Проектирование технологии предварительного разогрева бетонных смесей

Нижегородский государственный  архитектурно-строительный университет

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра строительных материалов

 

 

 

Пояснительная записка

 

к курсовому проекту по дисциплине «Процессы и аппараты технологии строительных изделий» на тему:

«Проектирование технологии предварительного разогрева бетонных смесей».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 818 гр.                                               Станченков Д.С.

 

 

Преподаватель:                                                                      Конкина И. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н. Новгород – 2006 г.

 

Содержание

 

            Введение.                                                                                3

 

1. Теоретические основы.                                                          5

                                                                 

2. Подбор состава бетона.                                                          7

 

3. Анализ исходных данных и выбор базового аппарата.      9

 

4. Расчёт параметров пароразогрева.                                       10

 

5. Технологические характеристики аппарата.                      13

 

6. Технологическая схема производственного процесса.     14

 

7. Материальный баланс технологического процесса.         16

 

8. Техника безопасности и охрана окружающей среды.       21

 

9. Используемая литература.                                                            23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Все возрастающая потребность в сборном железобетоне может быть удовлетворена как за счет строительства новых заводов, так и за счет совершенствования существующих.

Второе направление  более эффективно: требует меньших капитальных затрат и значительно быстрее может быть внедрено в производство. Поэтому разработка новых, более эффективных технологических приемов, способствующих интенсификации производства, имеет большое народнохозяйственное значение.

В производстве сборного железобетона наиболее длительным технологическим процессом, от которого в значительной  степени зависит качество  изделий, является тепловая обработка.

В настоящее  время при изготовлении сборных железобетонных изделий ускорение твердения бетона в основном   осуществляют в тепловых  установках - пропарочных камерах различного типа, термоформах, кассетах, где свежеуложенная бетонная масса обычно с температурой 10—20° С нагревается по заранее предусмотренному режиму.

     Этот  процесс  хорошо  изучен, технология и режимы его в достаточной степени отработаны. Для его осуществления разработаны проектные решения, а необходимое  оборудование   выпускается   промышленностью. Однако этот процесс по сравнению с другими наиболее продолжителен и занимает в общем цикле производства сборного  железобетона   80—90%  времени,  что   составляет  в среднем 10—14 ч.

 Опыт и  практика последних лет показали, что если в отформованном изделии  перед тепловой обработкой будет температура не 10—20° С, как обычно принято, а значительно выше — 50—70° С, то длительность процесса термообработки можно сократить на 25—30% без ухудшения качества выпускаемой продукции.

 Для того чтобы достичь такой температуры в свежеотформованном изделии, нужно или изготовлять его из предварительно разогретой бетонной смеси, или разогреть бетонную массу в форме (способ получения горячей бетонной смеси за счет разогрева компонентов известен давно, но при таком способе бетонную смесь выше 40— 45° С разогреть весьма сложно.

     Второй способ выгодно отличается от изготовления изделий из предварительно, разогретых смесей: исключаются потери тепла при транспортировке и перегрузках смеси, отпадает необходимость в быстрой укладке смеси в форму.

Однако этот способ имеет свои недостатки, которые не позволяют широко применять его.

Поэтому первый способ получает в последнее время наиболее широкое применение.

  Известно несколько способов получения горячих бетонных смесей:

      -предварительный разогрев заполнителей и воды с последующим их перемешиванием в смесителе;

      -разогрев бетонной смеси электрическим током;

  -разогрев бетонной смеси паром.

    На  сегодняшний день последний способ  является наиболее доступным  и экономически оправданным из всех известных способов сокращения сроков твердения [3].

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Теоретические основы.

Пароразогрев  бетонных смесей основан на непосредственном вводе пара в смесь при ее перемешивании или в приготовленную смесь перед укладкой ее в формы. В последнем случае разогрев смеси производят в специальных подогревающих устройствах (ПУ), расположенных на постах формования или в непосредственной близости от них.

   Разогрев  бетонной смеси паром происходит  за счет тепла фазового перехода, выделяющегося при конденсации пара, тепла, содержащегося в конденсате, а также частично тепла пара, который, попадая в бетонную смесь, не успевает конденсироваться и уходит в атмосферу.

Бетонная  смесь в процессе разогрева не только нагревается, но и увлажняется. Поэтому при пароразогреве процессы разогрева и увлажнения должны контролироваться и учитываться для того, чтобы перед укладкой и уплотнением смеси ее температура и подвижность отвечали заданным.

На степень  разогрева бетонной смеси и, соответственно, ее увлажнение существенно оказывает влияние, как и насколько полно протекает процесс конденсации пара. В свою очередь, интенсивность и характер конденсации пара в основном зависят от степени протекания процессов тепло и массообмена между теплоносителем и нагреваемым материалом. В рассматриваемом случае под теплоносителем понимают пар, а под нагреваемым материалом - бетонную смесь.

      Пароразогрев бетонных смесей осуществляют только водяным паром. Источником водяного пара на заводах сборного железобетона и домостроительных комбинатах являются или собственные котельные, или ТЭЦ.

      При пароразогреве имеют место  такие процессы, как истечение и дросселирование.

Под процессом истечения  пара понимают преобразование энергии давления в кинетическую энергию его движения на выходе из паропровода. Обычно преобразования энергии достигают при помощи установки сопл.

Дросселирование пара происходит в трубопроводе, когда имеется  местное сужение. В этом случае происходит снижение давления пара, но скорость его движения до и после сужения практически остается одинаковой. Установленные на трубопроводе вентиль, кран, задвижка (особенно при неполном их открытии) или специальные диафрагмы вызывают дросселирование пара и, как следствие, уменьшение его давления без изменения температуры.

      Дросселирование пара следует эффективно использовать при пароразогреве бетонных смесей, так как для самого процесса разогрева желательно подавать пар низкого давления. Но для того чтобы транспортировать пар низкого давления за короткое время в необходимом для разогрева бетонной смеси количестве, нужно этот пар пропускать по паропроводу большего диаметра (100—150 мм), что в большинстве случаев нецелесообразно.

Рассмотрим  процесс конденсации, который очень важно учитывать при пароразогреве.

Конденсация представляет собой процесс перехода пара в жидкое состояние. При конденсации пара происходит выделение тепла фазового перехода, поэтому конденсация неразрывно связана с теплообменом.

При разогреве  бетонной смеси конденсация пара происходит как при непосредственном его контакте с отдельными компонентами бетонной смеси в начальный период, так и с самой смесью (разогрев в бетоносмесителях) или с заранее приготовленной смесью (разогрев в подогревающих устройствах). Кроме того, конденсация происходит при контакте пара с холодными стенками смесителя или ПУ. Конденсация пара на поверхности теплообмена бывает, если температура на поверхности меньше температуры насыщения при данном давлении. Температуру насыщения часто называют температурой росы.

Различают два  вида конденсации — пленочная  и капельная. Первый вид, когда жидкая конденсированная фаза образуется на поверхности теплообмена в виде сплошной устойчивой пленки, а второй — когда на поверхности происходит образование капель. При капельной конденсации водяного пара теплоотдача в 8-10 раз больше, чем при пленочной. Это объясняется тем, что пленка конденсата является большим термическим сопротивлением при передаче тепла от пара к нагреваемому материалу. При капельной конденсации в силу разрыва пленки это термическое сопротивление гораздо меньше. При пароразогреве бетонной смеси можно полагать, что в основном происходит пленочная конденсация.[3].

 

2 Подбор состава бетона.

 

Подбираем состав для  керамзито-бетона класса В 15.

Исходные данные:

цемент ПЦ 400-Д20 (R_ц=38МПа);

Керамзит П100;

песок речной, Мкр=2,0;

марка бетонной смеси – П2.

Рассчитаем состав бетона на 1 м³.

 

2.1 Находим марку бетона  из соотношения:

, кгс/см²,                                                                                         (1)

где В – класс бетона.

 кгс/см²; принимаем марку бетона М200

2.2 Определение расхода цемента, кг, на 1 м³ бетона.

Ориентировочный расход цемента на 1 м³ бетона (Ц) определяется по [1, табл. 6.8]. И будет составлять, при марке бетона М200, марке пористого заполнителя по прочности П100 и марке цемента 400, 340 кг.

Ц= 340 кг

2.3 Определяем  расход крупного заполнителя, кг, на 1 м³ бетона.

Он определяется по формуле:

 кг                                                                                                    (2)

Где: К- расход крупного заполнителя, кг, на 1 м³ бетона;

 расход заполнителя, 1 м³, на 1 м³ бетона [1, табл. 6.10]

 насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м

  м /м ; кг/м

 кг

2.4 Определяем расход мелкого заполнителя, кг, на 1 м³ бетона.

Расход мелкого заполнителя (П, кг) рассчитывается по формуле

,                                                                                              (3)

где: П- расход мелкого заполнителя, кг, на 1 м³ бетона;

проектная средняя плотность  бетона в сухом состоянии кг/м

Ц- расхода цемента, кг, на 1 м³ бетона.

 кг

2.5 Определяем расход воды, л, на 1 м³ бетона.

Ориентировочный расход воды устанавливается  по формуле:

,                                                                                                          (4)

где: -начальный расход воды, л, принимаемый по [1, табл. 6.14];

- поправка, л, на водопотребность  песка, принимаемая по [1, табл. 6.15];

Т.к. используется песок  речной с модулем крупности  , то =0.

Т.к. марка бетонной смеси  П2 (осадка конуса равна 6-8 см), то =190 л/м .

л/м .

 

Занесём полученные данные в таблицу.

 

               Таблица 1 – Состав бетонной смеси на 1 м³

Состав смеси	На 1 м3, кг
Цемент	340
Керамзит	660
Песок	499
Вода	190

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Анализ исходных данных и выбор базового аппарата.

 

В данной работе нужно спроектировать технологию предварительного разогрева бетонных смесей на заводе крупнопанельного домостроения. Завод изготавливает наружные стеновые панели. Бетонную смесь, которая используется для изготовления данного изделия, необходимо разогреть (перед формованием). Считаем, что исходная температура компонентов смеси одинакова и равна 10⁰С. Смесь разогревается до температуры 65⁰С. Такая температура считается оптимальной.