Продолжительность прогрева газобетонных изделий различной толщины

19.07.2019

Для расчета распределения температур по сечению изделий из газобетона объемным весом 750 кг/м3 разной толщины и при различных вариантах интенсивности подъема давления пара в автоклаве в вычислительном центре Гипротиса Р.А. Резниковым и Н.А. Кондратьевой при нашем участии была разработана соответствующая программа. Предусматривалось получение информаций на электронно-вычислительной машине БЭСМ-2м по распределению температур через каждые 30 мин с момента прогрева в точках, расположенных по сечению изделия с интервалом в 1/10 его толщины.

При разработке программы были приняты следующие допущения.

1. Типовые газобетонные панели для покрытий и стен промышленных зданий имеют размеры 6х1, 5х0,24 и 6x1,2x0,2 м. Таким образом, их толщина в несколько раз меньше, чем протяженность в двух других измерениях. Это позволяет при расчете распределения температур рассматривать их с приемлемой для практических целей точностью как бесконечные симметричные пластины.

2. Так как большая величина коэффициента теплообмена от паровоздушной смеси к газобетону обеспечивает значения критерия BiO= а/Л R, приближающиеся к 100, температура на обеих поверхностях пластины принималась равной температуре паровоздушной смеси.

Влиянием металлической формы на прогрев пластины пренебрегали, так как коэффициент теплопроводности стали очень высок, а коэффициент теплоемкости ее по сравнению с газобетоном более низкий. Кроме того, толщина стенок формы по сравнению с толщиной изделия незначительна.

3. При автоклавной обработке происходит увлажнение газобетона. В этом случае удельная теплоемкость непрерывно изменяется по толщине изделия. Точное определение такого изменения теплоемкости, а также влияние его на распределение температур связано с большими трудностями. Учитывая, что увлажнение газобетона в процессе запаривания, по нашим опытам, не превышает 8%, мы сочли возможным для приближенных расчетов считать коэффициент теплоемкости неизменным и определять по формуле (5).

Начальная температура газобетонной смеси перед запариванием по всему сечению принималась одинаковой и равной 30° С.

Предварительно был проведен расчет распределения температур для одного случая прогрева изделия с последующей экспериментальной проверкой соответствия получаемых данных от электронно-счетной машины и непосредственно от опыта. Опытная проверка распределения температур в газобетонной плите объемным весом 750 кг/м3 производилась на образце размером 900х500х200 мм путем установки термопар в центре и через каждые 50 мм по сечению.

Медь-константановые термопары были предварительно оттарированы и покрыты термовлагостойкой изоляцией. Концы термопар выводили через стенку автоклава при помощи специального штуцера и присоединяли к потенциометру.

Данные по распределению температур, представленные на рис. 44, показывают близкое совпадение результатов, полученных расчетным и опытным путем. На рис. 45 приведены расчетные и опытные данные по распределению температуры в изделиях толщиной 240 мм при подъеме давления пара в автоклаве за 7 ч. Опытные данные для изделий толщиной 240 мм заимствованы из работы Б.А. Новикова, который исследовал распределение температур в пенобетонном блоке объемным весом 800 кг/м3 и размером 2000х1000x240 мм. На рис. 46 приведены расчетные и опытные данные по распределению температур в газобетонных панелях размером 6х1,5х0,24 м. Экспериментальная работа по определению распределения температур проводилась на Новосибирском газобетонном заводе.


Из приведенных данных следует, что максимальные отклонения от расчетных значений температур не превышают 10° в начальный период прогрева. Таким образом, выбранный приближенный метод расчета распределения температур является вполне приемлемым для практических целей.

По этому способу в вычислительном центре Гипротиса были произведены расчеты распределения температур в газобетонных изделиях при различных режимах автоклавной обработки. Было рассчитано около 70 вариантов, охватывающих фактически любые возможные случаи, которые могут встретиться в заводской практике.

На рис. 47—50 показано распределение температур в газобетонных изделиях объемным весом 750 кг/м3, толщиной 200, 240 и 300 мм. Эти размеры соответствуют типовым изделиям, которые в настоящее время выпускаются на заводах ячеистого бетона. Для сравнения приводятся также данные по распределению температур в изделиях толщиной 100 мм.

Анализируя данные по распределению температур в изделиях толщиной 100, 200, 240 и 300 мм, можно сделать следующие выводы. При подъеме температуры в автоклаве до 180° С за 2, 4, 6 и 8 ч изделия толщиной 100 мм полностью прогреваются соответственно за 2,5; 4,5; 6,5 и 8,5 ч (рис. 47). Таким образом, для полного прогрева газобетонных изделий толщиной 100 мм необходимо еще дополнительно 0,5 ч после достижения в автоклаве температуры 180° С и давления 11 ат.



Более медленно прогреваются изделия из газобетона толщиной 200, 240 и 300 мм. Так, для полного прогрева изделий толщиной 200 мм (рис. 48) требуется дополнительно не менее 2,5—3,5 ч изотермической выдержки. Для изделий толщиной 240 мм это время равно 4—5 ч (рис. 49), а для изделий толщиной 300 мм оно увеличивается до 7—9 ч (рис. 50). Таким образом, чем толще изделие, тем больше времени необходимо для его полного прогрева после достижения в автоклаве максимальной температуры и давления.

Проследим, как изменяется характер прогрева изделий различной толщины при различной интенсивности подъема температуры в автоклаве. Полный прогрев изделий толщиной 100 мм при подъеме температуры в автоклаве до 180° С за 2 ч происходит через 2,5 ч с момента начала запаривания, при подъеме температуры за 6 ч — через 6,5 ч и при подъеме за 8 ч — через 8,5 ч.

В табл. 14 приведены обобщающие результаты расчетов продолжительности полного прогрева изделий разной толщины и при различной длительности подъема температуры в автоклаве до 180° С. Так, для изделий толщиной 200 мм при подъеме температуры в автоклаве до 180° С за 1 ч полный прогрев изделия наступает через 5 ч после начала запаривания, при подъеме за 4 ч — через 7 ч, а при подъеме за 8 ч — через 10 ч.

Следовательно, быстрый подъем температуры в автоклаве за 1 ч позволит сократить продолжительность прогрева изделий толщиной 200 мм в среднем на 5 ч по сравнению с медленным подъемом за 8 ч. Аналогичное уменьшение длительности полного прогрева в условиях быстрого подъема температуры и давления пара в автоклаве на 4—5 ч наблюдается при запаривании изделий толщиной 240 и 300 мм.

Характерную особенность имеют кривые распределения температур по сечению изделий при медленном подъеме температуры в автоклаве. В начальный период подъема температуры примерно до 100° C изделия прогреваются медленно. Так, через 4 ч прогрева при 8-ч подъеме температура в центре изделий толщиной 240 и 300 мм изменялась всего на 3—8° С. Иначе говоря, за этот период изделия из газобетона прогрелись незначительно вследствие малой интенсивности переноса тепла при температурах до 100° С.

Из распределения температур в изделиях следует, что медленный подъем температуры до 100° C не способствует быстрому прогреву изделий. Для ускорения прогрева следует повышать температуру в автоклаве. Вместе с тем увеличение скорости прогрева изделий при быстром подъеме температуры в автоклаве сопровождается возникновением значительных температурных перепадов, достигающих 150° С. Такие температурные перепады могут вызвать нарушения структуры твердеющего газобетона, если к этому времени он уже обладает достаточно высокими прочностными свойствами.

Как показали исследования авторов, основным фактором, предотвращающим образование трещин, является обжатие бетона паровоздушной средой. Создание всестороннего обжатия бетона на ранней стадии твердения позволяет применять режимы с быстрым впуском пара в автоклав в течение 1—2 ч.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна