Ямная пропарочная камера для железобетонных свай

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Магнитогорский государственный  технический университет

им. Г.И. Носова

 

Кафедра строительных материалов и изделий

 

 

Расчетно-пояснительная  записка

к курсовому проекту  по дисциплине

«Теплотехника и теплотехническое оборудование

технологии строительных изделий»

Тема: «Ямная пропарочная  камера для железобетонных свай, Пр=35 тыс. м³ в год»

 

Исполнитель     студент группы 270106-08-1

Заруцкий Н.Н.

 

 

Руководитель  

 

 

 

Магнитогорск

2012

Реферат

 

Тема данной курсовой работы - ямная пропарочная камера для железобетонных свай. Объем производства - 35 тыс. м³ в год.

В курсовой изложены основные вопросы по выбору способа тепловой обработки. На основании литературы приведена основная технология изготовления железобетонных свай, подобраны материалы. Выбран режим тепловой обработки железобетона. Рассчитана тепловая установка. Проведен теплотехнический и аэродинамические расчеты.

Работа состоит из 5 частей, введения и заключения общим  объемом 37 страниц. В работе содержится одна таблица, два рисунка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение            2

1. Обоснование выбранного способа тепловой обработки    4

2. Технологическая часть         6

2.1. Характеристика вида продукции и технология ее изготовления  6

2.2. Обоснование режима тепловой обработки      12

2.3. Обоснование типа тепловой установки      14

2.4. Конструкция выбранной тепловой установки     21

2.5. Работа установки, ее обслуживание и контроль              23

3. Теплотехническая часть         24

3.1. Теплотехнический расчет        24

3.2. Аэродинамический расчет                 26

4. Охрана труда           30

5. Технико-экономическая часть                 33

Заключение           34

Библиографический список         35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Твердение отформованных  изделий – заключительная операция технологии изготовления железобетона, в процессе которой изделия приобретают  требуемую прочность. Отпускная прочность может быть равна классу  бетона или меньше его. Так прочность изделий при отгрузке потребителю должна быть не менее 70% проектной (28—суточной) прочности для изделий из бетона на портландцементе или его разновидностях и 100% - для изделий из силикатного (известково-песчаного) или ячеистого бетона.

В зависимости от температуры  среды различают следующие три принципиально отличающихся режима твердения изделий: нормальный при температуре 15…20 С; тепловлажностная обработка при температуре до 100 С и нормальном давлении; автоклавная обработка – пропаривание при повышенном давлении (0,8…1,5 МПа) и температуре 174…200 С. Независимо от режима твердения относительная влажность среды должна быть близкой к 100%. Иначе будет происходить высушивание изделий, что приведет к замедлению или прекращению роста их прочности, так как твердение бетона есть в первую очередь гидратация цемента.

Тепловлажностная обработка  при нормальном давлении может осуществляться несколькими способами: пропариванием  в камерах; электроподогревом; контактным обогревом; обогревом лучистой энергией; тепловой обработкой изделий в газовоздушной среде; горячим формованием. Среди приведенного разнообразия технико-экономическое преимущество пока остается за пропариванием в камерах периодического и непрерывного действия.

Среди камер периодического действия основное применение находят камеры ямного типа. Размер камер в плане соответствует размеру изделий или кратен им.

Режим пропаривания в  камерах характеризуется продолжительностью подъема температуры. Выдержкой  при максимальной температуре, продолжительностью охлаждения, а также наибольшей температурой в период изотермического прогрева. Применяются самые разнообразные режимы твердения в зависимости от свойств цемента и его вида, свойств бетонной смеси (жесткая или подвижная), вида бетона (тяжелый или легкий), размеров изделия (тонкие или массивные).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Обоснование выбранного способа тепловой обработки

 

Выбор рациональных режимов  тепловлажностной обработки основывают на полной увязке технологических и  теплотехнических факторов. Относительная  прочность образцов через 28 суток после тепловой обработки по отношению к прочности образцов, твердеющих в естественных условиях, составляет  для бетонов на портландцементе  80 – 105 %, на пуццолановом портландцементе  90-115%, на шлакопортландцементе 110-140%. Для различных вяжущих способы тепловлажностной обработки различны.

На прочностные и  качественные характеристики бетона, прошедшего тепловлажностную обработку, оказывает влияние режим обработки: наличии е и длительность предварительного выдерживания; скорость подъема температуры; длительность и температура изотермического выдерживания; скорость остывания изделий.

Процесс тепловой обработки  занимает 70-80% времени всего цикла  изготовления изделий. На тепловую обработку  расходуется до 70% всей тепловой энергии  на производство сборного железобетона. Длительность тепловой обработки определяет время оборачиваемости отдельных форм, стоимость которых составляет весьма существенную долю стоимости всех производственных фондов предприятии.

По условиям задания  к курсовому проектированию, завод должен выпускать 35 тыс. м³ железобетонных свай в год.  На большинстве заводов для изготовления свай применяют агрегатно-поточный способ производства.  Для тепловлажностной обработки изделий при агрегатно-поточном способе производства применяют ямные пропарочные камеры.

Камера представляет собой напольную или заглубленную в землю установку, где отформованные  изделия подвергаются тепловлажностной обработке.

Основные недостатки – сложность механизации и  автоматизации процесса, большая  продолжительность обработки, завышенный удельный расход тепла на обработку 1 м³ бетона. Ямные камеры просты в изготовлении и поэтому широко применяются в производстве железобетонных изделий.

Изделия в камере укладывают так, чтобы была достигнута наибольшая равномерность тепловлажностной обработки во всем объеме камеры.

Наиболее эффективны системы пароснабжения камер, обеспечивающие интенсивную циркуляцию греющей  среды. Пар в камеру подается из котельной  постоянно в зависимости от установленного режима пропаривания так, что обеспечивает скорость повышения температуры в камере от 20 до 35 ⁰С в 1 ч, до максимальной – 85-100 ⁰С. При этом изделие прогревается на всю толщину и выдерживается при этой температуре 6-8 ч, после чего постепенно охлаждается.

Продолжительность пропаривания зависит от состава бетона и свойства цемента и составляет около 14-20 ч для пластичных бетонных смесей и 4-8 ч - для жестких. Применение быстротвердеющих цементов позволяет сократить продолжительность изотермической выдержки (при более низкой температуре прогрева 70-80 ⁰С) и уменьшить общее время пропаривания до 8-10 ч. Изделия из легких бетонов вследствие их меньшей теплопроводности требуют более продолжительного времени тепловой обработки.

Пропаривание при нормальном давлении является наиболее экономичным способом тепловой обработки железобетонных изделий.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Технологическая часть

2.1. Характеристика вида продукции и технология ее изготовления

 

Проектом предусмотрено  производство железобетонных  свай  объемом 35 тыс. м³ в год. Сваи цельные с ненапрягаемой арматурой квадратного сечения производят по ГОСТ 19804-91.

Параметры производимых изделий представлены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры производимых изделий

Наименование	Размеры			Вес изделия, т
	Длина, мм (L)	Ширина, мм (B)	Высота, мм (H)
С.30.30.6	3000	300	300	0,7
С.40.30.6	4000	300	300	0,925
С50.30.6	5000	300	300	1,15
С.60.30.6	6000	300	300	1,375
С.70.30.6	7000	300	300	1,6
С.80.30.11	8000	300	300	1,825
С.90.30.6	9000	300	300	2,05

 

Рисунок 1 – Эскиз производимых изделий.

Производимые сваи должны удовлетворять требованиям по трещиностойкости и выдерживать контрольные испытания, указанные в рабочих чертежах на эти сваи.

Железобетонные сваи изготавливают из тяжелого бетона по ГОСТ 26633 классов прочности на сжатие. При опирании свай на скальные грунты класс бетона следует принимать не ниже В25 независимо от длины сваи. Принимаем для изготовления бетон класса В25.

В качестве крупного заполнителя  для бетона свай должен приниматься  фракционированный щебень из естественного  камня или гравия, при этом размер фракции не должен быть более 40 мм.

Нормируемая отпускная  прочность бетона свай должна быть равна 100 % класса бетона по прочности  на сжатие.

Для армирования свай следует применять арматурную сталь  следующих видов и классов:

- в качестве ненапрягаемой продольной арматуры - стержневую горячекатаную периодического профиля классов А-III, A-II и Ас-II по ГОСТ 5781, термомеханически упрочненную классов Ат-IIIС и Ат-IVС по ГОСТ 10884;

- в качестве конструктивной  арматуры (спирали, сетки, хомуты) - проволоку обыкновенную периодического профиля класса Вр-I по ГОСТ 6727, стержневую горячекатаную гладкую класса А-I по ГОСТ 5781.

Допускается в качестве ненапрягаемой продольной арматуры применять арматурную сталь класса А-I по ГОСТ 5781.

Формы и размеры арматурных и закладных изделий и их положения в сваях должны соответствовать указанным в рабочих чертежах на эти сваи.

На поверхности свай не допускается обнажения рабочей  и конструктивной арматуры.

Требования к качеству бетонных поверхностей и внешнему виду свай (в том числе по ширине раскрытия поверхностных технологических трещин) - по ГОСТ 13015.0. При этом размеры раковин, местных впадин на бетонной поверхности и сколов бетона ребер свай не должны превышать, мм:

- диаметр или наибольший  размер раковины       20;

- глубина впадины      10;

- глубина скола бетона ребра     20;

- суммарная длина сколов бетона на 1 м ребра,

за исключением открытой поверхности 

(выравниваемой в процессе  вибрирования)

трапецеидальных свай      100;

Высота наплывов на торцевой поверхности свай не должна быть более 5 мм. Изготовление свай производится в стальных специальных формах, рассчитанных на одновременное изготовление нескольких изделий. Армирование свай железобетонных рассчитано практически только на восприятие нагрузок при погрузке – выгрузке свай и переводу их из горизонтального транспортного положения в вертикальное положение для забивки. В оголовке сваи установлены несколько арматурных сеток, препятствующих разрушения верхней части конструкции при работе копра. Технология изготовления сваи аналогична приемам, применяемым для производства железобетонных перемычек или подобных изделий, имеющих один размер, значительно превышающий другие. Для изготовления свай различной длины применяются вкладыши, позволяющие в опалубке длиной например 12 м сформовать сваю длиной 10 м или 11 м.

Для производства свай принимаем  агрегатно-поточную схему производства. При агрегатно-поточном способе производства изделия формуют с помощью специальных машин на посту формования, а затем перемещают мостовым краном в камеры тепловой обработки. При окончании тепловой обработки изделия распалубливают, а форму готовят для последующего производства. После приемки ОТК готовые изделия отправляют на склад. Преимуществом этого способа является возможность изготовления изделий широкой номенклатуры, достаточно полной механизации и частичной автоматизации процессов, осуществления четкого пооперационного контроля. Кроме того, технологическии линии с агрегатно-поточным способом производства обладают небольшим капиталовложением, по сравнению с другими способами, и ускоренными сроками строительства.

В состав технологических  линий с агрегатно-поточным способом входят следующие основные агрегаты:

- формующая машина  или бетоноукладчик с виброплощадкой;

- формоукладчик;

- установка для нагрева  арматуры;

- камера тепловой обработки;

- посты распалубки, чистки  и смазки форм, складирования  полуфабриката, резервных форм  и готовых изделий (в зимнее время), ремонта и доводки форм;