Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Энергетические аспекты тепловой обработки легкобетонных изделий и конструкций

 

При производстве сборных железобетонных изделий тепловая обработка является одним из наиболее энергоёмких переделов, потребляющим около 60% от общего количества энергозатрат.

Теоретически на нагрев бетона и металла форм требуется всего 10-15%, то есть почти десятая часть тепловой энергии, расходуемой в настоящее время, а планируемые и непланируемые потери достигают 50% общего количества энергозатрат.

Энергетическая эффективность должна стать одним из основных критериев технологии производства наряду с такими показателями, как себестоимость, трудоемкость, материалоемкость, а также удельные капиталовложения.

Поэтому проблема снижения энергозатрат при тепловой обработке сборных бетонных и железобетонных конструкций является весьма актуальной.

Тепловая обработка легкого бетона имеет свои особенности, обусловленные структурой материала и его плотностью.

Выбор способа термообработки определяется видом конструкции. условиями её работы в период эксплуатации, видом армирования, классом бетона и другими факторами.

В наши дни наиболее распространена тепловая обработка этого вида бетонов паром. К ограждающим конструкциям из легкого бетона предъявляются дополнительные требования по остаточной влажности, которая должна быть достигнута в процессе тепловой обработки. Однако в ямных камерах паровоздушная среда имеет влажность 100%, а в тоннельных камерах непрерывного действия 50-70%. При традиционных температурах прогрева 80-85°С в таких условиях влага из легкого бетона испаряется в небольших количествах. Помимо этого при подъёме температуры происходит набухание поверхностного слоя бетона вследствие конденсации пара на поверхности изделия и миграции влаги вовнутрь изделий под влиянием температурно-влажностных градиентов.

Возникающие при этом растягивающие деформации и напряжения оказывают отрицательное воздействие на структуру твердеющего бетона и формирование его технических свойств. При выходе из камер изделие характеризуется остаточной влажностью 20-30% по массе. Следствием этого является увеличение капиталовложений и эксплуатационных расходов в готовое здание, включающих и повышенный расход энергии на отопление.

Высушивание зданий до равновесной влажности продолжается в течение 7-8 лет.

Широко распространенные на заводах ямные камеры являются с позиций энергозатрат низкоэффективными тепловыми агрегатами, так как их к.п.д. не превышает 0,1-0,15, а оборачиваемость в среднем составляет 1-1,2 раза в сутки. Большое количество тепла теряется при загрузке и выгрузке изделий из камер при открытой крышке. Кроме того почти повсеместно в настоящее время на заводах отсутствует автоматическое регулирование и контроль режимов ТВО

В целях экономного расходования энергии при тепловой обработке следует переходить от ямных камер к более эффективным щелевым и вертикальным камерам, использованию предварительно разогретых бетонных смесей, прогреву в кассетных установках, или пакетах термоформ. В среднем использование этих способов термообработки позволит снизить энергозатраты в 1,2-1,3 раза.

Хорошим резервом экономии тепла является и повышение тепловой эффективности ограждений тепловых агрегатов. Суммарные теплопотери через стены и днище камер в процессе пропаривания и остывания после отключения подачи пара и в течение загрузки и разгрузки камер составляют 70% от общего расхода тепла вследствие высокой теплопроводности и теплоёмкости существующих типовых ограждающих конструкций.

Паропрогрев в технологии легкого бетона является не самым эффективным методом тепловой обработки. При паропрогреве сложно создать температуру среды 100-150°С и малую относительную влажность, при которой можно было бы совмещать процесс тепловой обработки и сушки изделий. Для этого потребовалось бы значительное увеличение числа регистров, повышение давления пара, и даже иногда увеличение размеров камер, что было бы экономически и технически нецелесообразно.

Другой серьёзной проблемой является создание и эксплуатация большого парового хозяйства, удельный вес которого в общей сметной стоимости предприятия составляет 26-28%, а энергетическая составляющая в себестоимости продукции превышает 21%, в то время как доля полезного использования энергии находится в пределах 0,12-0,34.

Хорошей альтернативой в такой ситуации могут стать разнообразные методы электропрогрева легкобетонных изделий. Они очень многообразны, что дает возможность выбора оптимальных и экономичных из них для обеспечения прогрева изделий с минимальными энергозатратами.

1 2