Содержание

Введение

 

    В целях сокращения сроков распалубки железобетонных конструкций и сдачи их под нагрузку строители всегда стремились ускорить твердение бетона. Этот вопрос приобрел особую актуальность при изготовлении бетонных и железобетонных изделий в заводских условиях, так как предприятия заинтересованы в максимальном использовании производственных площадей и в сокращении сроков изготовления изделий.

    В настоящее время наиболее распространенным способом ускорения твердения бетона, позволяющим получать в короткий срок изделия с отпускной прочностью, при которой их можно транспортировать на строительную площадку и монтировать в зданиях и сооружениях, является тепловая обработка. В заводских условиях она осуществляется путем пропаривания изделий в камерах и автоклавах, обогрева в формующих агрегатах или на стендах, а при приготовлении монолитных конструкций - путем электропрогрева, пропаривания и прогрева теплым воздухом.

    При пропаривании сформованные изделия выдерживаются в камере в среде насыщенного пара или паровоздушной смеси до достижения бетоном заданной прочности. В пропарочной камере создаются не только благоприятная температура для ускоренного твердения (в пределах 60-100 ⁰С), но и оптимальная влажность среды, способствующая сохранению влаги в бетоне для его дальнейшего твердения и после окончания пропаривания. Это дает основание считать пропаривание эффективной тепловлажностной обработки (ТВО) бетона.

    Эффективность пропаривания, как и других видов тепловой обработки, определяется выбором рационального режима обработки в полном соответствии с принятым составом бетона, характеристикой составляющих материалов, особенностью цемента, размерами и конфигурацией изделия, начальной прочностью 6стона к моменту обработки и др.

1. Обоснование выбранного  способа тепловой  обработки

 

    Твердение железобетонных изделий может происходить  в естественных условиях при нормальной температуре и в условиях тепловой обработки (искусственные условия  твердения). Тепловая обработка, позволяющая ускорить твердение бетонной смеси, является, непременной операцией при заводском изготовлении железобетонных изделий.

    В настоящее время применяют следующие  виды тепловой обработки:

    - пропаривание изделий при нормальном давлении при температуре 60-100 ⁰С);

    - запаривание изделий в автоклавах, насыщенным водяным паром при давлении 0,9-1,3 МН/м² (9-13 атм) и температуре 175-191 ⁰С;

    - контактный обогрев изделий;

    - электропрогрев путем пропускания электрического тока через толщу бетона;

    - обогрев бетона инфракрасными лучами.

    Кроме того, исследуется горячее формование, при котором бетонную смесь перед  укладкой в форму в течение 8-12 мин. разогревают электрическим током или водяным паром до температуры 75-85 ⁰С и выдерживают затем в форме в условиях термоса 4-6 часов.

    Для формирования структуры бетона особенно важным являются влажностные условия  твердения, поэтому во многих случаях  следует отдать предпочтение тепловлажностной обработке железобетонных изделий (пропариванию и запариванию).

    Тепловую  обработку железобетонных изделий  проводят до достижения бетоном прочности  около 70% проектной, что позволяет  транспортировать изделия на строительную площадку и монтировать конструкции  из них.

    Пропаривание  при нормальном давлении производят в камерах периодического или непрерывного действия, оно является наиболее экономичным способом тепловой обработки.

    Из  камер пропаривания периодического действия широкое применение имеют  камеры ямного типа. Наиболее целесообразный размер камер в плане, полученный на основании технико-экономических показателей, должен соответствовать размерам двух пропариваемых изделий. Стенки камеры обычно делают бетонными, сверху камеры имеется массивная крышка.

    Отформованные изделия, находящиеся в формах или  на поддонах, загружают в камеру в несколько рядов по высоте, после чего камеру закрывают крышкой, препятствующей потере тепла и пара. Пар в камеру подается из котельной постоянно в зависимости от установленного режима пропаривания так, что обеспечивает скорость повышения температуры в камере от 20 до 35 ⁰С в 1 ч., до максимальной – 85-100 ⁰С. При этом изделие прогревается на всю толщину и выдерживается при этой температуре 6-8 ч., после чего постепенно охлаждается.

    Продолжительность пропаривания зависит от состава  бетона и свойства цемента и составляет около 14-20 ч. для пластичных бетонных смесей и 4-8 ч. - для жестких. Применение быстротвердеющих цементов позволяет сократить продолжительность изотермической выдержки (при более низкой температуре прогрева 70-80 ⁰С) и уменьшить общее время пропаривания до 8-10 ч. Изделия из легких бетонов вследствие их меньшей теплопроводности требуют более продолжительного времени тепловой обработки.

    Камера  пропаривания непрерывного действия представляет собой туннель, обеспечивающий установленный режим пропаривания для изделий, вкатываемых на вагонетках с одной стороны туннеля и выкатываемых с другой. За время пребывания в камере туннельного типа изделия проходят зону подогрева, изотермического прогрева при максимальной температуре и зону охлаждения. Туннельные камеры применяют главным образом при конвейерном способе производства.

    Тепловая  обработка бетона в камерах пропаривания ускоряет время твердения его  по сравнению с твердением в естественных условиях примерно в 7-8 раз.

    Запаривание изделий в автоклавах - специальных, герметически закрывающихся аппаратах, состоит в том, что при давлении насыщенного водяного пара 0,9-1,3 МН/м² (9-13 атм.) вода сохраняется в жидкой фазе даже при температуре 175-191 ⁰С. Это создает благоприятные условия ускорения твердения и образования соединений, имеющих свойства цементирующих веществ высокой прочности, поскольку бетон набирает прочность в автоклаве в первые 4-6 ч. прогрева, то в автоклавах с давлением в 1,1-1,3 МН/м² (11-13 атм.) можно сократить длительность изотермического прогрева до 3-5 ч.

    Контактный  обогрев изделий осуществляют путем  непосредственного соприкосновения  изделия с источником тепла или  с нагревательными приборами, обогреваемыми  стенками формы или основанием стенда (при стендовой технологии) и т.п. В качестве источника тепла используют острый водяной пар, горячую воду, масла и др. Этот способ тепловой обработки применяют при изготовлении тонкостенных изделий в кассетах при достаточной их герметизации.

    Кроме того, с помощью этих теплоносителей осуществляется обработка некоторых видов изделий в термобассейнах (твердение изделий в горячей воде).

    После тепловой обработки технология изготовления железобетонных изделий, если не требуется  дальнейшая отделка поверхности, заканчивается. Отдел технического контроля проверяет изделия и направляет на склад готовой продукции.

    По  условиям задания к курсовому  проектированию, завод должен выпускать 25 тыс. м³ плоских железобетонных плит в год. Исходя из вышеуказанного, оптимальным способом термообработки будет являться термообработка в пропарочной камере, поскольку такой способ обеспечивает оптимальное сочетание качества готовых железобетонных изделий, производительности и затрат на производство.

2. Характеристика выпускаемой  продукции

 

    Проектом  предусмотрено производство плоских плит из железобетона объемом 25 тыс. м³ в год.

    Массогабаритные параметры производимых изделий  представлены в табл. 1.

Таблица 1

Массогабаритные параметры производимых изделий

 

Рисунок 1 – Внешний вид производимых изделий 

    Состав  бетона определяется по формуле Боломея-Скрамтаева (1):

    где R_б – требуемая марка бетона;

    А – коэффициент, характеризующий  качество заполнителей;

    R_ц – активность цемента. 

    Ориентировочный расход воды для приготовления бетонной смеси определяется исходя из ее удобоукладываемости. Бетонная смесь имеет жесткость 50…70с, тогда ориентировочный расход воды составит для щебня фракции 5…10 – 173 л/м³.

    Тогда соотношение цемент-вода:

.

    Ориентировочный расход цемента (2):

 

    С уменьшением модуля крупности песка  возрастает расход цемента. Пески с Мк < 1,5 увеличивают расход цемента на 12%. Тогда расход цемента с учетом Мк песка будет:

 кг.

    Водопотребность песка составляет 9%, тогда должен быть увеличен на 5 л. на каждый процент увеличения водопотребности. Ориентировочный расход воды равный 173 л. принят для песков средней крупности, имеющих водопотребность 7%. Тогда расход воды будет:

 л.

    Тогда с учетом крупности песка реальное целое (Р_Ц) будет:

.

    Расход щебня (3):

    где V_пуст (4):

 

    α – коэффициент раздвижки зерен  крупного заполнителя, зависящий от расхода цемента, равный 1,31. 

    Тогда:

 кг.