5 Расход пара на прогрев железобетонных конструкций в пропарочных камерах

Пар расходуется преимущественно на пропаривание железобетонных конструкций для обеспечения необходимой скорости твердения. Общий расход пара определяется по формуле

где H₁ — расход пара на подъем температуры от начальной до расчетной величины, кг

Н₂ — расход пара на изотермический прогрев изделий, кг;

Н₃ — количество пара, эквивалентное теплу, выделяемому цементом в процессе его гидратации.

где Q₁ — расход тепла на прогрев изделий данного объема, ккал;

V— объем изделий в камере, м³;

560 — теплоотдача пара и конденсата при снижении температуры последнего со 100 до 80° С, ккал на 1 кг пара.

Для определении общего расхода тепла на подъем температуры в камерах до расчетной величины можно использовать формулу канд. техн. наук С. Д. Кронгауза

где G — вес материалов и конструкций, находящихся в камере и нагреваемых до расчетной температуры.

Таблица 85

Наименование изделий	G, т	Наименование изделий	G, т
Блоки фундаментные…. Блоки внутренних стен.. Блоки наружных стен… Панели наружных стен.. Панели внутренних стен………………………	0,33 0,51 0,44 0,45 0,45	Настил перекрытий……. Настил ребристый…….. Башмак ………………… Перемычки …………….. Прогоны ……………….. Ступени ………………... Рандбалки ……………...	0,47 0,68 0,31 0,65 1,13 1,93 0,59

В расчет принимаются: 1) инертные, вяжущие и вода, входящие в состав бетонной смеси; 2) воздух, находящийся в камере; 3) арматура и металлоконструкции (трубопроводы, металлические формы, металлическая тележка и др.); 4) деревянные элементы и др.

Номенклатура материалов и конструкций и их вес зависят от типа камер, их размера и типа оснастки.

Расчетная величина G устанавливается по технологи­ческим схемам, рабочим чертежам камер и изделий. Значение G для некоторых изделий можно принимать по табл. 85. Вес сухих компонентов бетонной смеси можно определить по формуле

где Н_к1, Н_к2, Н_к3 и γ_o1, γ_о2, γ_о3 — количество и объемный вес соответственно крупных. заполнителей, песка и цемента на 1 м³ бетонной смеси;

V_б—объем изделий в камере, м³;F_K— площадь ограждающих конструкций камеры (пола, потолка,стен); зависит от соотношения ширины, высоты и длины камер; q₀—удельная теплоемкость материалов, находящихся в камере (табл. 86). Значение q_o для нескольких материалов дано в таблице 86.

Таблица 86

Наименование материалов	q0, ккал/кг·град
Бетон на каменном щебне или гравии ……………….. То же, на кирпичном щебне ………………………. Дерево (сосна, ель) ………………………. Древесноволокнистые плиты…………………………… Железобетон ………………………. Известняк ………………………. Известняк ракушечный ………………………. Мрамор, базальт ………………………. Песок ………………………. Шлакобетон……………………………………………... Металл ………………………. Вода ………………………….	0,2 0,3 0,6 0,6 0,2 0,22 0,22 0,22 0,2 0,19 0,115 1,0

q_к — удельный расход тепла на нагрев 1 м² площади ограждений камеры на 1°С. По эмпирическим данным среднее значение q_K для всех конструкций деревянных ограждений камер составляет 40 ккал. Значение V_б оп­ределяется приближенно по формуле

где V_K — полезный объем камеры, м³;

К_н — коэффициент наполнения камеры.

Значение K_н для некоторых видов изделий приведено в табл. 87.

Таблица 87

Наименование изделий	Значение Кн для камер
	ямных	тоннельных
Фундаментные и стеновые блоки………………. Панели стен и перекрытий ……………………. Колонны…………………………………..…………. Балки………………………………………………. Мелкие плиты……………………………………. Перемычки ............................................................	0,4 0,35 0,27 0,29 0,19 0,18	- 0,3 0,16 0,18 0,16 0,12

t_бк — максимальная температура (конечная), до которой должны быть нагреты пропариваемые изделия;

t_бн — начальная температура бетонной смеси, арматуры, оснастки внутренней поверхности конструкций камеры, трубопроводов перед началом прогрева.

Величина t_бк зависит от вида цемента. Расчетное значение t_бк можно принимать равным: для портландцемента 80—85°С, для шлакопортландского и смешанного цементов — 90—95° С.

Величина t_бн зависит от температуры воздуха за пределами камеры, продолжительности разгрузки и загрузки камеры, массивности конструкций и вида материалов и т. д.

К_п — коэффициент, учитывающий потери тепла в период нагрева (в окружающую среду через ограждения, через щели в воротах, крышках, дверях и т. д.). К_п равен 1,1 для ямных камер, заглубленных в землю, с утепленными крышками, с гидравлическими затворами, засыпанными песком; 1,3—1,5 — для отдельно стоящих напольных ямных и тоннельных камер.

К^/_п —коэффициент, учитывающий потери тепла через трубопровод от котельной до камеры; ориентировочно его значение рекомендуется принимать равным 1,2.

Расход тепла в период изотермического прогрева конструкций составляет

Тепло, выделяемое цементом в период твердения бетона, практически целесообразно учитывать при значительной продолжительности цикла пропаривания и применении цементов высоких марок:

где q_ц — количество тепла, выделяемое 1 кг цемента в период реакции гидратации.

При ориентировочных расчетах значение q_ц можно принимать равным 8 ккал. При точных расчетах

где z₁, z₂ — продолжительность цикла пропаривания, час;

т, С, е—параметры, зависящие от марок цемента (табл. 88 и 89).

Таблица 88

Тип цемента	В	m	C
Плавный глиноземистый М600 Быстротвердеющий портландцемент М600…………… Портландцемент М500………… М400………… Пуццолановый портландцемент М300………………………………. Шлакопортландцемент М400…. М300…	0,028 0,85 0,76 0,6 0,41 0,55 0,41	0, 28 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01	100 85 76 60 41 55 41

Таблица 89 - Значение е ^{- z}

Z	e-z	z	e-z	Z	e-z
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09	1,000 0,9901 0,9802 0,9704 0,9608 0,9513 0,9418 0,9325 0,9231 0,9140	0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0	0,9048 0,8187 0,7408 0,6708 0,6065 0,5488 0,4966 0,4493 0.4С66 0,3679	2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0	0,1353 0,0498 0,0178 0.0С67 0,0025 0,0009 0,0003

H_ц — норма расхода цемента на 1 м³ объема бетонной смеси.

Пример 45. Определить норму расхода пара на пропаривание железобетонных перемычек. Марка бетона 150, цемент портландский,

М. 400. Пропаривание производится в ямных камерах, заглубленных в землю, разме­ром 5×3,5×1,83 м.Н_ц = 246 кг, Н_к щебня 0,91 м³, Н_к песка 0,39 м³ (Н_к — содержание материала в 1 м³тона). γ_oщ= 1,4 т/м³, γ_oп =1,5 т/м³, γ_оц=1,5 т/м³ t_бн = 5° С, t_бк = 85°С.

Решение

1. q₀ бетона = 0,2; q₀ металлических форм 0,115.

2. Q₁ = Σ (q₀G + q_KF_K) (t_бк -t_сн) K_nK ^/_п .

G бетонной смеси = (Н_кцγ_ощ + Н_кпγ_оп +Н_кц)V_б = (0,913·l,4 + 0,246 + 0,39·l,5)·5,75=12,1т=12100кг.

V_b=V_кК_н = 32·0,18 = 5,75 м³,

G металлических форм = 5,75·0,65 = 3,74 т.

F_к = 3,5·1,83·2 + 5·1,83·2 + 5·3,5·2 = 66,1 м²

Q₁ = (0,2·12 100 + 0,115·3740+40·66,1).

(85-5)·1,1·1,2 = 580000ккал.

3. На 1 м³ железобетонных перемычек:

4. Норма расхода пара на 1 м³ железобетонных перемычек:

Упражнения

197.Определить норму расхода пара на пропаривание железобетонных колонн. Марка бетона 200, портландцемент М. 400. Пропарочные камеры тоннельные размером 2x4x8 м. Содержание цемента в 1 м³ бетонной смеси составляет 290 кг, щебня 0,916 м³, песка 0,39 м³. γ_ощ=1,5 t/m³, γ_оп = 1,6т/м³, γ_оц=1.6т/м³, t_бн=8°С, t_бк = 87°С. Измеритель— 10 м³ колонн.

198 Определить норму расхода пара на пропаривание ребристых железобетонных панелей из бетона марки 150 на портландцементе марки 500 в пропарочных камерах ямного типа размером.8x4x2 м. Составляющие: щебень с крупностью зерен до 20 мм, объемным весом 1,7 т/м³, удельным весом 2,85; песок горный с объемным весом 1,55 т/м³, удельным весом 2,55; цемент с удельным весом 3,05. Пустотность щебня 39%, песка 40%. Осадка конуса 14 см, t_бн = 6°С, t_бк=86°С. Измеритель— 100 м³ изделий.

199 Сравнить расход пара на пропаривание железобетонных ригелей двух типов из бетона марки 200:

а) на щебне из природного камня с зернами до 20 мм, γ_oщ= 1,86, т/м³, γ_ущ = 2,8, β_щ= 42%, t_бн=5°С t_бк = 80°С. Осадка конуса равна 12 cм.

Песок горный γ_oп—1,6 т/м³; γ_yщ, = 2,66; β_п = 41%;

б) на гравии с зернами до 10 мм, γ_oг=l,9 т/м³, γ_yг= 2,9, β_г = 40%,

t_бн =5^oC, t_бк = 80°C. Песок горный γ_oп=1,5 т/м³, γ_yп = 2,5; β_п = 40% ,

где γ_oг — объемный вес, γ_yг — удельный вес.

Цемент портландский, марки 400, γ_{у. ц} = 3,1.

200 Решить упражнение 199, если марку цемента повысить до 500.

201 Установить режим пропаривания для железобетонных фундаментных блоков из бетона марки 150 на портландцементе марки 400 в ямных камерах размером5,2×3,8×1,6 м, если норма расхода пара на 100 м³ изделий составляет 13 000 кг, t_бн= 10° С.

202 Определить, на сколько уменьшится норма расхода пара, если при 12-часовой продолжительности пропаривания марку портландцемента повысить с 300 до 500 (для железобетонных фундаментных, блоков марки 100).