Анализ исходных данных и выбор базового аппарата

Введение

Традиционные способы тепловой обработки занимают большую часть времени в общем цикле изготовления бетонных и железобетонных изделий, а коэффициент использования энергии не превышает 40%.

Попытки сократить продолжительность тепловой обработки и интенсифицировать производство сборного железобетона за счёт ускорения процесса разогрева приводят к нарушениям структуры бетона и существенному ухудшению его свойств.

При разогреве свежеуложенного бетона происходит расширение его компонентов. Это расширение не одинаково, у воды оно на порядок выше, чем у заполнителей, а у воздуха на два порядка. При температуре более 60⁰С вода интенсивно переходит в пар, из неё выделяется растворённый воздух, в итоге, из одного грамма воды образуется около 2 л паровоздушной смеси. В стеснённых условиях (в форме) это приводит к появлению внутреннего избыточного давления, разрыхляющего бетон, вызывающего образование капилляров, направленных к открытым поверхностям.

Эти дефекты необратимы, они усиливаются с ускорением разогрева свежеуложенного бетона. Прочность, непроницаемость, морозостойкость бетона падают в 2 раза и более.

Положительное решение этих вопросов может быть получено при предварительном разогреве бетонной смеси, впервые использованном в нашей стране в монолитном строительстве, а затем и в заводском производстве сборного железобетона.

Сущность метода, называемого также горячим формованием заключается в том, что бетонная смесь подвергается быстрому разогреву до 60…90⁰С в течение 1…10 минут с последующим уплотнением в форме. Это сокращает продолжительность тепловой обработки, т. к. отпадает необходимость в предварительной выдержке и существенно сокращается период разогрева бетона либо он полностью отпадает. Исследования показали, что электротепловой импульс, внесённый в смесь до начала структурообразования, ускоряет гидратацию и экзотермию, а виброуплотнение горячей смеси способствует образованию более плотной структуры бетона. Для электроразогрева применяют одно- и трёхфазный переменный ток с частотой 50 Гц, т. к. постоянный ток вызывает электролиз воды в бетоне.

Предварительный разогрев заметно уменьшает опасность деструктивных процессов в бетоне, что положительно сказывается на его свойствах и качестве изделий.

Непрерывный способ разогрева наиболее эффективен в оборудовании непрерывного действия на технологических линиях с непрерывным или продолжительным процессом формования и интенсивным потоком смеси, т.е. на конвейерных линиях, линиях с вибропрокатным, двухъярусным и трёхъярусным станами, с кассетными установками. В ряде случаев этот способ применим при коротком цикле формования на конвейерных и агрегатно-поточных линиях.

По сравнению с цикличным непрерывный разогрев позволяет: обеспечить непрерывным потоком горячей смеси, уменьшить мощность или количество однотипного технологического оборудования благодаря одновременному выполнению всех технологических операций в одном агрегате, упростить регулирование скорости подъёма температуры смеси в процессе разогрева и осуществлять его в более широких пределах, уменьшить установленную для разогрева смеси электрическую мощность.

Теоретические основы

Предварительный разогрев бетонных смесей по способу осуществления процесса и характеру действия аппаратов подразделяется на порционный и непрерывный. По виду используемой энергии или теплоносителя и способу их подачи различают: электроразогрев, пароразогрев, предварительный подогрев исходных компонентов. По особенностям разогрева и горячего формования и спользуется предварительный разогрев в специальных аппаратах и непосредственно в формах.

Порционный разогрев заключается в разогреве определённого количества бетонной смеси, рассчитанного на весь объём или кратную часть объёма изделия.

Непрерывный способ заключается в том, бетонная смесь перемещается в зоне разогрева, разогреваясь к концу зоны до требуемой температуры.

Выбор способа и аппаратов для предварительного разогрева бетонных смесей определяется конструкцией изделий, особенностями технологий, требуемой производительностью и др.

Непрерывный разогрев целесообразен при конвейерной технологии и высокой производительности, как правило, более 10м³/ч. Вопрос об использовании форсированного разогрева бетонной смеси непосредственно в форме должен решаться с учётом армирования изделий. В случае предварительного подогрева воды и заполнителей повышаются требования к соблюдению температурных режимов и качеству исходных материалов.

Во всех случаях для уменьшения теплопотерь аппараты для предварительного разогрева бетонных смесей необходимо располагать ближе к постам формования. Возможны варианты использования вторичных смесителей и д.р. аппаратов непосредственно на постах формования.

Непрерывный способ разогрева характеризуется постоянной в объёме электродной камеры температурой смеси, равной среднеарифметическому начальной и конечной температур разогрева.

Постоянство средней температуры обеспечивает постоянство электросопротивления разогреваемой смеси конкретного состава. Это позволяет использовать непрерывный разогрев в целях уменьшения максимально потребляемой мощности при нерегулируемой скорости подъёма температуры в смеси.

Разогрев и укладка бетонной смеси производится непрерывно. Поток смеси должен быть, как правило, равномерным, заданной интенсивности. Последняя определяется с учётом допустимых тепло- и влагопотерь, а так же скорости загустевания горячей смеси в процессе формования и должна быть не менее 10м³/ч.

Смесь может нагреваться от начальной температуры 5 – 20 ⁰С до конечной 80 – 95 ⁰С. Конечная температура зависит от вида цемента, состава смеси и определяется для каждого случая опытным путём. При этом соблюдаются следующие условия:

а) количество дополнительно вводимой в состав бетонной смеси воды (для ликвидации возникающего при разогреве смеси снижения удобоукладываемости) не должно превышать 10 – 15% обычного водосодержания.

б) если дополнительная вода приводит к расслоению смеси, для сохранения связности в смесь вводят гидрофобнопластифицирующие, микропенообразующие, поверхностно-активные добавки (мылонафт, асидол-мылонафт, абиетат натрия, СНВ).

в) прочность бетона из разогретой смеси с увеличенным водосодержанием в месячном возрасте должна быть не меньше прочности бетона из холодной смеси с обычным водосодержанием, пропаренного в соответствии с принятым на конкретном производстве режимом. С целью уменьшения габаритов установки скорость разогрева смеси, определяемую по изменению температуры растворной части, следует принимать возможно большую, но не выше максимальной.

Для получения к концу разогрева смеси необходимой удобоукладываемости необходимо максимально сохранить введённую воду, а также пар, воздух и газы, пузырьки которых пластифицируют смесь.

Отклонение от температуры разогретой смеси от заданной не должно превышать , отклонение показателя подвижности от заданного не допускается более минус 2 см для смесей с осадкой конуса не менее 5 см в горячем состоянии, отклонение от показателя жёсткости не должно превышать при жёсткой смеси плюс 15%.

Величина среднего удельного электросопротивления смеси может меняться: до 6 – 7 раз от состава цемента, до 20 – 30% от содержания воды и цемента, до 5 раз при введении электролитических добавок в количестве 1 – 2% веса воды. Среднее удельное электросопротивление тяжёлых смесей составляет 250 – 1450 , керамзитобетонных – 420 – 2050 .

Из-за естественной электрической неоднородности цемента при неизменном составе смеси и стабильных составляющих удельное электросопротивление смеси может отклоняться от среднего значения на .

Для свободного прохождения смеси через электродную камеру расстояние между смежными электродами должно превышать размер наибольшей фракции заполнителя не менее чем в 3 раза.

С целью увеличения расстояния между электродами для лучшего прохождения смеси, а также с целью упрощения конструкции установки напряжение на электродах следует применять возможно большее, руководствуясь при этом только технико-экономическими соображениями и вопросами безопасности работ.

Предельно допустимое отклонение напряжения в сети от номинального в соответствии с нормами может составлять .

Структурная схема

Бункерное отделение компонентов

Дозирование компонентов бетонной смеси

Приёмно-дозировочный бункер смеси

Транспортирование бетонной смеси к формовочному попосту

Электроразогрев бетонной смеси

Бетоноукладчик

Доведение до кондиции готового продукта. Формование изделий, транспортирование на пост формования, выдерживание до получения отпускной прочности

Склад готовой продукции

Подбор состава бетона

Подбираем состав для бетона класса В 22, 5 3100 кг/м³

Для перехода от класса к марке бетона используем формулу:

Мпа

Материалы для приготовления бетонной смеси

Портландцемент М 400 активностью Мпа, нормальная густота цементного теста , плотность цемента 3100 кг/ , средняя плотность цемента 1100 кг/

Песок речной, плотность песка 2550 кг/ , средняя плотность песка 1500 кг/ , влажность W=3%, модуль крупности

Щебень гранитный, наибольшая крупность Н , плотность щебня 2650 кг/ , средняя плотность щебня 1500 кг/

Пустотность

Теоретический расчет состава на 1 бетонной смеси

Водоцементное отношение:

Расход воды. Принимая во внимание, что в качестве крупного заполнителя используется щебень с наибольшей крупностью зерен 40 мм, а удобоукладываемость бетонной смеси должна характеризоваться осадкой конуса 3–6 см, расход воды около 195 л/ (с учетом корректировок по нормальной густоте цементного теста 4*5=20 л).

Расход цемента. Определяют по формуле:

Ц=

Расход щебня определяется по формуле:

Щ=

Значение коэффицента a=1.404 принимаем по интерполяции табл. 2.8 (при и количестве цемента 331 кг).

Расход песка определяем по формуле:

П=

Список использованной литературы

1. Временные указания по непрерывному электроразогреву бетонных смесей на домостроительных заводах. ЦНИИЭП жилища Москва – 1971.

2. Правила техники безопасности и производственной санитарии в промышленности строительных материалов: Ч. II (разд. I–XVII)/Мин-во пром-сти строит. Материалов СССР и ЦК профсоюза рабочих стр.-ва и пром-сти строит. Материалов. – М.: Стройиздат, 1987. – 591 с.

3. Пчелинцев В.А., Виноградов Д.В., Коптев Д.В. Охрана труда в производстве строительных изделий и конструкций/ Учеб. Для студ., обучающихся по спец. «Производство строительных изделий и конструкций». М.: Высш. шк., 1986. 311 с., ил.

4. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/ С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др., Под общ. ред. С.В. Белова. – М.: Высш. шк., 1999. – 448 с: ил.

5. СНиП III – И.6 – 62 «Электротехнические устройства. Правила организации и производства работ. Приёмка в эксплуатацию»

6. СНиП III – А.11 – 62 «Техника безопасности в строительстве»

7. Сулименко Л.М. Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе: Учеб. для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2000 – 303 с.: ил.

8. Справочник по производству сборных железобетонных изделий/ Г.И. Бердичевский, А.П. Васильев, Ф.М. Иванов и др., Под ред. К.В. Михайлова, А.А. Фоломеева. – М.: Стройиздат, 1982. – 440 с.

Введение

Теоретические основы

Анализ исходных данных и выбор базового аппарата

В соответствии с заданием по проектированию технологии предварительного непрерывного электроразогрева тяжёлой бетонной смеси завода ЖБК мощностью 65 тыс. м³/год. Разработана установка для непрерывного разогрева вертикального потока бетонной смеси I – ого типоразмера. Установка разработана по индивидуальным параметрам, обозначенным в задании. Установка оснащена комплектом сменных блоков электродов, с различными расстояниями между электродами. Каждый блок рассчитан на различное удельное электросопротивление. Регулирование режима разогрева также осуществляется изменением напряжения на электродах регуляторами МА – 195 – 118/60. В связи с небольшим временем разогрева бетонной смеси в установке минимальны тепло-, влаго- и газопотери. Использование вертикального потока движения бетонной смеси под действием силы тяжести исключает применение специальных устройств для продвижения смеси через аппарат.

Исходные данные по проектированию:

1) Бетонная смесь предназначена для производства плит перекрытий

2) Прочность бетона характеризуется классом (маркой) В22, 5 (М400).

3) Бетонная смесь – тяжёлая с плотностью .