Tiểu luận môn học GIA CÔNG NHIỆT ÁP CHO BÊ TÔNG SILICATE BẰNG AUTOCLAVE

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

GIA CÔNG NHIỆT ÁP CHO

BÊ TÔNG SILICATE BẰNG

AUTOCLAVE

PGS-TS

NguyễnVănChánh

Đề tài:

PHẦN I:

TRONG AUTOCLAVE

Khái niệm

 Dưỡng hộ sản phẩm là tạo điều kiện

cho các phản ứng Hydrát hoá các khoáng của chất kết dính, tạo cho sản phẩm nhanh chóng đạt cường độ nhất định, từ đó rút

 Bêtông silicát là một loại bêtông không

xi măng, được chế tạo từ chất kết dính vôi silic và cốt liệu khoáng, rắn chắc trong

buồng gia công nhiệt ẩm với áp suất cao (autoclave).

Tại sao phải gia công nhiệt áp?

 Bê tông silicate được chế tạo từ CKD vôi-silic với 2 khoáng chính là Ca(OH)2 và SiO2

 Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thông thường, Ca(OH)2 chỉ phản ứng với SiO2 hoạt tính (chỉ chiếm 1 phần trong nguyên liệu); lượng còn lại không phản ứng

→ Các thành phần nguyên liệu dính kết kém, khối bê tông silicate không có cường độ hoặc cường độ rất kém.

Thiết bị autoclave dùng để dưỡng hộ bê tông

AAC( Autoclaved Aerated Concrete ) ở bang Penn-Mỹ

 Nhờ quá trình gia công nhiệt, cốt liệu cũng tham gia vào các phản ứng tạo khoáng (bề

dày lớp khoáng tạo thành trên bề mặt cốt liệu đến 15µm)

Chế độ làm việc của autoclave

Chế độ làm việc của autoclave-GĐ1

 Giai đoạn 1: tăng nhiệt độ và áp suất

Thông thường, giai đoạn này tiến hành qua 2 bước:

– Bước 1: từ khi xả hơi đến khi autoclave đạt nhiệt độ 100 0 C Các vết nứt thường xuất hiện trong thời gian này.

– Bước 2: từ khi nâng áp suất hơi đến khi đạt áp suất cực đại (ứng với nhiệt độ cực đại)

*Thời gian thực hiện giai đoạn này: 1,5 – 2 giờ

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 tan

- Ở dạng hoà tan, Ca(OH)2 dễ phản ứng với SiO2

Chế độ làm việc của autoclave-GĐ2

 Giai đoạn 2: hằng nhiệt + hằng áp

– Ban đầu ở dạng hoà tan Ca(OH)2 nhiều, SiO2 ít, phản ứng chủ yếu là: ít, phản ứng chủ yếu là:

(A)

(tỉ lệ C:S = 2:1)

→Đây là sản phẩm kiềm cao, cường độ không cao và kém ổn định thể tích

Chế độ làm việc của autoclave-GĐ2

– Sau đó, Ca(OH)2 giảm dần trong khi SiO2 tăng dần → xu thế tạo ra các sản phẩm kiềm thấp:

Chế độ làm việc của autoclave-GĐ2

 Các sản phẩm thuỷ hoá tạo thành lớp keo bao quanh các hạt cốt liệu

→ Gắn kết các hạt cốt liệu

⇒Cấu 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: hạ nhiệt độ và áp suất

– Giai đoạn này được chia làm 3 bước:

hạ xuống áp suất âm

– Thời gian thực hiện giai đoạn: 2 – 4 giờ Thời gian thực hiện giai đoạn: 2 – 4 giờ

Chế độ làm việc của autoclave-GĐ3

– Đặc điểm giai đoạn này:

t 0 trong khối bê tông > t 0 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:

Chế độ làm việc của autoclave

 Tổng thời gian 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 bêtông khô:

Q1 = C.MC(tk – t0)

- Trong đó:

* tk : Nhiệt độ cần để dưỡng hộ bê tông silicate: 175-2050C

* t0 : Nhiệt độ sản phẩm trước khi đưa vào dưỡng hộ

* C : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp bêtông

* Mc : Khối lượng hỗn hợp bêtông khô

Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave

- Nhiệt để đốt nóng nước trong bêtông

- Lượng nhiệt để đốt nóng thép trong bêtông

Q3 = Ca.Ma(tk – t0)

- Trong đó:

* Ca : Nhiệt dung riêng của thép

* Ma : Khối lượng cốt thép trong bêtông và khuôn đồng thời bị đốt nóng.

Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave

Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave

- Nhiệt để đốt nóng thành autoclave: Q4

∑Q = Q1 + Q2 + Q + Q3 + Q4

- Lượng nhiệt tổn thất qua thể tích trống của autoclave:

Qtr = Vtr.ϕn.in (KJ )(KJ )Trong đó:

* Vtr: Thể tích trống của autoclave

* ϕn: Dung trọng của hơi nước bão hoà = 0.0083 kg/m3

* in: Entanpi của hơi nước bão hoà

Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave

Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave

Nhiệt tổn thất vào môi trường qua thành autoclave trong 1 giờ:

Qmtr = 3,6.F.ttb α (KJ/h) Trong đó:

* F: tổng diện tích mặt ngoài của autoclave

* α : Hệ số toả nhiệt từ bề mặt autoclave ra môi trường xung quanh

* ttb: Nhiệt độ trung bình giữa bề mặt autoclave và môi trường

Tính nhiệt và hơi nước trong autoclave

Trong đó:

* ∑Q: Tổng chi phí nhiệt chưa kể đến tổn thất

* Tn: Thời gian nâng nhiệt

mtr n

tr

T

Q Q

Q = ∑ + +

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 khảo

Dục 2001

 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 (?)

bên trong chưa kịp tăng lên → chênh lệch

với nhiệt độ của autoclave.

⇒Độ ẩm bão hoà giảm

⇒Ngưng tụ

Back