Технологические схемы и расчеты при приготовлении растворов добавок

Вариант 1

Схема технологического процесса при предваритель­ном приготовлении раствора (эмульсии) добавки рабо­чей концентрации показана на рис. 1.

Добавка со склада 1через дозатор 4 подается¹ в приготовительную емкость 8 или 9. В нее же через до­затор 7 подается необходимое количество воды. ¹⁾ Для подачи растворов МаСl, Na₂SО₄ К₂SО₄ и СаСl₂ насос и трубопроводы (для сульфатов - до обратного клапана) целесообразно применять из химически стойких материалов.

Приготовительные емкости необходимо оборудовать системой трубопроводов для пере-мешивания сжатым воздухом, а при необходимости и паровыми регистрами для подогрева. Каждая приготовительная емкость дол­жна обеспечивать бесперебойную работу бетоносмеси-телей в течение не менее часа.

При введении в бетон двух или трех добавок вторая и третья добавки со складов 2 и 3 через дозаторы 5 и 6 подаются в приготовительную емкость 8 или 9.

Из приготовительной емкости раствор рабочей кон­центрации подается в расходную емкость 10, а из нее через дозаторы воды 12 и 13 в бетоносмесители 14 и 15. В расходной емкости целе-сообразно установить датчи­ки уровня 11 с соответствующей автоматикой.

Рис. 1. Принципиальная схема технологического процесса при предвари­тельном приготов-лении раствора (эмульсии) добавки рабочей концентрации.

При работе узла по этой схеме особое внимание сле­дует уделять правильности дозирова-ния компонентов в приготовительные емкости, по возможности определять плотность приго-товляемого раствора после подачи в емкость каждой добавки.

В качестве дозаторов 4, 5и 6при применении доба­вок в виде твердых или пастообразных продуктов не­обходимо использовать весы с соответствующим пре­делом взвешивания, а при применении добавок в виде жидких продуктов - дозаторы для воды или точно оттарирован-ные емкости.

Для получения раствора добавки требуемой концен­трации из твердого или пастообразного про-дукта, по­следний растворяется из расчета содержания сухого вещества на л воды (по табл. 2) с учетом содержания основного вещества добавки в имеющемся продукте (по паспорту или анализу).

При приготовлении раствора добавок из жидких продуктов необходимое количество пос-ледних Р, л, для заправки одной приготовительной емкости определяет­ся по формуле

(1)

где Q-объем приготовляемого раствора, л; ;

Ц - расход цемента на 1м³ бетона, кг;

В - расход воды на 1м³ бетона, л;

С - дозировка добавки, % массы цемента; ;

Д - содержание безводного вещества добавки в 1л продукта, кг (находится по табл. 2).

Необходимое количество воды Ф, л, для заправкиодной приготовительной емкости опре-деляется по фор­муле

Ф = Q - Р (2)

Плотность раствора затворения П определяется по формуле

П = (РV + Ф)/Q (3)

где V - плотность жидкого продукта, г/см³.

Расход раствора рабочей концентрации на 1 м³ бе­тона определяется по формуле

А = (100В + ЦС)×100П (4)

Пример 1.Необходимо приготовить 1000л раствора рабочей концентрации для затворения бетона с расхо­дом цемента 320 кг/м³, воды 160л. При подборе соста­ва бетона установлено, что оптимальной добавкой яв­ляется 0,2% лигносульфоната технического(ЛСТ). ЛСТ име­ется в ви-де КБЖ (концентратов барды жидкой) с содержанием сухих веществ 50% (плотностью 1,266 г/см³).

По формулам (1), (2) и (3) с использованием дан­ных приложения 2 находим, что

Таким образом, для приготовления раствора в при­готовительной емкости необходимо сме-шать 6,3л (6,3×1,266 = 8кг) КБЖ и 993,7л (993,7×1 =993,7кг) воды. Расход этого раствора на 1м³ бетона составит

или 160,5 ×1,001 = 160,7кг.

Пример 2. Необходимо приготовить 1000л раствора рабочей концентрации для затворения бетона с расхо­дом цемента 320 кг/м³, воды 160л с добавкой 0,2% ЛСТ + 1% Nа₂SО₄. Исходные продукты: КБЖ (50%) и твердый сульфат натрия.

При указанном расходе цемента расход сульфата натрия на м³ бетона составит

,

а концентрация раствора соли будет

.

По табл.2 находим, что для получения 2%-ного ра­створа сульфата натрия необходимо рас-творять в 1л воды 0,02кг безводной соли. Тогда для приготовления требуемого количества рас-твора из твердого продукта с содержанием в нем, например, 95% Nа₂S0₄ (по пас­порту) в при-готовительную емкость его необходимо от­весить

(1000 × 0,02×100) /95= 21кг.

По формулам (1), (2) и (3) находим, что

Таким образом, для приготовления раствора в при­готовительной емкости необходимо смешать 21кг суль­фата натрия, 6,3л (6,3×1,266 = кг) КБЖ и 993,7л (993,7×1 = 993,7кг) воды. Расход этого раствора па 1м³ бетона составит

или 160,2 × 1,023= 163,9кг.

Пример 3.Необходимо приготовить 1000л раствора рабочей концентрации из КБЖ (50%), хлорида каль­ция (31%) и нитрита натрия (28%) для затворения бе­тона с расходом цемента 320 кг/м³, воды 160л. При подборе состава бетона установлено, что оптимальной добавкой является 0,2% СДБ + 1% СаС1₂ + 1% NaNO₂. По формулам (1), (2) и (3) находим, что

Таким образом, для приготовления раствора в приготовительной емкости необходимо смешать 6,3л (6,3×1,266 = 8кг) КБЖ, 49,9л (49,9 ×1,293 = 64,5кг) раствора СаС1₂, 59,6л (59,6 ×1,198=71,4 кг) раствора NаNO₂ и 884,л (884,2×1 =.884,2 кг) воды. Расход ра­створа на 1м³ бето-на составит

162,5-1,028 = 167,1 кг.

или

Вариант 2

На рис. 2 представлена схема технологического про­цесса при приготовлении раствора (эмульсии) добавки рабочей концентрации в дозаторе воды.

Добавка со склада 1через дозатор 2подается¹ в приготовительную емкость 3, оборудован-ную системой тру­бопроводов для перемешивания раствора сжатым воз­духом, автоматической системой поддерживания темпе­ратуры с точностью ±2°С при помощи паровых регист­ров и датчика температуры 4, а также датчиком 5 для контроля заданной концентрации или плот-ности ¹⁾Для подачи растворов NаС1, Na₂SО₄ К₂SО₄ и СаСl₂ насос и трубопроводы (для суль-фатов - до обратного клапана целесообразно применять из химически стойких материалов.

В случае применения комплексной добавки ускори­тель твердения бетона со склада 7, а при необходимости и ингибитор коррозии стали (NaNО₂ или ННК) со оклада 9через дозаторы 8и 10подаются в приготови­тельную емкость 11,оборудованную подобно емкости 3.

При отсутствии автоматической системы контроля концентрации или плотности растворов в приготови­тельных емкостях 3 и 11подачу воды в них необходимо также осуществлять через дозаторы 6 и 12.

Из приготовительных емкостей 3и 11растворы подаются в соответствующие расходные ем-кости 13и 14,каждая из которых должна обеспечивать бесперебой­ную работу бетоносмеси-телей не менее часа. В рас­ходных емкостях целесообразно установить датчики уровня 15 ссоответствующей автоматикой.

Рис. 2. Принципиальная схема технологического процесса при приготов­лении раствора (эмуль-сии) добавки рабочей концентра­ции в дозаторе воды.

Из расходных емкостей 13и 14растворы повышен­ной концентрации через жидкостные до-заторы добавок 16и 17 подаются в дозаторы воды 18и 19. В последние вода подается из рас-чета получения в них растворов рабочей концентрации, которые и поступают затем в бетоно-смесители 20и 21.

При работе по этой схеме в приготовительной емко­сти раствор воздухововлекающей до-бавки рекоменду­ется готовить 2-5%-ной концентрации, пластифицирую­щей и пластифици-рующе-воздухововлекающей добав­ки - 5-10%-ной концентрации, а ускорителя тверде­ния бето-на - 10%-ной концентрации.

Растворы добавок из твердых или пастообразных продуктов приготовляются из расчета содержания су­хого вещества на 1л воды (по табл. 2) с учетом содер­жания основного вещества в имеющемся продукте (по паспорту или анализу). После полного растворения про­веряется плот-ность раствора и доводится до заданной добавлением продукта или воды.

Необходимое количество добавки в виде жидкого продукта Р, л, для заправки приготови-тельной емкости определяется по формуле

P = (QD₁) / D (5)

где Q- объем приготовляемого раствора, л;

D₁- содержание безводного вещества добавки в л раствора требуемой концентрации, кг (на-­ходится по приложению 2);

D - то же, в 1л жидкого продукта.

Необходимое количество воды Ф, л, для заправки приготовительной емкости определя-ется по формуле

Ф= Q - P. (6)

Расход приготовленного раствора А, л,на 1 м³ бе­тона определяется по формуле

Ф = (СЦ) / КП, (7)

где С-дозировка добавки, % массы немента;

Ц- расход цемента на 1м³, кг;

К- концентрация приготовленного раствора, %;

П - плотность приготовленного раствора, г/см³. Недостающее количество воды Н в л опре-деляется по формуле

Н = В - А, (8)

где В- расход воды на 1м³, л.

Пример 1. Из промышленных растворов хлорида кальция (31%) и нитрита натрия (28%) необ-ходимо приготовить 200л раствора 10% -ной концентрации по CаС1₂ и 10% -ной - по NаNO₂.

По табл. приложения 2 находим, что содержание безводного хлорида кальция в 1л 10%-ного и 31%-ного растворов составляет соответственно 0,108 и 0,401кг, а содержание безводного ни-трита натрия в 1л 10%-ного и 28%-ного растворов - 0,106 и 0,336кг. По формулам (5) и (16) находим, что

Ф=200 - 57,9 - 63,1 =79 л.

Значит, для приготовления раствора в приготови­тельной емкости необходимо смешать 57,9 л (57,9 х 1,293 = 74,8кг) 31%-ного раствора хлорида кальция, 63,1л (63,1 ×1,198 = 75,8кг) 28%-ного раствора нитрита натрия и 79л (79×1 = 79кг) воды; плотность этого раствора должна составить

Пример 2. Требуется определить расход 5%-ного раствора сульфитно-дрожжевой бражки для затворения бетона с расходом цемента 300 кг/м³, воды 150л с добавкой 0,2% ЛСТ.

По табл. приложения 2 находим, что плотность 5%-ного раствора ЛСТ составляет 1,021 г/см³. Тогда расход раствора будет

т. е. в дозатор воды необходимо подавать 11,8л (11,8x1,021 = 12кг) 5%-ного раствора ЛСТ и 138,2л (138,2×1 = 138,2кг) воды из расчета на 1м³ бетона.

Пример 3. Требуется определить расход 5%-ного раствора ЛСТ и 10%-ного раствора хлорида кальция, содержащего нитрит натрия (10%), для затворения бетона с расходом цемента 300 кг/м³, воды 150л, с добавкой 0,2% ЛСТ+1 % СаС1₂ + 1% NaNO₂.

Плотность имеющихся растворов ЛСТ и СаС1₂ + NаNО₂ (в расчете на 10%-ный раст-вор СаС1₂) соот­ветственно составляет 1,021 и 1,084 г/см³ (см. приложения 2). Тогда по фор-мулам (3) и (4) находим, что

Таким образом, в дозатор воды необходимо подавать 11,8л (11,8∙1,021 = 12кг) 5%-ного раствора ЛСТ, 27,7л (27,7∙1,148 = 31,8кг) раствора СаС1₂+NаNО₂ и 110,5л воды из расчета на 1м³ бетона.

Рабочие варианты технологических схем по приготовлению и введению добавок в бетон представлены на рис.3 и 4.