Разработка структурной схемы производства железобетонных балок

 

Правила маркировки балок.

Маркировочные надписи должны содержать:

- марку изделия

- товарный  знак или краткое наименование  предприятия

- штамп технического  контроля

 

Маркировку  изделий следует производить  одним из следующих способов:

- окраской по трафарету

- окраской при помощи штампов

- маркировочными машинами 

- штампованием при формовании  изделий

Маркировочные надписи и знаки должны быть темного  цвета (черного, темно-коричневого, темно-зеленого и др.).

Краски, применяемые  для маркировки изделий, должны быть водостойкими, быстровысыхающими, светостойкими, устойчивыми к воздействию низких температур, прочными на истирание и размазывание.

Марка изделия  должна соответствовать установленной  рабочими чертежами. При использовании рабочих чертежей типовых конструкций по согласованию изготовителя с потребителем на изделия могут наноситься сокращенные условные обозначения, принятые в проекте конкретного здания или сооружения [1,2].

 

 

 

 

 

 

3.  ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ПРОЦЕССОВ

 

   Теория смешения:

     Смешение (перемешивание)  – это процесс образования  однородных систем путем приведения в тесное соприкосновение сыпучих тел, жидкостей или газов. Смешение сыпучих тел, жидких, вязкопластичных и других сред осуществляют механическим, гидравлическим (поточным), пневматическим и другими способами. Наиболее распространен из них механический способ. Машины, применяемые для перемешивания, называют смесителями.

   Механизм действия процесса  перемешивания является весьма  сложным, зависит от большого  количества факторов и главным  образом от конструкции смесителя  и режима его работы. Смешение  складывается из следующих механических  операций: 1) перемещения групп частиц из одного места в другое, так называемое конвективное смешение I; 2) перераспределение частиц при их перемешивании, так называемое диффузивное смешение II; 3) сосредоточения частиц в отдельных местах III смесителя, так называемая сегрегация частиц.

   Идеально в результате  смешения должна получиться такая  смесь материала, что в любой  её точке (пробе) к каждой  частичке одного из компонентов  примыкают частицы другого компонента  в количествах, определяемых заданным  соотношением. Например, если материал состоит из трех компонентов, массы которых относятся как числа А : B : C, то в любом достаточно малом объеме, взятом случайно в произвольной точке смесителя, после смешения массы компонентов тоже должны относиться как числа A₁ : B₁ : C₁. Однако такое идеальное расположение частиц в смесителе в реальных условиях не наблюдается.

   Чтобы оценивать качество  смешения одной случайной величиной,  смесь (материал) условно считают двухкомпонентной. Для этого из смеси выделяют какой-либо один компонент, называемый основным, остальные компоненты объединяют во второй условный компонент. По степени распределения ключевого компонента в смеси, т.е. во втором условном компоненте, судят о качестве смешения.

     Разработано довольно  много формул для расчета критерия  качества смешения. Например, при непрерывном увеличении поверхности раздела между компонентами за счет внедрения (диффузии) процесс смешения представляется в следующем виде:

 

S=S₀(1- e ^{– kt} ),

 

Где S – текущая величина поверхности раздела;

      S₀ – максимально возможная поверхность раздела;

      e – основание натурального логарифма;

     k – коэффициент пропорциональности;

     t – время смешения.

    Иногда процесс смешения  связывается с влиянием размера  и плотности частиц отдельных  компонентов, т.е. с явлением  сегрегации (расслоения). Степень перемешивания без учета расслоения (содержание данного компонента в контрольных пробах в долях от теоретического)

 

М=1 – е ^{– Аt} ,

 

     где А – постоянный  коэффициент, учитывающий свойства  материала, тип и 

                  режим работы смесительной машины;

            t – время перемешивания.

     Современное производство  строительных материалов, потребляющее  многокомпонентные сырьевые смеси, предъявляет повышенные требования к процессу смешения, поскольку качество готовых изделий во многом зависит от однородности и качества сырья.

     Наибольшее распространение  для оценки качества смешения  получил коэффициент неоднородности ( вариации), % :

 

ν_с=100 =,

 

    где σ – среднее  квадратическое отклонение концентрации  ключевого компонен

                 та в пробах, % ;

          Ĉ – среднеарифметическое значение концентрации ключевого компонента в пробах, % ;

         С_i – значение концентрации ключевого компонента в i –й пробе;

        n – число анализируемых (отобранных для анализа) проб.

      При приготовлении  бетонов и растворов качество  смешения обычно оценивается по коэффициенту вариации прочности случайных образцов (кубиков). При модернизации или создании нового бетоносмесителя эффективность смешения оценивается сопоставлением кубиковой прочности бетона и коэффициента вариации прочности, получаемых после испытаний машин до и после модернизации.

     Под кинетикой смешения  понимается закономерность протекания  процесса во времени. Закономерность  изменения концентрации вещества  в потоке при смешении описывается уравнением

 

QC_hd_τ=QCd_τ+d(V_aC),

 

     Где Q- расход компонентов, м³/с;

      С_h, С – концентрация индикатора соответственно на входе в смеситель и на выходе из него, кг/м³;

     d_τ – время;

      V_a – объем рабочего органа смесителя, м³.

     Среднее время пребывания  частиц в ячейках (зонах) смесителя

 

=

 

Где g_m(n) – вероятность нахождения ключевого компонента в m-й ячейке при идее

                   альном его распределении по объему смесителя;

       n – количество переходов;

      t- интервал времени (времени скачка).

     Среднее время пребывания  частиц в условных ячейках  (зонах) смесителя, определяющее качество смешения, зависит от конструкции и режима работы смесителя и технологических свойств перемешиваемых компонентов смеси и определяется экспериментально [4]. В большинстве промышленных смесителей получают смеси с качеством смешения не ниже 20%.

 

     Теория формования:

     В технологическом процессе получения строительных изделий операции по формованию являются одним из основных переделов. В большинстве случаев применение того или иного способа формования определяется свойствами формуемых масс и видом изделия.

     Строительные изделия  изготовляют методом вибрирования, центрифугирования и литья, а также вакуумирования.

    Вибрирование является  основным методом формования  бетонных и железобетонных изделий. Сущность метода виброформования заключается в эффекте тиксотропного разжижения формуемой массы. Эффективность виброуплотнения зависит как от параметров вибрации, так и от реологических характеристик смеси. Параметры вибрирования характеризуются амплитудой колебаний А, частотой колебаний f и продолжительностью вибрирования t. Многочисленными исследованиями установлено, что отдельно взятые параметры вибрирования не могут характеризовать эффекта уплотнения. Качество уплотнения определяется совокупностью этих параметров, критериями которых являются скорость колебаний Аω, ускорение колебаний Аω² или интенсивность А²ω² (где ω – угловая скорость). Параметры вибрации должны быть выбраны такими, чтобы энергия вибрации превысила значения предельного напряжения сдвига данной системы. При превышении значений предельного напряжения сдвига уплотняемая смесь превращается в подвижную текучую массу. Подчиняясь законам гидростатики, она приобретает способность заполнять форму даже со сложным очертанием и уплотняться под действием сил тяжести, вытесняя имеющиеся пузырьки воздуха наружу. Под влиянием сообщенных вибрацией импульсов частицы смеси находятся в непрерывном колебательном движении около некоторых осредненных положений неустойчивого равновесия. В результате смещения соседних частиц образуется пустота, которая и заполняется вышележащей частицей под действием силы тяжести.

     Чем выше предельное  напряжение сдвига и вязкость  смеси, тем больше должна быть  интенсивность вибрирования. Увеличение  интенсивности вибрирования выше определенного предела нежелательно, так как это может привести к расслаиванию смеси.

     Необходимая интенсивность  вибрирования может быть достигнута  при различных сочетаниях значений амплитуды и частоты колебаний. Оптимальные значения амплитуды колебаний тем выше, чем крупнее зерновой состав смеси. Чем больше значение реологических характеристик смеси, тем выше должна быть частота колебаний; увеличение амплитуды колебаний в этом случае менее эффективно.

При наружном вибрировании наиболее эффективно применение перпендикулярных к поверхности изделия гармонических колебаний с частотой 50 Гц.

     Увеличение амплитуды  выше определенных пределов может  вызвать подсос воздуха у стенок  формы и, как следствие, разуплотнение  смеси. Недостаточная амплитуда  увеличивает необходимое время  вибрации и снижает производительность формующих машин.

     Обычно формовочная  смесь состоит из частиц, разнородных  по размерам и плотности, поэтому  для ее уплотнения желательно  применять поличастотное вибрирование. При этом, поскольку вибрация низкой частоты эффективна для крупных зерен (типа щебня), средней частоты для зерен песка и высокой частоты для тонких зерен связующего, использование поличастотного вибрирования должно увеличить однородность уплотнения.

    В промышленности строительных  материалов помимо простого виброформования применяют различные варианты виброуплотнения - вибрирование с пригрузом, виброштампование, вибротрамбование, совмещение вибрирования с вакуумированием массы. Все эти методы направлены на получение изделий максимальной плотности.

    Основным агрегатом,  используемым для виброформования  изделий, является виброплощадка.  Часто при формовании жестких  и особо жестких смесей в  дополнение к виброплощадке используют вибропригруз, а при наличии пустот в изделиях – вибровкладыши соответствующей конфигурации.

    В промышленности сборного  железобетона применяют виброплощадки  с круговыми, горизонтально или вертикально направленными колебаниями.

 

    Теоретические  основы тепловлажностной обработки:

    Тепловлажностной (или гидротермальной)  обработкой называют процесс  одновременного воздействия на материал теплоты и влаги. В производстве строительных материалов тепловлажностной обработке как основной технологической операции подвергают бетонные изделия и другие изделия.

 

Для ускорения  твердения бетона при производстве используют пропаривание. Тепловлажностная обработка позволяет сократить  сроки твердения бетона в 10 – 20 раз.

     В качестве теплоносителей  для тепловлажностной обработки  применяют водяной пар, горячую воду и нагретый воздух с повышенной относительной влажностью. Для производства шпал тепловлажностную обработку осуществляют в пропарочных камерах. Процесс обработки, как правило, делят на три периода: нагрев материала до температуры греющей среды, выдержка при максимальной температуре, охлаждение. Окончанием периода нагрева считают время, при котором поверхность материала нагреется до температуры теплоносителя. Второй период часто условно называют периодом изотермической выдержки. Условность названия связана  тем, что центральные слои материала в начале периода продолжают нагреваться, так как их температура отстает от температуры поверхности. Период охлаждения протекает без подачи теплоносителя в установку.

     Если при тепловлажностной  обработке на поверхности материала  не образуется пленки конденсата, что наблюдается при нагреве изделий горячим воздухом (например, обработка железобетонных изделий в щелевых камерах при обогреве ТЭНами), то балансовое уравнение описывается формулой:

   

=r

 

 

    В случае, если на поверхности материала образуется пленка сконденсировавшейся влаги, теплообмен между средой и материалом описывается формулой:

= ( ) ,

 

    Толщину пленки конденсата  на вертикальной поверхности  для любого расстояния от верха ее можно определить по выражению:

 

,

 

Где  - кинематическая вязкость жидкости;

       x – расстояние рассматриваемого сечения пленки от верхней кромки изделия;

      g – ускорение силы тяжести;

      p и p´- соответственно плотность конденсата и паровоздушной смеси.

 

    Процесс внутреннего  тепло- и массообмена принципиально  не отличается от рассмотренных  в процессе сушки закономерностей  и записывается в том же  виде:

 

q= -

 

Где

 

     Механизм тепло- и  массообмена при тепловлажностной  обработке. Если при тепловлажностной  обработке изделий греющей средой  является пар или паровоздушная смесь с высокой относительной влажностью, а температура поверхности материала ниже температуры точки росы, то на поверхности изделия образуется пленка влаги [9].