве является одним из перспективных направлений в наукоемком производстве. По мнению экспертов, высокотехнологичные материалы станут основой строительной отрасли в ближайшие десятилетия.

Использование нанотехнологических материалов для повышения функциональных свойств строительных материалов и изделий является новое перспективное направление в науке и наукоемком производстве. В строительстве применяется большое количество инновационных материалов. В то же время нанотехнологии  применяются в строительстве достаточно ограничено, поскольку, как отмечают специалисты, инновационные идеи в большинстве своем ориентированы на поверхностные эффекты, а не на формирование новых структур строительных материалов. Тем не менее, изучение строительной отрасли позволяет сделать вывод о постепенном внедрении нанотехнологий в строительство.

Нанотехнологии в строительстве проявляются, в основном, в создании наноматериалов. Главным направлением в этой области является создание различных материалов со сложной структурой и уникальными прочностными или температурными свойствами, а также процессы самоорганизации веществ на атомно-молекулярном уровне, позволяющие создавать объекты без внешнего влияния. Уже созданы сверхпрочные  конструкционные композиционные материалы, новые виды арматурных сталей, уникальные нанопленки для покрытия светопрозрачных конструкций, самоочищающиеся и износостойкие покрытия, паропроницаемые и гибкие стекла.

Перспективными наноэлементами для строительной отрасли являются фуллерены и нанотрубки. Фуллерены  после обработки в водной среде  становятся гидратированными и удерживают на своей поверхности слой ориентированных молекул воды толщиной 20-80 нм. Это значительно повышает подвижность и прочность бетона. Однако стоимость нанотрубок и фуллеренов очень высока (один грамм чистого фуллерена С60 стоит 100 долларов), а удешевить их производство пока невозможно без резкого падения их полезных свойств.

Также в строительстве  могут применяться разного вида наночастицы и нанопорошки. Они  могут выполнять роль адсорбентов, катализаторов и модификаторов  химических реакций, технологических  и конструктивных свойств изготовляемых с их применением материалов.

В металлургии нанопорошки, по мнению специалистов, помогут повысить механические характеристик сталей. Существуют различные методы их введения в металл: компактирование и спекание нанопорошков в порошковой металлургии, интенсивная пластическая деформация, обработка заготовок потоком высокоэнергетических частиц, нанесение упрочняющих металлических покрытий, кристаллизация наночастиц из аморфного состояния и внесение наночастиц-модификаторов в исходный расплав.

Использование нанотехнологий позволяет придавать традиционным строительным материалам небывалые прежде свойства. Одним из актуальных направлений разработок является применение ультрадисперсных, наноразмерных частиц для создания высокопрочных и долговечных бетонов. Работы здесь проводят крупнейшие европейские компании – «Зика» (Швейцария), BASF (Германия), «Майти» (Япония), «Элкем» (Норвегия). Согласно расчетам, бетон с применением наночастиц имеет срок службы до 500 лет. Эти материалы предназначены для строительства большепролетных мостов, небоскребов, защитных оболочек атомных реакторов и т.п. 
 
Благодаря исследованиям ученых в области наномодификации металлов и сплавов была получена высокопрочная сталь, не имеющая аналогов по показателям прочности и вязкости. Этот материал идеально подходит для возведения разного рода дорожных и гидротехнических объектов. А композитные и полимерные нанопокрытия стальных конструкций многократно повышают их коррозионную стойкость и увеличивают срок службы даже в агрессивных средах. 
 
«Создание новых конструкционных материалов для нужд строительной индустрии — это важная и актуальная задача. На данный момент строители уже применяют большое количество современных материалов, созданных с использованием нанотехнологий. Это и теплоизоляционные материалы, и новые краски, лаки, эмали, и многое другое. Отдельного внимания заслуживают конструкционные композиты – это широкий класс конструкционных материалов с полимерной, металлической или керамической матрицей. Типичным примером композитов являются углепластики – композиты с полимерной матрицей и углеволокнами», – отметил на онлайн-конференции «Применение нанотехнологий в строительстве» Сергей Калюжный, директор Департамента научно-технической экспертизы ГК «Роснано».  
 
В 1990-е гг. немецким ботаником Вильгельмом Бартлоттом был открыт «эффект лотоса». Он заметил, что лепестки цветка покрыты воскообразным веществом, которое вырабатывается в железах растения и делает его совершенно неуязвимым для воды. Китайские ученые попытались сымитировать этот эффект с помощью нанопокрытия, которое использовали при возведении здания Большого национального театра в Пекине. Огромный яйцеобразный купол из стекла и титана благодаря этому покрытию не смачивается осадками и не подвержен загрязнению. 
По мнению экспертов, наибольшим спросом в строительной отрасли в ближайшем будущем будут пользоваться такие материалы с применением нанотехнологий, как фасадные водонепроницаемые краски. 
«Перед тем, как использовать новые материалы, созданные с использованием нанотехнологий, специалисты проводят целый ряд испытаний, чтобы проверить полученные учеными материалы на прочность, износостойкость, узнать эксплуатационные показатели, – говорит Владимир Николаенко, заместитель начальника производственно-технического отдела СК «КварталСтрой». – Ведь то, что создано в лабораторных условиях, далеко не всегда может подойти к использованию в реальной жизни. Поэтому так важно взаимодействие тех, кто изобретает, и тех, кто применяет на практике. Но уже сейчас, благодаря смелым идеям ученых, есть большой прорыв в области строительства. Например, использование нанотехнологий позволит строить дома, которые смогут простоять 300-400 лет». 
2 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

2.1 Выбор сырья  для производства

Все используемые материалы  для производства железобетонных шпал должны соответствовать требованиям соответствующих ГОСТов.

Цемент. Учитывая требования к изделиям, изложенные в ГОСТ 10629-88 применяем портландцемент.  Согласно СНиП 5.01.23-83 марка цемента должна быть выше 500. сравнительная оценка эффективности использования различных марок цемента показывает, что наибольший экономический эффект наблюдается тогда, когда марка цемента и бетона близки по своим значениям. Поэтому, чтобы обеспечить требуемый уровень прочности, равный 56,41 МПа применяем ПЦ 600.

Крупный заполнитель. В качестве крупного заполнителя для тяжелых бетонов применяют гравий (ГОСТ 8268-82) или щебень (ГОСТ 8867-85) из изверженных метаморфических и осадочных пород. Стоимость материалов заметно возрастает с уменьшением фракции щебня. Допускается дозировать смесь 2х смежных фракций. Применяем фракции 5 – 10 и 10 – 20. Содержание в щебне зерен слабых и выветренных пород не должно превышать 10%.

Мелкий заполнитель. Пески, применяемые для бетона должны соответствовать требованиям ГОСТ 8736-85. применяем фракционированный кварцевый речной песок крупной и мелкой фракции. Согласно ГОСТ 8736-85 содержание пылевидных глинистых и илистых частиц в % по массе в крупной фракции не должно быть более 0,5%, а в мелкой фракции – не более 1,5%.

Добавка. Чтобы обеспечить высокую плотность, прочность и долговечность шпал в бетонную смесь необходимо вводить эффективные пластифицирующие добавки.

Принимаем суперпластификатор С-3, удовлетворяющий ТУ-6-14-625-80**. Добавка  в количестве 0,3 – 0,5% от сухой массы цемента.

Вода. Вода для тяжелых бетонов должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-85. Так как бетон подвергается попеременному замораживанию и оттаиванию, то общее содержание в воде солей не должно превышать 500 мг/л, pH должен быть не менее 4. Вода не должна быть загрязнена маслами.

Арматура. В качестве предварительно напрягаемой арматуры принимаем высокопрочную холоднотянутую низкоуглеродистую проволоку периодического профиля Вр-II диаметром 3 мм.

Смазка. В качестве смазочного материала применяем смазку, полученную на основе синтетического кислого эмульсола. Она наиболее эффективна, имеет высокую стабильность и нерасслаиваемость в течение 7 суток.

2.2 Обоснование  и выбор номенклатуры выпускаемой продукции

 

Шпалы следует изготавливать  в соответствии с требованиями по технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

В зависимости от трещиностойкости, точности геометрических размеров, качества бетонных поверхностей шпалы подразделяются на 2 сорта: первый и второй.

Шпалы II сорта предназначены для укладки на малодеятельных, станционных и подъездных путях.

Шпалы следует изготовлять  из тяжелого бетона по ГОСТ 26633 класса по прочности на сжатие В-40. Нормируемую  передаточную прочность бетона следует  принимать равной 36,5 МПа. Отпускную  прочность бетона принимают равной передаточной прочности бетона и в соответствии с ГОСТ 10180-90 должна быть не менее 36,5 МПа, проектная прочность бетона не менее 47,5 МПа. Марка бетона по морозостойкости не менее F 200.

Значение действительных отклонений толщины защитного слоя бетона до верхнего ряда арматуры не должна превышать, мм:

для шпал I сорта             +7; -3

для шпал II сорта          +10; -5

В шпалах не допускаются:

- наплыв бетона в  колпаках для болтов, препятствующие  свободной установки и повороту этих болтов в рабочее положение;

- местные наплывы бетона  на подрельсовых площадках;

- провертывание болтов  рельсового скрепления в каналах  шпалы при завинчивании гаек;

- трещины в бетоне.

2.3 Обоснование  и выбор способа производства  продукции

На отечественных заводах применяют различные технологические схемы производства шпал: стендовые, агрегатно-поточные и конвейерные.

При стендовой технологии изделия формуются и твердеют в стационарном положении на стенде или установке. Стендовый способ производства наиболее целесообразен при изготовлении небольшого количества изделий очень большого размера в том числе предварительно напряженных при объеме производства не более 10 – 12 тыс. м³ в год.

При сравнительно небольших  капитальных затратах, несложного оборудования можно быстро организовать производство изделий, но при этом имеется ряд существенных недостатков:

• низкое качество изделий;
• низкая механизация труда;
• высокая трудоемкость;
• высокая себестоимость продукции;
• тяжелые условия труда рабочих;
• большие производственные площади.

Стендовая технология морально устарела.

Агрегатно-поточная технология широко распространена. Основное преимущество этой технологии – универсальность и возможность быстрой, не требующей больших затрат переналадки линии с выпуска одного изделия на выпуск другого. Она высокорентабельна при массовом производстве изделий. На поточно-агрегатной формовочной линии выполняют все операции по формованию изделий или их групп, начиная от подачи формы и кончая выдачей продукции на склад и возвращением формы для нового цикла работы.

Компонуя эти линии, надо предусматривать минимальное  расстояние их транспортирования, а  также избегать встречных производственных потоков.

Этот способ отличается гибкостью, маневренностью и позволяет  при сравнительно небольших капитальных затратах и несложного оборудования обеспечить довольно большой съем продукции с 1 м² производственной площади.

При внедрении элементов  конвейеризации способ производства называется полуконвейерным. Его применение дает возможность:

- в 1,5 раза повысить производительность труда;

- снизить в 1,5 –  2 раза трудоемкость формования 1 м³ изделия;

- позволяет повысить  выработку на одного рабочего.

Наиболее прогрессивным  способом производства является конвейерный, который применяется при массовом изготовлении необходимой номенклатуры. Применяется при объеме производства свыше 25 тыс. м³ в год. Этот способ обеспечивает высокую автоматизацию и механизацию, минимальную трудоемкость и себестоимость, высокое качество изделий.

Недостатки способа:

- большая начальная капиталоемкость;

- высокая металлоемкость  производства;

- большие затраты на  обслуживание оборудования; большая  энергоемкость.

Учитывая вышеизложенное и принимая во внимание проектную  мощность производства железобетонных шпал, выбираем агрегатно-поточный способ организации производства данных изделий

 

3. расчет капитальных вложений

Стоимость зданий и сооружений определяется, исходя из их объема и  стоимости 1 м³ зданий, которая принимается по данным практики с учетом последней переоценки основных фондов. В данном курсовом проекте стоимость строительства 1 м³ зданий цеха, административно-хозяйственных и бытовых помещений принимается равным 1500 руб/м³.

Таблица 3.1 – Сметная  стоимость строительства зданий, сооружений и амортизационных отчислений

Наименование зданий и сооружений	Объем, тыс. м3	Стоимость строительных работ, тыс. руб.	Стоимость санитарно- технических  и электротехн. работ, тыс. руб.	Полная сметная стоимость, тыс. руб.	Амортизационные отчисления
					Норма, %	Сумма, тыс. руб.
Промышленные здания	120	180000	540	180540	2,9	5235,66
Административно-хозяйственные и бытовые помещения	6,5	9750	48,75	9798,95	2,7	264,572
Неучтенные затраты	8 % от расчетной стоимости			15227,116	2,8	426,359
Всего				205566,066		5926,591