Правiлы цеплавiльготнаснай апрацоўкi 4 страница

В холодный период года каждая термоформа должна быть укрыта теплоизолированной крышкой.

Благоприятные температурно-влажностные условия твердения бетона при прогреве в термоформах (особенно в условиях сухого и жаркого климата) могут быть получены путем создания «покрывающих водных бассейнов» толщиной 3–5 см.

9.4 Для ускорения прогрева изделий целесообразно укладывать бетонную смесь в предварительно подогретые формы а также применять предварительно разогретые до 50 °С бетонные смеси.

9.5 С целью снижения удельных энергозатрат при использовании отдельных термоформ целе­сообразно осуществлять тепловую обработку в пакете. При установке термоформ в пакет уменьшаются температурные перепады по сечению изделий, так как нагрев их происходит с двух сторон. Верхняя термоформа в пакете закрывается теплоизолированной крышкой. Борта форм должны быть заполнены теплоизоляционным материалом.

9.6 При изготовлении объемных элементов (шахт лифтов, коллекторов и т. п.) в термоформах обработка производится с помощью подвижных и неподвижных тепловых отсеков. С целью снижения продолжительности тепловой обработки объемных изделий рекомендуется применение двухстороннего прогрева путем подачи пара при помощи эжектора как в тепловые отсеки, так и во внутреннюю полость сердечника формы.

9.7 При изготовлении в термоформах длинномерных предварительно напряженных железо­бетонных изделий пар подается в тепловые отсеки, расположенные в поддоне, неподвижных и подвижных бортах формы. Вследствие большой длины изделий рекомендуется распределять пар в отсеках с помощью перфорированного трубопровода, уложенного в нижней части отсеков.

9.8 При тепловой обработке изделий в термоформах и кассетных установках с использованием
в качестве теплоносителя пара необходимо удалять из тепловых отсеков конденсат, накопление которого приводит к нарушению заданного режима тепловой обработки.

9.9 Тепловая обработка изделий в термоформах, на обогреваемых стендах и в кассетных установках может осуществляться по режимам, включающим в себя термосную или изотермическую стадию выдерживания. Применение термосных режимов обеспечивает значительное сокращение (в 1, 5–2 раза) расхода тепловой энергии.

9.10 Ориентировочные изотермические режимы рекомендуется применять при тепловой обработке изделий в одиночных термоформах по данным таблицы 7.2. При двух и более оборотах
в сутки набранных в пакет форм или кассетных машин ориентировочные режимы тепловой обработки могут приниматься по данным таблицы 9.1 (при расположении паровых отсеков через два рабочих отсека).

Таблица 9.1

9.11 При изготовлении изделий в кассетных формах, учитывая, что бетон находится в практически замкнутом жестком объеме и неопалубленная поверхность незначительна, допускается осуществлять подъем температуры в бетоне без предварительного выдерживания со скоростью до 60 °С/ч, но при этом максимальная температура на контакте бетона с поверхностью теплового отсека не должна быть выше 100 °С.

9.12 С целью увеличения оборачиваемости термоформ и кассетных машин рекомендуется производить двухстадийную тепловую обработку изделий: первая стадия — до приобретения бетоном распалубочной прочности, составляющей, как правило, до 50 % проектной прочности, и вторая — при последующем твердении в соответствующих температурно-влажностных условиях (в камерах дозревания без подачи пара, в цехе или на складе при положительных температурах) до достижения отпускной прочности.

Ориентировочные режимы двухстадийной тепловой обработки изделий, изготавливаемых по стендовой и кассетной технологиям, принимаются по таблице 9.2.

9.13 При использовании термосного выдерживания разогретых изделий в пакете термоформ или
в кассетных установках требуемая температура разогрева бетона, в зависимости от группы цемента, класса бетона по прочности на сжатие, заданной распалубочной прочности и оборачиваемости кассет может ориентировочно приниматься по данным таблицы 9.3 (для типовых кассетных машин Гипростром­маша с утепленными паровыми отсеками).

Таблица 9.2

Таблица 9.3

9.14 Расчет режимов тепловой обработки изделий в стендовых и кассетных установках производится по зависимостям, приведенным в разделе 7, с учетом указаний настоящего раздела.

10 Расчет рациональных режимов беспрогревного выдерживания изделий

10.1 Режимы беспрогревного выдерживания изделий для достижения распалубочной, передаточной и отпускной прочности бетона рекомендуется применять, как правило, в летний период года при температуре бетонной смеси и окружающей среды в формовочном цехе не ниже 15 °С. При этом должны быть выполнены технико-экономические обоснования эффективности применения режимов беспрогревного выдерживания изделий с учетом возможных дополнительных затрат на увеличение расхода цемента, применение химических добавок, дополнительное выдерживание распалубленных изделий в формовочном цехе и на складах готовой продукции. Следует также учитывать условия применения режимов беспрогревного выдерживания изделий, указанные в П2 к СНиП 3.09.01.

10.2 При подборе состава бетона для режимов беспрогревного выдерживания изделий рекомендуется учитывать влияние на интенсивность набора прочности бетоном в условиях низких температур окружающей среды таких существенных факторов, как активность цемента в возрасте 1, 2 и 28 сут; удельное содержание цемента в бетоне; водоцементное отношение без учета воды, поглощенной заполнителем; вид и свойства химических добавок, оказывающих влияние на водопотребность бетона; степень гидратации цемента и выделение экзотермического тепла; сроки и условия твердения бетона до достижения заданных показателей качества, включая удельную металлоемкость технологической оснастки, степень термоизоляции камер выдерживания изделий, коэффициент их заполнения.

10.3 Исходными данными для расчета рациональных режимов беспрогревного выдерживания изделий являются:

— состав бетона, подобранный в соответствии с СТБ 1182 с учетом требований 10.2;

— минералогический и вещественный состав цемента, его активность в возрасте 1, 2 и 28 сут;

— удельная металлоемкость технологической оснастки;

— среднее содержание арматуры в изделиях;

— коэффициент заполнения камер выдерживания изделий;

— начальная температура бетонной смеси;

— распалубочная, передаточная и отпускная прочность бетона в процентах от требуемой;

— температурные условия выдерживания изделий после распалубки.

10.4 Расчет рациональных режимов беспрогревного выдерживания изделий в камерах тепловой обработки или в технологической оснастке до достижения распалубочной или передаточной прочности бетона, а также последующего выдерживания в формовочном цехе или на складе готовой продукции до достижения отпускной прочности бетона производится с использованием зависимостей, представленных в разделе 7. Допускается также производить расчеты по другим методикам, проверенным в условиях производства. Для этой цели производится расчет средней температуры выдерживания в камерах тепловой обработки или в технологической оснастке в следующей последовательности.

10.4.1 Подбирается состав бетона по СТБ 1182 с учетом рекомендаций 10.2.

10.4.2 Определяются характеристики активности применяемого цемента F _{ц 1} и F _{ц 2}, его минералогический и вещественный состав, а также удельная поверхность по данным завода-изготовителя.

10.4.3 Рассчитывается водоцементное отношение W _б без учета воды, поглощенной заполнителем, по формулам (7.1) и (7.2).

10.4.4 Рассчитывается ориентировочная средняя температура беспрогревного выдерживания изделий в камерах тепловой обработки или в технологической оснастке °С, по формуле

(10.1)

где t _{б см} — начальная температура бетонной смеси, °С;

М_ср — средний модуль поверхности, равный отношению суммы площадей охлаждаемых поверхностей к объему изделий в плотном теле, м^–1;

Ц_ср — среднее содержание цемента в бетоне, кг/м³;

D t _{М 1} — приращение температуры изделий с модулем поверхности М_ср, равным 1, и принимаемое по данным таблицы 10.1.

Таблица 10.1

10.4.5 Рассчитываются значения температурных функций К _t по формулам:

— при от 0 °С до 20 °С включ., (10.2)

где D Е — характерная разность температур, °С, принимаемая для пуццоланового портланд­цемента равной 4, 3 °С, а для портландцемента с минеральными добавками шлака
и трепела вычисляемая по формуле

(10.3)

здесь r _д — относительное массовое содержание минеральной добавки;

— при св. 20 °С до 100 °С, (10.4)

где h _t — вязкость воды при температуре принимаемая по приложению Е, МПа·с;

К — коэффициент, учитывающий влияние вида и содержания добавок в портландцементе на скорость гидратации и принимаемый:

для портландцемента — К = 4;

для портландцемента
с пуццолановой добавкой:

в количестве 4 %–5 % — К = 3;

в количестве 10 %–14 % — К = 0;

для пуццоланового портландцемента — К = –3;

для шлакопортландцемента — К = –2.

Для портландцемента с другим содержанием минеральных добавок трепела и шлака коэффициент К следует вычислять по формуле

К = 4–15 r _д. (10.5)

10.4.6 По рабочим чертежам на изделия рассчитывается среднее содержание арматуры G_{s ср}, кг/м³,
в изделиях, размещаемых в одной камере или в технологической оснастке.

10.4.7 По техническим характеристикам форм и технологической оснастки рассчитывается средняя масса теплоизоляции G _{из ср} и конструкций форм G _{ф ср}, приведенная к 1 м³ бетона.

10.4.8 Рассчитывается средняя теплоемкость бетонной смеси с _{б см ср}, кДж/(кг·°С), изделий, размещаемых в одной камере или в технологической оснастке, по формуле

(10.6)

где Ц_ср, П_ср, Д_{н ср,} Щ_ср, В_ср — среднее содержание, соответственно, цемента, песка, тонко­дисперсного наполнителя, щебня или гравия и воды, кг/м³;

— средняя плотность бетонной смеси, кг/м³.

10.4.9 Рассчитывается средняя начальная температура бетонной смеси, арматуры, форм и технологической оснастки по формуле

(10.7)

где с_s — удельная теплоемкость арматурной стали, равная 0, 48 кДж/(кг·°С);

с _{из ср} — средняя удельная теплоемкость изоляционного материала форм и технологической оснастки (для минеральной ваты с _{из ср} = 0, 754 кДж/(кг× °С));

с _ф — удельная теплоемкость материала форм и технологической оснастки (для метал­лических форм и оснастки принимается равной 0, 48 кДж/(кг× °С), для деревянных — 2, 52 кДж/(кг× °С));

t _{ф ц} — температура воздуха в формовочном цехе, °С.

10.4.10 Рассчитывается значение удельного экзотермического тепловыделения портландцемента при твердении бетона в нормальных температурно-влажностных условиях в течение 1 сут. В качес­тве приближенного значения допускается рассчитывать тепловыделение q _{н 1}, кДж/кг, для портландцемента ПЦ 400-Д20 по формуле

(10.8)

10.4.11 Расчет удельного экзотермического тепловыделения цемента в течение 1 сут q _{н 1}, кДж/кг, с учетом минералогического и вещественного состава, удельной поверхности, водоцементного отношения W _б производится по формуле

(10.9)

где r _д — относительное содержание минеральных добавок в цементе;

q ₁, q ₂, q ₃, q ₄— удельное тепловыделение минералов клинкера при нормальных температурно-влажностных условиях твердения, равное, кДж/кг:

для С₃А — q ₁ = 832;

“ С₄АF — q ₂ = 420;

“ С₃S — q ₃ = 504;

“ С₂S — q ₄ = 250;

К ₁, К ₂, К ₃, К ₄ — коэффициенты, характеризующие степень гидратации минералов клинкера — С₃А, С₄АF, С₃S и С₂S — за 1 сут твердения бетона в нормальных температурно-влажностных условиях и, соответственно, вычисляемые по формулам:

(10.10)

(10.11)

(10.12)

(10.13)

— функции, отражающие влияние на кинетику гидратации цемента, соответ­ственно, содержания гипса, удельной поверхности цемента, водоцементного отношения и определяемые по следующим формулам:

(10.14)

(10.15)

здесь S _уд — удельная поверхность цемента, м²/кг, принимаемая по данным завода-изгото­вителя или определяемая по ГОСТ 310.2. Допускается также рассчитывать удельную поверхность цемента по формуле

(10.16)

r _{д i} — относительное массовое содержание i -ой минеральной добавки в цементе;

K _{д i} — коэффициент для конкретных видов минеральных добавок, принимаемый равным для шлака, трепела, опоки, пемзы, соответственно, 0, 37; 0, 31; 0, 49; 0, 6;

; (10.17)

K_{f M 1} — функциональный коэффициент прочности модифицированного бетона в возрасте
1 сут при нормальных условиях твердения, определяемый в соответствии с приложением В.

10.4.12 Удельное тепловыделение портландцемента при твердении бетона в течение 1 сут
в температурных условиях, отличных от нормальных, q_{t 1}, кДж/кг, рассчитывается по формуле

(10.18)

10.4.13 Рассчитывается приращение температуры бетона в изделиях за 1 сут D t, °С, по формуле

(10.19)

где К _п — коэффициент, учитывающий теплопотери в окружающую среду:

К _п = 1 — при выдерживании форм, теплоизолируемых слоем минеральной ваты толщиной 4–6 см, в закрытых камерах периодического действия;

К _п = 0, 95 — в камерах непрерывного действия в теплоизолированных формах и в камерах периодического действия в нетеплоизолированных формах;

К _п = 0, 9 — в нетеплоизолированных формах, выдерживаемых в цехе и в камерах непрерывного действия.

10.4.14 Рассчитывается средняя температура бетона t _ср, °С, при выдерживании в течение 1 сут по формуле

(10.20)

10.4.15 Сопоставляется рассчитанная средняя температура выдерживания бетона с ориентировочной средней температурой беспрогревного выдерживания, определенной по 10.4.4. Расчет признается удовлетворительным, если сопоставляемые температуры отличаются не более чем на ±5 °С. В противном случае расчет средней температуры следует повторить при новом значении ориентировочной температуры, равной среднему значению из принятой по 10.4.4 и полученной в результате первого расчета.

10.4.16 Рассчитывается общая продолжительность выдерживания изделий в камерах или в технологической оснастке для достижения распалубочной прочности t_выд по зависимостям (7.3) – (7.8), (7.13) – (7.16). При этом, в формуле (7.14) обозначение t_{т о} заменяется на t_выд., t_{н в э т о} — на t_{н в}, коэффициент — на который рассчитывается по формулам (7.21) – (7.25). При этом t_пр принимается равным 1 сут.

10.4.17 Расчет продолжительности последующего выдерживания изделий для достижения от­пускной прочности бетона выполняется в соответствии с 7.39.

10.4.18 Пример расчета режимов беспрогревного выдерживания изделий приведен в приложении Ж.

11 Расчет теплового баланса и эффективности применения энергосберегающих методов тепловой обработки изделий

11.1 Экономичность тепловых установок и принятых режимов тепловой обработки изделий следует определять по коэффициенту полезного использования тепловой энергии h, вычисляемому по формуле

(11.1)

где Q _п — полезный расход тепловой энергии на разогрев бетона (с учетом тепловыделения цемента), арматуры, металла форм и металлических элементов в камере, МДж/м³;

Q _{н п} — суммарные непроизводительные потери тепла, МДж/м³.

11.2 Значения Q _п рекомендуется определять в зависимости от класса бетона, вида цемента
и металлоемкости форм по данным таблиц 11.1, 11.2 и 11.3, которые рассчитаны, исходя из начальной температуры бетона и форм t _н = 15 °С.

При другой начальной температуре данные таблиц следует умножать на коэффициент К_{t н}, определяемый по формуле

(11.2)

где t — температура разогрева бетона и форм, °С.

Для промежуточных классов бетона данные таблиц 11.1 и 11.2 определяются по интерполяции.

11.3 Непроизводительные удельные потери тепла при тепловой обработке изделий с применением термосных режимов Q _{н п}, МДж/м³, определяются путем суммирования отдельных компонентов теплового баланса за полный цикл тепловой обработки:

(11.3)

где F ₁, F ₂, F ₃, F ₄, F ₅ — площадь поверхности, м², соответственно, наружных стен блока камер выше нулевой отметки пола, наружных стен блока камер ниже нулевой отметки пола, днища, крышки, перегородок;

q ₁, q ₂, q ₃, q ₄, q ₅ — удельные потери тепловой энергии, приходящиеся на 1 м² поверхности соответствующих отдельных ограждающих конструкций при различных температурах разогрева изделий, МДж/м²;

V _б— объем бетона изделий в плотном теле, м³, в блоке камер;

К _к— коэффициент, учитывающий потери тепла с конденсатом, определяется по таблице 11.4.

Таблица 11.1

Класс бетона	Расход тепловой энергии, МДж/м3, для разогрева бетона на тяжелых заполнителях, с учетом тепловыделения цемента, до температуры, °С
С12/15
С16/20
С25/30
С30/37
Примечание — В числителе приведены значения для портландцемента марок 400–500, в знаменателе — для шлакопортландцемента марок 400–500.

Таблица 11.2

Класс бетона	Расход тепловой энергии, МДж/м3, для разогрева легкого бетона, с учетом тепловыделения цемента, до температуры, °С
В5
В15
В30
В37
Примечание — В числителе приведены значения для портландцемента марок 400–500, в знаменателе — для шлакопортландцемента марок 400–500.