Разработка структурной схемы производства безнапорных железобетонных труб

Рассмотрим  теперь механизм тепло- и массообмена при обогреве материала горячей водой. Пусть неограниченная пластина помещена в емкость с циркулируемой водой. Известно, что на поверхности твердого тела имеется неподвижный пограничный слой. Тогда температура воды в емкости /_в будет выше температуры пограничного слоя, который отдает часть своей теплоты материалу, а температура материала t_Mниже температуры этого слоя, т. е. будет выполняться неравенство

K>t_a>t_M.

 

В этом случае направление частных потоков влаги q_mu, q_mtи q_mpдля всех трех периодов аналогично разобранному выше при обогреве материала паром.

В заключение необходимо отметить, что приведенные механизмы тепло- и массообмена (в том числе и при сушке материала) справедливы только для тепло- и влагоизолированной бесконечной пластины с двумя противоположными открытиями поверхностями.

Характер  описанных процессов будет изменяться в зависимости от конфигурации обрабатываемого  изделия (куб, тело вращения и т. д.), методов нагрева (всесторонний, двусторонний, односторонний), расположения открытой поверхности (горизонтальное, вертикальное), конструкции формы и ряда других факторов, которые могут существенно изменить величину и направление соответствующих градиентов. Эти процессы специфичны не только для отдельных производств — керамики, бетона, пластмасс, но и технологических особенностей тепловой обработки одного и того же материала. Например, механизм тепло- и массообмена при тепловой обработке бетона в кассетах будет отличаться от механизма при обогреве бетона в термоформах.

Под режимами тепловлажностной обработкиобычно подразумевают длительность отдельных периодов обработки, максимальную температуру обработки, а также параметры греющего теплоносителя— его температуру, относительную влажность и скорость перемещения относительно обрабатываемого материала. Для минеральных вяжущих материалов длительность периода изотермической выдержки и максимальная температура этого периода определяется требуемой степенью завершенности силикатного твердения вяжущего и допустимой температурой нагрева данного конкретного вяжущего.

Известно, например, что тепловая обработка, как  правило, в той или иной степени  снижает показатели физико-механических свойств бетона по сравнению с  его твердением во влажных условиях при обычной температуре. Причем это снижение тем больше чем интенсивнее и жестче режимы тепловой обработки. Жесткость режимов прежде всего определяется интенсивностью роста и снижения температуры на первом и последнем этапе тепловлажностной обработки, которые вызывают возникновение в материале напряженного состояния. Определяющим условием возникновения в материале напряжений является тепло- и массоперенос.

Как показано ранее, возникновение градиентов температуры, влагосодержания и давления вызывает движение влаги в материале и, следовательно, различные по величине деформации усадки и набухания коллоидного капиллярно-пористого тела. Ни усадка, ни набухание сами по себе не вызывают напряженного состояния материала. Напряжения появляются за счет недопущенных деформаций.

Принципиальным  отличием рассматриваемого процесса является смена знаков возникающих напряжений. В отличие от сушки при обогреве паром поверхностные слои испытывают напряжение сжатия, а центральные слои — растяжения.

Поскольку сам процесс тепло- и массопереноса в каждом конкретном случае зависит от величины и характера пористости, тепло- и массопроводности материала, формы и размеров изделия и множества других факторов, попытки ряда исследователей рассчитать режим пропаривания исходя из допустимой скорости нагрева (в первооснове — из величины возникающих напряжений) пока не увенчались успехом. Поэтому основным остается принцип экспериментального подбора режимов обработки по оценке физико-механических свойств полученных изделий. Однако ряд серьезных практических выводов качественного характера все-таки можно сделать, если хорошо представлять себе механизм процессов тепло- и массообмена. Например, ранее было показано, как формируется перепад давлений внутри материала и было отмечено, что он образуется за счет нахождения в материале газовой фазы. Поэтому если массу во время формования подвергнуть вакуумированию, то количество воздуха в ней резко понизится. Совмещая этот процесс с одновременным предварительным разогревом смеси, можно значительно снизить возникающие на первой стадии тепловой обработки внутренние напряжения в материале. Следовательно, можно увеличить допустимую скорость нагрева изделия, сократив, тем самым, длительность общего цикла пропаривания.

Период  изотермической выдержки с точки  зрения нарушений в структуре  материала является наиболее спокойным, поскольку Vi° и VP сначала уменьшаются, а затем практически   исчезают.

Период  охлаждения для материалов, набирающих прочность за счет гидратационного твердения, является самым ответственным. Если в первый период частичные нарушения структуры могут залечиваться вследствие углубления реакций гидратации, то в третий период этих залечиваний в большом объеме происходить не может.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4РАСЧЕТ СОСТАВА

 

Исходные  данные:

-марка бетона - 300;

- удобоукладываемость – 2см,Rсж = 30МПа;

 

Физические  свойства материалов:

-цемента  ρн=1100кг/м³,ρист = 3,1г/см³, ПЦ400;

-щебня   ρн=1500кг/м³,ρист = 2,7г/см³.

 

Решение:

 

1)Водоцементное отношение:

В/Ц=А₁R_ц/(R_б-0,5А₁R_ц)

В/Ц=0,60*400/(300-0,5*0,60*400)=0,57

 

2)Расход воды

Расход  воды определяют в зависимости от заданной подвижности бетонной смеси  и наибольшей крупности зерен  крупного заполнителя.

 

В=190 м³

 

3)Расход цемента

 

Ц=

 

Ц==333,3

 

4)Расход заполнителей

 

_{+ В ++= 1000}

 

5)Расход щебня

 

Щ = = 1428,5

 

6)Расход песка

 

 

П = = 450,9

 

7)Расчетная плотность бетонной смеси составит:

 

p_бс=Ц+В+П+Щ

 

p_бс=333,3+190+450,9+1428,5=2402,7

 

Таблица 2 – Расход компонентов бетонной смеси

 

Наименование компонентов	Расход компонентов
	на 1 м3 бетонной смеси, кг
Цемент	333,3
Песок	450,9
Щебень	1428,5
Вода	190

 

 

 

 

4.1 Расчет потребностей сырьевых материалов

 

Таблица 3 – количество рабочего времени

 

Наименование цеха	Количество			Годовой фонд времени (ч)
	Рабочих дней в году	Смен в сутки	Часов в смене
Бетоносмесительный	253	1	8	4048

 

1. В год необходимо:

1) Бетонной  смеси=2402,7∙10000=24027000 кг=24027 т

2) Портландцемента=333,3∙10000=3333000 кг=3333 т

3) Воды=190∙10000=1900000 кг=1900 т

4) Щебня=1428,5∙10000=14285000 кг=14285 т

5) Песка=450,9∙10000=4509000 кг=4509 т

2. Расчет на сутки:

1) Бет.см=24027:253=94,97 т

2) ПЦ=3333:253=13,17 т

3) В=1900:253=7,5 т

4) Щ=14285:253=56,46 т

5) П=4509:253=17,8 т

 

3. Расчет на час:

1) Бет.см=94,97:8=11,87 т

2) ПЦ=13,17:8=1,65 т

3) В=7,5:8=0,94 т

4) Щ=56,46:8=7,06 т

5) П=17,8:8=2,23 т

 

Таблица 4 Потребности в сырьевых материалах

 

Сырье и полуфабрикаты	Единица измерения	Потребность
		час	смена	сутки	год
Бетонная смесь	т	11,87	94,97	94,97	24027
Цемент	т	1,65	13,17	13,17	3333
Вода	т	0,94	7,5	7,5	1900
Щебень	т	7,06	56,46	56,46	14285
Песок	т	2,23	17,8	17,8	4509

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5ВЫБОР СТРУКТУРНОЙСХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

 

При заводском  изготовлении железобетонных изделий  широкое распространение нашли  три основных способа производства:

• агрегатно-поточный;
• конвейерный;
• стендовый (кассетный).

 

Агрегатно-поточныйспособ изготовления конструкций характеризуется расчленением технологического процесса на: отдельные операции или их группы; выполнением нескольких разнотипных операций на универсальных агрегатах; наличием свободного ритма в потоке; перемещением изделия от поста к посту; формы и изделия переходят от поста к посту с произвольным интервалом, зависящим от длительности операции на данном рабочем месте, которая может колебаться от нескольких минут (например, смазка форм) до нескольких часов (пост твердения отформованных изделий). Агрегатно-поточный способ отличается также тем, что формы и изделия останавливаются не на всех постах поточной линии, а лишь на тех, которые необходимы для данного случая. Агрегатно-поточный способ организации производства характеризуется возможностью закрепления за одной поточной линией изделий, различных не только по типоразмерам, но и по конструкции. Эта возможность создается наличием на поточной линии универсального оборудования. Межоперационная передача изделий на таких линиях осуществляется подъемно-транспортными и транспортными средствами. Для ускоренного твердения бетона при агрегатно-поточном способе обычно применяются камеры периодического или непрерывного действия. Небольшой объем каждой секции камеры позволяет затрачивать минимум времени на загрузку и выгрузку изделий, а большое число таких секций создает условия для непрерывной подачи отформованного изделия в камеру твердения.

Рис. 3 Схема производства, труб по поточно-агрегатной технологии

 

1 - форма для труб диаметром  1000 мм; 2 – рама; 3 - форма для труб диаметром 1200 мм; 4, 5 - мостовые краны; 6 - автоматический захват грузоподъемиостью 8 т для труб длиной 4120 мм; 7 - стенд для гидроиспытаиия железобетонных труб диаметром до 1000 мм; 8 - стенд для гидроиспытаиий железобетонных труб диаметром 1200 и 1500 мм; 9 - бетонораздатчик; 10 - стенд для бетонирования; 11 - поддон; 12 - промежуточный склад труб; 13 – участокхранения форм; 14 - формы для труб диаметром 1500 мм.

Агрегатно-поточная технология отличается большой гибкостью и маневренностью в использовании технологического и транспортного оборудования, в режиме тепловой обработки, что важно при выпуске изделий большой номенклатуры.

Конвейерный способ характеризуется следующими признаками: максимальное расчленение технологического процесса на операции, выполняемые на отдельных рабочих постах; перемещение форм и изделий от поста к посту с регламентированным ритмом. Изделия в процессе обработки передаются конвейерным устройством пульсирующего действия, автоматически при этом создаются условия более полной синхронизации. Конвейерный метод организации производства характеризуется принудительным ритмом, т.е. перемещение формуемых изделий осуществляется в строгой последовательности через одни и те же формовочные посты, с определенной заданной скоростью передвижения. Это требует в качестве важнейшего условия комплексную механизацию операции с применением автоматического технологического оборудования. Обычно для межоперационного транспорта применяют механизированные транспортные средства линейного типа — тележечные конвейеры, состоящие из определенного числа поддонов-тележек, которые перемещаются тяговой цепью по рельсовым путям. Параллельно линии формования, но обычно в обратном направлении, осуществляется термовлажностная обработка изделий.[8]. В зависимости от вида устройства для тепловой обработки изделий конвейерные линии выполняют с камерами многоярусного, щелевого и ямного типов, а также с пакетирующими устройствами для бескамерной тепловой обработки изделий в термоформах. Линии также могут различаться в зависимости от формовочного оборудования. Как правило, каждая конвейерная линия специализируется на выпуске одного вида изделия. Конвейерный метод производства железобетонных изделий позволяет добиться комплексной механизации и автоматизации технологических процессов изготовления изделий, значительного повышения производительности труда и увеличения выпуска готовой продукции при наиболее полном и эффективном использовании технологического оборудования. Применение этого метода рационально при массовом выпуске изделий по ограниченной номенклатуре с минимальным числом типоразмеров.