8121
.pdfМинистерство 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
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 ННГАСУ
2016
УДК 666.97.035.55
Коннов Н.М. / Кассетные установки. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. /Н.М. Коннов; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т -Н.Новгород:
ННГАСУ, 2016.-53с.
В методических указаниях приведен порядок изложения материала в расчетно-пояснительной записке, указания по содержанию графической части проекта, правила выбора режима тепловой обработки железобетонных изделий в кассетах, методика расчета числа кассетных установок, указания по выбору наиболее рационального для тепловой обработки в кассетах вида цемента и его активности. Приведена методика определения необходимого для тепловой обработки тепла и теплоносителя, методика расчета основных технико-экономических показателей работы тепловой установки и отделения тепловой обработки цеха по производству железобетонных изделий.
Методические указания могут быть использованы как при выполнении курсовой работы по дисциплине "Теплотехника и теплотехническое оборудование в технологии строительных материалов", так и при выполнении раздела "Тепловые установки" в выпускной квалификационной работе бакалавра.
©
©
Коннов Н.М., 2016
ННГАСУ, 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].
2 . З а д а н и е |
н а |
к у р с о в у ю |
р а б о т у |
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-
мента и др.). |
В |
этом же разделе |
кратко характеризуется |
влияние |
тепло- |
|||||||
вой |
обработки |
на качество |
изделий, |
рассматриваются |
вопросы |
резер- |
||||||
вов |
увеличения производства |
железобетонных |
конструкций. Во вве- |
|||||||||
дении следует |
дать |
краткий |
очерк |
развития |
и применения тепловых |
|||||||
агрегатов |
данного |
типа |
в |
производстве сборного железобетона, отра- |
||||||||
зить |
роль |
российских |
ученых в |
развитии |
теоретических вопросов |
|||||||
тепловой |
обработки бетона. Здесь же следует показать перспективы совер- |
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
Наименование |
Размеры, |
Расход на из- |
Годовой |
|
|||
(маркировка) |
мм |
делие |
выпуск изделий |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
изделия |
длина |
ширина |
высота |
бет., м3 |
арм, кг |
м3 |
шт |
|
|
|
|
|
|
|
|
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
сравнению с бетонами нормального твердения |
(даже при пропаривании |
||
по мягким |
режимам). Недобор прочности |
возникает из-за |
образования |
малопрочных гидроалюминатов кальция при гидратации C3A |
в условиях |
||
тепловой обработки. |
|
|
|
Однако |
при температуре изотермической выдержки , близкой к 100 |
°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 |
подъема температуры |
среды в |
камере до принятой наи- |
|
высшей (τ1); |
|
|
|
|
-стадия |
изотермической выдержки, |
т.е. |
выдерживание изделий |
|
при наивысшей принятой температуре |
с |
подачей тепла в тепловые от- |
||
секи (τ2); |
|
|
|
|
- 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.:
τ то = τпв + τ1 + τ2 + τ3 . |
(1) |
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-