8121

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет"

Н.М. Коннов

КАССЕТНЫЕ УСТАНОВКИ

Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине “ Теплотехника и теплотехническое оборудование в технологии строительных материалов” по направлению подготовки 08.03.01. Строительство с профилем “ Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций”

Нижний Новгород

2016

3

1 . Ц е л и и з а д а ч и к у р с о в о й р а б о т ы

Выполнение курсовой работы по дисциплине "Теплотехника и тепло-

техническое оборудование в технологии строительных материалов" способ-

ствует расширению и углублению знаний, полученных при изучении теоре-

тического курса и выполнении лабораторных работ. Тепловая обработка лю-

бых изделий при их заводском производстве является одним из важнейших технологических переделов, от которого в значительной степени зависят и эффективность производства и качество выпускаемой продукции. Однако тепловая обработка - это всего лишь один из технологических переделов,

поэтому любую тепловую установку необходимо рассматривать в комплексе всей технологической линии.

Работа над курсовой руботы позволяет студентам приобрести навыки самостоятельной работы с научно-технической и нормативной литературой,

технически грамотно излагать принятые решения. Анализ литературных сведений, а также использование знаний, навыков и умений, полученных в период производственной практики, позволяют студенту правильно выбрать оптимальные параметры режимов тепловой обработки для конкретных изде-

лий, определить размеры, число и производительность тепловых установок,

а также рационально разместить их в плане цеха, выбрать наиболее простые конструктивные решения и оптимальные параметры эксплуатации запроек-

тированной тепловой установки. В процессе работы над курсовым проектом студенты выполняют теплотехнический расчет тепловой установки с состав-

лением теплового баланса и определяют основные технико-экономические показатели ее работы с использованием прикладных программ для персо-

нальных ЭВМ, разработанных на кафедре строительных материалов автором данных методических указаний.

Проектирование должно быть направлено на комплексное решение вопросов формования изделий, обеспечения их заданных свойств, эксплуа-

тации и обслуживания запроектированной тепловой установки.

4

При проектировании необходимо руководствоваться существующими требованиями о повышении эффективности технологических процессов и обеспечении экономии тепловой, электрической и других видов энергии, что самым тесным образом связано с разработкой новых, прогрессивных тепло-

вых агрегатов.

Настоящие методические указания при работе над курсовой работы целесообразно использовать совместно с [1,2].

Курсовая работа выполняется по индивидуальному заданию. Темой работы является в данном случае проектирование отделения тепловой обра-

ботки цеха по производству железобетонных изделий, изготавливаемых в кассетных установках. В задании на проектирование, выдаваемом на специ-

альном бланке, указывается производительность цеха по готовой продук-

ции, тип изделия (панели внутренних стен, панели перекрытий крупнопа-

нельных зданий и т.д.), вид тепловой установки, теплоноситель, а также другие дополнительные сведения, необходимые для выполнения курсового проекта.

3. Состав и объем курсовой работы

Курсовая работа должена состоять из расчетно-пояснительной записки

(30...35 с.), написанной на бумаге формата А4, и одного листа чертежей формата А1.

Требования к оформлению курсового проекта и оценка результатов работы студента изложены в методических указаниях "Ямные пропарочные камеры" [1,2].

4. Содержание расчетно-пояснительной записки

4.1. Введение

Во введении необходимо отметить достаточно широкое распро-

странение кассетного способа производства плоских изделий крупно-

панельного домостроения. Так изготавливаются на заводах КПД пане-

5

ли внутренних стен (ВС) и перегородок (ВП), панели перекрытий (ПП), ле-

стничные площадки и др. Кассетная технология изготовления изделий круп-

нопанельного домостроения имеет существенные достоинства по сравнению с другими. К достоинствам кассетной технологии относится компактность установок и, следовательно, рациональное использование производственных площадей, хорошая геометрия получаемых изделий, простота и технологич-

ность производства. Основным недостатком кассетной технологии является необходимость применения подвижных смесей (О.К. бетонной смеси 8...16

см.), характеризующихся повышенным расходом цемента и склонностью к

расслоению. Кроме того, при распалубке кассеты отсеки раздвигаются всего на 0,85 м, что создает трудности в эксплуатации. Кассеты имеют вы-

сокую металлоемкость, а технология производства - недостаточную гиб-

кость.

Во введении также показывается необходимость ускорения твердения бетона путем осуществления различных технологических мероприя-

тий (повышение тонкости помола цемента, введение ускорителей тверде-

ния в бетонную смесь, тепловое воздействие на бетон и т.д.). При разработке курсового проекта в качестве основного метода ускорения твердения бетона в кассете следует принять тепловую обработку изделий, а так же рассмот-

реть комбинированные методы ускорения твердения (например, тепловая обработка в сочетании с повышением тонкости помола применяемого це-

шенствования тепловых агрегатов, предусматриваемых в проекте для тепло-

вой обработки изделий. При написании этого раздела обзорные и справоч-

ные данные можно заимствовать из прослушанного курса лекций, а так-

же из учебной и технической литературы [3...14].

6

4.2.Характеристика выпускаемых изделий

Вэтом разделе по данным соответствующих типовых проектов или ГОСТ, указываемых консультантом в задании, приводится техническая ха-

рактеристика изделия. В характеристике указывается объем бетона в изде-

лии, марка и класс бетона, количество арматурной стали и закладных дета-

лей в изделии, его опалубочные размеры. Все эти данные систематизиру-

ются в виде таблицы. Пример оформления таблицы приведен ниже.

Таблица 1 - Характеристика изделий и годовой объем выпуска

Характеристика изделия должна сопровождаться его рисунком. В этом же разделе приводятся сведения о габаритах и массе кассетной установки, в

которой изделие будет формоваться, и подвергаться тепловлажностной об-

работке. Масса и габаритные размеры кассеты могут заимствоваться студен-

тами в период производственной практики из технической документации заводов сборного железобетона, а также из таблиц, приведенных в приложени-

ях к настоящим “ Методическим указаниям ...” и справочной литературы [15].

Для последующего теплотехнического расчета установки производит-

ся подбор состава бетона. Состав бетона может назначаться по результатам лабораторных работ студентов, производственного опыта работы предпри-

ятий или путем подбора состава в соответствии с нормативными документа-

ми и технической литературой [16...18]. Подбор состава бетона должен со-

провождаться выбором материалов, свойства которых наилучшим образом должны обеспечивать требуемые характеристики изделия, а также способ-

ствовать сокращению режима тепловой обработки и экономии топливно-

энергетических ресурсов. При этом особое внимание следует уделять выбо-

ру вида применяемого цемента, его тонкости помола, активности и минера-

логического состава, обеспечивающего наибольшую скорость твердения бе-

тона в условиях тепловой обработки. Следует учитывать при этом неоди-

наковое влияние тепловлажностной обработки на отдельные клинкерные

7

минералы. Исследования А.В. Волженского [19] и других авторов показы-

вают, что наиболее интенсивный рост прочности при пропаривании обеспе-

чивают цементы, содержащие 50...60% (и более) C3S и 6...9% (и менее) C3A (средне- и низкоалюминатные цементы). Повышенное содержание C3A,

способствуя быстрому начальному росту прочности при пропаривании, вы-

зывает при последующем твердении к 28 суткам недобор прочности по

°С (при тепловой обработке в кассете температура изотермической выдерж-

ки составляет 95 °С), целесообразно выбирать в качестве вяжущего в бетоне более дешевые пуццолановый портландцемент или шлакопортландцемент.

Если при температуре 60...85 °С (при пропаривании в ямных пропарочных камерах) наблюдается замедленный рост прочности бетонов на таких цемен-

тах, то при температуре 95...97 °С скорость их твердения резко возрастает и не уступает скорости твердения портландцемента.

Ускорению твердения бетона, а также повышению его прочности в значительной мере способствует увеличение удельной поверхностицемен-

та (например, за счет предварительного домола), а также применение хими-

ческих добавок - ускорителей твердения.

4.3. Выбор и обоснование режима тепловой обработки

От правильного выбора режима тепловой обработки (максимальной температуры изотермической выдержки и продолжительности отдельных

8

стадий тепловой обработки) зависит не только производительность и число тепловых установок, удельные расходы теплоносителя, но и в сильной сте-

пени зависит качество пропариваемых изделий, их долговечность, проч-

ность, морозостойкость. Цикл тепловой обработки принято подразделять на следующие стадии:

- стадия предварительной выдержки (τпв);

- стадия выдерживания изделий без подачи пара в тепловые отсеки кассетной установки (стадия снижения температуры, стадия охлаждения из-

делий) (τ3).

Продолжительность тепловой обработки принято выражать суммой длительностей отдельных стадий в часах, т.е.:

Выбор режима тепловой обработки заключается в установлении необ-

ходимой для получения максимальной прочности бетона данного состава продолжительности отдельных стадий, а также в определении рациональной температуры изотермической выдержки с учетом минералогического со-

става цемента, его активности, а также предъявляемых к изделию специаль-

ных требований (повышенная морозостойкость, водонепроницаемость и т.д.).

Предварительная выдержка изделий является, как правило, необходимым условием получения качественных изделий после тепловой обработки. Эта выдержка необходима для достижения бетоном некоторой критической прочности, при которой он способен сопротивляться разрушающему воздей-

ствию внутрипорового избыточного давления, возникающего на стадии подъема температуры. Следует отметить, что величина этой прочности

9

не является величиной постоянной и определяется интенсивностью (скоро-

стью) подъема температуры в тепловом агрегате. Время предварительного выдерживания, которое необходимо для достижения такой “ критической” прочности колеблется в широких пределах и зависит от многочисленных факторов (активность и вид цемента, В/Ц бетона, температура уложенного в форму бетона и температура окружающей среды, наличие в бетоне добавок -

ускорителей твердения и т.д.). Повышение активности применяемого цемен-

та, увеличение температуры свежеуложенного бетона и окружающей среды,

снижение водоцементного отношения бетона, введение в его состав ускори-

телей твердения приводит к сокращению длительности предварительного выдерживания. Введение в состав бетона поверхностно-активных веществ

(пластификаторов), большинство из которых в той или иной степени замед-

ляет твердение бетона, использование пластифицированных и гидрофобных цементов, а также цементов с активными минеральными добавками увели-

чивает продолжительность предварительной выдержки. Следует отметить,

что нормативной литературой [20...22] предварительная выдержка при теп-

ловой обработке в кассетах не предусматривается.

Отсутствие предварительной выдержки и интенсивный подъем темпе-

ратуры обусловливается выполнением следующих условий:

-твердение изделий в практически замкнутом формовочном отсеке

(всего 2...5 % открытой поверхности) значительным образом способствует уменьшению деструктивных процессов в бетоне при интенсивном подъеме температуры;

-применение повторной вибрации для восстановления нарушенной,

вследствие протекания деструктивных процессов, структуры твердеющего бетона.

Однако, как свидетельствует практика работы предприятий сборного железобетона, повторная вибрация тведеющего бетона оказывается трудно осуществимой из-за быстрого выхода из строя навесных вибраторов. Кроме того, даже при применении повторной вибрации прочность бетона в верхней части изделия оказывается ниже прочности бетона в нижележащих слоях бетона, а на поверхности изделий появляются дефекты в виде канавок, образо-