Содержание статьи
Силосы для хранения цемента
Цемент является основным вяжущим компонентом сухих строительных смесей и требует особо тщательного подхода к организации хранения. Силосы для цемента представляют собой вертикальные металлические емкости цилиндрической формы с коническим днищем, предназначенные для бестарного хранения и выдачи цементного порошка.
Конструктивные особенности силосов
Силос для цемента состоит из нескольких основных элементов. Цилиндрический корпус изготавливается из листовой стали толщиной от 4 до 12 мм в зависимости от объема емкости. Для силосов вместимостью более 100 кубических метров применяется дифференцированная толщина стенок: нижняя часть выполняется из стали 10-12 мм, верхняя — 4-5 мм. Такое решение обусловлено неравномерным распределением нагрузки по высоте силоса.
Коническое днище с углом наклона 45-60 градусов обеспечивает беспрепятственную разгрузку цемента самотеком под действием силы тяжести. В нижней части конуса располагается выпускное отверстие с шиберным затвором, через которое материал подается в шнековый транспортер или систему дозирования.
Верхняя часть силоса оборудуется плоской крышкой с загрузочным патрубком для приема цемента от пневмотранспорта или цементовоза. На крышке устанавливается фильтр-пылеуловитель, который предотвращает выброс цементной пыли в атмосферу при загрузке и одновременно обеспечивает сброс избыточного давления.
| Объем силоса, куб. м | Вместимость, тонн | Диаметр, м | Высота, м | Толщина стенки, мм |
|---|---|---|---|---|
| 25-50 | 35-70 | 2,5-3,0 | 8-12 | 4-5 |
| 50-75 | 70-105 | 3,0-3,5 | 12-15 | 5-6 |
| 75-100 | 105-140 | 3,5-4,0 | 15-18 | 5-8 |
| 100-150 | 140-210 | 4,0-5,0 | 18-22 | 6-10 |
| 150-200 | 210-280 | 5,0-6,0 | 22-25 | 8-12 |
Типы силосов
По конструктивному исполнению силосы подразделяются на цельносварные, разборные и мобильные. Цельносварные силосы представляют собой монолитные конструкции объемом до 75-100 кубических метров. Они изготавливаются на заводе и транспортируются к месту установки в полностью собранном виде. Главное преимущество — высокая герметичность сварных швов и минимальный риск разгерметизации при эксплуатации.
Разборные силосы доставляются на объект в виде отдельных сегментов, которые соединяются болтовыми креплениями. Такое решение позволяет транспортировать емкости большого объема и упрощает монтаж на ограниченных площадках. Разборная конструкция также обеспечивает возможность перемещения силоса при изменении производственной схемы.
Мобильные силосы имеют прямоугольную или цилиндрическую форму и устанавливаются на колесную раму. Их объем обычно не превышает 30-40 кубических метров. Такие силосы применяются для транспортировки цемента на строительные площадки и временного складирования.
Расчет необходимого объема силоса
Оптимальная вместимость силоса определяется из расчета 10-20-суточного запаса цемента при непрерывной работе производства. Формула расчета:
V = Q × t / ρ
где V — объем силоса, куб. м; Q — суточное потребление цемента, кг; t — требуемый запас, сутки; ρ — насыпная плотность цемента, кг/куб. м (принимается 1400).
Пример: При суточном расходе цемента 5000 кг и необходимом запасе 10 суток требуемый объем составит: V = 5000 × 10 / 1400 = 35,7 куб. м. Рекомендуется выбирать силос объемом 40-50 куб. м.
Нормативные требования к изготовлению
Производство цементных силосов регламентируется стандартом ГОСТ 34347-2017 "Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия". Данный стандарт устанавливает требования к материалам, сварным соединениям, прочности конструкции и герметичности. Все сварные швы подлежат контролю качества для выявления дефектов. Металлические элементы покрываются защитными лакокрасочными составами для предотвращения коррозии.
Системы аэрации и предотвращение слёживания
Цемент относится к мелкодисперсным сыпучим материалам, склонным к слёживанию при длительном хранении. Уже через 2-3 дня после загрузки в силос цемент начинает уплотняться, образуя плотные комки и своды в конической части емкости. Это существенно затрудняет выгрузку материала и может привести к полной остановке подачи цемента в производство.
Механизм слёживания цемента
Процесс слёживания обусловлен несколькими факторами. Под действием собственного веса цементные частицы уплотняются, что приводит к увеличению плотности материала с 1,3 до 1,5-1,6 т/куб. м. Одновременно происходит взаимодействие цемента с влагой и углекислым газом из воздуха, что вызывает частичную гидратацию и карбонизацию. Образуются прочные связи между частицами, материал теряет текучесть и налипает на стенки силоса.
Системы аэрации
Для предотвращения слёживания применяются системы аэрации, основанные на подаче сжатого воздуха в нижнюю коническую часть силоса. Система аэрации включает воздушный компрессор, трубопровод-распределитель, аэрационные жиклеры или пластины, электромагнитный клапан и систему управления.
Трубопровод-распределитель выполняется в виде кольца, которое крепится снаружи конической части силоса на кронштейнах. К распределительному кольцу подключаются аэрационные жиклеры — специальные устройства для подачи воздуха внутрь силоса. Количество жиклеров определяется объемом силоса и составляет обычно от 6 до 12 штук, равномерно распределенных по окружности конуса.
| Объем силоса, куб. м | Количество жиклеров, шт | Рабочее давление, бар | Расход воздуха, л/мин |
|---|---|---|---|
| 20-40 | 4-6 | 1,5-2,0 | 100-150 |
| 40-60 | 6-8 | 1,5-2,0 | 150-200 |
| 60-100 | 8-10 | 2,0-2,5 | 200-300 |
| 100-150 | 10-12 | 2,0-2,5 | 300-400 |
Принцип работы аэрации
При подаче сжатого воздуха через жиклеры в толщу цемента образуются воздушные струи, которые разрыхляют материал и увеличивают его текучесть. Воздух проникает между частицами цемента, уменьшая силы трения и связи между ними. Материал переходит в псевдоожиженное состояние и свободно стекает к выпускному отверстию.
Система аэрации запускается автоматически при начале разгрузки силоса и работает в импульсном режиме. Рекомендуется также периодическое включение аэрации для профилактики слёживания даже при отсутствии выгрузки — один раз в 2-3 дня на 5-10 минут.
Вибрационная аэрация
Альтернативой пневматической аэрации являются вибровентиляторы — устройства, совмещающие подачу воздуха с вибрационным воздействием. Вибровентилятор создает направленные воздушные импульсы, которые одновременно разрыхляют и аэрируют цемент. Такие системы особенно эффективны для материалов с высокой склонностью к слёживанию.
Принцип FIFO в организации складского хранения
Принцип FIFO (First In - First Out, первым пришел — первым ушел) является основополагающим методом организации складской логистики на производстве сухих строительных смесей. Данный принцип подразумевает, что сырье, поступившее на склад первым, должно в первую очередь отправляться в производство.
Необходимость применения FIFO
Портландцемент и другие вяжущие компоненты являются материалами с ограниченным сроком хранения. Портландцемент теряет активность при хранении даже при соблюдении всех требований. Через 6 месяцев хранения активность цемента может снизиться, что критически влияет на прочностные характеристики готовых смесей.
Гипсовые вяжущие еще более чувствительны к длительности хранения — их рекомендуемый срок использования не превышает 3 месяцев. Химические добавки могут расслаиваться или терять активность при длительном складировании.
Организация складского учета
Для реализации принципа FIFO каждая партия поступающего сырья маркируется с указанием даты производства и даты поступления на склад. В системе складского учета ведется электронный или бумажный журнал с регистрацией всех поступлений и отгрузок материалов.
При планировании производства в первую очередь используется сырье с наиболее ранней датой поступления. Система автоматизированного управления производством должна обеспечивать выбор соответствующего силоса или бункера для загрузки в смеситель.
Пример организации хранения по принципу FIFO
На складе установлено три силоса для цемента марки ЦЕМ II 42,5. Силос №1 загружен 1 ноября, силос №2 — 15 ноября, силос №3 — 1 декабря. При производстве смесей система управления в первую очередь подает цемент из силоса №1, затем из силоса №2 и только после их опорожнения — из силоса №3. Даже если силос №3 расположен ближе к смесителю, приоритет отдается более старым партиям.
Физическая организация склада
Для эффективной реализации FIFO склад организуется таким образом, чтобы исключить ситуацию, когда новые поступления блокируют доступ к старым запасам. При использовании стеллажного хранения тарированного сырья применяются проточные стеллажи, где загрузка производится с одной стороны, а разгрузка — с противоположной.
Для бестарного хранения в силосах и бункерах применяется маркировка емкостей и четкое распределение функций между ними. Рекомендуется иметь минимум два силоса для каждого типа вяжущего, чтобы обеспечить возможность загрузки новой партии при использовании предыдущей.
| Вид сырья | Максимальный срок хранения | Критичность соблюдения FIFO | Контроль качества |
|---|---|---|---|
| Портландцемент | 6 месяцев | Высокая | Периодическая проверка активности |
| Гипс строительный | 3 месяца | Очень высокая | Проверка времени схватывания |
| Песок фракционированный | Без ограничений | Средняя | Контроль влажности |
| Химические добавки | 6-12 месяцев | Высокая | Согласно ТУ производителя |
| Минеральные наполнители | Без ограничений | Низкая | Визуальный осмотр |
Хранение песка и других заполнителей
Песок является основным заполнителем в большинстве сухих строительных смесей, его доля в рецептуре может достигать 70-85 процентов от общей массы. Качество и состояние песка напрямую влияют на характеристики готовой продукции, поэтому организация его хранения требует особого внимания.
Требования к песку для производства ССС
Для производства сухих смесей применяется кварцевый песок различных фракций. Перед использованием песок проходит сушку для достижения остаточной влажности не более 0,1-0,3 процента. Сушка осуществляется в барабанных сушилках. После сушки песок разделяется на фракции с помощью виброгрохотов.
Системы хранения песка
Для хранения подготовленного песка используются металлические бункеры или силосы. В отличие от цементных силосов, бункеры для песка имеют усиленную конструкцию из-за высокой насыпной плотности материала (1500-1600 кг/куб. м) и абразивных свойств кварца.
Толщина стенок бункеров для песка составляет 6-10 мм даже для относительно небольших объемов. Днище выполняется под углом 50-60 градусов для обеспечения надежной разгрузки. Песок обладает лучшей текучестью по сравнению с цементом, поэтому системы аэрации для песчаных бункеров обычно не требуются.
Раздельное хранение фракций
Различные фракции песка хранятся раздельно в отдельных бункерах. Типичная схема предусматривает наличие бункеров для песка фракций: менее 0,5 мм (тонкий песок для затирок и финишных шпаклевок), 0,5-1,0 мм (для штукатурных смесей), 1,0-2,0 мм (для кладочных растворов), 2,0-3,0 мм (для стяжек и грубых выравнивающих составов).
Расчет потребности в бункерах для песка
Общий объем бункеров для песка определяется из расчета 3-5-суточного запаса при работе в одну смену и 7-10-суточного при работе в несколько смен. При суточной производительности завода 50 тонн ССС и среднем содержании песка 75 процентов, суточная потребность составит 37,5 тонн песка или 25 кубических метров. Для 5-суточного запаса потребуется емкость 125 кубических метров, которая может быть распределена между 3-4 бункерами различных фракций.
Хранение других заполнителей
Помимо песка в производстве ССС используются специальные заполнители: керамзит, перлит, вермикулит (для легких теплоизоляционных смесей), мраморная или гранитная крошка (для декоративных составов), волокнистые материалы (фиброволокно для армирования).
Легкие пористые заполнители (керамзит, перлит) хранятся в закрытых бункерах для защиты от увлажнения. Эти материалы обладают высокой гигроскопичностью и могут впитывать влагу из воздуха, что недопустимо в производстве сухих смесей. Объем бункеров для таких заполнителей определяется с учетом их низкой насыпной плотности (300-600 кг/куб. м).
Условия хранения химических добавок
Химические добавки составляют небольшую часть рецептуры сухих смесей (обычно от 0,1 до 5 процентов), но их влияние на свойства конечного продукта исключительно велико. Добавки регулируют время схватывания, пластичность, водоудерживающую способность, адгезию и другие критически важные параметры растворов.
Основные типы химических добавок
В производстве ССС применяются следующие группы добавок: редиспергируемые полимерные порошки (для улучшения адгезии и эластичности), эфиры целлюлозы (водоудерживающие добавки), пластификаторы и суперпластификаторы (для повышения подвижности), модификаторы реологии (загустители, противоосадочные агенты), ускорители и замедлители схватывания, гидрофобизаторы (для создания водоотталкивающих покрытий).
Требования к складским помещениям
Химические добавки хранятся в закрытых сухих помещениях с регулируемыми климатическими условиями. Температура в складе должна поддерживаться в диапазоне от +5 до +30 градусов Цельсия. Относительная влажность воздуха не должна превышать 50-60 процентов.
Особо чувствительные добавки (редиспергируемые порошки, некоторые модификаторы) требуют хранения при температуре от +15 до +25 градусов. Складское помещение должно быть оборудовано системой принудительной вентиляции для предотвращения накопления влаги и углекислого газа.
Организация хранения добавок
Добавки поступают на производство в различной упаковке: мешки по 20-25 кг (редиспергируемые порошки, загустители), биг-бэги по 500-1000 кг (пластификаторы в порошковой форме), жидкие добавки в канистрах или бочках.
Для хранения малых объемов добавок используются стеллажи или поддоны. При больших объемах потребления применяются расходные бункеры объемом 1-3 кубических метра, установленные над дозаторами. Загрузка бункеров производится вручную путем высыпания содержимого мешков.
| Тип добавки | Температура хранения, градусы C | Влажность, проценты | Срок хранения, месяцы |
|---|---|---|---|
| Редиспергируемые порошки | +5...+25 | До 50 | 6-12 |
| Эфиры целлюлозы | +5...+30 | До 60 | 12-24 |
| Суперпластификаторы | +5...+25 | До 60 | 12 |
| Гидрофобизаторы | +5...+30 | До 50 | 12 |
| Пигменты | +5...+30 | До 60 | Без ограничений |
Контроль качества добавок
Химические добавки подлежат входному контролю при поступлении на производство. Проверяется соответствие маркировки, целостность упаковки, отсутствие следов увлажнения или слёживания. Для критических добавок проводится лабораторный анализ основных показателей: содержание активного вещества, pH водного раствора, растворимость, влияние на время схватывания тестовых образцов.
Требования к влагозащите компонентов
Влагозащита является критическим фактором обеспечения качества сырья для производства сухих строительных смесей. Практически все компоненты ССС обладают той или иной степенью гигроскопичности и при контакте с влагой теряют свои функциональные свойства.
Влияние влаги на различные компоненты
Портландцемент при взаимодействии с водой начинает процесс гидратации, который приводит к образованию цементного камня. Даже небольшое увлажнение вызывает схватывание отдельных частиц и образование комков. Цемент, подвергшийся увлажнению, теряет активность и становится непригодным для производства качественных смесей.
Гипс еще более чувствителен к влаге. При увлажнении происходит частичная гидратация, гипс комкуется и меняет время схватывания. Химические добавки могут растворяться во влаге или вступать в реакции, теряя активность.
Системы влагозащиты силосов и бункеров
Силосы для цемента и других вяжущих изготавливаются герметичными. Все сварные швы выполняются с полным проваром и проверяются на герметичность. Места установки люков, датчиков уровня, систем аэрации оборудуются уплотнительными прокладками.
Верхняя крышка силоса имеет небольшой уклон для стока дождевой воды. Загрузочный патрубок снабжается защитным колпаком. Фильтр-пылеуловитель выполняется с гидрофобным фильтрующим элементом, который задерживает цементную пыль, но пропускает воздух и не пропускает атмосферную влагу.
Защита тарированного сырья
Цемент и другие вяжущие в мешках хранятся на деревянных поддонах высотой не менее 20-30 см от пола. Это предотвращает капиллярное подсасывание влаги из бетонного основания склада. Мешки укладываются в штабели высотой не более 10-12 рядов для предотвращения деформации нижних слоев.
При хранении более 1 месяца штабели накрываются полиэтиленовой пленкой. Между штабелями оставляются проходы шириной не менее 1 метра для обеспечения циркуляции воздуха и доступа для инспекции.
Признаки увлажнения сырья
Цемент: образование твердых комков, которые не рассыпаются при нажатии; изменение цвета с серого на темно-серый; ощущение теплоты при сжатии в кулаке (признак начавшейся гидратации).
Гипс: комкование, изменение времени схватывания при пробном замесе; потеря сыпучести.
Добавки: слеживание в плотную массу; изменение цвета или запаха; расслоение (для жидких добавок).
Контроль влажности на складе
На складе устанавливаются гигрометры для постоянного контроля относительной влажности воздуха. При повышении влажности выше 60 процентов включается система осушения воздуха. Для этого применяются адсорбционные или конденсационные осушители промышленного типа.
Система вентиляции склада должна обеспечивать не менее 2-3 кратного воздухообмена в час. При этом забор наружного воздуха осуществляется через фильтры, а в период дождей или повышенной влажности система переключается на рециркуляцию внутреннего воздуха.
Нормативные требования
Организация хранения сырья для производства сухих строительных смесей регламентируется комплексом государственных стандартов, устанавливающих требования к условиям хранения, срокам годности и качеству материалов.
Основные стандарты
ГОСТ 31189-2015 устанавливает общую классификацию сухих строительных смесей и основные термины. ГОСТ 31357-2007 регламентирует требования к цементным смесям и условиям их хранения. ГОСТ 31108-2020 с изменением №1 от 2024 года устанавливает требования к портландцементу и другим общестроительным цементам.
ГОСТ 33083-2014 определяет требования к штукатурным смесям на цементном вяжущем. Согласно этому стандарту, гарантийный срок хранения упакованных смесей составляет 12 месяцев со дня изготовления, а смесей в силосах — 3 месяца. По истечении срока хранения смесь должна быть проверена на соответствие требованиям стандарта.
Требования к условиям хранения
Согласно нормативным документам, сухие строительные смеси должны храниться в упаковке производителя в крытых сухих складских помещениях. Температура хранения должна быть не менее +5 градусов Цельсия. Относительная влажность воздуха не должна превышать 60 процентов.
При хранении должны быть приняты меры, исключающие воздействие атмосферных осадков и обеспечивающие защиту упаковки от механического повреждения. Допускается хранение смесей в полиэтиленовых герметичных емкостях в течение 12 месяцев.
| Стандарт | Область применения | Срок хранения в упаковке, месяцы | Срок хранения в силосе, месяцы |
|---|---|---|---|
| ГОСТ 33083-2014 | Штукатурные смеси на цементном вяжущем | 12 | 3 |
| ГОСТ 31377-2008 | Штукатурные смеси на гипсовом вяжущем | 6 | 3 |
| ГОСТ Р 56686-2015 | Смеси с керамзитовым песком | 6 | 3 |
| ГОСТ Р 56703-2015 | Гидроизоляционные проникающие смеси | 6-12 | 3 |
Требования к транспортированию
Сухие смеси транспортируются любым видом транспорта в соответствии с правилами перевозки грузов. При транспортировании должна быть обеспечена защита от атмосферных осадков и сохранность упаковки от механических повреждений.
Для бестарной транспортировки применяются специализированные цементовозы с герметичными силосами. Загрузка и разгрузка производятся пневматическим способом через систему трубопроводов.
Часто задаваемые вопросы
Рекомендуемый срок хранения цемента в силосе составляет не более 5-10 суток для обеспечения оптимальной кондиции материала. При более длительном хранении возрастает риск слёживания и снижения активности вяжущего. Для готовых сухих смесей в силосах согласно ГОСТ 33083-2014 срок хранения ограничен 3 месяцами, после чего требуется проверка соответствия стандартам.
Система аэрации должна автоматически включаться при каждой разгрузке силоса и работать в течение всего процесса выгрузки цемента. Для профилактики слёживания рекомендуется периодическое включение аэрации один раз в 2-3 дня на 5-10 минут даже при отсутствии разгрузки. Рабочее давление в системе составляет 1,5-2,5 бар в зависимости от объема силоса.
Цемент теряет активность в процессе хранения даже при соблюдении всех условий. Через 6 месяцев хранения активность может существенно снизиться, что критически влияет на прочность готовых растворов. Принцип FIFO обеспечивает использование более старых партий в первую очередь, предотвращая накопление залежавшегося сырья и гарантируя стабильное качество продукции.
Относительная влажность воздуха на складе не должна превышать 50-60 процентов согласно нормативным требованиям. Температура должна поддерживаться в диапазоне от +5 до +30 градусов Цельсия. При повышении влажности выше установленных пределов необходимо использовать системы осушения воздуха. Для особо чувствительных материалов (химические добавки, редиспергируемые порошки) рекомендуется поддерживать влажность на уровне 40-50 процентов.
Система аэрации для силосов с песком обычно не требуется, так как песок обладает хорошей текучестью и не склонен к образованию сводов при правильно подобранном угле наклона днища (50-60 градусов). Однако для некоторых тонких фракций песка (менее 0,3 мм) или при хранении влажного песка может потребоваться установка вибраторов на конической части бункера для облегчения разгрузки.
Количество силосов определяется исходя из номенклатуры используемых вяжущих, суточной потребности и требуемого запаса. Минимально рекомендуется иметь 2 силоса для каждого типа цемента (для обеспечения непрерывности загрузки), плюс отдельные силосы для других вяжущих (гипс, известь). Объем каждого силоса рассчитывается на 10-20-суточный запас при непрерывной работе. Для завода производительностью 30 тонн ССС в сутки при расходе цемента 30 процентов потребуется 2 силоса по 60-75 кубических метров каждый.
Основные признаки увлажнения цемента: образование твердых комков, не рассыпающихся при нажатии; изменение цвета с серого на темно-серый; нарушение текучести материала, затруднение разгрузки; ощущение теплоты при контакте с материалом (признак начавшейся гидратации); налипание цемента на стенки силоса в нижней части. При обнаружении этих признаков необходимо немедленно проверить герметичность силоса и провести лабораторный анализ активности цемента.
Химические добавки хранятся в закрытом отапливаемом помещении при температуре +5-30 градусов Цельсия и влажности не более 50-60 процентов. Мешки с добавками укладываются на поддоны высотой не менее 20 см от пола. Для оперативного использования устанавливаются расходные бункеры объемом 1-3 кубических метра над дозаторами. Необходимо обеспечить раздельное хранение несовместимых добавок и исключить попадание прямых солнечных лучей на упаковку. Ведется строгий учет с указанием даты поступления для соблюдения принципа FIFO.
Важное примечание: Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для получения общей информации о хранении сырья для производства сухих строительных смесей.
Отказ от ответственности: Автор не несет ответственности за любые последствия, возникшие в результате использования информации, представленной в данной статье. Все технические решения должны приниматься квалифицированными специалистами с учетом конкретных производственных условий, действующих нормативных документов и требований безопасности. Перед внедрением любых систем хранения необходимо провести инженерные расчеты и получить соответствующие разрешения надзорных органов.
Источники
- ГОСТ 31189-2015 "Смеси сухие строительные. Классификация" — межгосударственный стандарт, устанавливающий классификацию сухих строительных смесей
- ГОСТ 31357-2007 "Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Общие технические условия" — стандарт, определяющий требования к цементным смесям
- ГОСТ 33083-2014 "Смеси сухие строительные на цементном вяжущем для штукатурных работ. Технические условия" — стандарт для штукатурных составов
- ГОСТ 34347-2017 "Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия" — требования к изготовлению силосов и емкостей
- ГОСТ 31108-2020 с изменением №1 от 2024 года "Цементы общестроительные. Технические условия" — стандарт на портландцемент и его свойства
- ГОСТ 31377-2008 "Смеси сухие строительные штукатурные на гипсовом вяжущем. Технические условия" — требования к гипсовым смесям
- Корнеев В.И., Зозуля П.В. "Производство и применение растворных смесей" — учебное пособие для строительных ВУЗов, 2006
- Батраков В.Г. "Модифицированные бетоны. Теория и практика" — М.: Технопроект, 1998 — труд по применению химических добавок
