Производство стройматериалов

В создании искусственных строительных материалов равно как и в добыче и обработке природных, возникает необходимость контроля и измерения уровня веществ в ёмкостях, баках, силосах и т.п. или определения массы, объема посредством измерения уровня.

Ниже приведены некоторые виды производства стройматериалов, где требуется измерять или контролировать уровень веществ:

Производство цемента
Приготовление строительных растворов и бетона на их основе
Производство кирпича
Переработка руды
Производство гравия, щебня
Производство асфальта
Добыча песка

Производство цемента

Цемент получают при нагревании извести и глины или других материалов сходного валового состава до температуры 1450°С, образуются гранулы клинкера, которые перемешивают с несколькими процентами гипса и тонко перемалывают. Гипс можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67 % СаО, 22 % SiO2, 5 % Аl2О3, 3 % Fе2O3 и 3 % других компонентов.

Контроль расхода, массы вещества, его уровня требуется практически на всех стадиях производственного цикла: при добыче и доставке сырья для цементной промышленности, его хранении, измельчении, обжиге, фасовке, транспортировке.

К измерительной технике предъявляют высокие требования агрессивная пыль и высокие температуры, а высота бункеров для клинкера, в зависимости от производительности цементного завода, может достигать 50 метров.

Приготовление строительных растворов и бетона на их основе

Строительные растворы представляют собой тщательно отдозированные мелкозернистые смеси, состоящие из неорганического вяжущего вещества (цемент, известь, гипс, глина), мелкого заполнителя (песка, дроблёного шлака), воды и в необходимых случаях добавок (неорганических или органических).

Строительные растворы классифицируют по средней плотности: тяжёлые, лёгкие. По назначению: гидроизоляционные, теплоизоляционные, кислотостойкие, талтопогенные, инъекционные, кладочные, отделочные, перекачиваемые по трубопроводам и др.

Растворы приготовленные на одном виде вяжущего вещества, называют простыми, из нескольких вяжущих веществ - смешанными. В зависимости от количества вяжущего вещества и мелкого заполнителя растворные смеси подразделяют на жирные — с содержанием большого количества вяжущего вещества. Нормальные — с обычным содержанием вяжущего вещества. Тощие — содержащие относительно небольшое количество вяжущего вещества (малопластичные).

В зависимости от вида раствора, кроме цемента и песка в него добавляются различные наполнители и добавки:
гидроизоляционные — алюминат натрия, нитрат кальция, хлористое железо, битумная эмульсия;
кладочные, штукатурные — глина, гипс, известь, шлак;
акустические растворы — портландцемент, шлакопортландцемент, известь, пемза, перлит, керамзит, шлак.

Для приготовления различных видов бетона, на основе строительных растворов, используется большое разнообразие наполнителей. Не вдаваясь в детали, это: гравий, щебень (базальт, известняк, гранит), керамзит, гранитная крошка, тальк, толченый кварц, аэросил, шлак, барит, магнетит, лимонит, эпоксидная смола, бишофит, хлорид кальция, нитрат кальция, жидкое стекло и др.

Уровень любого из перечисленных веществ, их смесей и растворов в любых комбинациях и пропорциях можно измерить радиоволновым методом.

Производство кирпича

Красный кирпич

Керамический (красный) кирпич — кирпич, производимый из глины с применением различных добавок (для регулирования тех или иных свойств) с последующим обжигом. Один из двух основных видов кирпича, наряду с силикатным (белым). Общего кроме размеров и формы у них ничего нет.

Керамический кирпич различают:
по размерам: одинарный, утолщённый, модульных размеров, "евро";
по наличию пустот: полнотелый, пустотелый;
по тепло-техническим свойствам (плотности): эффективный, обыкновенный и т.д.
Керамический кирпич может быть пластического формования (чаще) и полусухого прессования.

По применению данный кирпич делится на три вида: рядовой (для устройства внутренних частей несущих и ограждающих конструкций, перегородок, забутовок и т.д.), лицевой кирпич (лицевой - для облицовки) и специальный (например, для дымохода или печи — в данном случае огнеупорный или печной). Лицевой кирпич может быть как окрашен или офактурен (по одной или двум граням - тычку и ложку), так и без какой-либо отделки, но с качественной поверхностью граней.

Силикатный кирпич

Силикатный кирпич изготавливается из смеси кварцевого песка, воздушной извести и воды. Отформованный кирпич подвергается автоклавной обработке — воздействию насыщенного водяного пара при температурах 170—200 °C и высоком давлении. В результате применения такой технологии образуется искусственный камень.

Силикатный кирпич обычно применяется для возведения несущих и самонесущих стен и перегородок, одноэтажных и многоэтажных зданий и сооружений, внутренних перегородок, заполнения пустот в монолитно-бетонных конструкциях, наружной части дымовых труб.

Облицовочный кирпич

Лицевой кирпич — кирпич, предназначенный для наружной отделки стен и фундаментов зданий.

Лицевые кирпичи служат для украшения здания. Когда мы рассматриваем понравившееся нам здание, мы видим именно лицевые кирпичи, которыми отделаны его стены, поэтому они должны иметь хорошие декоративные характеристики:
разнообразные цвета - кроме традиционных красного и белого цветов, желтые, коричневый, синие, зеленые и т.д.
различные формы - стандартная форма, с загругленными или скошенными углами, волнистые и т.д.
различные фактуры - гладкие и шероховатые, блестящие или тусклые, в зависимости от технологии обработки.

Лицевые кирпичи служат для защиты стен здания. Лицевые кирпичи образуют оболочку, которая изолирует стены здания от механических воздействий и влияния различных погодных условий, поэтому они должны быть крепкими и стойкими:
высокая прочность - киприч должен быть прочным, чтобы выдерживать механические удары и вес верхних рядов;
низкое водопоглощение - кирпич не должен впитывать много влаги, чтобы сырость не проникала внутрь здания;
высокая морозостойкость - кирпич должен выдерживать не разрушаясь много замерзаний и оттаиваний;
хорошая цветостойкость - кирпич не должен выцветать под воздействием прямых солнечных лучей.

Лицевые кирпичи используются как для наружной отделки домов, котеджей, зданий, заборов, так и для внутренней отделки стен, каминов и т.д.

Огнеупорный кирпич

Огнеупорный кирпич — кирпич, предназначенный для внутренней облицовки печей, каминов, дымоходов и дымовых труб. Огнеупорные кирпичи, бывшие в употреблении, называются огнеупорным ломом и используются в переработке.

Огнеупорные кирпичи служат для изоляции огня. Огнеупорные кирпичи образуют оболочку, которая защищает кладку печи от прямого огня или раскаленных углей, поэтому их должна отличать:
жаростойкость — кирпич должен выдерживать длительный нагрев до температуры 1000 °C без потери прочности;
высокая термостойкость — кирпич должен выдерживать без потери прочности много раскаливаний и остываний;
низкая теплопроводность — кирпич должен сохранять тепло внутри печи или камина.

Огнеупорные кирпичи служат для сохранения тепла. Печи и камины создают уют в доме — они накапливают и постепенно отдают тепло, поддерживая в доме приятную температуру, поэтому огнеупорные кирпичи должна отличать:
большая тепловая инерция — кирпич должен долго нагреваться и медленно остывать;
большая теплоёмкость — кирпич должен накапливать много тепла

Тротуарный кирпич

Тротуарный кирпич является прочным основанием для покрытия улиц и дорог. На протяжении веков брусчатка использовалась не только как строительный материал, но и как декоративный элемент.

Достоинством тротуарного кирпича является сочетание таких характеристик, как:
удобный для кладки размер;
высокая устойчивость к механическим, химическим и обусловленным окружающей средой воздействиям;
природный вид сырья (брусчатка производится из различных сортов глины без химических добавок);
долговечность использования и устойчивость к старению;
естественные цвета и оттенки дорожного кирпича, созданные самой природой;
возможность многократного использования (клинкер является крепким и надежным строительным материалом, который выдерживает многие годы эксплуатации);
тротуарный кирпич экономически выгоден, так как является одновременно и строительным материалом, и декоративным элементом, имеющим различные формы и цветовые гаммы)

Тротуарная плитка

На данный момент это распрастраненный строительный материал.

Бетонная тротуарная плитка имеет то же назначение, что и тротуарный кирпич.

Производят ее двумя основными методами: вибролитьем и вибропрессованием сухих смесей.

Вибролитьё

Бетонная смесь укладывается в пластиковую форму. Форма ставится на вибростол (стол с непрерывно вибрирующей поверхностью) и выдерживается на нём некоторое время. После того как бетонная смесь в форме утрамбовалась, форма снимается со стола и выстаивается при температуре 38 градусов около 12 часов, после чего из неё достается готовое изделие.

Вибропрессование

Бетонная смесь укладывается в пресс-форму (матрицу), которая стоит на станине. Станина непрерывно вибрирует. На смесь сверху начинает давить пуансон (деталь обратная матрице, идеально точно входящая в неё, как поршень в цилиндр) и давит до полного уплотнения смеси. Пуансон тоже непрерывно вибрирует. После этого матрица и пуансон поднимаются, а на поддоне остается готовое изделие. Метод высокопроизводителен и допускает высокую степень автоматизации в производстве тротуарной плитки.

Переработка руды

Возможность переработки руды обуславливается её запасами. Понятие руды изменяется в результате прогресса техники, с течением времени круг используемых руд и минералов расширяется.

Различают много типов руд: металлические, неметаллические рудные полезные ископаемые;
полиметаллические руды;
комплексные;
по содержанию полезного компонента: бедные, богатые;
первичные, вторичные;
сплошные (массивные), рассеянные (вкраплённые);
радиоактивные;
по содержанию минерала: железные, никелевые, марганцевые, алюминиевые, вольфрамовые, золотые, кобальтовые, молибденовые, медные, ниобиевые, свинцовые, оловянные, платиновые, и т.д.
Технологические процессы переработки руды весьма разнообразны. Дробление, грохочение, измельчение, сепарация, обжиг, флотация, промывка, обезвоживание, сгущение, сушка, обогащение.

Производство гравия, щебня

Гравий - это природный или искусственный материал, представляющий собой окатанные обломки горных пород размером 5-70 мм и гладкую поверхность.

Щебень — неорганический зернистый сыпучий материал с зернами крупностью свыше 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления.

Радиоволновое измерение производят для:
равномерной загрузки бункеров камнедробилок;
контроля и измерения уровня заполнения силосов хранения.

Производство асфальта

Технологическое изготовление данного вещества возможно только на специализированных заводах. При этом от возможностей производственного оборудования зависит уровень качества продукции.

Современный асфальт должен отвечать всем требованиям и нормам, которые предъявляются к подобным материалам.

Любая асфальтовая и асфальтобетонная смесь состоит из инертных и связующих компонентов, также применяются специальные добавки.

Асфальт — смесь битумов с минеральными материалами: мелкофракционным щебнем или гравием, песком и минеральным порошком. Применяют для устройства покрытий на автомобильных дорогах, как кровельный, гидро- и электроизоляционный материал, для приготовления замазок, клеев, лаков и др.

Асфальтобетон – смесь связующих компонентов и добавок с крупными фракциями щебня или гравия.

Применяется для устройства автомобильно-дорожных и аэродромных покрытий, эксплуатируемых плоских кровель, в гидротехническом строительстве.

Одним из составляющих технологического процесса, обеспечивающего качественное и экономичное производство асфальта и продуктов на его основе, является измерительный контроль процесса приготовления асфальта.

Помимо рядового контроля уровня жидких и сыпучих продуктов, в производстве асфальта стоят задачи измерения уровня продукта (например, жидкого битума) с повышенной температурой, достигающей 250°C, обладающего свойством налипания и вспенивания.

Добыча песка

Сфера применения песка широка и значительна.

Кроме того, что песок является существенной составной частью большинства строительных материалов, он используется для намывки участков под строительство, при возведении автомобильных дорог и железнодорожных путей, насыпей, в строительстве для обратной засыпки, для ландшафтного дизайна, при благоустройстве территорий, песком решают проблему гололеда на дорогах в зимний период. Песок используют для производства бетона, железобетонных изделий, асфальтобетонных смесей, для устройства дренажа, фильтрования и очистки воды, для пескоструйной обработки, при изготовлении форм для литья металлических изделий и конструкций, кроме того песок является основным компонентом при изготовлении стекла.

По крупности зёрен пески бывают: крупные, средние, мелкие и очень мелкие.

В торговле песок классифицируется по месту происхождения и произведённой обработке:
Речной песок;
Карьерный мытый песок;
Карьерный сеяный песок;
Морской песок;
Строительный песок

Песок еще подразделяется и по классам. От классности песка зависит область его применения.

При добыче природного, производстве искусственного песка, их сортировке, переработке, транспортировке, встают задачи непрерывного измерения уровня, контроля наличия продукта в пороговых точках. Наиболее простым способом решения данных задач, является использование бесконтактного измерителя или сигнализатора. Выбор сводится к нескольким типам приборов из которых наиболее распространёнными являются: ультразвуковые и радиоволновые. Последние, они же радарные – наиболее предпочтительны, т.к. не зависят от изменения свойств среды (температура, давление, пыль, пар и т.д.) по которой распространяются радиоволны.