Tiểu luận môn học GIA CÔNG NHIỆT ÁP CHO BÊ TÔNG SILICATE BẰNG AUTOCLAVE PHẦN I: QUÁ TRÌNH RẮN CHẮC CỦA BÊ TÔNG SILICATE TRONG AUTOCLAVE PHẦN II TÍNH TOÁN NHIỆT TRONG AUTOCLAVE KẾT LUẬN Hơi nước ngưng tụ
Đề tài: GIA CÔNG NHIỆT ÁP CHO BÊ TÔNG SILICATE BẰNG AUTOCLAVE PGS-TS NguyễnVănChánh PHẦN I: I: QUÁ TRÌNH RẮN CHẮC CỦA TRONG AUTOCLAVE BÊ TÔNG SILICATE Khái niệm Dưỡng hộ sản phẩm tạo điều kiện cho phản ứng Hydrát hoá khoáng chất kết dính, tạo cho sản phẩm nhanh chóng đạt cường độ định, từ rút ngắn chu kỳ sản xuất sản phẩm Bêtông silicát loại bêtông không xi măng, chế tạo từ chất kết dính vôi silic cốt liệu khoáng, rắn buồng gia công nhiệt ẩm với áp suất cao (autoclave) Tại phải gia công nhiệt áp? Bê tông silicate chế tạo từ CKD vôi-silic với khoáng Ca(OH)2 Ca(OH)2 SiO2 SiO2 Trong điều kiện nhiệt độ áp suất thông thường, thường, Ca(OH)2 Ca(OH)2 phản ứng với SiO2 SiO2 hoạt tính (chỉ chiếm phần nguyên liệu); lượng lại không phản ứng →Các thành phần nguyên liệu dính kết kém, khối bê tông silicate cường độ cường độ Autoclave Autoclave thiết bị để gia công nhiệt áp cho loại bê tông nói chung bê tông silicate nói riêng Autoclave thường gặp sản xuất ống trụ thép, nằm ngang, hai đầu có nắp đậy kín, có đường kính 2,6-3,6m; dài 21-30m Thiết bị autoclave dùng để dưỡng hộ bê tông AAC(Autoclaved Aerated Concrete) bang Penn-Mỹ Autoclave Trong autoclave, nhiệt độ áp suất thuận lợi cho phản ứng tạo khoáng từ Ca(OH) SiO2: xCa(OH)2 + ySiO2 + (z-x)H2O → → xCaO.ySiO2.zH2O Nhờ trình gia công nhiệt, cốt liệu tham gia vào dày lớp khoáng tạo thành bề mặt cốt liệu đến 15µm) phản ứng tạo khoáng (bề Chế độ làm việc autoclave Chế độ làm việc autoclave-GĐ1 Giai đoạn 1: 1: tăng nhiệt độ áp suất Thông thường, giai đoạn tiến hành qua bước: – – Bước 1: từ xả đến autoclave đạt nhiệt độ 100 C Các vết nứt thường xuất thời gian Bước 2: từ nâng áp suất đến đạt áp suất cực đại (ứng với nhiệt độ cực đại) *Thời gian thực giai đoạn này: 1,5 – Chế độ làm việc autoclave-GĐ2 Các sản phẩm thuỷ hoá tạo thành lớp keo bao quanh hạt cốt liệu →Gắn kết hạt cốt liệu ⇒Cấu trúc bê tông Ở giai đoạn nhiệt độ áp suất lớn thời gian gia công nhiệt rút ngắn Thời gian nhiệt-hằng áp: – Chế độ làm việc autoclave-GĐ3 Giai đoạn 3: 3: hạ nhiệt độ áp suất – Giai đoạn chia làm bước: Bước 1: Giảm từ từ nhiệt độ áp suất Bước 2: Làm nguội sản phẩm từ 1000C đến khoảng 200C Bước 3: Chân không - áp suất autoclave hạ xuống áp suất âm – Thời gian thực giai đoạn: – Chế độ làm việc autoclave-GĐ3 – Đặc điểm giai đoạn này: t khối bê tông > t autoclave ptrong khối bê tông > pautoclave (khoảng 0.2atm) → Hơi nước bê tông thoát mạnh Khối bê tông khô Tăng nồng độ Ca(OH)2 → tạo C2SH: 2Ca(OH)2 + SiO2 → 2CaO.SiO2.H2O +H2O Chế độ làm việc autoclave Tổng thời gian gia công nhiệt autoclave: – 14 Kết thúc trình gia công nhiệt, sản phẩm đưa môi trường Khi tiếp xúc với không khí, cường độ sản phẩm tiếp tục tăng phản ứng silicate tiếp tục thêm phản ứng carbonate hóa: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O PHẦN II TÍNH TOÁN NHIỆT TRONG AUTOCLAVE Tính nhiệt nước autoclave - Nhiệt để đốt nóng bêtông khô: Q1 = C.MC(tk – t0) - Trong đó: * tk : Nhiệt độ cần để dưỡng hộ bê tông silicate: 175-205 C * t0 : Nhiệt độ sản phẩm trước đưa vào dưỡng hộ * C : Nhiệt dung riêng hỗn hợp bêtông * Mc : Khối lượng hỗn hợp bêtông khô Tính nhiệt nước autoclave - Nhiệt để đốt nóng nước bêtông Q2 = Cn Cn.Mn Mn(tk (tk – t0 t0) - Trong đó: * Cn Cn : Nhiệt dung riêng nước o Cn = 4.187 KJ/kg C * Mn Mn : Khối lượng nước hỗn hợp bêtông Tính nhiệt nước autoclave - Lượng nhiệt để đốt nóng thép bêtông Q3 = Ca.Ma(tk – t0) - Trong đó: * Ca : Nhiệt dung riêng thép o Ca = 0.48 KJ/kg C * Ma : Khối lượng cốt thép bêtông khuôn đồng thời bị đốt nóng Tính nhiệt nước autoclave - Nhiệt để đốt nóng thành autoclave: Q4 ⇒ Tổng chi phí nhiệt chưa tính đến tổn thất: ∑Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Tính nhiệt nước autoclave - Lượng nhiệt tổn thất qua thể tích trống autoclave: Qtr = Vtr.ϕn.in (KJ ) Trong đó: * Vtr: Thể tích trống autoclave * ϕn: Dung trọng nước bão hoà = 0.0083 kg/m * in: Entanpi nước bão hoà Tính nhiệt nước autoclave Nhiệt tổn thất vào môi trường qua thành autoclave giờ: Qmtr = 3,6.F.ttb 3,6.F.ttb α (KJ/h) Trong đó: * F: tổng diện tích mặt autoclave * α: Hệ số toả nhiệt từ bề mặt autoclave môi trường xung quanh * ttb ttb:: Nhiệt độ trung bình bề mặt autoclave môi trường Tính nhiệt nước autoclave - Chi phí nhiệt cho nâng nhiệt: Qn Q+Q ∑ = Trong đó: tr Tn + Q mtr * ∑Q: Tổng chi phí nhiệt chưa kể đến tổn thất * Qmtr: Nhiệt tổn thất qua môi trường xung * Qtr : Nhiệt tổn thất qua thể tích trống * Tn: Thời gian nâng nhiệt quanh autoclave KẾT LUẬN Bê tông silicate có khả sử dụng tương đối rộng rãi chế tạo hầu hết sản phẩm xây dựng thông thường sàn, cột, dầm, … chí chế tạo bê tông ứng suất trước Việc gia công nhiệt áp cho bê tông silicate cần thiết để tạo loại bê tông silicate có chất lượng tốt Tài liệu tham khảo Nguyễn Tấn Quý, Nguyễn Thiện Ruệ- Giáo trình Công nghệ bê tông xi măng- NXB Giáo Dục 2001 ThS Cù Khắc Trúc-Tập giảng Nguyên lý lò Nguyễn Văn Phiêu-Công nghệ bê tông-Ximăng, tập II, NXB Xây dựng 2001 Trang web: www.moc.gov.vn Tạp chí Cement Technology Hơi nước ngưng tụ (?) Khi P t0 tăng: – P tăng → ép nước xâm nhập vào lỗ rỗng t lỗ rỗng – bên chưa kịp tăng lên → chênh lệch với nhiệt độ autoclave ⇒ Độ ẩm bão hoà giảm ⇒ Ngưng tụ Back [...]... trúc bê tông Ở giai đoạn này nhiệt độ và áp suất càng lớn thì thời gian gia công nhiệt càng được rút ngắn Thời gian hằng nhiệt- hằng áp: 4 – 8 giờ Chế độ làm việc của autoclave- GĐ3 Giai đoạn 3: 3: hạ nhiệt độ và áp suất – Giai đoạn này được chia làm 3 bước: Bước 1: Giảm từ từ nhiệt độ và áp suất Bước 2: Làm nguội sản phẩm từ 1000C đến khoảng 200C Bước 3: Chân không - áp suất trong autoclave. .. xuống áp suất âm – Thời gian thực hiện giai đoạn: 2 – 4 giờ Chế độ làm việc của autoclave- GĐ3 – Đặc điểm giai đoạn này: 0 t trong khối bê tông > 0 t autoclave ptrong khối bê tông > pautoclave (khoảng 0.2atm) → Hơi nước trong bê tông thoát ra mạnh Khối bê tông khô đi Tăng nồng độ Ca(OH)2 → tạo ra C2SH: 2Ca(OH)2 + SiO2 → 2CaO.SiO2.H2O +H2O Chế độ làm việc của autoclave Tổng thời gian gia công nhiệt. .. thất qua thể tích trống của * Tn: Thời gian nâng nhiệt quanh autoclave KẾT LUẬN Bê tông silicate có khả năng sử dụng tương đối rộng rãi và có thể chế tạo hầu hết các sản phẩm xây dựng thông thường như tấm sàn, cột, dầm, … thậm chí có thể chế tạo bê tông ứng suất trước Việc gia công nhiệt áp cho bê tông silicate là hết sức cần thiết để tạo ra một loại bê tông silicate có chất lượng tốt Tài liệu tham... diện tích mặt ngoài của autoclave * α: Hệ số toả nhiệt từ bề mặt autoclave ra môi trường xung quanh * ttb ttb:: Nhiệt độ trung bình giữa bề mặt autoclave và môi trường Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave - Chi phí nhiệt cho 1 giờ nâng nhiệt: Qn Q+Q ∑ = Trong đó: tr Tn + Q mtr * ∑Q: Tổng chi phí nhiệt chưa kể đến tổn thất * Qmtr: Nhiệt tổn thất qua môi trường xung * Qtr : Nhiệt tổn thất qua thể tích... b tông Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave - Lượng nhiệt để đốt nóng thép trong b tông Q3 = Ca.Ma(tk – t0) - Trong đó: * Ca : Nhiệt dung riêng của thép o Ca = 0.48 KJ/kg C * Ma : Khối lượng cốt thép trong b tông và khuôn đồng thời bị đốt nóng Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave - Nhiệt để đốt nóng thành autoclave: Q4 ⇒ Tổng chi phí nhiệt chưa tính đến tổn thất: ∑Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Tính nhiệt. .. khô: Q1 = C.MC(tk – t0) - Trong đó: 0 * tk : Nhiệt độ cần để dưỡng hộ bê tông silicate: 175-205 C * t0 : Nhiệt độ sản phẩm trước khi đưa vào dưỡng hộ * C : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp b tông * Mc : Khối lượng hỗn hợp b tông khô Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave - Nhiệt để đốt nóng nước trong b tông Q2 = Cn Cn.Mn Mn(tk (tk – t0 t0) - Trong đó: * Cn Cn : Nhiệt dung riêng của nước o Cn = 4.187 KJ/kg... gia công nhiệt trong autoclave: 8 – 14 giờ Kết thúc quá trình gia công nhiệt, sản phẩm được đưa ra ngoài môi trường Khi tiếp xúc với không khí, cường độ của sản phẩm vẫn tiếp tục tăng do phản ứng silicate vẫn tiếp tục và thêm phản ứng carbonate hóa: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O PHẦN II TÍNH TOÁN NHIỆT TRONG AUTOCLAVE Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave - Nhiệt để đốt nóng b tông khô: Q1 = C.MC(tk... = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave - Lượng nhiệt tổn thất qua thể tích trống của autoclave: Qtr = Vtr.ϕn.in (KJ ) Trong đó: * Vtr: Thể tích trống của autoclave 3 * ϕn: Dung trọng của hơi nước bão hoà = 0.0083 kg/m * in: Entanpi của hơi nước bão hoà Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave Nhiệt tổn thất vào môi trường qua thành autoclave trong 1 giờ: Qmtr = 3,6.F.ttb 3,6.F.ttb...Chế độ làm việc của autoclave- GĐ1 – Cuối giai đoạn này hơi nước ngưng tụ trong các lỗ rỗng →Pha lỏng tăng + nhiệt độ tăng dần → Ca(OH)2 được hoà tan; → SiO2 tan - Ở dạng hoà tan, Ca(OH)2 dễ phản ứng với SiO2 Chế độ làm việc của autoclave- GĐ2 Giai đoạn 2: 2: hằng nhiệt + hằng áp – Ban đầu ở dạng hoà tan Ca(OH)2 nhiều, SiO2 ít, phản ứng chủ yếu là:... Giáo trình Công nghệ bê tông xi măng- NXB Giáo Dục 2001 ThS Cù Khắc Trúc-Tập bài giảng Nguyên lý lò Nguyễn Văn Phiêu -Công nghệ bê tông- Ximăng, tập II, NXB Xây dựng 2001 Trang web: www.moc.gov.vn Tạp chí Cement Technology Hơi nước ngưng tụ (?) Khi P và t0 tăng: – P tăng → ép hơi nước xâm nhập vào các lỗ rỗng 0 t ở các lỗ rỗng – bên trong chưa kịp tăng lên → chênh lệch với nhiệt độ của autoclave