Способы теплового воздействия в производстве строительных мат-ов

Способы теплового воздействия в производстве строительных мат-ов

Сушка -удаление влаги из мат-ла при темп-ре ниже её кипения. Тепловое воздействие сопровождается тепломассообменными процессами (диффузия влаги от центральной к наружной пов-ти)

Обжиг -тепловая обработка различных мат-лов при высокой темп-ре с целью придания им необходимых свойств за счёт физических и физико-хим.превращений. От правильного ведения обжига зависит не только качество изделия, но и расход энергии

Спекание -соединение мелкозернистых и порошкообразных мат-лов в куски при повышенной темп-ре

Вспучивание -увеличение мат-ла в объёме за счёт образования и давления газов внутри замкнутых пор. Этот процесс заключается в быстром нагреве мат-ла высокотемпературным теплоносителем.

Плавление -процесс перехода твёрдого ве-ва в жидкотекучее состояние в результате теплового воздействия. Темп-ра плавления зависит от рироды ве-ва и от минералогического состава сырья

Тепловлажностная обработка- применяется для ускорения твердения бетона сопровождается физико-химическими превращениями. ТВО обеспечивает протекание реакций в тв.фазе, активизацию исходных компонентов, придаёт мат-ам качественно новые сво-ва и ускоряет процессы гидратации минеральных вяжущих. ТВО используется на объекте в заводских условиях. Интенсивность и хар-р теплового воздействия зависит от констр.установок, видов теплоносителя, организации его движения и др.факторов. В тепловых установках теплоноситель контактирует с пов-ю мат-ла, обменивается с ним теплотой и массой или только теплотой,т.е.твёрдение изделий сопровождается внешним и внутренним тепло-и массообменом.

Эти процессы могут снижать прочность бетона на 5-20% в сравнении с бетоном в нормальных условиях.

 

 

Основные методы ускорения твердения бетона

1.Тепловое воздействие

2.Введение хим.добавок (ускорителей твердения, которые позволяют ускорить растворимость клинкера и образование кристаллизации)

3.Вибрирование

4. Механический (центрифугирование, виброгидропрессование, вакуумирование, виброактивация цемента, увеличение удельной пов-ти вяжущего)

5. Комбинированный

 

 

Физико-химические процессы, происходящие в бетоне при ТО

Физико-химические процессы(конструктивные)-процессы гидратации цемента, включающие хим.контракцию

По классической схеме механизм гидратации цемента включает процесс растворения минералов клинкера, образование коагуляционной структуры, образование упрочнения кристаллизационной структуры.

Тепловое воздействие увеличивает скорость гидратации цемента по сравнению с твердением при t=20 в 6-10 раз. Ускоряется процесс кристаллизации, т.к. растворимость некоторых продуктов гидратации понижается. В тоже время в большинстве случаев физико-мех.свойства бетона, подвергнутые ТО оказываются несколько хуже свойств бетона нормального твердения. Снижение свойств вызвано различием в строении поровой структуры, на формирование которой влияют скорость нагрева, продолжительность теплового воздействия, направление и интенсивность тепломассообменных процессов между твердеющей системой и окружающей средой.

 

Физические процессы, происходящие в бетоне при тепловой обработке

В процессе тепловой обработки в бетоне происходят сложные физические процессы, вызывающие появление деформаций способствующих образованию трещин. В бетоне в период тепловлажностной обработки наблюдаются:

1. Объемные изменения вызваны тепловым расширением составляющих бетона (воздух, вода). Объемные деформации, возникают в начальной стадии твердения при нагревании изделия из еще недостаточно прочного бетона.

2. Образование направленной пористости, в связи с перемещением влаги и паровоздушной смеси.

3. Избыточное давление паровоздушной среды возникающее в порах. При подъеме температуры и в начале изотермического прогрева температура и давление пара в изделии более низкие, чем окружающей среды и наружные более нагретые его слои увеличиваются в объеме в большей степени, чем внутренние. Кроме того, разница температуры в различных слоях бетона создает в них разность парциальных давлений. Это вызывает перемещение влаги из наружных слоев во внутренние и расширение находящейся в порах паровоздушной смеси, создающей внутри бетона избыточное давление.

4. Контракция (стяжение) - объемная деформация цементного камня и бетона, суть которой заключается в том, что в процессе гидратации суммарный объем, занимаемый твердой и жидкой фазой, уменьшается из-за уплотнения химически связанной воды.

 

 

Смотри вопрос 19. Пакетировщик.

Виды установок непрерывного действия для ускорения твердения бетона.(УНД)

В пром-сти сборного жб ряд заводов работает по конвейерной технологической схеме производства. На этих заводах т.о. производится в установках непрерывного действия. К ним относятся туннельные многоярусные и одноярусные камеры, щелевые камеры горизонтального и полигонального типа, вертикальные камеры и прокатные станы. В УНД в отличие от периодических легче механизировать и автоматизировать весь процесс. Произв. труда обслужив. персонала на них значительно возрастает. Установки непрерывного действия могут работать только при атмосферном давлении. В них происходит непрерывное или импульсное передви­жение подвергаемого обработке материала, чаще всего в формах-вагонетках, проходя при этом три зоны теплов. обработки с разными темпер-ми теплоносителя:

1 - зона нагрева(подъема температуры);

2- зона изотермической выдержки

3 – зона охлаждения

 

 

 

 

Предварительный электронагрев бетонной смеси. Конструкции, достоинства и недостатки, область приминения.

Сущность способа заключается в быстром разогреве бетонной смеси вне опалубки путем пропускания через нее электрического тока, укладке смеси в утепленную опалубку, при этом бетон достигает заданной прочности в процессе медленного остывания. Пр. эл. Б. см. производят в кузовах самосвалов или в поворотных бункерах (бадьях). Пост для разогрева смеси в кузовах самосвалов включает опускную раму с закрепленными на ней пластинчатыми электродами и вибратором, подвешенную к порталу или к стреле консольного подъемного устройства, силовой трансформатор с вторичным напряжением 380 В, силовой щит, отапливаемое помещение с пультом управления, защитное ограждение с воротами или шлагбаумами для въезда и выезда самосвалов. Как правило, установка для электроразогрева бетонной смеси с одним силовым трансформатором и одним пультом управления имеет два поста для самосвалов, работающих поочередно. При разогреве бетонной смеси в бункерах (бадьях) пост разогрева размещают в зоне действия крана, обслуживающего укладку бетонной смеси в конструкцию. Пост включает два или четыре поворотных бункера (по 2 на каждый разгружающий самосвал). Объем бункера 1... 1,6 м³ в зависимости от объема кузова самосвала. В каждом бункере вертикально установлены три пластинчатых электрода. Пост также включает силовой трансформатор, силовой щит и защитное ограждение с воротами или шлагбаумами. Во избежание чрезмерного загустевания горячей бетонной смеси продолжительность ее разогрева не должна превышать 15 мин, а продолжительность транспортирования и укладки 20 мин. Указанные сроки необходимо корректировать путем определения загустевания горячих смесей при пробных замесах..

В качестве периодического действия использовать бункера с элементами изоляции, в которых могут быть съемные стационарные пластинчатые электроды стационарных бункерах имеет место неравномерный прогрев по углам. Вращающиеся бункера - когда электроды неподвижные, а бункер вращается. Опрокидные бункера - электроды съемные и не вытекает цементное молочко. Разогрев 60-80 градусов цельсия, в зависимости от цемента, вида бетона. КПД приблизительно 0,5-0,7

Преимущество: их можно переоборудовать под любое производство.

Установки непрерывного действия позволяют устранить недостатки присутствующие в установках постоянного действия КПД 0,8-0,9. Отсутствие простоев, сопротивление бетонной смеси, проходящей через участок разогрева остаётся постоянным.

 

32. Предварительный пароразогрев бетонной смеси. Достоинства, особенности, недостатки и область приминения.

Сущность метода предварительного пароразогрева заключается в быстром - в течение нескольких минут разогреве бетонной смеси. При пароразогреве в смеситель подается вместо воды затворения пар или такое количество воды, чтобы вместе с конденсацией пара общее ее содержание не превышало проектного водоцементного отношения. В процессе перемешивания от пара нагреваются все компоненты бетона. Очень быстро разогреваются зерна мелкого заполнителя, цемента и медленнее нагреваются зерна крупного заполнителя. По этой причине при разогреве бетонной смеси ее перемешивание производится более длительное время (не менее 4-6 мин.), что позволит обеспечить почти равномерный разогрев компонентов и после выгрузки температура бетонной смеси не будет снижаться из-за перераспределения тепла, идущего на нагрев крупного заполнителя или снизится на несколько градусов Цельсия. При пароразогреве бетонной смеси и в случае ее приготовления с добавками последние вводятся в смесь или до подачи пара в смеситель или в процессе пароразогрева. Добавки в бетонную смесь обычно вводятся в виде водных растворов, и количество входящей в их состав воды должно учитываться при расчете водоцементного отношения смеси. Подаваемый в смеситель пар, передавая свое тепло компонентам бетонной смеси, охлаждается и конденсируется. Конденсат идет на затворение бетонной смеси. И здесь очень важно обеспечить нужную температуру разогрева смеси (обычно до 60°С) и в то же время количество образовавшегося конденсата должно соответствовать проектному водоцементному отношению. При этом учитывается и ранее введенная вода в растворе добавок. После пароразогрева бетонная смесь должна выгружаться в емкости, быстро подаваться к месту укладки ее в формы, уплотняться и укрываться. Разогретую смесь не рекомендуется подавать к месту укладки ленточными транспортерами из-за ее быстрого остывания и существенного снижения эффекта предварительного разогрева. Заводская лаборатория должна рассчитать количество подаваемого в смеситель пара для разогрева бетонной смеси до требуемой температуры и обеспечения проектного водоцементного отношения. При этом количество тепла, выделенного паром при конденсации, должно быть равно теплоемкости бетонной смеси, с учетом потерь тепла в окружающую среду и нагрев стенок барабана смесителя.

Преимущество: не требует больших электрических мощностей, не требует специального оборудования, что снижает стоимость тепловой обработки, при разогреве достигается однородное температурное поле благодаря высокой проницаемость и непрерывном перемешивании при приготовлении, исключает расслоение бетонной смеси, улучшается структура бетона. При пароразогреве перенос теплоты от теплоносителя к бетонной смеси осуществляется за счет конвективного теплообмена и теплоты фазового перехода (выделяемая при конденсации водяного пара).Пар поступает в установку, соприкасается с холодными поверхностями смеси, а также стенками смесителя, охлаждается, конденсируется, а потом конденсат плёнкой осаждается на этих поверхностях, поэтому в начальный период имеется интенсивный теплообмен, однако с увеличением толщины конденсируемой пленки обладающей термическим сопротивлением, способность теплообмена снижается поэтому бетонную смесь в процессе разогрева необходимо постоянно перемешивать. Водопотребность бетонной смеси зависит от многих факторов: виды цемента, консистенции, продолжительность транспортировки и количество перегрузов, но основным фактором является температура разогрева. На длительность разогрева, необходимое кол-во пара и его удельный расход оказывают существенное влияние тип бетоносмесителя и способ подачи пара в смеситель.

Теплоснабжение тепловых установок. Пример аксонометрической схемы теплоснабжения

Теплоснабжение включает:

1. источник тепловой энергии (котел, ТЭЦ); 2. Система трубопровода (паропровод и конденсатор); 3. Контрольно-измерительная и запорно-регулирующая арматура

На заводах ЖБИ потребит (тепловые установки, отопление и.д.). Трубопроводы в системе d=15, 20, 25 для конденсатных систем. d= 25, 40, 32 и до 250 – паровые системы. Трубопроводы используются для пара высокого и низкого давления (стальные сварные трубы). Прокладка их в клапонах или подземная воздушка.Целью гидравлич расчета системы теплоснабжения явл обеспечение подачи необходмого кол-ва теплоносителя с заданными параметрами к заданной точки потребления. Основным в гидравлическом расчете явл определение удельных потерь давления на трение и местных сопротивлениях.

P_сис.=∑R*l+z

L – длина; z – местное сопротивление (все повороты, сужения, расширения и др.); R – относительная скорость движения сопротивления теплоносителя (в книжках)

Гидравлический расчет – сложная система очень важно чтобы сохран. ∆P в конце и в начале установки. Очень важно чтобы давление входа не перекрывали все сопротивления. Особенности в расчете теплоносителя: - необходимо учитывать хар-р тепловых нагрузок (лето, зима); - время тепловой нагрузки; - организация возврата конденсата; - хар-р потребления теплоты

Формула по расчету диаметра

- часовой расход пара в определен период; плотность теплоносит при среднем давлении. - по таб водяного пара; – скорость движения теплоносителя 20-25 м/с – низкое давление, автоклав 30-35 м/с – высокое давление.

Прежде чем приступить к d паропровода необходимо установить расчеиный участки системы по которым проходить постоян расход теплоносителя. Размещение камер к оси менее 1,5м. Паропровод идет по колонам. Может обходить или не идти по колоннам. Расположение камер выбираем самостоятельно, заглубление в зависимости от заглубления камеры и в зависимости ремонтно-технических соображений. Запорно-регулирующая арматура на высоте 1,5 м.

 

 

Пропарочная камера

Пол камеры выполняется из монолитного бетона или ж/б плит и гидроизоляцией по подготовке из теплоизоляц мат. Толщина монолитного бетона и ж/б плит 12-20, а слой утеплителя 30-40 см.

Стены камеры могут быть кирпичными, бетонными или ж/б. чаще всего применяют ж/б наиболее прочные и стойкие против механических воздействий в процессе загрузки изделий. Ограждения из пористых материалов следует покрывать пароизолирующем слоем. По периметру стен верха камеры для устройства затвора укладывают швеллер, кот крепят анкерами. Затвор заполняют песком (песочный затвор) или водой (гидрозатвор)

Крышка выполняется из паронепроницаемого и малотеплопроводного мат, коэф-т теплопередачи кот не превышает 0,6-1,16 вт/(м²*°С). Крышка должна иметь уклон 0,005-0,01 для стока конденсата к стенам.

Тунельная камера. Требования к конструкции такие же, как к пропарочной камере.

Автоклавы

Наружная пов-ть корпуса и паропроводов покрыта слоем теплоизоляц мат толщиной 10-12 см. крышка прилепляется болтами или быстродействующими байонетными затворами. Герметизация обеспечивается уплотняющими прокладками, в кот можно подавать сжатый воздух.

Кассетные установки

По конструкции разделительные стенки могут быть гибкими (из метал листов толщиной 24 мм) или жесткими (в виде пространственных метал коробок) к ним крепятся борта из уголков, образующих торцовые стенки и днище отсеков. Для уменьшения потерь тепла в окр среду днище и боковые стенки утепляют.

Термоформы для изготовления используют металл и ж/б.

 

Способы теплового воздействия в производстве строительных мат-ов

Сушка -удаление влаги из мат-ла при темп-ре ниже её кипения. Тепловое воздействие сопровождается тепломассообменными процессами (диффузия влаги от центральной к наружной пов-ти)

Обжиг -тепловая обработка различных мат-лов при высокой темп-ре с целью придания им необходимых свойств за счёт физических и физико-хим.превращений. От правильного ведения обжига зависит не только качество изделия, но и расход энергии

Спекание -соединение мелкозернистых и порошкообразных мат-лов в куски при повышенной темп-ре

Вспучивание -увеличение мат-ла в объёме за счёт образования и давления газов внутри замкнутых пор. Этот процесс заключается в быстром нагреве мат-ла высокотемпературным теплоносителем.

Плавление -процесс перехода твёрдого ве-ва в жидкотекучее состояние в результате теплового воздействия. Темп-ра плавления зависит от рироды ве-ва и от минералогического состава сырья

Тепловлажностная обработка- применяется для ускорения твердения бетона сопровождается физико-химическими превращениями. ТВО обеспечивает протекание реакций в тв.фазе, активизацию исходных компонентов, придаёт мат-ам качественно новые сво-ва и ускоряет процессы гидратации минеральных вяжущих. ТВО используется на объекте в заводских условиях. Интенсивность и хар-р теплового воздействия зависит от констр.установок, видов теплоносителя, организации его движения и др.факторов. В тепловых установках теплоноситель контактирует с пов-ю мат-ла, обменивается с ним теплотой и массой или только теплотой,т.е.твёрдение изделий сопровождается внешним и внутренним тепло-и массообменом.

Эти процессы могут снижать прочность бетона на 5-20% в сравнении с бетоном в нормальных условиях.