Методическое пособие для студентов специальности 1  70 01 01 «Производство строительных изделий и конструкций»



Скачать 486,77 Kb.
страница2/4
Дата17.10.2016
Размер486,77 Kb.
1   2   3   4

Химический состав компонентов шихты и клинкера


Компоненты


SiO2

Аl2O3

Fe2O3

СаО

МgO

SO3

п.п.п.

Σ

81,06 в.ч. мела

2,84

1,50

0,75

41,94

0,26

0,35

33,42

81,06

18,94 в.ч. глины

10,51

3,43

1,34

1,28

0,45

0,08

1,85

18,94

100 в.ч.

сырьевая смесь



13,35

4,93

2,09

43,22

0,71

0,43

35,27

100,00

клинкер

20,62

7,62

3,23

66,77

1,10

0,66

-

100,00

Для проверки правильности произведенного расчета двухкомпонентной сырьевой смеси нужно убедиться, что величина коэффициента насыщения КН, если ее рассчитать для клинкера, полученного из предлагаемой шихты, окажется равной заданной величине КН = 0,92. Для этого необходимо вначале рассчитать химический состав клинкера. Поскольку клинкер получается спеканием сырьевых материалов, то потери при прокаливании (п.п.п.) в нем отсутствуют. Тогда химический состав клинкера рассчитаем из химического состава сырьевой смеси путем умножения процентного содержания в ней каждого оксида на коэффициент

К = .

В нашем случае К = = 1,54.

Рассчитанный химический состав клинкера показываем в послед- ней строке табл. 5 и рассчитываем для него величину КН

.

Величина КН для клинкера оказалась равной заданной, следовательно, расчет выполнен правильно.


3.2. Расчеты сырьевых смесей в производстве изделий на основе автоклавных вяжущих
3.2.1. Общие сведения

Образование цементирующего сростка гидросиликатов кальция при автоклавной обработке известково-кремнеземистых вяжущих лежит в основе технологии таких широко распространенных в строительстве материалов, как силикатный кирпич, плотные и ячеистые силикатные бетоны. Различие в функциональном назначении изделий из этих материалов обусловливает технологические особенности их производства на этапах подготовки сырьевых материалов, формования и термообработки. При составлении материального баланса производства необходимо учитывать следующие технологические особенности подготовки формовочных масс в производстве названных силикатных материалов.

В производстве силикатного кирпича используются пески естественного гранулометрического состава, которые являются одновременно и заполнителем, и компонентом вяжущего, вступая тонким поверхностным слоем частиц в химическое взаимодействие с известью при автоклавной обработке.

В плотном силикатном бетоне, предназначенном для изготовления несущих конструкций - панелей внутренних стен, перекрытий и др., основная часть песка не размалывается и выполняет роль заполнителя (в технологии изделий она именуется "песок-заполнитель"). Остальная часть песка размалывается совместно с известью и именуется "песок-компонент вяжущего". Именно этот молотый песок в условиях автоклавной обработки вступает в химическое взаимодействие с известью с образованием кристаллического сростка гидросиликатов кальция. Поскольку в технологии плотных силикатных бетонов формование ведется из жестких формовочных смесей, а изделия имеют большую среднюю плотность, образующегося количества гидросиликатов кальция оказывается достаточно для обеспечения надлежащей прочности изделий.

В производстве наружных стеновых блоков и панелей, теплоизоляционных плит и др. из ячеистых силикатных бетонов формование ведется из литых формовочных масс, поэтому, чтобы обеспечить прочность таких изделий, приходится размалывать весь песок (или другой кремнеземистый компонент: шлаки, золы и т.п.), чтобы обеспечить образование достаточного количества гидросиликатов кальция, придающих изделиям требуемую прочность и морозостойкость. Исключение составляют крупноразмерные изделия из ячеистых бетонов, в технологии которых, для предотвращения значительных усадочных деформаций, предусматривается иногда введение некоторого количества немолотого песка или использование песка более грубого помола. Возникающий при этом недобор прочности может быть компенсирован повышенным расходом портландцемента или удлинением изотермического периода автоклавной обработки изделий.

В заводской практике ячеистых бетонов наиболее распространен помол кремнеземистого компонента в двух потоках: сухим способом совместно с известью размалывается часть его, составляющая обычно 20-50 % от расхода извести, остальная часть размалывается мокрым способом.

Изложенное выше необходимо учитывать при составлении в курсовом проекте принципиальных технологических схем производства изделий на основе вяжущих автоклавного твердения. При этом рекомендуется пользоваться нормами технологического проектирования соответствующих предприятий [9, 10, 11].

Существенные различия в технологии получения изделий плотной и ячеистой структуры на основе автоклавных вяжущих отражаются также в методике составления материального баланса для их производства.


3.2.2. Расчет состава автоклавных ячеистобетонных изделий производится по «Инструкции по изготовлению изделий из ячеистого бетона СН-277-80» [10].

Исходные данные для расчета.

Средняя плотность бетона в сухом состоянии ρб, кг/м3;

Активность применяемой извести Аиз, %;

Доля цемента в смешанном известково-цементном вяжущем п.

Водотвердое отношение В/Т;

Удельный (абсолютный) объем сухих материалов W, л/кг.

Расход сырьевых материалов на 1 м3 ячеистого бетона рассчитывается по [10] в следующей последовательности.

1) В зависимости от вида применяемого автоклавного вяжущего (от количества содержащегося в нем оксида кальция, способного связывать кремнезем в гидросиликаты кальция при автоклавной обработке) по табл. 4 [10] принимается соотношение С между расходом кремнеземистого компонента Ркр и расходом вяжущего Рвяж

С = .

Величина С колеблется в следующих пределах.

Для автоклавных ячеистых бетонов на извести и на портландцементе она составляет Си = 3 – 6 и Сц = 0,75 – 1,5 соответственно.

Для смешанных известково-цементных вяжущих с долей цемента n отношение кремнеземистого компонента к вяжущему Сс.в находится по формуле



Сс.в.= Сц n+ Си (1 – n).

2) Если в исходных данных не приведено значение В/Т формовочной массы, его ориентировочное значение для проектных расчетов принимают по [9, 10] в зависимости от технологии:

В/Т = 0,5 для литьевой технологии изготовления изделий с использованием в качестве кремнеземистого компонента кварцевого песка, В/Т = 0,6 – с использованием золы-уноса ТЭЦ;

В/Т = 0,4 для вибротехнологии изделий на песке, В/Т = 0,5 – на золе.

3) Рассчитывается общий расход Рсух сухих материалов

кг,

где V - заданный объем ячеистого бетона в м3, в расчете принимается равным 1 м3;

Кc коэффициент, учитывающий увеличение массы сухих материалов после автоклавной обработки вследствие гидратационного присоединения воды, в проектных расчетах принимается равным 1,1.

4) Рассчитывается общий расход вяжущего Рвяж на 1 м3 изделий



кг.

На практике для большинства ограждающих конструкций из ячеистых бетонов применяется смешанное вяжущее из извести и портландцемента, вводимого для обеспечения надлежащей атмосферо- и морозостойкости в количестве от 0,1 до 0,5 от массы вяжущего. Обозначив долю цемента в вяжущем через n, его расход Рц можно вычислить как


Рц = Рвяж n кг,

а расход извести Ри составит

Ри = Рвяж (1 – n) кг.
Учитывая, что реальная активность извести всегда менее 100 % и составляет Аи %, фактический расход ее Р рассчитывается по формуле

кг.

5) Расход Рк кремнеземистого компонента автоклавного вяжущего рассчитывается по формуле

Рк = Рсух – (Рц + Р) кг.
6) Расход воды Рв составит

Рвсух В/Т кг.


7) Для формирования ячеистой структуры материала вводится порообразователь, чаще всего алюминиевая пудра, расход которой Рп рассчитывается по формуле

,

где Пг – пористость, которую должен создать газообразователь, чтобы снизить среднюю плотность материала до заданного значения. Она рассчитывается по формуле



,

где W- удельный (абсолютный) объем сухих материалов в л/кг, принимается равным 0,34 в случае использования в качестве кремнеземистого компонента кварцевого песка и 0,42 – 0,48 для золы-уноса ТЭЦ и шлаков

α – коэффициент использования порообразователя, в проектных расчетах принимается равным 0,85;

К - удельное газообразование, л/кг, рассчитывается из уравнения химической реакции газообразования








м.м.54

V=3·22,4 л

и составляет для нормальных условий (н.у.)



Поскольку реально газообразование (вспучивание) проходит не при нормальных условиях, а при температуре t ºС формовочной массы, принимаемой по [14] и составляющей, в частности, для смешанного вяжущего 40 ºС, величина К пересчитывается по закону Гей-Люссака



.

Кроме того, поскольку алюминиевая пудра покрыта пленкой парафина, для ее равномерного распределения по ячеистобетонной смеси и придания смачиваемости вводится поверхностно-активное вещество (ПАВ) из расчета 5 % от массы алюминия, а для приготовления водно-алюминиевой суспензии вводится вода из расчета 20 в.ч. на 1 в.ч. алюминия.

Результаты расчета необходимо свести в таблицу расхода сырьевых материалов на 1 м3 ячеистого бетона.
3.2.3. Пример расчета состава автоклавных ячеистобетонных изделий

Исходные данные.

Тип изделий – мелкие стеновые блоки.

Средняя плотность бетона в сухом состоянии ρб = 650 кг/м3.

Активность применяемой извести Аи = 85 %.

Доля цемента в смешанном вяжущем п = 0,5.

Кремнеземистый компонент – кварцевый песок.



Порядок расчетов.

1. По табл. 2 [10] принимаем соотношение между кремнеземистым компонентом и составными частями смешанного вяжущего: для портландцемента Сц = 1, для извести Си = 4. Соотношение между кремнеземистым компонентом и смешанным вяжущим Сc.в. рассчитывается как



Сc.в. =Сц n + Си(1 – n) .

Для нашего случая С c = 1·0,5+4(1- 0,5) =2,5.

2. Задаемся значением В/Т формовочной смеси, принимая комплексную вибротехнологию формования. Исходя из [10,13,14], для вибротехнологии в случае использования в качестве кремнеземистого компонента кварцевого песка принимаем В/Т = 0,4.

3. Рассчитываем общий расход сухих материалов на 1 м3 ячеистого бетона



.

4. Рассчитываем общий расход вяжущего



.

5. Рассчитываем расход портландцемента

Рц = Рвяж ·n =168,83 ·0,5 =84,42 кг.

6. Рассчитываем расход извести



Ри вяж (1 – n) =168,83 · (1 – 0,5) = 84,42 кг .

Учитывая, что заданная активность извести составляет Аи =85 %, рассчитываем фактический расход извести



Для замедления скорости гашения извести предусматриваем введение 5% двуводного гипса (от массы извести), что составляет



7. Рассчитываем расход кремнеземистого компонента

Рк = Рсух– (Рц+ ( 84,42 + 99,32 + 4,97 ) = 402,2 кг.

8. Рассчитываем расход воды

! ! Рвсух·В/Т=590,91·0,4 =236,3 кг.

9. Расход Рп порообразователя – алюминиевой пудры рассчитываем по формуле



,

где Пг – пористость, которую должен создать порообразователь – рассчитывается по приведенной ранее формуле



;

К – удельное газообразование порообразователя, определяемое по химическому уравнению реакции газообразования и при температуре формовочной смеси t = 40 ºС [10].

Как показано выше, величина К для 40 ºС составляет 1,42 л/г. Тогда Рп =

10. Рассчитываем расход материалов для приготовления водно-алюминиевой суспензии.

Расход ПАВ: Рпав = Рп·0,05=466·0,05=23,3 г.

Расход воды Рв.al= 20Рп= 20 466·=9320 г = 9,32 л.

11. Рассчитываем высоту h заполнения формы формовочной массой

h = 1,1 (1 – ПГ) =1,l (1– 0,56) =0,48.

Результаты расчета сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Расход сырьевых материалов на 1 м3 ячеистого бетона



Наименование материала

Расход

1. Портландцемент

84,42 кг

2. Известь строительная

99,32 кг

3. Песок кварцевый

402,2 кг

4. Гипс двуводный

4,97 кг

5. Пудра алюминиевая

466 г

6. Вода

в т.ч. в составе водно-алюминиевой суспензии



236,36 л

9,32 л


Поверхностно-активная добавка

23,3 г


3.2.4. Расчет состава автоклавных изделий из плотного

силикатного бетона

Исходные данные.

Марка бетона M;

Средняя плотность бетона ρб, кг/м3;

Содержание активных СаО+ MgO в бетонной смеси Асм, %.

Активность применяемой извести Аи, %.;

Содержание тонкомолотого кварцевого песка Пм, % ;

Водотвердое отношение В/ Т;

Равновесная влажность бетона Wб , % ;

Карьерная влажность песка Wп, %;

Порядок расчетов.

1. Теоретический расход Иа извести (100% активности ) для получения заданной активности бетонной смеси Асм, рассчитывается по формуле

Иа

2. Фактический расход Иф извести (реальной активности Аи) определяется по формуле

Иф

3. Расход сухого молотого песка (кремнеземистого компонента aвтоклавного вяжущего) определяется по формуле



Значения Асм и Пм принимаются по [12] в зависимости от проектируемой марки бетона М.

Соответствующая масса песка карьерной влажности составит

кг.

4. Общая масса вяжущего Рвяж, расходуемого на 1 м3 бетона:

Рвяж= ИФ+Р кг.

5. Расход воды на гидратацию извести Вг рассчитывается, исходя из уравнения гашения извести



СаО + Н20 = Са(ОН)2 ,

м.м.40+16=56 м.м.=18 м.м.74

из которого следует, что

Вг = Иа кг.

6. Расход гидратированного вяжущего на 1 м3 плотного силикатного бетона определяем по формуле

кг,
где .

7. Расход сухого немолотого песка-заполнителя определяем по формуле



где Вмех – свободная влага, содержащаяся в бетоне, кг, рассчитывается по формуле



,

где Wб – остаточная влажность бетона через сутки после автоклавной обработки, %.

8. Расход песка-заполнителя карьерной влажности определяется по формуле

кг.

9. Общий расход воды затворения определяем как



л.
10. С учетом влаги карьерного песка-заполнителя необходимая дозировка воды на 1 м3 плотного силикатного бетона составит

л.

Если в исходных данных проекта не приведены параметры бетонной смеси и состав вяжущего, их можно назначать по [11], исходя из требуемой прочности плотного силикатного бетона по таблице 7.

Таблица 7

Соответствие между параметрами бетонной смеси и маркой бетона



Марка бетона, М

Содержание в бетонной смеси, %

активная СаО

молотый песок

150

5-6

5-6

200

6,5-7

6-8

300

7-8

8-10

Минимальное содержание в бетонной смеси активных СаО + MgO при использовании воздушной извести и свободной СаО в случае применения вяжущих известково-белитового типа составляет соответственно 4 и 2 %. Другими словами, если при подборе состава получается в эксперименте Асм =3,5, необходимо принимать в проекте минимально допускаемое значение Асм = 4 %.

Для бетонов, приготовленных по гидратному способу (на пушонке), минимальное содержание суммы оксидов кальция и магния должно быть 5 %, а свободной окиси кальция – 3 %.

Результаты расчета необходимо свести в таблицу расхода сырьевых материалов на 1 м3 плотного силикатного бетона.



3.2.5. Пример расчета состава автоклавных изделий из плотного силикатного бетона

Исходные данные.

Проектируемая марка бетона М = 200;

Средняя плотность бетона ρб = 1950 кг/м3;

Активность применяемой извести Аи = 75 %;

Содержание в бетонной смеси активных СаО + MgO = Асм=6,5 %;

Содержание тонкомолотого песка Пм= 6 %;

Равновесная влажность бетона Wб = 5 % ;

Карьерная влажность песка Wп = 3 %;

Водотвердое отношение В/Т = 0,12.

Порядок расчетов.

1. Рассчитываем теоретический расход извести (100 % активности) как



2. Фактический расход извести получаем из выражения



3. Расход сухого молотого песка на приготовление вяжущего составит



= 117 кг,

что соответствует расходу песка карьерной влажности в количестве



= 121 кг.

4. Определяем массу вяжущего Рвяж, расходуемого на 1 м3 бетона:

Рвяж = Иф+ = 169 + 121=290 кг.
5. Расход воды Вг на гидратацию извести определяем как

Вг = 0,32 ·127 = 41 кг.

Потребность в дополнительной воде на реакцию гидратации извести после введения влажного песка составит

= Вг = 41 (121 117) =41 4 =37 кг.
6. Расход количества гидратированного вяжущего выполняется по формуле

= Рвяж +=Иф + = 169+121 +37 =327 кг.
7. Количество сухого песка-заполнителя Псух найдем по формуле

Псухб( + Вмех)=1950 (327+) = 1950 424 = 1526 кг.

8. Расход песка-заполнителя карьерной влажности определяется из выражения

кг.

Масса воды в карьерном песке-заполнителе Вкар составляет величину

Вкар = Пвл – Псух= 1572 – 1526 = 46 кг.

9. Общий расход воды затворения Вобщ примет значение

Вобщ = Рсух·В/Т = ( + Псух)·В/Т = ( 327 + 1526 )·0,12 = 222 л .

10. С учетом влажности карьерного песка-заполнителя необходимая дозировка воды на 1 м3 бетона составит

В = Вобщ – Вкар + =222 – 46 +37 = 213 л.

Результаты расчета сводим в таблицу 8.

Таблица 8

Расход сырьевых материалов на 1 м3 плотного силикатного бетона марки 200 средней плотности 1950 кг/м3



Наименование материала

Расход

Известь воздушная

169 кг

Песок кварцевый карьерной влажности

1693 кг

в т.ч. песок-заполнитель

1572 кг

молотый песок

121 кг

Вода

213 л



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница