ПОЛИМЕРБЕТОНЫ

Серийное производство на поточных линиях

При разработке технологии и проекта завода исполь­зован опыт работы действующих цехов в Усть-Камено­горске, Джезказгане, Московского медеплавильного и медеэлектролитного завода, а также опыт изготовления полимербетонных конструкций на Алмалыкском и Бал­хашском горно-металлургических комбинатах [138, 139]. Особенностями разработанной технологии являются: возможность получения полимербетонных изделий с однородной структурой и постоянными фпзико-механиче - скими свойствами;

Цикличность или непрерывность технологического процесса, которые определяются габаритами изготовляе­мых изделий и видом связующего. Операции виброфор­мования, термообработки, нанесения защитного покры­тия осуществляются на движущемся напольном конвей­ере. При этом тепловая обработка изделий осуществля­ется по ускоренному режиму в специальных печах аэро­динамического прогрева ПАП;

Универсальность. На одном конвейере можно изго­Товлять детали различных размеров и формы — сплош­ные, ребристые и пространственные из тяжелого поли­мербетона или легкого (на керамзитовом или аглопорн - товом заполнителе), Максимальный размер изделий: длина 12 000, ширина 3000 п высота 3000 мм. Изменение номенклатуры изделий связано с незначительными за­тратами по переоснастке форм;

Изготовление крупноразмерных изделий с высокой степенью готовности. Это позволяет сократить затраты труда на строительстве и сроки возведения зданий и сооружений;

Обеспечение заданной производительности от 5000 до 10 000 м3/год в зависимости от количества и производи­тельности принятого оборудования.

По разработанной технологии можно выпускать кон­струкции из полимербетонов на основе фурановых смол типа ФА или ФАМ, полиэфирных типа ПН-1, карбамид - но-фурфурольных, метилметакрилате и др. [138, 139J.

Технология полимербетонных изделий включает че­тыре основных передела: подготовку составляющих, при­готовление пол имер бетонной смеси, формование и виб­роуплотнение изделий и их термообработку (рис. 72).

Подготовка составляющих. Кислотостойкие песок и щебень поступают железнодорожным или автомобиль­ным транспортом и разгружаются на складе заполните­лей, откуда песок и щебень с помощью ленточного пи­тателя подают в бункера.

Из бункеров песок и щебень через систему питателей ленточного конвейєра и элеватора подают и просеивают на грохоте и далее направляют в сушильные барабаны.

Температура материала при выходе из сушильного барабана около 100°С. Из сушильного барабана песок и щебень подают в охладительный барабан, в котором материал охлаждается до 30°С. Затем с помощью эле­ватора песок и щебень поступают в расходные бункера над смесителем.

Из промежуточного бункера часть щебня фракций 2—3 мм подается ленточным питателем на лротивоточ- ную струйную мельницу, где его измельчают до круп­ности частиц 30—40 мкм. Измельченный щебень пнев­мотранспортом подается в осадительные циклоны, отку­да через шлюзовые питатели он поступает в расходный бункер микронаполнителя.

Смола ФА (ФАМ) или другое связующее поступает

На склад материалов в бочках или железнодорожных цистернах, где их переливают в горизонтальную цельно­сварную емкость объемом 25 м3. Со склада смолу пере­качивают по теплоизолированному трубопроводу центро­бежными насосами в расходную емкость объемом 2 м3 производственного отделения, откуда он самотеком по­ступает на дозаторы узла смешения.

Бензолсульфокислоту со склада в производственное отделение транспортируют расплавленной. Для этого предварительно вскрытые барабаны с БСК устанавлива­ют отверстиями вниз в камеры с подогревом, где кисло­ту нагревают и плавят. По мере расплавления она из ба­рабанов вытекает в обогревательный бак-накопитель. При накоплении 1,5—1,8 т и достижении температуры расплава 50—60°С кислоту перекачивают по обогрева­емому теплоизолированному трубопроводу лабиринт­ным насосом в вертикальную обогреваемую расходную емкость объемом 2 м3, откуда она самотеком поступает на дозаторы узла смешения производственного отделения.

Температура ФАМ при подаче в дозаторы должна быть не более 25—30°С, БСК — 40—45°С. Камеры для разогрева, бак-накопитель, насосы, арматуру, трубопро­воды - и расходную емкость для БСК выполняют из кис­лотостойкой стали12Х18Н10Т.

Составляющие дозируют серийными дозаторами, ко­торые используют при изготовлении цементного бетона. Точность дозировки: ФАМ, БСК и микронаполнитель — ±1%; заполнители средней и крупной фракции (песок, щебень) —+2% по массе.

Приготовление полимербетонной смеси происходит в два этапа: на первом готовят связующее, смешивая смо­лу, микронаполнитель, пластификатор и отвердитель, на втором — перемешивают готовое связующее с крупным и мелким заполнителями в бетономешалках принудитель­ного действия.

Связующее приготовляют смешением отдозированных микронаполнителя, пластификатора, смолы и отвердите­ля в непрерывно работающем турбулентном смесителе. Время перемешивания загруженных компонентов не бо­лее 30 с.

Полимербетонную смесь готовят последовательным смешением сухих заполнителей (песка и щебня), затем в непрерывно работающий бетоносмеситель подают свя­зующее. Время смешения заполнителей (сухой. смеси) 1,5—2 мин; сухой смеси заполнителей со связующим-— 2 мин; выгрузки полимербетонной смеси — 0,5 мин. Пе­сок и щебень подаются в бетоносмеситель дозаторами. Смеситель должен быть оборудован термодатчиками и аварийным устройством для подачи воды при внезапной аварии или при нарушении технологического процесса, когда необходимо остановить реакцию структурообразо- вания полимера.

Запорная арматура аварийной подачи воды должна быть полностью герметичной, исключающей попадание воды в смеситель.

Формование и уплотнение полимербетонной смеси. Полимербетоиную смесь подают в бетоноукладчик под­весного типа с передвижным бункером и заглаживаю­щим устройством, который равномерно распределяет по­лимербетоиную смесь по форме изделия.

Уплотняют полимербетоиную смесь на резонансной виброплощадке с горизонтально направленными колеба-- ниями. Амплитуда колебаний 0,4—0,9мм по горизонтали, 0,2—0,4 мм по вертикали, частота 2600 кол/мин. Время виброуплотиения 2 мин.

Укладку и виброуплотнение смеси производят в за­крытом помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией. Одновременно с формованием полимербе - тонных конструкций формуют контрольные образцы раз­мером 100ХЮ0ХЮ0 мм для определения прочности по - лимербетона на сжатие. На каждое изделие из полимер - бетона объемом 1,5—2,4 м3 изготовляют три контрольных образца.

Термообработка полимербетонных изделий. Для по­лучения изделий с заданными свойствами в более корот­кие сроки их направляют с помощью напольного конвей­ера в камеру термообработки. Термообработку изделий проводят в печи аэродинамического нагрева, типа ПАП, обеспечивающей равномерное распределение температу­ры по всему объему.

После тепловой обработки готовые изделия автома­тически перемещаются конвейером в технологический пролет, извлекаются из формы и направляются на склад готовой продукции. Освободившуюся форму очищают от посторонних предметов и остатков полимербетона и го­товят к формованию очередного изделия.

Весь завод обслуживают 20 человек при работе в две смены. Все операции в соответствии с принятой техно-

Логией максимально механизированы и автоматизирова­ны. Мощная приточно-вытяжная вентиляция обеспечива­ет нормальные условия работы в цехе. Отходящие газы на специальной установке сжигаются. Производственные стоки направляются в очистные сооружения, запыленный воздух подается на тонкую очистку в систему пылеулав­ливания.

В цехе могут быть предусмотрены отделения для по­лучения стеклопластиковой арматуры, приготовления по- лимеррастворного компаунда на основе смолы ФАМ в виде двух упаковок: сухой смеси микронаполнителя, пес­ка и отвердителя и смолы с модифицирующей добавкой. Полимерраствор из этих двух упаковок готовится непо­средственно на строительной площадке путем их пере­мешивания. В цехах системы Минцветмета предусмотре­ны отделения приготовления специальных ампул для крепления горных выработок.

Эксплуатация ванн электролиза цинка и меди из по­лимербетонов в течение 15 лет показала надежность применяемого материала в емкостных сооружениях. Это позволило разработать конструкции баковой аппаратуры сгустителей, баков-мешалок, пачуков, отстойников, башен и сборников сернокислотного производства, причем осо­бое внимание было обращено на конструктивное реше­ние стыков и их герметизацию. Отдельные элементы между собой соединяют стальными болтами или арма­турными предиапряженными стержнями. Для гермети­зации стыков служат резиновые прокладки. В целях повысить трещиностойкость конструкций отдельные эле­менты аппаратов выполняют предварительно напряжен­ными.

При проектировании баковой аппаратуры особое вни­мание уделяют расчету на воздействие повышенных тем­ператур, которые вызывают значительно большие уси­лия, чем механические. Строительные конструкции и ба­ковую аппаратуру рассчитывали на ЭВМ.

Для повышения долговечности и экономии металла в изделиях полностью исключены стальные закладные эле­менты, выступающие иа поверхности конструкций. Со­единение последних между собой и их крепление в по- лимербетоне предусмотрено па арматурных штырях и с помощью полиэтиленовых болтов.

Для строповки конструкций использованы специаль - ьге полиэтиленовые закладные детали, позволяющие грименять съемные строповочные элементы.

В последнее время все больший интерес проявляется к строительным отделочным материалам из поднчеррас - пзоров н полимербетонов на основе полиэфирных смол, метилметакрилате и других связующих. Особенно зна­чителен этот интерес в тех районах, в которых отсут­ствуют запасы мрамора и других природных отделочных материалов. Например, в Туркменской ССР имеются практически неограниченные запасы каракумских бар­ханных песков и весьма ограничены месторождения природных отделочных материалов. Поэтому один из первых цехов для получения полимербетонных отделоч­ных плит был построен на Ашхабадском комбинате стро­ительных материалов и конструкций. В разработанный состав входит более 50% барханных песков, такой поли­мербетон получил название «барханлит»[14]. Это мелкозер­нистый полимербетон, состоящий из местных наполните­лей, заполнителей и синтетического связующего.

По разработанной технологии из барханлита можно получать изделия с однородной структурой, постоянны­ми физико-механическими свойствами, широкой цветной гаммой. Формование, виброуплотнение и термообработ­ка изделий осуществляются на движущемся конвейере. Тепловая обработка изделии ло ускоренному режиму производится в специальных камерах полимеризации. На поточной линии можно изготовлять детали различных размеров и конфигурации из тяжелого или легкого по­лимербетона. Максимальный размер изделий 120Х80Х X20 см. Изменение номенклатуры изделий связано с незначительными затратами на пере оснастку форм.

Производительность цеха от 25 000 до 50 000 м3 изде­лий в год. Разработанная технология позволяет полу­чать изделия из барханлита на основе полиэфирных смол и метилметакрилата. Технология включает четыре ос­новных передела: подготовка составляющих приготовле­ние барханлитовой смеси, формование, уплотнение изде­лий и их термообработка.

Компоненты барханлита — горномытый и барханный песок доставляют железнодорожным или автомобиль­ным транспортом и выгружают в приемный бункер, из которого раздельно инертные материалы ленточным коп-

Вейером подают в сушильный барабан, температура ма. териала при выходе из барабана 'составляет 100—115°С - Из сушильного барабана с помощью элеватора заполни­тели поступают на просеивание в сито-бурат, а после просева — в бункер-накопитель. Из бункера-накопителя ковшовым элеватором заполнители направляются в рас­ходные бункера отдельно по фракциям. Микронаполни­тель (барханный песок) после помола в шаровой мель­нице тоже через элеватор поступает з расходный бункер. Сухие компоненты отвешивают весовыми дозаторами и подаются ленточным конвейером и элеватором в смеси­тель принудительного действия емкостью 250 л для пред­варительного перемешивания. После перемешивания с помощью ленточного конвейера сухие компоненты тран­спортируют в расходный бункер смесительной установки.

Полиэфирную смолу ПН-1 или другое связующее, а также отвердитель со склада материалов по трубопро­воду насосом перекачивают в расходные емкости—для смолы, инициаторов полимеризации и ускорителя твер­дения.

Приготовление полимербетонной смеси осуществляют в смесительной установке «Респекта» (ФРГ) непрерыв­ного действия со шнековой смесительной головкой. Ре­жим подготовки компонентов и приготовления смеси ре­гулируют с пульта управления. Полимерное связующее (ПН-1 или ПН-3) перед подачей в смесительную головку нагревают до 50—60°С в самой установке.

В смесительную головку установки отдельно подают полимерное связующее, сухую смесь сыпучих компонен­тов, инициатор полимеризации, ускоритель и пигмент. По ходу шнека связующее непрерывно перемешивается сначала со смесью сыпучих компонентов, инициатором полимеризации и ускорителем, а в конце смесительной головки — с пигментом. Готовая полимербетонная смесь заливается в подготовленную форму непосредственно со смесительной головки установки. Непрерывная подача полимербетонной смеси в одну форму зависит от типо­размеров изделия и производительности смесительной головки.

Поверхность плит выравнивают вручную специаль­ным фторопластовым шпателем и вибрированием непо­средственно в форме на горизонтальном вибростоле с частотой колебаний 2500—3000 и амплитудой 0,5 мм в течение 15—20 с.

Фактурный слой барханлитовых облицовочных плит наносят до формовки смеси на специальном посту путем заливки фактурной композиции на поддон формы с по­следующим выравниванием ее фторопластовым шпате­лем и частичным отверждением в камере непрерывного действия при температуре 50±10°С в течение 25—30 мин. Форма с фактурным слоем с помощью рольганга пода­ется на пост формовки. С поста формовки формы с уп­лотненными барханлитовыми смесями по рольгангам поступают в камеру полимеризации, по которой они не­прерывно движутся в течение 45—60 мин. Температура в камере полимеризации для плит на основе полиэфир­ных смол 80±10°С, а для плит на основе метилметакри­лате—30±10°С.

После камеры полимеризации из форм извлекают го­товые изделия. Затем плиты сортируют и отправляют на посты маркировки, технического контроля, упаковки и далее на склад готовой продукции. Освободившиеся формы подают на пост подготовки, где их чистят, сма­зывают и направляют через камеру на пост формовки. На пост формовки изделия формы поступают, подогре­тые до 30—40°С для ускорения полимеризации полимер­бетонной смеси.

В настоящее время изготовление полимербетонных отделочных плит организовано многими зарубежными фирмами. Однако следует отметить, что независимо от принятой технологии (формование непрерывной ленты заданной толщины с последующей разрезкой на необхо­димые размеры алмазными пилами или формование мо­нолитных блоков с их разрезкой на миогопильных стан­ках) лицевая сторона полученных плиг подвергается шлифовке и полировке. Отличительная особенность тех­нологии барханлитовых плит — формование полимербе­тонной смеси в горизонтальных формах со стеклянным или шлифованным до 7 класса металлическим поддоном. Специально разработанная разделительная смазка в сочетании с такими поддонами позволяет получить ли­цевую поверхность плит, не требующую шлифовки и полировки.

Весь цех обслуживает 12 человек при односменной работе. В соответствии с принятой технологией все опе­рации максимально механизированы и автоматизирова­ны. Приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает нор­мальные условия работы. При производительности цеха 25000 м' изделий из бархаплита экономический эффект составляет 650 тыс. руб. в год [146, 147J.

Аналогичный цех с использованием смесительной ус - тановки «Респекта» построен СКТБ «Дезинтегратор» (Таллин). В отличие от ашхабадского цеха здесь исполь­зуется бесетирольиая полиэфирная смола типа НПС- 609-21М.

На основе инструктивно-нормативных документов, опыта проектирования и эксплуатации различных конст­рукций НИИЖБ, МИИТ, Гипроцветмет и др. раз­работали рабочие чертежи типовых конструкций из ар - моп оли мер бетон а, а также конструкции промышленных зданий для экспериментального строительства, ванн электролиза цинка и меди, различной баковой аппара­туры для гидрометаллургических цехов, подванных эста­кад и встроенных этажерок для цехов электролиза цинка и меди, фундаментов под технологическое оборудование, блочных футеровок баковой аппаратуры.

Почти 20-летний опыт разработки и внедрения армо - полимербетонных конструкций в промышленности пока­зал весьма высокую экономическую целесообразность применения таких конструкций, значительное снижение трудоемкости и затрат на ремонтнонвосстановительные работы.