Основные физико-механические свойства бетона и железобетонных изделий

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Министерство образования и науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра ТСМИК

Курсовая работа

на тему: Расчет пароразогрева бетонных смесей при производстве сборного железобетона

по дисциплине: Технология получения железобетонных плит

2014

Содержание

Реферат

Введение

1. Методы интенсификации твердения бетона

2. Основные физико-механические свойства бетона и железобетонных изделий

3. Выбор сырьевых материалов

4. Описание технологического процесса

5. Методы контроля

6. Теплотехнический расчет параметров процесса пароразогрева бетонной смеси

Вывод

Список использованных источников

Реферат

В данной курсовой работе я рассчитываю пароразогрев бетонной смеси в технологии получения железобетонных плит.

Мною были указаны исходные компоненты для приготовления бетонной смеси и технологии обработки. Подробно расписан ход приготовления бетонной смеси. Указаны виды применяемых добавок и виды готовой продукции.

Произведен расчет пароразогрева бетонной смеси ,в котором в конечном итоге выявлены: минимальное суммарное сечение всех сопл в сверхкритической области истечения пара, площадь выходного отверстия одного сопла Лаваля, площадь минимального сечения сопла Лаваля и число «l»- длина расширяющейся части сопла.

Рассмотрены основные методы интенсификации твердения бетонной смеси и их характеристики, принимаемый для производства данной продукции.

Приведена технологическая схема получения железобетонных плит и схема бетоносмесителя СБ-112 с пароразогревом.

Введение

Развитие крупнопанельного домостроения основано на применении сборных деталей, имеющих точные размеры. Высокой точности размеров изделий и хорошего качества их поверхностей легче всего добиться при формовании в вертикальном положении, так как при этом все поверхности изделия получаются гладкими и нуждаются лишь в незначительной обработке (шпаклевке).

Практика показывает, что по сравнению с другими способами производства кассетный способ обеспечивает более высокую производительность труда, требует меньших производственных площадей, снижает расход пара и электроэнергии. Достоинством кассетного способа производства является то, что это комбинированные установки, сочетающие в себе посты формования изделий и их тепловую обработку. Машина для распалубки и сборки осуществляет перемещение отсеков формы-кассеты и поджим их после сборки.

Особенностью кассетного способа производства является вертикальное формование изделий в стационарных разъемных металлических групповых формах-кассетах, в которых изделия остаются до получения бетоном необходимой прочности. Звено рабочих, формующих изделия, в процессе производства перемещается от одной кассетной формы к другой. В большинстве случаев изделия находятся в формах только до приобретения ими прочности, достаточной для перемещения их к месту, где изделия выдерживаются до достижения монтажной или проектной прочности. При соответствующем числе форм это дает возможность осуществлять непрерывный производственный поток.

Плиты сплошные железобетонные применяются для постройки промышленных и жилых построек с различным количеством этажей. Это горизонтально расположенные диафрагмы, делящие строящееся здание на этажи и принимающие на себя нагрузку, состоящую из веса мебели, различного оборудования и людей. Также плиты перекрытий служат для обеспечения устойчивости всего сооружения, принимают ветровые нагрузки, передавая их на стены, обладают тепло- и звукоизоляционными качествами, защищают помещения от огня и влаги.

Методы интенсификации твердения бетона

Скорость нарастания прочности при твердении бетона в естественных условиях зависит от активности цемента, температуры окружающей среды, расхода цемента и количества воды затворения. Сформованные изделия на основе портландцемента при 15-20 С твердеют очень медленно. Для ускорения твердения бетона применяют способы, которые можно разделить на технологические, химические и тепловые.

Технологические способы ускорения твердения предусматривают увеличение расхода цемента, использование быстротвердеющих и особобыстротвердеющих цементов высоких марок, снижение отношения В/Ц, вибродомола цемента, применение специальных способов укладки и уплотнения смесей (прессования, вакуумирования и т.п.). Однако эти приемы, как правило, сопряжены с усложнением производственного процесса.

Химические способы ускорения твердения основаны на введении в смесь химических добавок (электролитов) – хлоридов (кальция, натрия, аммония, железа, алюминия), сульфатов кальция и натрия, щелочей или солей щелочных металлов (соды кальцинированной, квасцов калиевых и алюминиевых), жидкого стекла, кристаллических затравок (тонко измельченных частиц гидратированного цемента) и др. Наиболее изученная добавка – хлористый кальций (СаСl ), который вводится в виде раствора в воду затворения при приготовлении смеси для неармированных конструкций в количестве до 3% от массы цемента в пересчете на безводную соль. Большее количество может привести к быстрому схватыванию цемента и увеличению усадки цементного камня.

При изготовлении железобетонных изделий, армированных стержневой арматурой, допустимой количество добавки хлористого кальция снижается до 1,5-2%, а армированных высокопрочной проволокой – до 0,5%, ввиду возможной коррозии стальной арматуры. Заметное ускорение твердения портландцемента при введении добавки хлористого кальция наблюдается в одно- двухсуточном возрасте, при этом прочность бетона при сжатии увеличивается на 50-100% по сравнению с бетоном без добавки. В более поздние сроки эффект ускорения замедляется, а к 28 суткам нормального твердения превышение прочности такого бетона составляет 10-15% по сравнению с бетоном без добавок.

В последние годы стали широко применять комплексные добавки – ускорители твердения: нитрит-нитрат кальция (ННК), нитрит-нитрат хлорида кальция (ННХК) и Na SO совместно с ННХК. Эти добавки позволяют в 2 раза сократить продолжительность тепловой обработки бетона и не вызывают коррозии стальной арматуры. Перспективны также комплексные добавки, представляющие собой сочетание добавок-ускорителей твердения с пластифицирующими добавками и суперпластификаторами.

Технологические и химические способы ускорения твердения бетона можно использовать далеко не в каждом случае и не для каждого вида изделий. Кроме того, эти способы не решают проблемы ускорения твердения при заводской технологии производства железобетонных изделий и используются чаще как вспомогательные. Целесообразность и возможность применения каждого из них должна обосновываться с учетом экономических, технологических и эксплуатационных показателей.

Тепловые способы ускорения твердения бетона являются в настоящее время наиболее эффективными и универсальными, а потому широко применяемыми в производстве сборных железобетонных изделий и конструкций. К таким способам относят: пропаривание при атмосферном давлении и повышенных температуре и влажности окружающей среды, запаривание при повышенных температуре, давлении и влажности в автоклавах, контактный обогрев, электротермообработка (электропрогрев, электрообогрев, индукционный нагрев), предварительный разогрев бетонной смеси (при так называемом горячем формовании). Первые два способа называют тепловлажностными.

Сущность тепловлажностных способов обработки бетонных и железобетонных изделий заключается в том, что при повышенной относительной влажности окружающей среды (более 95%) и температуре 60-100 С и более скорость реакций гидратации цемента увеличивается (в 10-20 раз), процесс твердения бетона ускоряется, и изделия в более короткий срок приобретают прочность, необходимую для их расформовки, транспортирования и монтажа.

Основные способы ускорения твердения бетона, позволяющие получить необходимую прочность бетона за 2,5-14 ч, - пропаривание в камерах при температуре до 100 С и атмосферном давлении и запаривание в автоклавах при температуре насыщенного водяного пара 175-200 С и давлении 0,9-1,3 МПа. Отличительная особенность этих способов - интенсивный влаго- и теплообмен между тепловлажностной средой и бетоном.

Контактный обогрев бетона в кассетах, пакетах и термоформах осуществляют путем его контакта с нагретой теплоносителем (острым паром, перегретой водой и др.) формой, ее отдельными элементами или перегородками, при этом исключается возможность влагообмена между тепловой средой и бетоном.

Электротермообработка осуществляется путем электропрогрева бетона при включении его непосредственно в электрическую цепь в качестве активного сопротивления, электрообогрева – при использовании электронагревателей, либо индукционного нагрева – при использовании электромагнитных или электроиндукционных камер, на внутренней или наружной (соответственно) поверхности которых смонтирована электрообмотка.

Предварительный разогрев бетонной смеси с целью сокращения продолжительности или полного исключения тепловлажностной обработки изделий при термосном выдерживании их производят путем подачи пара в бетоносмеситель или другие подогревающие устройства.

Тепловые способы ускорения твердения бетона требуют дополнительных топливно-энергетических затрат. По статистическим данным только на тепловлажностную обработку железобетонных изделий и конструкций в нашей стране ежегодно расходуется более 12 млн. т условного топлива.

Тепловлажностная обработка бетона в общем цикле производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций составляет 70-80% времени. Длительность тепловой обработки должна обеспечивать необходимую отпускную (передаточную или распалубочную) прочность при сжатии изделий из легкого и тяжелого бетона классов В15 и более – не менее 50%; изделий из бетона класса В10 и последующих классов тяжелых бетонов – не менее 70% и легких бетонов – 80%. Для отдельных видов изделий и несущих конструкций в холодный период года отпускная прочность бетона должна быть равной его проектному классу, т.е. 100%. Такая прочность достигается удлинением тепловлажностной обработки приводит к необходимости увеличения расхода цемента от 50 до 200 кг на 1 бетона. Таким образом, продолжительность тепловлажностной обработки не только определяет затраты энергии на пропаривание и запаривание, но также существенно влияет на расход цемента оборачиваемость форм и их количество.

Режим тепловлажностной обработки, определяемый совокупностью температуры, давления и влажности окружающей среды, оказывает существенное влияние на свойства готовых изделий. Он устанавливается в соответствии с нормами технологического проектирования для каждого вида изделия и типа применяемой установки.

Для повышения температуры твердеющего бетона используют источники тепловой энергии: насыщенный водяной пар, горячий воздух и отходящие газы, электроэнергию, тепловую энергию солнца, горячую воду или другие жидкости. Передача теплоты от источника изделию может осуществляться в результате конвекции – при преобладающем контакте открытой поверхности изделия с теплоносителем, кондукции – при контакте теплоносителя с формой и передачей теплоты бетону через стенки или другие элементы формы, поглощения лучевой энергии (инфракрасных излучений). Кроме того, теплота может образовываться в изделии в результате пропускания через бетон электрического тока или экзотермических реакций при гидратации цемента, а также нагревания арматуры бетона индукционными токами в электромагнитном поле. В настоящее время 85% всех выпускаемых сборных железобетонных изделий и конструкций пропаривают в камерах водяным паром.

Весь цикл тепловлажностной обработки в пропарочных камерах делят на четыре периода: предварительное выдерживание, подогрев до максимальной температуры, изотермическая выдержка и охлаждение. Длительность тепловлажностной обработки определяется требуемой прочностью изделий, их толщиной, расходом цемента и его активностью, минимальными приведенными затратами и т.д. она выражается суммой отдельных его периодов в часах, например, (3)+3+6+2=14 ч.

Период предварительного выдерживания обычно составляет 1-5 ч. Предварительное выдерживание наиболее целесообразно для изделий с большими открытыми поверхностями, для изделий в закрытых формах оно нецелесообразно, а при использовании разогретых бетонных смесей противопоказано. Скорость подъема температуры во второй период обычно составляет 2-3,5 ч. Оптимальная температура изотермической выдержки для бетонов на портландцементе 80-85 С, на шлакопортландцементе и пуццолановых портландцементах 90-95 С, длительность изотермической выдержки 2-13 ч. Период охлаждения изделий в камерах обычно составляет 0,5-2,5 ч.

Существует несколько видов пропарочных камер. Выбор конструкции определяется в первую очередь принятым способом производства и технико-экономическими показателями работы камер. Пропарочные камеры бывают периодического и непрерывного действия. Камеры периодического действия (ямные, туннельные) применяют при стендовом и агрегатно-поточном способах, камеры непрерывного действия (туннельные, щелевые, вертикальные) – при конвейерном способе. В камерах периодического действия весь цикл тепловлажностной обработки проводят по заданному режиму без перемещения форм. Камеры непрерывного действия являются проходными. Процесс пропаривания изделий и их перемещение вдоль камер происходит непрерывно или циклично.

пароразогрев бетонный смесь теплотехнический

Основные физико-механические свойства бетона и железобетонных изделий

Бетон для бетонных и железобетонных изделий должен обладать достаточно высокой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой и плотностью, которой обеспечивается сохранность арматуры от коррозии и долговечность конструкции. Иногда дополнительно требуется обеспечить: водонепроницаемость, водостойкость, морозостойкость, повышенную огнестойкость и коррозийную стойкость, малую массу, низкую тепло- и звукопроводность. Для предварительно напряженных конструкций применяют бетон повышенной прочности и плотности, ограниченной усадки и ползучести.

Физико-механические свойства бетона зависят от состава смеси, вида вяжущих и заполнителей, водовяжущего отношения, способов приготовления, укладки и обработки бетонной смеси, условий твердения (естественное твердение, пропаривание, автоклавная обработка), возраста бетона и др. Все это следует учитывать при выборе материалов для бетона, назначения его состава и способов приготовления. Наиболее широкое применение в строительстве получили обычные тяжелые бетоны плотностью 2200—2500 кг/м3 включительно, приготовляемые на обычных плотных заполнителях. Бетоны плотностью более 2500 кг/м3 относятся к особо тяжелым; они используются, например, для защиты от радиации.

При плотности бетона более 1800 кг/м³ до 2200 кг/м³ бетоны относят к облегченным, а при плотности 1800 кг/м³ и ниже — к легким.

Облегчение веса бетона достигается применением пористых заполнителей. Ячеистый бетон представляет собой смесь вяжущих, воды, тонкомолотого заполнителя и парообразующих веществ. Бетоны на пористых заполнителях и ячеистые бетоны по сравнению с тяжелыми бетонами отличаются не только меньшей собственной массой, но и пониженной звуко- и теплопроводностью. Однако они склонны к повышенной деформативности под нагрузкой, отличаются более высокой усадкой и ползучестью, а сцепление их с арматурой хуже, чем обычных бетонов. Для этих бетонов в ряде случаев требуется антикоррозийная обмазка арматуры.

Бетон для сооружений, работающих в особых условиях, должен отвечать соответствующим специфическим требованиям. Так, для гидротехнических сооружений (гидротехнический бетон), кроме достаточной прочности, бетон должен обладать повышенными водонепроницаемостью, водостойкостью, морозостойкостью, а для массивных частей сооружений — малым тепловыделением при твердении (низкой экзотермичностью).

Обычный бетон при длительном воздействии высоких температур разрушается вследствие обезвоживания цементного камня, его сильной усадки и снижения прочности, различия температурных деформаций цементного камня и заполнителей и других причин. В связи с этим обычный бетон на цементном вяжущем допускается для применения в конструкциях, подвергающихся длительному воздействию температуры не свыше 50°С.

Для эксплуатации конструкций при более высоких температурах следует применять жаростойкие бетоны. Бетон для конструкций, подвергающихся действию агрессивной среды, должен обладать достаточной коррозийной стойкостью. Для защиты бетона от проникания агрессивных веществ поверхность конструкций торкретируют, затирают, покрывают жидким стеклом, пленками из пластмасс, битумными материалами, лаками и красками или облицовывают керамическими кислотоупорными плитками и т.п.

Улучшение свойств бетона было достигнуто введением в его состав полимеров. Такие бетоны, называемые пластбетона-ми или полимербетонами. В качестве полимерных вяжущих применяют различные виды термопластов, каучуков и термореактивных смол. Бетоны на полимерминеральных вяжущих обладают повышенной стойкостью к агрессивным средам, однако их коррозийная стойкость избирательна и зависит от вида полимера.

К числу других положительных свойств бетонов с добавками термопластов и каучуков следует отнести повышенные ударную вязкость и сопротивляемость истиранию. Такие бетоны применяются для облицовки резервуаров, труб, каналов, для покрытий дорог и аэродромов и др.

Для бетонных и железобетонных конструкций из обычных тяжелых бетонов предусмотрены следующие классы по прочности на сжатие: В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60.

Для железобетонных конструкций из тяжелого бетона не допускается бетон класса ниже В7,5. При многократно повторяющейся нагрузке рекомендуется бетон класса не ниже В15. Для железобетонных сжатых стержневых элементов следует принять бетон класса не ниже В15, а при больших нагрузках (например, для колонн нижних этажей многоэтажных зданий или при значительных крановых нагрузках) — не ниже В25.

Марка бетона по средней плотности отвечает средней плотности бетона в высушенном состоянии в кг/м3. Для легких бетонов на пористых заполнителях марки бетона по плотности лежат в пределах Д 800— Д 2000 с интервалом 100. При плотности выше 2000 до 2200 кг/м³ бетоны относят к облегченным, а при более 2200 кг/м³ — к тяжелым.

Марка бетона по морозостойкостихарактеризует количество циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии, которое выдерживают образцы. Для тяжелого бетона установлены следующие марки по морозостойкости: Р50; Р75; Р100; ИЗО; Р200; Р300; Р400; Р500.

Марка бетона по водонепроницаемости зависит от степени водонепроницаемости бетона. С повышением марок величины коэффициентов фильтрации Кф уменьшаются. Установлены следующие марки бетона по водонепроницаемости: W2, W4, W6, W8, W10, W12.

Физико-механические качества железобетона: его большая прочность — при небольшом объеме материала в конструкции; способность воспринимать все основные напряжения; способность приобрести любую, обусловленную опалубкой, форму; жесткость соединения элементов конструкции. Эти свойства железобетона делают его сегодня универсальным строительным материалом, применяющимся почти во всех областях строительства, конструкциях и изделиях. Характерно огромное разнообразие форм железобетонных сооружений.

Применение железобетона позволяет перекрыть без внутренних опор большие пространства, придать помещениям любую конфигурацию, максимально увеличить высоту сооружения, построить консольные конструкции с большим выносом. Совершенствование качеств этого материала открывает широкие перспективы создания новых архитектурных форм.

Возможность выполнять в железобетоне не только монолитные, но и сборные конструкции еще более раздвигает границы использования этого материала.

Стремительное внедрение железобетона в строительство промышленных и гражданских зданий, развернувшееся во второй половине XIX в., объясняется, как известно, тем, что его применение ускоряло сроки строительства, удешевляло стоимость и обеспечивало капитальность сооружений.

Вместе с тем вначале железобетонные конструкции были громоздкими и тяжелыми. Это происходило по двум причинам: во-первых, в целях удешевления материала — уменьшения количества цемента в нем — в состав раствора были введены отощавшие добавки (главным образом гравий и щебень), благодаря чему он превратился в тяжелый бетон; во-вторых, свойства этого нового материала были мало изучены, конструкции обладали излишним запасом прочности, имели большие размеры поперечных сечений .

Не малое влияние оказывали, по-видимому, и традиционные представления о форме и размерах конструкций, выполняемых ранее в камне. Кроме того, конфигурация железобетонных конструкций обусловливалась формой деревянной опалубки.

На первых порах своего применения в строительстве железобетон был использован в таких конструктивных элементах, как опоры и балки.

Характерно, что железобетонные конструкции «начале скрывались под декоративной оболочкой, выполненной из других материалов. Конструктивные формы не являлись здесь архитектурными формами. Это приводило к большим противоречиям в композиции зданий. Первые железобетонные сооружения отличались несоответствием между внутренними и внешними формами: конструктивные качества нового материала давали возможность создать просторное, светлое пространство интерьера крупного общественного здания; фасады, решенные в традиционных формах каменных сооружений, были замкнутыми и массивными.

Привычные представления, связанные с тектоникой каменных сооружений, играли очень большую роль в композиции первых железобетонных зданий. Это зависело в известной степени и от качеств самого материала на первом этапе его использования. Свойства нового материала были не изучены, методы расчета — несовершенны; большой вес железобетонных конструкций, имевших большой запас прочности, был одной из причин архаизации форм построенных из него зданий, получивших формы каменных сооружений. Фактура их степ имитировала камень, нередко они облицовывались мрамором.

Внешний объем театра Елисейских полей имеет и новые черты: вертикальные и горизонтальные членения фасадов по сваей форме и пропорциям уже не являются традиционными элементами стоечно-балочной системы. Новыми деталями, не свойственными каменным зданиям, являются здесь широкая сильно вынесенная вперед плита карниза и консольный навес над входом.

По мере изучения свойств железобетона, уточнения методов расчета . совершенствовались формы железобетонных конструкций: увеличивался размер перекрываемых ими пролетов, все более уменьшалось сечение конструкции по отношению к величине пролета; создавались и новые конструктивные формы.

Характерны особенности общей формы и деталей сооружений, построенных из железобетона: «свободный» шлан, открытость внутреннего пространства — освобождение структуры здания от массы строительного материала, сосредоточение несущих элементов в возможно меньшем количестве пунктов; большие пролеты несущих конструкций; перекрытие больших пространств без промежуточных опор; легкая форма зданий — освобождение стен, опор, перекрытий от чрезмерной тяжести материала. Тонкостенность; каркасная система стены; сплошное остекление; уменьшение толщины перекрытий.

Выбор сырьевых материалов

Согласно СНиП 82.02-95 и учитывая, что плита не содержит предварительно напряженных элементов, и марка бетона B15, используем портландцемент M400 среднеалюминатный, первой группы по эффективности при пропаривании с нормальной густотой 26%, который характеризуется набором прочности при пропаривании не менее 27 МПа. Принимаем портландцемент ульяновского завода.

Согласно ГОСТ 26633-91, для бетона класса В15 принимаем гравий с маркой по дробимости не ниже 600, содержание зерен слабых пород не более 10%. По другим показателям (морозостойкость, истираемость, содержание пылевидных и глинистых частиц) крупный заполнитель должен соответствовать требованиям ГОСТ 8267-93. В данном изделии, согласно СНиП 3.09.01-85 используется гравий фракции 5-20, поскольку толщина защитного слоя 20мм.

Согласно требования пункта 1.6.12. ГОСТ 26633-91 в качестве мелкого заполнителя для бетонов класса В15 и выше можно применять природный кварцевый песок с М_кр=2,0,полный остаток на сите №0,63 от 30 до 45 % по массе который по ГОСТ 8736-93 относится к средней группе песка по крупности. Природный песок представляет собой смесь зерен образовавшуюся в результате выветривания горных пород рыхлую смесь зерен крупностью 0,14-5 мм. Для тяжелого бетона пригоден песок с содержанием достаточного количества крупных и мелких частиц Согласно ГОСТ 8736-93 в песке 2-класса средней группы крупности, содержание зерен крупностью свыше 10,5 (мм) не должно превышать 5 и 10% и менее 0,16 мм не должно превышать 15% по массе. Содержание пылевидных и глинистых частиц не более 3%, Содержание глины в комках не более 0,5% по массе.

Вода для приготовления бетонной смеси по ГОСТ 23732-79. Для затворения бетонной смеси без ограничений можно использовать питьевую воду, а также любую другую, имеющую показатель рH не менее 4. Кроме этого, вода не должна содержать сульфатов более 2700 мг/л (в пересчете на SО₄) и всех солей суммарно более 5000 мг/л. Запрещаются к использованию болотные и сточные воды. В сомнительных случаях пригодность воды для приготовления бетонной смеси необходимо проверять путем сравнительных испытаний образцов, изготовленных на данной воде и на обычной водопроводной.

Химическая добавка С-3 (СП-1) по ТУ-5870-005-58042865-05. Применение суперпластификатора позволяет:

- снизить водопотребность при затворении вяжущего вещества на 20-25%; -увеличить конечные прочностные характеристики до 25% и более; -снизить расход цемента (на 20%);

- снизить энергетические затраты (при вибрации, ТВО) на 30-50%, а в ряде случаев и полностью отказаться от дополнительных энергозатрат.

В зависимости от требований по подбору состава суперпластификатор С-3 (СП-1) добавляется в бетонные растворы в количестве 0,4-0,8 % сухого вещества по отношению к массе цемента .

Согласно рабочим чертежам плит серии 1.143.1-7, для изготовления арматурных изделий используем арматурную сталь класса А400 (периодического профиля), А240 (гладкую) по ГОСТ 5781-82, проволочную арматуру класса В-500, В-400 по ГОСТ 6727-90, а также стальной уголок в качестве закладных изделий по ГОСТ 8510-86.

Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 1037; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!