Тепловая обработка бетона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Характеристика выпускаемых изделий

1.1 Расчет состава бетонной смеси

• 2. Краткое описание технологии
• 3. Мероприятие по экономии топливно-энергетических ресурсов
• 4. Выбор и обоснование режима тепловой обработки

5. Определение размеров и числа тепловых установок. Составление циклограммы их работы

6. Теплотехнические расчеты. Технико-экономические показатели



Введение

Ускорение твердения бетона позволяет быстрее получить изделия с отпускной прочностью, повысить оборачиваемость форм и другого оборудования, а так же эффективнее использовать производственные площадки.

Основным методом ускорения твердения бетона является тепловая обработка. Она позволяет получить в необходимые сроки прочность изделий, допускающую их транспортирование на строительство, монтаж в зданиях и сооружениях, а также восприятие действующих нагрузок. Поэтому такая обработка, несмотря на дополнительные затраты, повышенный расход цемента и иногда некоторое снижение прочности бетона является необходимым условием их заводского производства.

Тепловую обработку ведут до достижения бетоном 70%-ной проектной прочности. В данной расчетно-графической работе мы принимаем пропарочную камеру ямного типа.



1. Характеристика выпускаемых изделий

Многопустотные плиты перекрытия следует изготавливать в соответствии с требованиями ГОСТ 9561-91 «Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений. Технические условия».

Плиты следует изготовлять из тяжелого бетона по ГОСТ 26633, конструкционного легкого бетона плотной структуры средней плотности не менее 1400 кг/м³ по ГОСТ 25820 или плотного силикатного бетона средней плотности не менее 1800 кг/м³ по ГОСТ 25214 классов или марок по прочности на сжатие, указанных в рабочих чертежах этих плит.

Нормируемая отпускная прочность бетона предварительно напряженных плит из тяжелого или легкою бетона для теплого периода года должна быть равна нормируемой передаточной прочности бетона, а плит с ненапрягаемой арматурой -- 70% прочности бетона на сжатие, соответствующей его классу или марке. При поставке этих плит в холодный период года или для обеспечения сохранности их при перевозке железнодорожным транспортом в теплый период года (по согласованию между изготовителем и потребителем плит) нормируемая отпускная прочность бетона может быть повышена до 85% прочности бетона на сжатие, соответствующей его классу или марке.

Форма и размеры арматурных и закладных изделий и их положение в плитах должны соответствовать указанным в рабочих чертежах этих плит.

Пустоты в плитах, предназначенных для опирания по двум или трем сторонам, следует располагать параллельно направлению, по которому определяется длина плит. В плитах, предназначенных для опирания по четырем сторонам, пустоты следует располагать параллельно любой из сторон контура плиты.

1.1 Расчет состава бетонной смеси

Рассчитывается состав бетонной смеси жесткостью 11…20 с, для получения бетона класса В15 [1]. Рассчитывается требуемую прочность бетона по формуле

, МПа ,

где Кт - коэффициент требуемой прочности, принимаемый по

ГОСТ 18105-2010 [2], Кт = 1,43 при коэффициенте вариации Vп = 16%,

В-класс бетона.

МПа

Из формулы Боломея-Скрамтаева определяется водоцементное отношение-В/Ц

где А - коэффициент, учитывающий качество цемента и заполнителя

А = 0,60 [2];

Rц - активность цемента, МПа, Rц = 36 МПа



Определяется расход воды В по таблице [1], В = 165 кг

Определяется расход цемента по формуле

Определяется расход щебня по формуле

где 1000 л - 1м³ - объем бетонной смеси, на который ведется расчет;

- коэффициент раздвижки зерен,

= 1,10

- насыпная плотность крупного заполнителя, кг/л;

- средняя плотность зерен крупного заполнителя, кг/л;

Vпуст.щ.-пустотность крупного заполнителя, определяющаяся по формуле

Определяетя расход песка по формуле

где - истинная плотность цемента, кг/л;

- плотность воды, кг/л;

- истинная плотность песка, кг/л.



2. Краткое описание технологии

Агрегатно-поточные линии в большинстве случаев используются для выпуска изделий широкой номенклатуры.

Форма подготавливается путем её тщательной очистки от остатков прилипшего бетона - железными щетками. А затем с помощью сжатого воздуха из нее удаляется мелкий мусор и остатки бетона. После продувки, форма смазывается смазкой для исключения адгезии и облегчения дальнейшего распалубливания готовой продукции. Сотрудники отдела ОТК выборочно проверяют формы на соответствие с чертежами.

После выполнения всех подготовительных процессов производится монтаж арматуры, предварительно завезенной из прилегающего арматурного цеха на тележках. Арматурные изделия производятся индивидуально для каждого изделия по чертежам. Монтаж арматуры производится в соответствии с технологической картой изделия.

Пространственный каркас фундаментной балки собирают и укладывают в форму. железобетонный плита тепловой установка

Готовую форму устанавливают на виброплощадку с помощью крана для укладки в форму бетонной смеси. Бетонную смесь подают в цех с помощью конвейерной ленты в бетоноукладчик.

Верхний слой разглаживают мастерком вручную. Форма для ускорения твердения помещается в пропарочную камеру.

Распалубка изделий производится вручную. После распалубки изделие подлежит отделке для удаления внешних дефектов. Далее изделие маркируется и если оно соответствует стандартам, ставится печать ОТК. Принятая продукция отправляется на склад готовой продукции.



3. Мероприятия по экономии тепловой энергии

Мероприятия, приводящие к экономии тепловой энергии [3]:

- снижение температуры наружной поверхности ограждающих конструкций теплового агрегата с 40…45 (из условий техники безопасности) до 25…35 (из экономических соображений). При этом снижаются теплопотери в окружающую среду;

- устройство внутренней теплоизоляции стен и днища ямной пропарочной камеры. Внутренняя теплоизоляция позволяет исключить затраты тепла на нагрев ограждений (в данном проекте она отсутствует);

- исключение пролетного пара в ямных камерах на стадии изотермической выдержки. Для реализации этого мероприятия температура изотермической выдержки устанавливается не выше 95, а подача пара и регулирование режимных параметров должно осуществляться автоматическими устройствами;



• 4. Выбор и обоснование режима тепловой обработки
• Согласно ОНТП-07-85 [4], цикл тепловой обработки принято подразделять на следующие стадии:
• -стадия подъема температуры среды в камере до принятой наивысшей (), час;

-стадия изотермической выдержки, т.е. выдерживание изделий при наивысшей принятой температуре (), час;

-стадия понижения температуры среды и изделий (), час.

При использовании жестких смесей (с жесткостью 60 с и более) стадия предварительного выдерживания может не предусматриваться, а нагрев может осуществляться с большей скоростью (на 15 - 20 %). Следовательно, мы можем увеличить продолжительность стадии на 0,5 часа.[5]

• Продолжительность тепловой обработки принято выражать суммой длительностей отдельных стадий в часах, т.е.:

Предварительная выдержка изделий является, как правило, необходимым условием получения качественных изделий после тепловой обработки. Эта выдержка необходима для достижения бетоном некоторой критической прочности, при которой он способен сопротивляться разрушающему воздействию внутрипортового избыточного давления, возникающего на стадии подъема температуры.

Отрицательное воздействие на бетон деструктивных процессов, возникающих в основном на стадии подъема температуры, может быть существенно уменьшено путем рационального ее повышения. Подъем температуры среды в камере лучше всего осуществлять в прогрессивно возрастающем темпе: в первый час 10…15, во второй час - на 15…20, в третий час на 20…30.

На стадии изотермической выдержки оптимальной температурой для рядовых портландцементов следует считать 80…85. Продолжительность периода изотермического выдерживания изделий может быть назначена с учетом опыта работы промышленных предприятий в зависимости от требуемой прочности бетона после тепловой обработки, величина которой обычно составляет 70% от проектной.

Охлаждение изделий должно осуществляться замедленно с целью исключения появления температурных трещин. Продолжительность стадии охлаждения рекомендуется принимать в пределах 2…3 часов. Выгрузку изделий из камеры следует осуществлять при температурном перепаде между их поверхностью и окружающей средой не более 40.



5. Определение размеров и числа тепловых установок. Составление циклограммы их работы

В данном курсовом проекте применяется многослойное ограждение для ямной камеры из тяжелого бетона.

Определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией ограждающей конструкцией ямной камеры в окружающую среду, Вт/(м²°С)

где температура наружной поверхности ограждения тепловой установки,

температура воздуха в цехе,

Определение коэффициента лучеиспускания определяется по формуле

где С - коэффициент излучения наружной поверхности ограждения ямной камеры, ,

Коэффициент теплопередачи К, , рассчитывается по формуле



где температура среды в ямной пропарочной камере в период изотермической выдержки,

Толщина многослойного ограждения определяется по формуле

где - толщина несущего слоя ограждения, = 0,25 м;

- толщина слоя тепловой изоляции, м;

- толщина защитного гидроизоляционного слоя, = 0,003

,

= 0,02

Длина камеры (внутренний размер) определяется по формуле:

, м (5.5)

где: n - количество форм с изделиями, располагаемых по длине камеры; n=1

l_ф - длина формы с изделием, м;

l_ф=5,98+0,35*2=6,7;

l₁ - зазор между формой и стенкой пропарочной камеры, м; l₁=0,2;

l₂ - зазор между формами по длине камеры, м, l₂=0,15;

м.

Ширина камеры (внутренняя) определяется по формуле:

, м (5.6)

где: n₁ - количество форм с изделиями, располагаемых по ширине камеры;n₁=1;

b_ф - ширина формы с изделием, м;

b_ф = м;

b₁ - зазор между формой и стенкой пропарочной камеры, b₁ =0,15 м;

b₂ - зазор между формами по ширине камеры, м;

м

Высота камеры (внутренний размер) определяется по формуле:

,м (5.7)

где: n₂ - количество форм с изделиями по высоте камер; n=5;

h_ф - высота формы с изделием, м; h_ф=0,47м;

h₁ - зазор между крышкой камеры и верхним изделием, м; h₁=0,05 м;

h₂ - зазор между формами с изделиями, м; h₂=0,03 м;

h₃ - зазор между низом поддона и дном камеры, м; h₃=0,15 м.

Наружные размеры камеры определяются по формулам:

Длина камеры определяется по формуле:

, м (5.8)

где: м

=0,2+0,02+0,002=0,222 м (5.9)

Ширина камеры определяется по формуле:

, м (5.10)

Высота камеры определяется по формуле:

,м (5.11)

Определение производительности агрегатно-поточной линии ,с одной формовочной установкой определяется по формуле:

где максимальная продолжительность цикла формования, мин;

количество рабочих часов в сутки, при двусменном режиме работы

;

номинальное количество рабочих дней в году; Т = 247;

объем бетона в одной формовке, м³;

.

Число формовочных постов необходимых для выполнения программы цеха, вычисляется по формуле:



где годовая программа цеха, с учетом потерь от брака, м³;

.

Принимаем 1 формовочных поста.

Продолжительность загрузки и разгрузки камеры определяется по формуле:

где цикл формования изделий, мин,

число форм с изделиями в камере,

Число камер для тепловой обработки изделий при двухсменной работе формовочного отделения определяется по формуле:

где Т_к - средняя продолжительность оборота ямной пропарочной камеры, Т_к = 18,1 ч;

- ритм поступления изделий в камеру, мин.

Принимаем ,на случай ремонта и необходимости увеличения производительности цеха.



7. Теплотехнический расчет ямной пропарочной камеры

Исходные данные для теплотехнического расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1- Исходные данные для теплотехнического расчета ямной пропарочной камеры

Наименование показателей	Обозначение	Численное значение
1	2	3
Характеристики изделий, находящихся в камере
Масса крупного заполнителя в 1 м3 бетона, кг	Щ	1374,5
Масса мелкого заполнителя в 1 м3 бетона, кг	П	602,9
Масса воды в 1 м3 бетона, кг	В	160
Масса цемента в 1 м3 бетона, кг	Ц	246,4
Марка цемента	Мц	400
Водоцементное отношение	В/Ц	0,65
Масса арматуры, приходящейся на 1 м3 бетона, кг	Gа	190,5
Объем бетона в изделии, м3		2,16
Геометрический объем изделия, м3		2,16
Число форм с изделиями, находящимися в камере, шт.		1
Число изделий в одной форме, шт.		6
Масса одной формы, кг	Gф	1500
Характеристики камеры и внутрикамерных устройств
Длина камеры внутри, м		7,1
Ширина камеры внутри, м		1,8
Высота камеры внутри, м		2,63
Длина камеры снаружи, м	L	7,69
Ширина камеры снаружи, м	B	2,39
Высота камеры снаружи, м	H	2,92
Высота надземной части камеры, м
Ширина крышки камеры, м	Bкр
Длина крышки камеры, м	Lкр
Масса внутрикамерных устройств, кг	Gустр	900
Характеристики ограждений камеры
Масса металла крышки, кг		1500
Толщина слоя теплоизоляции крышки, м		0,04
Средняя плотность материала теплоизоляции крышки, кг/м3		200
Коэффициент теплопередачи крышки камеры, Вт/м2К	Ккр	1,96
Коэффициент теплопередачи ограждений камеры, Вт/м2К	Когр	1,86
Толщина слоя теплоизоляции стен и пола камеры, м		0,04
Средняя плотность материала стен и пола камеры, кг/м3		2400
Средняя плотность материала теплоизоляции стен и пола камеры, кг/м3		200
Толщина гидроизоляции стен и пола камеры, м		0,002
Средняя плотность гидроизоляции стен и пола камеры, кг/м3		7850
Температура воздуха в цехе, С		18
Начальная температура бетона, С		18
Температура изотермической выдержки, С		85
Начальная температура форм, С		20
Температура среды в камере и внутрикамерных устройств перед подачей теплоносителя, С		20
1	2	3
Средняя температура ограждений перед подачей теплоносителя, С		15
Средняя температура ограждений в период изотермической выдержки, С		60
Характеристики режима тепловой обработки
Продолжительность предварительной выдержки, ч		2,0
Продолжительность подъема температуры, ч		3,0
Продолжительность изотермической выдержки, ч		4,5
Скрытая теплота парообразования при средней температуре за стадию подъема температуры, кДж/кг	r1	2358
Скрытая теплота парообразования при температуре изотермической выдержки, кДж/кг	r2	2257
Теплосодержание конденсата при средней температуре на стадии подъема температуры, кДж/кг	i	251
Теплосодержание конденсата при температуре изотермической выдержки, кДж/кг	i	419
Прочие расходные данные
Коэффициент учитывающий прочие потери		0,15
Средняя продолжительность оборота камеры, ч	Tk	18,1
Принятое в расчете количество камер, шт.		14
Годовая программа цеха, м3/год	Пгод	50000
Физические константы
Удельная теплоемкость материала стен и камеры, кДж/кгС	С0	0,84
Удельная теплоемкость металла (сталь), кДж/кгС	См	0,482
Удельная теплоемкость материала тепловой изоляции крышки, стен и пола камеры, кДж/кгС	Сиз	0,837
Удельная теплоемкость твердой фазы бетона, кДж/кгС	Ств	0,837
Удельная теплоемкость воды, кДж/кгС	Св	4,187
Удельная теплоемкость воздуха, кДж/кгС	Свозд	1,015
Истинная плотность металла, кг/м3		7850
Истинная плотность воздуха при 20С, кг/м3		1,104

Размещено на Allbest.ru