100. Виды теплоносителей и их применение.

Теплоносителями называют предварительно нагретые вещества, используемые как источник тепла. Ими могут быть газы, жидкости и твердые тела.

Вода. Наиболее целесообразно применять при температурах 100®С, так как при создании высокого давления и более высоких температур вода менее экономична по сравнению с другими теплоносителями. Широко применяют для отопительных целей, подогрева сырьевых материалов.

Водяной пар. Основные достоинства — высокие теплоемкость и теплота конденсации, простота получения и транспортировки к месту потребления, низкая стоимость. Основной недостаток — быстрый рост давления при повышении температуры его насыщения. Насыщенный пар находится в динамическом равновесии с жидкостью. Перегретый пар получают за счет дополнительного подвода тепла к сухому насыщенному пару в пароперегревателе. Для ТО бетона обычно применяют сухой или влажный пар.

Горячий воздух. Топочные газы. Широко применяются для подогрева материалов, тепловой обработки бетонов и в сушильных процессах. Температура в пределах 100 — 800С. Получают путем нагрева атмосферного воздуха в паровых или огневых калориферах. Топочные газы получают сжиганием твердого, жидкого или газообразного топлива и последующего смешения продуктов горения с атмосферным воздухом. Возможно засорение золой.

Высокотемпературные органические теплоносители (ВОТ). Температура достигает 350С. Применение ВОТ увеличивает производительность установок и их тепловой кпд, снижает рабочее давление процесса. К ним относятся даутерм — А (эвтетическая смесь дифенила (26,5%) и дифенилоксида (73,5%), глицерин, смесь изомеров бензилбензола, а также минеральные масла.

Твердые теплоносители. Применяются, когда обенивающиеся теплом среды могут оказать коррозионное воздействие на стенки теплообменника, вступить в химическую реакцию с материалом или когда требуется большая теплообменная поверхность.

Другие теплоносители. Нитрит-нитратная смесь, жидкие металлы

106. Почему в крупном заполнителе для бетона ограничивается содержание игловатых и пластинчатых (лещадных) зерен?

Форма зерен заполнителя влияет прежде всего на удобоукладываемость бетонной и растворной смеси. Пластинчатые, удлиненные (лещадные) зерна заполнителя укладываются в строго ориентированном, горизонтальном положении. Это делает структуру бетона неоднородной, а его свойства – неодинаковыми (анизотропными) в разных направлениях. Поэтому содержание зерен лещадной формы ограничивается стандартами.

В обычном заполнителе содержание таких зерен не должно превышать 35 %, в щебне с улучшенной формой зерен - 25%, с кубовидной формой зерен - 15%.

107. Твердение бетона при тво.

Как известно, нагрев ускоряет химические реакции. Повышение температуры бетона активизирует взаимодействие воды и цеметна и ускоряет твердение бетона. При этом фазовый состав продуктов гидратации уемента, твердеющего при разных температурах, практически одинаков. Рост прочности бетона при нагреве может, как и при нормальном твердении, выражаться логарифмической зависимостью, однако со своими коэффициентами. R=A(lgt-lgt0). Где А – параметр, характеризующий поведение данного цемента при пропаривании в принятых условиях испытания, МПа; t – время тепловой оброботки, включающее период изотермической выдержки t1 и часть времени разогрева и охлождения, в течении которого температура образцов превышает 60С,ч; в среднем t=t1+3; t0 – индукционный период твердения, ч (предварительный период до начала образования прочной стуктуры).

Параметр А можно определить как значение прочности R при t=10t0; например для цементов первой группы (низкоалюминатные, С3S-60%, C3A-2-3%) он будет приблизительно равен 25, второй группы (среднеалюминатные, С3S-60-65%, C3A-8%) – 20, третей группы (высокоалюминатные, C3S-40-55%, C3A-11-22%)-17,5.

Приведенные данные показывают, что минералогический соства цемента оказывает заметное влияние на прочность бетона. В первые часы пропаривания наиболее высокую прчность показывают бетоны на цементах 2 и 3 групп, причем тем более высокую, чем больше в клинкере С3S. Прочность бетонов на цементах 1 группы в этот период значительно меньше и только к 3-4ч достигает, а затем становится больше прочности бетонов на цементах 3 группы, а к 6-7 ч бетонов на цементах 2 группы. После этого рост прочности цементов 1 группы продолжается практически до 20-24 ч изотермической выдержки, тогда как рост прочности цементов 2 группы практически прекращается к 9-10 часам изотермической выдержки, а цементов 3 группы к 7-9ч.

Предельные значения прочности бетона, которые могут быть получены в процессе тепловой обработки, зависят от вида цемента. Продолжительность изотермической выдержки для достижения 0,8Rпр: 1 группа цементов – 12ч, 2 группа – 6ч, 3 группа – 4ч, ОБТЦ – 3ч, ШПЦ с 30% шлака – 8ч, ШПЦ с 50% шлака – 14ч.

Поскольку скорость наростания прочности в процессе тепловой обработки, достигая наивысших значений в первые часы, затем резко уменьшается, то практически не целесообразно проводить обработку бетона до получения предельной прочности. Обычно тепловую обработку заканчивают при 70-80% прочности бетона от придельных значений. В этом случае обеспечивается достаточно онтенсивный рост прочности бетона после обработки и достижения в возрасте 28суток заданной марки, а время прогрева сокращается в 2-3 раз по сравнению с тем временем, которое потребовалось бы для получения предельной прочности.

Если рассмотреть суммарное влияние цемента на прочность бетона при пропаривании и на прдолжительность тепловй обработки, то наиболее подходящими цементами для этого случая считают ШПЦ, особенно с большой добавкой шлака, и среднеалюминатные цементы с повышенным содержанием С3S.

При тепловой обработке бетона происходят сложные физико-химические процессы. Нагрев бетона приводит к его расширению. Образующиеся новообразования цементного камня как бы закрепляют расширившийся обьем бетона. При охлождении бетон сжимается, однако возникшая структура препятствует этому и в бетоне наблюдается остаточные деформации, т.е. его обьем после тепловой обработки оказыается больше, чем первоначальный. Увеличение обьема приводит к повышению пористости бетона и понижению его прочности. Также при пргреве могут возникать микротрещены и другие дефекты, которые, незначительно изменяя пористость бетона, могут заметно понизить его прочность.

Важное значение при твердении имеет и контракция цементого камня. Дополнительный обьем пор, возникающий вследствии контракции, является тем резервным обьемом, в который может отжиматься вода при ее расширении, поэтому контракция способствует уменьшению дефектности структуры бетона.

В наименьшей степени бетон расширяется в том случае, когда возрастает тоько объем твердой фазы. Расширение же воды будет компенсировано за счет воздушных пор, а давление газообразной фазы погашено сопротивлением структуры бетона.

Наиболее распространенным видом ТВО является пропаривание бетона. Прочность бетона после пропаривания определяется режимом пропаривания, видом и активностью цемента и составом бетона.

Проектирование состава бетона обычно проводят в предположении, что бетон после пропаривания набирает 70% марочной прочности.

Предварительная выдержка бетона до тепловой обработки повышает конечную прочность бетона, позволяет применять более форсированные режимы, что сокращает длительность тепловой обработки. Обычно для бетонов из подвижных смесей рекомендуется выдержка в течении 3-6ч, из жестких смесей – не менее 2-3ч, а из особо жестких – 1-2ч. Введение добвок – ускорителей твердения сокращает, а ПАД удлиняет предварительную выдержку.

Скорость нагрева бетона зависит от состава бетона, конструкции форм, вида изделия и др. факторов. Она должна быть такой, чтобы свест к минимуму деструктивне процессы. Обычно для тонкостенных изделий скорость подьема температуры не должна превышать 25С/ч, для более массивных изделий – 20С/ч. Для изделий из жестких смесей с низким В/Ц скорость подьема температуры может составлять 30-35С/ч, для изделии в закрытых металлических формах – 40-60С/ч.

Оптимальная температура изотермического прорева для бетона на ПЦ является температура 80-85С. Дальнейшее повышение температуры не приводит к росту прочности бетона, хотя и может несколько ускорить его твердение в первые часы. При этом замедляется рост прочности после пропаривания, в результате пропаренный бетон в возросте 28 суток имеет меньшую прочность, чем бетон нормального твердения. Для беонов на ШПЦ и ППЦ оптимальной является температура 90-95С.

Для устранения вредного влияния на структуру бетона температурного расширения составляющих при нагреве и для некоторого сокращения продолжительности тепловой обработки практикуют предварительный разогрев бетона электрическим током или паром и формование изделий из горячих б/с.

Применение комплексных добавок, состоящих из компонентов, способствующих ускорению разогрева и твердения, а также пластифицирующих бетонную смесь, позволяет в ряде случаев получить бетоны с тем же расходом цемента, что и при обычном изготовлении изделий.