Разработать модель оценки уровня качества растворных сухих смесей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

 

В течение многих тысяч лет архитектура  и строительство зданий и сооружений были тесно связаны с использованием минеральных строительных растворных смесей. Известковые штукатурные растворы известны более чем 8000 лет, а гипсовые строительные растворы использовались жителями Вавилона около 6000 лет назад. В античные времена и средние века для улучшения технических характеристик производимых строительных растворов использовались добавки и присадки, такие, как мыло разных видов, смолы, белки и зола; они перемешивались на строительной площадке с минеральными вяжущими веществами и заполнителями.

Несмотря на то, что первый патент на изготовление и применение сухих  строительных растворных смесей был опубликован в 1893 году в Европе, строительные растворные смеси применялись до 1950-х годов исключительно как строительные смеси, приготавливаемые на строительной площадке. Для этих строительных растворных смесей минеральные вяжущие вещества (главным образом, цемент) и заполнители (главным образом, кварцевый песок) транспортировались на рабочую площадку отдельно, а затем смешивались вручную в соответствующей пропорции. После затворения (смешивания с водой) жидкий строительный раствор готов для применения.

В течение 1950-х и 1960-х годов в Западной Европе и США, но особенно в Германии, в строительной промышленности наблюдался быстрорастущий спрос на новые строительные материалы и технологии. Это происходило по следующим причинам: нехватка квалифицированной рабочей силы, необходимость сокращения времени строительства наряду с сокращением расходов, увеличение затрат на рабочую силу, появление новых материалов и повысившийся спрос на здания и сооружения более высокого качества.

Внедрение технологии приготовления  сухих строительных смесей и использование бункерной транспортировки, и машинной укладки строительных растворов сделали возможным то, что, начиная с 1960 по 1995 годы, объем штукатурных растворов всех видов, используемых в Германии, увеличился на 600%, в то время как количество работников, занятых в данном секторе экономики, уменьшилось на 25%, что означает увеличение производительности на 800%.

Преимущества   сухих строительных смесей  заключаются в том, что при использовании технологии приготовления растворной смеси на строительной площадке для каждого случая строительства, цемент и наполнители перемешиваются в конкретной пропорции перед затворением, затем применяется жидкий раствор. Качество такого раствора зависит от качества сырьевых материалов, правильной их пропорции, однородности смеси, а также консистенции свежеприготовленного раствора. При этих условиях качество строительных растворов, создаваемых по технологии приготовления смеси на строительной площадке, не может быть гарантировано. Основными недостатками строительных растворных смесей, приготовленных на строительной площадке, является то, что весь процесс их приготовления не может быть автоматизирован, а также то, что изготовитель и производитель строительных работ не могут дать гарантии заказчикам и конечным пользователям ввиду высокого риска несоответствующего качества приготовленных строительных смесей. Кроме того, добавки либо вообще нельзя в вести, либо можно ввести только с высоким риском ошибок дозирования и перемешивания, что приводит к получению неоднородных смесей. Возможности производства специализированной и отдельной продукции по технологии приготовления смеси на строительной площадке являются весьма ограниченными. Последним, но не менее важным, следует считать то, что подача строительных растворов и материально-техническое обеспечение для смесей, приготовляемых на строительной площадке, являются более трудоемкими, а их применение – весьма ограничено. В отличие от растворных смесей, приготовленных на строительной площадке, современные сухие смеси производятся на заводе по производству сухих строительных смесей путем перемешивания всех необходимых ингредиентов, таких, как вяжущие вещества, заполнители и химические добавки. Таким образом, могут быть произведены различные виды сухих строительных смесей с точно определенными характеристиками продукции, которые соответствуют требованиям, предъявляемым в конкретных случаях применения. Использование предварительно перемешанных и расфасованных сухих строительных смесей не только в значительной степени улучшает производственные характеристики и повышает производительность, но также гарантирует высокую степень безопасности применения и надежности, путем избежания ошибок, возникающих при приготовлении смесей на строительных площадках[3].

 

2. Сырьё для производства продукции и его состав

Используемые при производстве сухих смесей материалы весьма разнообразны по номенклатуре и свойствам. Каждый материал сообщает определенные свойства готовым сухим смесям и строительным растворам, изготавливаемым на их основе.

Сухие строительные растворные смеси, как правило, состоят, по крайней  мере, из трех компонентов: вяжущее, заполнитель  и добавки.

Современные сухие строительные растворные смеси состоят из гораздо большего количества компонентов, чем смеси, которые приготавливались непосредственно на строительной площадке в прошлом.

Вяжущее вещество склеивает заполнители  и другие частички вместе и обеспечивает прилипание к основанию. Благодаря  их физической и химической реакции  вяжущие вещества играют основную роль для окончательной прочности  строительного раствора. Схватывание  вяжущих веществ происходит благодаря химической реакции (в рассматриваемых растворных сухих смесях в качестве вяжущего используется цемент). Цемент реагирует при контакте с водой во время перемешивания, в то время как гидратированная известь схватывается благодаря реагированию с атмосферным диоксидом углерода. Для производства растворных сухих смесей применяются портландцемент  М400 ДО, отвечающий ГОСТ 10178-85. Сроки схватывания: начало, час – не ранее 45 мин; конец, час – не позднее 10 часов. Содержание камневидных включений не допускается. Нормальная густота цементного теста – 25-27%.

Большая часть заполнителей представляет собой кварц, известняк или доломит. В курсовой работе, в оцениваемой продукции в качестве заполнителя используются отходы производства автоклавного  ячеистого бетона. Влажность – не более 10 %.       Не допускается наличие посторонних включений. Преимуществом является безотходное производство, так как растворные строительные смеси в Республике Беларусь производят на силикатных заводах, где одним из видов отходов являются выше упомянутые. Так же снижаются экономические затраты, потому что закупать или добывать кварцевый песок, известняк или доломит нет необходимости.

Без добавок современные сухие  строительные смеси не могли бы существовать, и многие технические свойства не могли бы быть достигнуты. Содержание добавок обычно находится в пределах от 0.1 до 10 весовых %.

В качестве добавок для кладочных смесей используются  воздухововлекающие, водоудерживающие добавки.

В качестве водоудерживающей добавки  используется метилцеллюлоза. Метилцеллюлоза - простой метиловый эфир целлюлозы, представляет собой твердое вещество белого цвета без запаха и вкуса. Данная добавка увеличивает вязкость, удерживает воду во время реакции схватывания, оказывае уплотняющий эффект.

Для изготовления сухих смесей используют водорастворимую метилцеллюлозу со степенью замещения у = 140…200   (содержание метоксильных групп 24-33 %). Плотность метилцеллюлозы составляет 1,29-1,31 г/см³, насыпная масса – 0,3-0,5 г/см³. Водные растворы стабильны при рН от 2 до 12. В водных растворах метилцеллюлоза обладает хорошими поверхностно-активными свойствами, при нагревании до температуры 35-36 °С наблюдается желатинизация. С понижением температуры до температуры желатинизации гель разрушается.

Метилцеллюлоза способна сохранять свои свойства после растворения в воде, повторного высушивания и диспергирования (измельчения). Вязкость растворов метилцеллюлозы находится в пределах от 400 до 40 000 Мпа-с. При повышении температуры вязкость растворов метилцеллюлозы уменьшается. С увеличением вязкости повышается водоудерживаюшая способность. Такой же эффект наблюдается при увеличении концентрации метилцеллюлозы в растворе от 0,1 до 0,3 %.

Воздухововлекающие добавки оказывают   физическое действие путем вовлечения воздуха в микропорах в строительный раствор. Это приводит к уменьшению плотности жидкого строительного раствора, улучшению удобоукладываемости, а так же к более высокой водоотдаче жидкого строительного раствора. Вовлечение воздуха приводит улучшению изоляции от холода и тепла, но также и к понижению прочности. Используются воздухововлекающие добавки в порошкообразной форме и, главным образом, на основе солей натрия жирной кислоты (сульфонатов и сульфатов). Содержание вводимых воздухоудерживающих добавок в штукатурных растворах и кладочных строительных растворах обычно составляет от 0,01 до 0,06%. Оптимальные добавляемые дозы можно определить путем   текущего контроля содержания воздуха в строительном растворе и его удобоукладываемости[3, 4, 5, 6].

Основные контролируемые показатели качества сырья для производства растворных сухих смесей представлены в таблице 1.1

 

Таблица 1.1-   Показатели качества сырья

Объект контроля	Контролируемые  параметры
	Наименование	Номинальное значение	Предельное отклонение
1	2	3	4

Продолжение таблицы 1.1

1	2	3	4
Цемент ГОСТ10178-85	Определение марки цемента, не менее	400ДО
	Определение удельной поверхности, м2/кг	300	+100 -25
	Определение сроков схватывания цемента начало, мин конец, час	45 10
	Нормальная  густота цементного теста, %	25	+2
	Удельная  эффективная активность естественных радионуклидов, Бк/кг, не более	370
Заполнитель	Размер зерен , не более, %	Свыше 0,5 мм
	Насыпная  плотность, кг/м3	Не более 800
	Влажность, % не более	10
Добавки	Удельная  эффективная активность естественных радионуклидов, Бк/кг, не более	370
	Внешний вид
	Количество  поступившей добавки

 

 

1.2 Состав и физико-химические  свойства продукции

 

Состав растворных сухих смесей описывается в подразделе 1.1. В данном подразделе описывается основные физико-химические свойства растворных сухих смесей и представлены в таблице 1.2 [5, 6].

 

Таблица 1.2- Физико-химические свойства растворных сухих смесей

Вид показателей	Контролируемые показатели
1	2
Органолептические показатели:	- Внешний вид - Зерновой состав  - Цвет
Физико-химические показатели:	- Влажность, % не более  - Насыпная плотность,  кг/м , не более - Подвижность, см - Прочность на сжатие  раствора, МПа

Продолжение таблицы 1.2

1	2
	- Средняя плотность менее,  кг/м - Водоудерживающая способность,  не менее % - Расслаиваемость, % не более - Прочность сцепления  с основанием не менее, МПа - Прочность клеевого соединения  не менее, МПа - Морозостойкость, циклы - Коэффициент теплопроводности  не более, Вт/(м.К) - Коэффициент паропроницаемости  не менее мг/(м.ч.Па)
Показатели безопасности:	- Удельная эффективная поверхность  естественных радионуклидов

 

1.3 Особенности управления  качеством при производстве продукции

 

1.3.1 Описание технологического процесса

Описательная технологическая  схема производства растворных сухих смесей приведена в приложении А.

Основными этапами производства растворных сухих смесей являются:

- прием, хранение, подготовка и подача сырьевых компонентов растворной сухой смеси;

- приготовление растворной сухой смеси;

- фасовка и складирование растворной сухой смеси.

1.3.1.1 Прием, хранение, подготовка и подача сырьевых компонентов растворной сухой смеси

 Цемент. Цемент поступает на предприятие в самовыгружающихся хопрах. Выгружается в приемный бункер(21) , затем пневмокамерным насосом(22)  транспортируется в силоса хранения (23). Из силосов хранения с помощью насоса «Катрацем» (24) по пневмопроводу цемент подается в расходный бункер (25) дозировочного отделения.

 Заполнитель. Отходы изделий из ячеистого бетона доставляются автомобильным транспортом на крытый склад приемного отделения ЦЖБИ. Затем по мере необходимости автопогрузчиком загружаются в приемный бункер (4), откуда качающимся ленточным питателем (5) подаются на ленточный конвейер (6) и транспортируются в щековую дробилку (7). Дробленые отходы ленточным конвейером (8) и элеватором (9) загружаются в накопительный бункер (10), который снабжен шибером для регулирования подачи отходов ленточным конвейером (13) в шаровую мельницу (14). После помола заполнитель элеватором (15) подается в промежуточный бункер (16) из которого насосом «Катрацем» (17) по пневмопроводу закачивается в расходный бункер (18) дозировочного отделения участка по производству РСС.

 Добавки. Привозятся на предприятие автомобильным транспортом. Хранятся на центральном складе. Взвешивание и фасовка добавок производится лаборантом ОЗЛ.

1.3.1.2 Приготовление растворной сухой смеси

     Дозирование. Цемент и заполнитель шнековыми транспортерами (19, 26) загружаются в бункер с тензодатчиками (27), при помощи которых происходит поочередное, (т. е. сначала цемент затем заполнитель), взвешивание в определенных количествах.

 Перемешивание. Отдозированные цемент и заполнитель выгружаются в смеситель (28). По окончании времени выгрузки, подается сигнал о необходимости выгрузки добавок из бункера для ввода добавок в смеситель. После того как добавки высыпали в смеситель, происходит перемешивание в течение заданного времени всех компонентов смеси. Готовая растворная сухая смесь высыпается в бункер установки для фасовки сухих смесей (29).

 1.3.1.3 Фасовка и складирование растворной сухой смеси

 Фасовка. Растворная сухая смесь из бункера установки для фасовки сухих смесей подается и распределяется в два фасовщика (30, 31), с помощью которых смесь расфасовывается в бумажные клапанные мешки, затем взвешивается на весах (32, 33). Вес одного мешка с РСС 35кг +_1кг.

 Складирование. По ленточному конвейеру (34) мешки со смесью подаются на склад (35) и укладываются на деревянные поддоны.

1.3.2 Технологический контроль  при производстве растворных сухих смесей

Технологический контроль в производстве растворных сухих смесей охватывает весь процесс производства и в связи с его особенностями подразделяется на:

1) входной контроль сырья и полуфабрикатов;

2) операционный контроль;

3) контроль качества готовой продукции.

Для простоты рассмотрения и анализа  входного и операционного контроля производства растворных сухих смесей представим их  в виде карты контроля, которая приведена в приложении Б [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ТРЕБОВАНИЯ К ОЦЕНКЕ  КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

 

2.1 Показатели качества  продукции и их классификация

 

Для более качественного и ясного  раскрытия темы данного подраздела необходимо первоначально определиться, что такое показатель качества продукции. Показатель качества – количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции, составляющих ее качество, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления.

Обоснование выбора номенклатуры показателей качества производится с учетом:

- назначения и условий использования продукции;