Проектирование технологии предварительного разогрева бетонных смесей

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 60⁰ С 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…90⁰ С 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.

1. 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. По