книги / Скоростная сушка гипсовых и гипсобетонных изделий

димому для осуществления реакций гидратации гипса. Количе­ ство воды затворения в этом случае составляет 23—26% веса строительного гипса. Внешне формовочная масса с таким коли­ чеством воды производит впечатление сыпучего порошка и не обладает связностью и вязкостью, являющейся обычным приз­ наком пластичных масс и растворов. При составлении формо­ вочных масс для прессования вода вводится путем разбрызги­ вания на тонкий слой гипса.

Для того чтобы при ограниченном количестве воды обеспе­ чить смачивание ею всех частиц гипса и полноту химического взаимодействия (гидратации), необходимо подвергнуть массу прессованию под большим давлением.

Метод прессования не нашел большого распространения в гипсовой промышленности и применяется лишь при изготовле­ нии тонкостенных изделий, облицовочных плиток и искусствен­ ного мрамора.

Формование изделий из сильно разжиженных масс. В по­ следнее время наметился новый способ получения гипсовых из­ делий из сильно разжиженных масс. Количество воды затво­ рения при этом методе составляет 300—500% веса вяжущего.

Применяется этот метод для изготовления гипсоволокнистых

необходим для тщательного измельчения волокнистых веществ. Концентрация их в воде составляет 1—2 вес. %. При других методах измельчения не удается получить нужной степени и ка­ чества распушки волокна. В дальнейшем гипс затворяется не чистой водой, а волокнистой пульпой.

В процессе формования изделий избыток воды удаляется из гипсоволокнистых масс вакуумированием или отсосом, и к на­ чалу схватывания гипса содержание воды в изделиях снижает­ ся до 50—55% начального веса вяжущего.

§ 4. Сушка гипсовых изделий

Изготовление гипсовых и гипсобетонных изделий завершает­ ся сушкой.

Процесс схватывания гипса, сопровождающийся образова­ нием кристаллов CaS04*2H20 и отвердеванием массы, заканчи­ вается спустя непродолжительное время после ее затворения. Однако нарастание прочности изделий длится еще в течение не­ которого периода, достигая наивысшего значения после высу­ шивания изделий.

Характер нарастания прочности во времени у разных видов гипса различен, но почти во всех случаях прочность образцов в высушенном состоянии в 2 раза и более превышает прочность свежеотформованного изделия.

Объяснение этого явления заключается в следующем. Гип­ совые и гипсобетонные изделия представляют собой капилляр­ но-пористые тела. Кристаллы двуводного гипса не образуют в них плотной, водо- и газонепроницаемой массы. Поры такого кристаллического каркаса после схватывания гипса бывают за­ полнены водой или вернее водным раствором гипса-двугидрата. По мере испарения при сушке из него выделяются тонкие кри­ сталлики двуводного гипса, которые осаждаются в первую оче­ редь в точках соприкосновения отдельных кристаллов решетки, цементируя и сращивая их в прочную камневидную массу. Этот процесс продолжается до полного испарения из изделий всей избыточной воды.

Таким образом, кроме первой стадии твердения гипса, ког­ да прочность изделия обусловлена механическим сплетением беспорядочно выделившихся и также беспорядочно располо­ женных по отношению друг к другу кристаллов CaSQj^HoO. существует вторая стадия упрочнения структуры вследствие сцементирования отдельных кристаллов при сушке изделий тон­ кими пленками двуводного гипса, остававшегося до сушки в растворенном состоянии в избыточной, не вошедшей в химиче­ ское взаимодействие с вяжущим воде затворения.

В зависимости от толщины изделий срок их сушки в естест­ венных условиях может достигать 8—10 суток.

Искусственная сушка ускоряет этот процесс и позволяет до­ вести срок изготовления изделий до нескольких часов.

Г л а в а II. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СУШКИ ГИПСОВЫХ ИЗДЕЛИИ

§ I. Основные закономерности сушки капиллярно-пористых тел

По характеру строения гипсовые изделия относятся к типич­ ным капиллярно-пористым телам. Поэтому ознакомление с осо­ бенностями их сушки начнем с общих положений сушки капил­ лярно-пористых материалов.

Схематически сушка таких материалов может быть пред­ ставлена как цепь отдельных, неразрывно связанных друг с другом процессов, а именно перемещения влаги внутри матери­ ала, изменения ее агрегатного состояния или парообразования и удаления с поверхности раздела в окружающую воздушную или газовую среду.

Необходимыми условиями осуществления сушильного про­ цесса являются разность парциальных давлений паров над по­ верхностью материала и в окружающей среде и температурный напор, т. е. разность температур между окружающей средой и поверхностью изделия, обусловливающая приток необходимого для испарения влаги тепла от теплоносителя к изделиям.

Механизм перемещения влаги в изделиях во время сушки может быть представлен следующим образом: испарение влаги с поверхности обусловливает перепад или градиент влажности между внешними и глубинными слоями, за счет чего происходит перемещение влаги к поверхности из нижележащих слоев и об­ щее снижение влажности материала.

Весь цикл сушки капиллярно-пористых материалов может быть условно разделен на периоды, отличающиеся друг от дру­ га характером изменения влажности материала, скоростью суш­ ки и распределением температуры по сечению высушиваемых изделий.

Первый период сушки сопровождается нагревом материала, повышением парциального давления паров над его поверх­ ностью и испарением влаги.

Температура внешних и глубинных слоев при этом повыша­ ется до уровня, близкого к показаниям мокрого термометра пси-

хрометра и остается почти неизменной, пока испарение влаги происходит с поверхности материала или изделия.

Наблюдая по убыли веса за влагоотдачей материала в пер­ вом периоде сушки, можно заметить, что, кроме начального, ко­ роткого срока прогрева, влагоотдача при неизменных услови­ ях опыта (постоянная температура, влагосодержание и скорость

клонной прямой переходит, в кривую, характеризующую не­ прерывное снижение скорости сушки вследствие замедления по­ ступления влаги к поверхности. Вместе с этим постепенно повы­ шается температура материала.

В отличие от первого периода (постоянной скорости сушки) последующий за ним отрезок времени называют периодом убывающей скорости сушки.

По условиям испарения влаги период убывающей скорости может быть разделен на два этапа:' первый, когда испарение происходит еще с поверхности материалов или изделий, и второй, когда зона испарения перемещается в глубь материала.

жается к равновесной влажности, а температура материала, в особенности обезвоженных внешних слоев, быстро повышается, приближаясь к температуре сушильного агента.

Особенности сушки гипсовых изделий. Подчиняясь общим закономерностям сушки капиллярно-пористых тел, гипс облада­ ет и своими характерными особенностями. К ним относится на­ личие экзотермического эффекта гидратации затворенного во­ дой вяжущего и термонеустойчивость гипса, т. е. его способность дегидратироваться при сравнительно низких температурах.

Кроме того, определенное влияние на течение процесса суш­ ки оказывает неоднородная структура гипсобетона, образован­ ная частицами заполнителя, сцементированными гипсом, т. е. разнохарактерными по физико-химическим свойствам и отноше­

нию к сушке материалами. Своеобразна также сушка листовых многослойных изделий, армированных картоном.

Рассмотрим кратко влияние каждого из перечисленных фак­ торов на процесс сушки гипсовых изделий.

§ 2. Экзотермия реакций гидратации гипса

Сушка гипсовых и гипсобетонных изделий обычно произво­ дится непосредственно после их формования и схватывания (гидратации) массы.

Гидратация гипса — процесс экзотермический. За счет выде­ ляющегося при этом тепла происходит нагрев изделий и испа­ рение некоторого количества свободной воды, не вошедшей в химическое взаимодействие с вяжущим.

Степень нагрева изделий зависит от модификационного со­ става вяжущего, определяющего энергию и скорость реакции, от вида, соотношения и начальной температуры компонентов формовочной массы, а также от величины потерь тепла в окру­ жающую среду.

Ниже приводятся значения теплот реакции гидратации ос­ новных модификаций гипса.

Количество влаги W3к, испаряющейся за счет экзотермиче­

ского эффекта реакций гидратации гипса, теоретически может быть определено по формуле

компонентов и воды затворения формовочной мас­

сы;

j — теплосодержание пара в ккал!кг.

В действительности влаги испаряется несколько меньше вследствие потерь тепла в окружающую среду.

§ 3. Термическая неустойчивость гипса

Отличительной особенностью двуводного гипса, как природ­ ного, так и полученного соединением с водой гидратирующихся продуктов вяжущего (CaS04 • У2Н2О и СаЭС^раетв), является его термическая неустойчивость, т. е. способность к дегидратации при сравнительно низких температурах.- Этот процесс сопровож­ дается резким ухудшением прочностных свойств изделий и про­ является в первую очередь в виде околов углов и граней толсто­ стенных изделий (плит, блоков, панелей), а также в повышен­ ной хрупкости и слабом сцеплении с картоном тонких листовых материалов типа гипсовой сухой штукатурки.

Как показали исследования и производственный опыт, деги­ дратация гипса при его соприкосновении с горячим воздухом

причин: от свойств поверхности гипсового изделия, определяю­ щих интенсивность подвода тепла к изделию, скорости омывания его потоком горячего теплоносителя, от температуры послед­ него и т. п.

Так как целью сушки гипсовых и гипсобетонных изделий яв­ ляется испарение лишь свободной влаги, без нарушения химиче­ ских связей кристаллизационной воды с материалом, то выбор параметров сушки должен быть подчинен удовлетворению этих требований и недопущению опасного перегрева изделий.

Взаимодействие между высушиваемыми материалами и окру­ жающей средой (теплоносителем) вызывает ряд изменений в физическом состоянии и свойствах как того, так и другого. По­ этому ни температура, ни влажность, ни длительность сушки не могут быть выбраны произвольно, а должны устанавливать­ ся в зависимости от особенностей самих высушиваемых матери­ алов и изделий. Подробно об этом будет сказано в последующих главах.

Влияние состава и структуры изделий. Ранее отмечалось, что гипсовые изделия могут быть либо гипсолитовые (изготов­

Гл а в а Ш. КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

§1. Сушилки для гипсовых тонкостенных листовых материалов

Всовременной гипсовой промышленности листовые матери­ алы типа гипсовой штукатурки сушат в шестиярусных непре­ рывно действующих туннельных сушилках, автоматически свя­

занных с работой формовочного конвейера.

Сушилка (рис. 4) длиной 67 м, шириной 3,7 м и высотой 3,5 м имеет три зоны, из которых первая примыкает к автома­ тическому загрузочному механизму (загрузочному мосту), а третья заканчивается открытой разгрузочной частью.

Листы внутри сушилки двигаются двумя параллельными по­ токами по шести ярусам роликовых транспортеров (рольгангов) и высушиваются воздухом, который нагревается паровыми ре­ гистрами, установленными внутри туннеля (над и под каждым ярусом рольгангов), и калориферами, расположенными в возду­ ховодах над сушилкой.

Паровые регистры собраны из стальных цельнотянутых труб отдельными группами или секциями, каждая из которых соеди­ нена непосредственно с паровой магистралью и через конденса­ ционные горшки с общим трубопроводом для удаления конден­ сата.

В первой зоне сушилки имеется 7 таких секций, во второй — 9 и в третьей— 16.

Схема пароснабжения шестиярусной сушилки показана на рис. 5.

Каждая зона сушилки обслуживается двумя параллельно расположенными вентиляторами.

В первой зоне воздух движется по противотоку, т. е, против движения высушиваемого материала, во второй и третьей зо­ нах'— в одном с ним направлении (прямоток).

Часть отработанного влажного воздуха каждой из зон вы­ брасывается в атмосферу через выхлопные трубы. Другая часть отработанного воздуха возвращается в сушилку по специаль­ ным каналам, расположенным над ее потолком, предваритель-