Сухие строительные смеси (состав, технология, свойства) - Сергей Орехов

В связи с развитием российского рынка сухих строительных смесей, необходимостью популизации их среди профессиональных строителей, отделочников и широкого круга потребителей, появлением контрафактной продукции, а также для представления и отстаивания интересов предприятий отрасли в 1999 году было создано некоммерческое партнерство «Союз производителей сухих строительных смесей» по инициативе компаний ООО «ЭМ – Си Баухеми Россия» (ранее «Отли»), ЗАО «ПП «Крепс»» и ООО «Петромикс». Позднее в состав Союза вошли крупнейшие известные отраслевые фирмы [41].

Представленный экскурс в историческое и техническое развитие отрасли строительных растворов показывает важность и эффективность массового производства и применения качественных сухих строительных смесей различного назначения. При этом качество и экономические показатели выпускаемой продукции определяются выбором составляющих компонентов, рациональным их использованием и оптимальностью разработанной рецептуры. Это позволяет сформулировать одно из наиболее перспективных направлений развития данной отрасли непосредственно в России – организация производства высокоэффективных сухих строительных смесей с максимальным использованием местной сырьевой базы, в том числе отходов. При этом разработка эффективных строительных растворов должна учитывать специфику и потребности региона, затрагивать вопросы рационального использования минерального сырья и экологии региона.

2 Технологии производства сухих строительных смесей

Из определения термина «технология» следует, что это наука о способах и средствах переработки сырьевых материалов в предметы потребления [42]. Несмотря на кажущуюся простоту технологий сухих смесей, это производство с уверенностью можно отнести к одному из самых наукоемких.

Передовые работы в данном направлении охватывают решение проблем, связанных с технологической переработкой отдельного компонента, разработкой определенного процесса и конструированием целых производственных предприятий, что подтверждается значительным числом статей, появившихся в последние годы в СМИ [43, 62].

В настоящее время производством как отдельного технологического оборудования, так и целых производственных линий, их модернизацией посредством своих сил или совместно с зарубежными партнерами на территории Российской Федерации занимаются многие предприятия [44 – 57].

Обобщенная технологическая схема производства сухих строительных смесей расширенной номенклатуры представлена на рисунке 2.

Поставка исходных компонентов на предприятие осуществляется посредством авто- и железнодорожного транспорта, поз. 1, 2. Хранение вяжущих веществ предусмотрено на складах силосного типа 3. Химические модифицирующие добавки складируются в сухих отапливаемых помещениях 4. Заполнители и наполнители обычно хранятся на складах штабельного типа 5, 6.

Песок со склада 5 по галерее ленточных конвейеров 7 через питатель 8 подается в сушильный агрегат 9. Сушка песка осуществляется при температуре от 550 °C до 600 °С. Остаточная влажность песка обычно не превышает от 0,2 % до 0,3 %. После сушки песок поступает в промежуточный бункер 10. Далее посредством транспортеров 11 подается на классификацию 12 с разделением на необходимые фракции. Крупные и мелкие фракции удаляются в бункер отходов 13 и далее утилизируются, либо вывозятся в отвал. Готовые фракции направляются в металлические силосы 14, где хранятся раздельно по фракциям.

Минеральные наполнители, приготавливаемые на месте, проходят ряд технологических операций: посредством транспортирующих систем 18 и 20 со склада они поступают на сушку 16 через питатель 15 и далее на помол 17. Межоперационное хранение наполнителя осуществляется в промежуточных бункерах 19 и 22.

С промежуточного бункера наполнителей 22, склада фракционированного песка 14 и складов готовой продукции 3 и 4 компоненты поступают в расходные бункера 23, 24, 25, 26 смесительного отделения. Через дозатор 27 и ленточный питатель 28 материалы в строго определенном порядке поступают в смеситель 29.

Перемешивание сыпучих материалов продолжается в течение 60-180 с. Полученная смесь поступает в промежуточный бункер-накопитель готовой продукции 30, а затем через систему транспортеров 31 в упаковочную машину 32, где осуществляется автоматическое отвешивание сухой смеси, наполнение соответствующих бумажных мешков и их упаковка.

Готовые мешки или пакеты с сухой смесью автоматом-манипулятором укладываются на деревянные поддоны или контейнеры 33 и отправляются на склад готовой продукции 34.

На данный момент, по мнению некоторых специалистов [58], все заводы и установки по схеме расположения оборудования можно разделить на горизонтальные, вертикальные и смешанные.

1 – автотранспорт; 2 – железнодорожный транспорт; 3 – склад цемента; 4 – склад химических добавок; 5 – штабельный склад песка; 6 – склад минеральных наполнителей; 7, 18, 20, 11, 31 – системы транспортирования; 8, 10, 15,, 19, 22 – бункера промежуточного хранения материалов; 9, 16 – сушильное оборудование; 17 – помольное оборудование; 12 – классификаторы песка; 14 – склад фракционированного песка; 23, 24, 25, 26 – расходные бункера смесительного отделения; 28 – питатель ленточный; 27 – система дозаторов; 29 – смеситель; 30 – накопительный бункер готовой сухой смеси; 32 – фасовочная машина; 33 – укладчик мешков, 34 – склад готовой продукции.

Рисунок 2 – Технологическая схема производства сухих строительных смесей расширенной номенклатуры

При горизонтальном расположении технологических линий помимо основного оборудования в состав установок заводов входят вспомогательные агрегаты для аспирации и обеспечения сжатым воздухом. Преимущество заводов, работающих по данной схеме, в том, что не требуется специально запроектированных высотных сооружений и они могут размещаться в существующих, например, складских помещениях или стройплощадках заводов ЖБИ. Эта конструкционная схема больше ориентирована на модернизацию производственных площадей с целью выпуска сухих строительных смесей. Разработки в данном направлении весьма эффективны, т.к. отличаются меньшими капитальными затратами, чем при организации нового производства.

При реконструкции предприятий удается использовать часть уже имеющегося оборудования и применять наиболее экономичную схему. Такие установки введены в действие в Самаре, Пензе, Белгороде (рисунок 3) [59].

Еще одной уникальной разработкой отечественных проектировщиков является создание производств сухих строительных смесей на базе асфальтобетонных заводов, схема размещения установки на предприятии представлена на рисунке 4.

Рисунок 3 – Технологическая линия сухих смесей

Рисунок 4 – Размещение установки на промплощадке АБЗ в г. Белгород

В данном случае линия по производству сухих смесей размещается в непосредственной близости от сушильного барабана и получает сухой песок из элеватора АБЗ. При этом выпуск сухих смесей, как отмечают авторы, можно наладить без нарушения технологической цепочки производства асфальта.

По вертикальной схеме работает большинство заводов западноевропейских стран. Принцип вертикальной схемы завода сухих смесей заключается в размещении силосов сырьевых материалов в верхней части сооружения над вытянутой сверху вниз цепочкой технологического оборудования.

Сырьевые материалы поднимаются вверх один раз при загрузке их в силосы, и далее при прохождении всех технологических операций происходит движение компонентов и готовой продукции вниз. Гравитационная подача материалов является главным достоинством завода с вертикальной схемой размещения оборудования. При этом количество транспортирующих устройств между весами, смесителями и фасовочной машиной сводится к минимуму. Тогда как при горизонтальной схеме расположения оборудования именно транспортирующие устройства создают проблемы, особенно при чередовании рецептур смесей.

Недостатком вертикальной схемы производства является необходимость строительства мощной опорной конструкции, несущей нагрузки от заполненных силосов.

К наиболее совершенным относятся специальные заводы башенного типа с вертикальной схемой расположения оборудования, представленные на рисунке 5.

Перечисленные заводы полностью оснащены оборудованием крупнейшей машиностроительной фирмы ООО «ВСЕЛУГ» [60].

Определенный интерес представляют мини-заводы сухих смесей МЗС-10 и МЗС-10М, разработанные ЗАО «Стройпрогресс – Новый век» [61], которые относятся к заводам со смешанной компоновкой технологического оборудования (рисунок 6).

Это быстромонтируемые модульные заводы контейнерного типа, изготовляемые в виде блочной системы, в которую входят следующие блоки: смесительный, бункерный, блок сушильного оборудования, воздухоочистительный и внеблочное оборудование.