Введение

Создание прогрессивных технологий с минимальными затратами материальных и энергетических средств одна из главных задач всех отраслей народного хозяйства, в том числе и строительной индустрии, к которой относится и производство строительных материалов и изделий.

Сборный и монолитный бетон и железобетон, а также цемент, относятся к наиболее энергоёмким видам строительства. На их производство расходуется более 35 % всех топливно-энергетических ресурсов, потребляемых предприятиями строительных материалов Республики.

Республика Беларусь собственными природными запасами обеспечивает около 15-18 % потребителей в топливно-энергетических ресурсах. Недостающее количество топлива и энергии поставляется из России, на что расходуется 1,7-2 миллиарда долларов Соединенных Штатов Америки в год. Отсюда понятна необходимость топливно-энергетических ресурсов.

Экономия тепловой энергии возможна за счёт внедрения технологий, модернизации энергосберегающих установок, использование тепла вентиляционных выбросов, использование геотермальных источников тепла в производстве ряда энергоёмких строительных материалов. Внедрение энергосберегающих технологий допускает снижение температуры бетона с 85-100 ⁰С до 70 ⁰С и продолжительности нагрева с 8-12 часов до 4-8 часов, с последующим термосным его остыванием в течении 14-16 часов. Снижение тепловлажностной обработки возможно при применении химических добавок, рационального использования солнечной и электроэнергии, продуктов сгорания природного газа, путём разогрева бетонной смеси. При правильном применении предварительно разогретого бетона, расход энергии при последующей термообработке составляет 50-60 кВт/м³.

Тепловые установки, снабженные специальным электродвигателем, рекомендовано использовать для тепловой обработки изделий из легких бетонов. Цикл тепловой обработки изделий сокращаются до 5–6 часов, готовые изделия имеют высокую влажность и лучше теплофизические характеристики. При реконструкции и строительстве тепловых установок следует предусматривать теплоизоляцию ограждающих конструкций и оснащение их контрольно-измерительной аппаратурой.

На основе вышеуказанного очевидно, что дальнейшее развитие промышленности строительных материалов может быть достигнуто только на основе интенсификации и экономической эффективности производства.

1 Общая часть

1.1 Технико-экономическое обоснование

выбора проектируемой установки

Тепловлажностная обработка железобетонных изделий является одним из наиболее длительных и ответственных процессов в технологии их производства.

Тепловлажностная обработка обеспечивается созданием горячей (60-200 ⁰С) и влажной (φ = 100 %) среды, ускоряющей процесс твердения бетона. Повышение температуры способствует ускорению химических реакций. Влажная среда способствует переходу гидратных новообразований из коллоидного состояния в кристаллическое. Тепловая обработка изделий ускоряет процесс твердения. Изделия в более короткий срок, чем при обычной температуре, приобретают механическую прочность, допускающую их транспортировку и монтаж.

Установки для тепловлажностной обработки железобетонных изделий могут работать периодически или непрерывно. Установками периодического действия являются ямные камеры, кассетные установки, термоформы и другие.

Раньше всех на заводах бетона и железобетона появились ямные и туннельные камеры периодического действия. Постепенно с развитием промышленности несовершенные туннельные камеры периодического действия утратили своё значение, и в промышленности остались ямные камеры.

Ямные камеры удобны в эксплуатации, имеют хороший коэффициент заполнения. Но обычные ямные камеры имеют большой расход пара 300-400 кг/м³, в таких камерах невозможно создать одинаковую температуру по всему объёму, длительность пропаривания. В данном проекте применяется безнапорная ямная камера конструкции профессора Л. Н. Семёнова, которая позволяет устранить недостатки обычных камер и снизить расход пара до 150-200 кг/м³.

1.2 Обоснование и выбор режима

тепловлажностной обработки

При тепловой обработке бетона в ямных камерах подогрев изделий осуществляется при непосредственном контакте с теплоносителем или конвективным способом. В качестве теплоносителя в ямной камере могут применять насыщенный пар, паровоздушную смесь, продукты сгорания природного газа.

Во избежание значительных влагопотерь при тепловой обработке изделий в качестве теплоносителя используют насыщенный водяной пар. При использовании других теплоносителей и источников тепловой энергии, имеющих

более высокую температуру, чем бетон изделий, может происходить интенсивное испарение влаги из бетона, приводящее к разрушению формирующейся структуры. Интенсивное испарение влаги зависит от режима тепловой обработки, водосодержания бетона, относительной влажности среды и скорости её циркуляции. При значительных влагопотерях, кроме нарушения структуры в процессе, замедляется процесс гидратации цемента в последующее время и как следствие недобор проектной прочности бетона. В этом случае обязательным является обеспечение влажности среды не менее 90-100 % или защита открытых поверхностей изделий влагонепроницаемыми материалами. В период подъёма температуры допускается снижение относительной влажности среды до 40-60 %.

Назначение режимов тепловлажностной обработки заключается в установлении оптимальной продолжительности отдельных его периодов с целью обеспечения фактических режимов работы тепловых установок и получения требуемой прочности без ухудшения конечных физико-механических свойств бетона.

Основным назначением предварительного выдерживания изделий является создание благоприятных условий для протекания процессов гидратации цементов и формирования начальной структуры бетона, способной без нарушения воспринять развивающие при последующем тепловом воздействии деструктивные процессы.

Увеличение длительности предварительного выдерживания целесообразно при пропаривании распалубных изделий, а также изделий с большими открытыми поверхностями.

Скорость нагрева оказывает наибольшее влияние на развитие деструктивных процессов в твердеющем бетоне. Поэтому для исключения измененных дефектов скорость нагрева бетона на поверхности изделий не должна быть более 20 ⁰С/ч.

Ввиду конвекцивно-кондуктивного характера теплопередачи при нагреве изделий в камерах скорость подъёма температуры оказывает существенное влияние на однородность формирующего поля. С увеличением толщины изделия увеличивается температурный перепад между центром и поверхностью бетона, что ведёт к неравномерному росту прочности.

Снижению структурных нарушений в бетоне способствует использование ступенчатых режимов нагрева.

Выдерживание разогретых изделий в камерах до достижения заданной прочности осуществляется путём термосного или изотермического прогрева. С точки зрения достижения минимальных затрат является использование термосного выдерживания. При использовании изотермического прогрева необходимо до минимума сократить его продолжительность с последующим термосным выдерживанием.

В данном проекте для тепловлажностной обработки плит пустотного настила выбор режима тепловлажностной обработки произведён исходя, из толщины формуемого изделия, вида и класса бетона, вида тепловой установки.

Таблица 1.1 Режим тепловлажностной обработки изделий из тяжелого бетона

Марка бетона	Режимы тепловой обработки в часах при толщине бетона в изделии, мм
	до 160	до 300	более 300
М 200 М 300 М 400 М 500 М 600	11 (3,5+5,5+2) 9 (3+4+2) 8,5 (3+3,5+2) 8 (3+3+2) 7 (3+2+2)	12 (3,5+6,5+2) 10 (3+5+2) 9,5 (3+3,5+2) 9 (3+4+2) 8 (3+3+2)	13 (3,5+6,5+3) 11 (3,5+5+2,5) 10,5 (3+4,5+2,5) 10 (3+4,5+2,5) 9 (3+3,5+2,5)

Для тепловлажностной обработки плит аэродромного покрытия принят следующий режим:

предварительная выдержка τ₀ =1,5 ч;.

период нагрева изделий τ₁ =3 ч;

изотермическая выдержка τ₂ =4 ч;

период охлаждения τ₃ =2 ч.