Предварительный электроразогрев бетонной смеси как инструмент повышения энергоэффективности производства ЖБИ

23 Apr 2021, 09:50
15m
1224 (Lomonosov st. 9)

1224

Lomonosov st. 9

ITMO University
oral Energy Saving and Energy Efficiency Energy Saving and Energy Efficiency

Speaker

Mikhail Batyuk (National Research Tomsk Polytechnic University)

Description

Тепловая обработка железобетонных изделий (ЖБИ), применяемая для ускорения набора прочности бетона, является неотъемлемым и ответственным технологическим этапом, особенно при работе в условиях со строгими временными ограничениями. На сегодняшний день известно большое количество способов тепловой обработки ЖБИ, основанных на использовании различных видов энергоресурсов и способов подвода тепла. Наиболее распространённым из них является тепловлажностная обработка паром. Объясняется это тем, что вследствие высокого коэффициента отдачи тепла насыщенного пара изделиям ускоряется их прогрев и обеспечивается интенсивное твердение бетона. При прогреве в среде с влажностью близкой к 100% исключается испарение влаги из бетона и его высушивание. Также следует отметить, что данная технология проста и универсальна. Однако в аспекте энергоэффективности она является несовершенной, что мотивирует производителей ЖБИ искать более экономичные решения. Одним из них является способ тепловой обработки в среде продуктов сгорания газа. Данный способ значительно удешевляет технологический процесс за счёт непосредственной генерации теплоносителя перед камерой тепловой обработки, однако не обладает перечисленными выше преимуществами пара и не обеспечивает требуемого качества конечного продукта.
В качестве альтернативного варианта, способствующего повышению энергоэффективности и обеспечению благоприятных условий твердения, может быть применён предварительный электроразогрев бетонной смеси (ПЭРБС), получивший применение в монолитном строительстве при производстве бетонных работ в зимних условиях. Суть метода заключается в интенсивном введении тепла в смесь до её уплотнения. Смесь разогревается до температуры 70–90 °С за 10–15 мин, укладывается и уплотняется. Применение ПЭРБС позволяет укладывать бетон на мерзлое основание и транспортировать бетонную смесь на дальние расстояния. Введённое в бетонную смесь тепло способствует интенсификации экзотермии цемента и других физико-химических процессов, благодаря чему в конструкции длительное время поддерживается положительная температура.
Именно данный эффект обусловливает целесообразность применения ПЭРБС в заводских технологиях. Объясняется это тем, что технология производства ЖБИ в заводских условиях, как правило, предусматривает положительную температуру в производственном помещении, а также возможность обеспечить более качественную влаго- и теплоизоляцию изделий, как индивидуально, так и с помощью специальных ограждений или камер. Использование всех этих преимуществ дает возможность существенно повысить энергоэффективность технологического процесса, что было подтверждено авторами доклада при апробации ПЭРБС в подобных (заводских) условиях. После укладывания смеси, её уплотнения и изоляции изделия наблюдается незначительное остывание бетона (вследствие теплообмена между жидкой фазой и менее горячим крупным заполнителем), затем температура вновь поднимается до максимальной (иногда даже выше), затем происходит очень медленное остывание, сопоставимое с изотермическим прогревом при традиционных методах. Например, бетон класса В27,5 , разогретый до температуры 70⁰С, после незначительного понижения температуры и повторного достижения пика, остывал со скоростью не более 1,5 ⁰С/ час. Этого более чем достаточно для воспроизведения графика тепловой обработки, схожего с традиционным. При этом затраты энергии на разогрев смеси составили 155 МДж/м3, что гораздо ниже традиционных показателей удельного расхода на тепловую обработку ЖБИ (450 МДж/м3 и более ).
Применение ПЭРБС предусматривает работу термического оборудования только на стадии разогрева, практически исключая необходимость использования дополнительного оборудования (вентиляторы, насосы, КИПиА и пр.) на последующих стадиях, что также ведёт к снижению дополнительных эксплуатационных издержек.

Position of speaker graduate student
Publication International journal «Resource-Efficient Technologies»
Affiliation of speaker National Research Tomsk Polytechnic University

Primary author

Mikhail Batyuk (National Research Tomsk Polytechnic University)

Co-authors

Mr Alexey. Gnyrya (Томский государственный архитектурно-строительный университет) Sergei Korobkov Prof. Vasily Ya. Ushakov (National Research Tomsk Polytechnic University )

Presentation Materials