МДК0201 Теплотехническое оборудование. Занятие №24.
Расчет строительного бетона заданной марки
Подобрать состав бетона марки 200 с осадкой конуса 5 см на цементе активностью 500. Заполнители: гравий влажностью 0% и мелкий песок влажностью 3%.
Находим расход цемента на 1 м3 бетона Ц=293 кг или 293/1200=0,244м3=244 л и состав бетона по объему 1:1,8:3,6.
На 1 м3 бетона расходуется:
песка: П=244∙1,8=439,2 л, а с учетом коэффициента на влажность песка 439,2∙1,15=505 л;
гравия: Г=244∙3,6=878,5 л;
воды: В=Ц∙В/Ц=293∙0,64=187,5 л, а с учетом влаги в песке 187,5-439,2∙1,5∙0,03=168 л (объемный вес песка 1500 кг/м3).
На один замес бетономешалки емкостью 250 л требуется:
цемента: 293∙0,25∙0,7=51,3кг;
песка: 505∙0,25∙0,7=88,4 л;
гравия: 878,5∙0,25∙0,7=153,7 л;
воды: 168∙0,25∙0,7=29,4 л.
1. Для обычного бетона в качестве заполнителя используется щебень, гравий и песок любых плотных пород, а в качестве вяжущих – цемент.
2. Найденный состав бетона проверяется пробным замесом. Для опытного замеса берут материалы из расчета на 10 л бетона, т.е. в 100 раз меньше, чем это рассчитано на 1 м3. Сухие материалы тщательно перемешиваются между собой и затем с водой, которая должна быть влита сразу в полном расчетном количестве. Подвижность или жесткость бетона проверяется осадкой конуса или техническим вискозиметром. Если подвижность (осадка конуса) или жесткость смеси получается больше или меньше, чем требуется, то берется соответственно следующий или предыдущий состав; В/Ц оставляется прежним. Если смесь не обнаруживает связности и однородности, выясняют, не является ли это причиной недостатка или избытка песка, недостатка вяжущего или избытка крупного заполнителя. По выяснении причины изменяют расход цемента или долю песка в заполнителях и вновь делают пробный замес, добиваясь полного устранения расслаивания или несвязанности смеси.
Определение количества кирпичей и состава раствора для кладки арочных сводов
Расчет количества прямых и клиновидных кирпичей для кладки арочного свода
Определить количество кирпичей необходимых для кладки арочного свода с центральным углом φ=60° при ширине пролета B=2318 мм. Толщина свода равна длине кирпича S=230 мм, длина свода равна L=12,43 м. Предусмотреть кладку третьей категории.
При φ=60° принимаем радиус свода равным ширине пролета R=B=2318 мм. Тогда значение величины стрелы подъема составит:
.
Свод выкладываем из кирпича размером: прямой 230´113´65 мм; клиновой 230´113´65´55 мм.
Так как кладка третьей категории выполняется с толщиной швов не более 3 мм, принимаем d=3мм. По формуле (1) общее количество кирпичей, необходимых для кладки одного кольца арочного свода составит:
(1)
где b – толщина кирпича, мм;
d – толщина швов, мм.
.
Суммарный сбавок, который должны иметь все кирпичи (разность между длиной наружной и внутренней дуг оката), определим по формуле (2):
(2)
.
По формулам (3) и (4) определяем количество клиновых и прямых кирпичей, идущих на одно кольцо:
(3)
где l1 – сбавок клинового кирпича (разность в толщине толстого и тонкого концов клинового кирпича).
(4)
l1 = 65-55=10 мм.
.
.
Так как длина свода равна 12,43 м, то при ширине кирпича δ=113 мм = 0,113 м количество кольцевых рядов составит:
.
На 110 кольцевых рядов необходимо 
шт. кирпичей, из них клиновых – 2640 шт., прямых – 1650 шт.
Объем клинового и прямого кирпича составит, соответственно
,
.
Объем общего количества кирпичей, идущих на одно кольцо оката равно
.
На 110 кольцевых рядов 
.
Расчет состава воздушно-твердеющего раствора
Определить состав воздушно-твердеющего шамотно-глиноземистого раствора и его расход для кладки арочного свода, а также затраты рабочего времени на кладку, расход времени подсобных рабочих на приготовление раствора и транспортировку материалов в пределах рабочей зоны.
Для кладки арочного свода необходим шамотно-глиноземистый воздушно-твердеющий раствор полугустой консистенции.
Принимаем состав раствора (в % по весу):
шамотный порошок 80%
огнеупорная глина 4%
п 
ортланд-цемент марки 400 16%
всего 100%
Средний расход материалов для приготовления 1 м3 раствора:
огнеупорная глина 510 кг
шамотный порошок 960 кг
Согласно принятым данным для приготовления 1 м3 раствора необходимо:
шамотного порошка 960∙0,8=768 кг
огнеупорной глины 510∙0,04=20,4 кг
Принимаем объемный вес приготовляемого глиняного молока равным 
. По рисунку 3 в соответствии с объемным весом глиняного молока вес сухой глины и количества воды в одном литре глиняного молока соответственно составит 0,336 кг и 0,874 кг.
Считаем, что в воду для приготовления глиняного молока 0,15% кальцинированной соды от веса глины. Тогда для приготовления 1 л молока необходимо (0,336∙0,15)/100=0,0005 кг кальцинированной соды.
Рисунок 1. Содержание сухой глины в глиняном молоке
Таким образом, для приготовления 1 м3 глиняного молока объемным весом 1210 кг/м3 необходимо:
глины 336 кг
в оды 874 кг
итого 1210 кг
кальцинированной соды 0,5 кг
Принимаем объем растворомешалки равной 1 м3, тогда состав глиняного молока, содержащего 20,4 кг глины, необходимой для одного замеса равен:
глины 20,4 кг
в оды 
кг
итого 73,4 кг
кальцинированной соды 
кг
Объем глиняного молока на один замес составит:
л.
Итак, для приготовления воздушно-твердеющего раствора в растворомешалку вводят 73,4 кг глиняного молока. В полученный раствор загружается потребное на один замес количество шамотного порошка (768 кг).
При определении воды, необходимой на один замес, учитывается количество воды, содержащееся в глиняном молоке. Согласно [3, приложение А, таблица 4] для приготовления жидкого раствора необходимо (ориентировочно) 45% воды от веса смеси, т.е.
,
что с учетом воды, содержащейся в глиняном молоке, составит:
.
Принимаем вес клинового и прямого шамотного кирпичей равным соответственно 2,7 кг и 3,2 кг. Тогда расход прямых и клиновидных кирпичей на 1 м3 кладки составит:
, 
,
где 0,00169 м3 – объем прямого кирпича;
0,00156 м3 – объем клинового кирпича.
Общий расход материала на 1 м3 кладки равен:
.
Расход времени огнеупорщиков на 1 м3 кладки арочного свода равен 1 чел-дней. Так как объем общего количества кирпичей, идущих на кладку арочного свода равно 6,93 м3, то расход времени на производство кладки составит:
.
Расход раствора на 1 м3 кладки арочного свода составит 0,1 м3. Тогда количество шамотно-глиноземистого воздушно-твердеющего раствора, необходимого для кладки 6,93 м3 кирпича, равно
.
Расход времени подсобных рабочих на приготовление раствора и транспортировку материалов в пределах рабочей зоны принимается с коэффициентом от 0,8 до 1,8 к расходу времени огнеупорщиков в зависимости от степени механизации работ, тщательности и сложности кладки (чем проще кладка, тем больше коэффициент). Принимаем коэффициент равным 1,5, тогда расход времени подсобных рабочих составит:
.
1. Своды печей выполняют арочными, купольными или подвесными.
2. Схема и основные размеры арочного свода показаны на рисунке 2.
B – пролет; f – стрела подъема; R – радиус свода; φ – центральный угол
Рисунок 2. Арочный свод
Расстояние между стенами, на которые опирается свод или арка, называется пролетом, а расстояние от линии, соединяющей концы пят, до верхней внутренней части свода (высшей точки свода) – стрелой подъема. Свод и арки со стрелой подъема, равной половине пролета, называются полуциркульными, с меньшей стрелой – лучковыми.
В основании сводов (арок) кладут пятовые кирпичи. Пяты свода упираются в продольные горизонтальные стальные балки каркасы печи, которые называются подпятовыми балками (рисунок 3).
а – неводоохлаждаемые; б – водоохлаждаемые
Рисунок 3. Подпятовые балки
Подпятовые балки служат для восприятия и передачи на каркас распорного усилия арочного свода. Эти балки крепят к стойкам каркаса. Балки могут быть водо- и неводоохлаждаемыми.
Кирпичи в арочных сводах можно укладывать вперевязку или кольцами. При кладке вперевязку ряды свода укладывают вдоль линии пят с перевязкой вертикальных поперечных швов. При кладке кольцами ряды свода кладут поперек печи без перевязки поперечных швов.
Кладка свода вперевязку более плотна и прочна. Выпадение одного или двух кирпичей не нарушает устойчивости всего свода. Однако ремонт прогоревшего свода затруднителен, так как приходится подгонять и подтесывать новые кирпичи к оставшимся. Свод кольцами менее прочен. При выпадении одного кирпича часто обрушивается все кольцо. Однако при ремонте целиком разрушенное кольцо легче восстановить, так как оно не перевязано с соседними кольцами.
Своды кольцами часто применяют в печах с высокой температурой, которые приходится часто ремонтировать. В нагревательных, термических, тоннельных печах для обжига кирпича, в боровах и т.п. своды кладут в перевязку.
Для приготовления огнеупорных растворов применяются мертели. Чтобы приготовить раствор, к мертелю нужно добавить необходимое количество воды и хорошо перемешать. Например, раствор для огнеупорной кладки по II категории (толщина шва 2 мм) из шамотного кирпича готовят из шамотного мертеля тонкого помола, состоящего по объему из 75–80% шамотного порошка и 25–20% огнеупорной глины. Ориентировочное количество воды на 1м3 сухой смеси равно 500 л.
Воздушно-твердеющие растворы обладают большей механической прочностью и плотностью, имеют значительно меньшую газопроницаемость, чем обычные огнеупорные растворы.
Для приготовления воздушно-твердеющих растворов заготовляется заблаговременно глиняное молоко с объемным весом в пределах 1,2–1,3 кг/л. В воду для приготовления глиняного молока вводится 0,15% кальцинированной соды или 0,3% жидкого стекла от веса глины. Перемешивание глиняного молока в растворомешалке следует производить до полного распускания глины (5–10 мин). Полученное глиняное молоко необходимо до введения в раствор выдержать не менее 10–12 ч.
Для приготовления воздушно-твердеющего раствора в растворомешалку вводят глиняное молоко в количестве, содержащем глину, необходимую для одного замеса, и жидкое стекло (для раствора на цементе – воду затворения). Содержание глины в глиняном молоке определяется в соответствии с объемным весом глиняного молока.
В полученный раствор глиняного молока с жидким стеклом (или с водой затворения) всыпается потребное на один замес количество шамотного порошка и глинозема (в цементных растворах соответственно шамотного порошка и цемента) и добавляется вода для получения раствора требуемой консистенции.
При определении воды, необходимой на один замес, учитывается количество воды, содержащееся в глиняном молоке. Перемешивание должно вестись не менее 5–10 мин.
Консистенцию огнеупорных растворов выбирают в зависимости от толщины шва. Толщину шва выбирают в зависимости от категории кладки.
Таблица 1 – Категории огнеупорной кладки
| Категории кладки | Толщина швов, не более, мм | |
| Вне категории | 0,5 | |
| I – особо тщательная | 1,0 | |
| II – тщательная | 2,0 | |
| III – обыкновенная | 3,0 | |
| IV – простая | 4,0 |
Таблица 2. Классификация огнеупорных растворов по консистенции
| Наименование раствора | Применяется для кладки с толщиной швов, мм | |
| Жидкий | от 0,5 до 2,0 | |
| Полугустой | до 3,0 | |
| Густой | до 4,0 |
Задание: 1. Подготовить конспект лекции в печатном word-документе.
2. Предоставитьсхемы конструкций кольцевыхпечей.
Срок выполнения 17.11.2020