我第三章建筑材料生产与气象.ppt
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1、2023/9/1,1,第三章 建筑材料生产与气象,2023/9/1,2,概述,建筑材料工业包括水泥及其预制品、砖瓦、平板玻璃、建筑陶瓷、石棉等行业,主要用于建筑的非金属材料厂矿和非金属材料加工;有相当部分作业是在野外大气环境中进行的,生产过程受大气环境制约,而且原料制备和焙烧过程产生大量有毒、有害气体和粉尘造成大气污染。,2023/9/1,3,本章主要内容,1 砖瓦生产与气象,2 水泥及其预制件生产与气象,2023/9/1,4,本章重点、难点,本章重点:,砖瓦生产安全期、砖坯自然干燥周期、干燥极限速度、水泥预制件养护周期、砖坯冻害、气象条件对水泥预制品质量的影响等分析。,本章难点:,物料和坯体
2、干燥原理,2023/9/1,5,物料和坯体的干燥原理,一、物料或坯体的水分和结合形式,物料或坯体的水分(根据其结合方式分),化学结合水,物理结合水,大气吸附水,自由水,2023/9/1,6,物料和坯体的干燥原理,特点:此水在一般干燥温度下不可能从物料或坯体中排出,只能在烧成窑的预热中达其分解温度时才可能排出,不属于干燥范围。泥料在排除化学结合水后,永远失去可塑性,脱去化学水不产生应力,可很快进行而不开裂、此时坯体尺寸不缩小,重量减至最小,气孔率达最大。,化学结合水指包括在物料或泥料矿物组成中的水分。,2023/9/1,7,物料和坯体的干燥原理,自由水(收缩水,机械结合水)包括渗透结合水和大毛细
3、管水,由泥料直接与水接触而吸附。由内聚力和物料结合。,特点:1)与泥料结合松弛,很易排除,排除过程中,泥料固体颗粒互相靠拢,产生收缩,其收缩体积约等于失去的自由水体积。2)易使坯体开裂变形。,高干燥敏感性指数粘土,2023/9/1,8,物料和坯体的干燥原理,大气吸附水指牢固地附着于物料或坯体微毛细管中及分布于物料或坯体颗粒表面的水。,特点:对粘土物料,在排除大气吸附水阶段不产生收缩,不产生应力,干燥速度可尽量加大而不会开裂。,当坯料所吸附的水分至一定程度与外界条件达到平衡时,该水分叫平衡水。I,2023/9/1,9,物料和坯体的干燥原理,物料或坯体的含水率表示方法:,相对含水率=坯体内所含水分
4、坯体湿重,2023/9/1,10,物料和坯体的干燥原理,干燥过程,干燥过程的主要特征是物料或坯体中排出水分,表现为干燥介质中物料或坯体表面水分蒸发,内部水分由温度梯度和水分梯度引起的内扩散作用移向表面,经汽化后再从表面扩散至附近气流中(外扩散),包括热交换和质传递的综合作用。,因水分移动的动力不同分为:湿传导和热湿传导,2023/9/1,11,物料和坯体的干燥原理,在实际干燥过程中,干燥条件在不断变化。,干燥条件,物料或坯体的含水量,大小、码坯的方式、干燥介质的温度、湿度和气流速度。,2023/9/1,12,物料和坯体的干燥原理,在稳定的干燥条件下:,干燥过程可分为:,等速干燥阶段,减速干燥阶
5、段,平衡阶段,临界点,临界含水量Wc,升速干燥阶段,2023/9/1,13,物料和坯体的干燥原理,升速阶段 坯体在温度较高而相对湿度小于的空气中,在很短的时间内,坯体表面被加热到等于干燥介质的湿球温度的温度,水分蒸发速度也很快地增大。升速阶段很短,所以在这一阶段排除的水量不多。,2023/9/1,14,物料和坯体的干燥原理,等速干燥阶段 在此阶段,坯体表面蒸发掉的水分,由其内部向坯体表面源源补充,坯体表面总是保持湿润的。干燥速度与坯体表面和周围介质的水蒸气浓度差或分压差或温度差有关,其差愈大,则干燥速度也大。增大坯体表面的空气流动速度可以将坯体表面的空气膜厚度减薄,便于坯体与介质间的蒸气扩散和
6、热交换,从而提高干燥速度。,2023/9/1,15,物料和坯体的干燥原理,降速干燥阶段 坯体内部水分扩散速度小于表面蒸发速度,坯体中的水分不能全部湿润表面,因此,潮湿的表面就逐渐减少,干燥速度也逐渐降低。平衡阶段 坯体干燥到表面水分达到平衡水分时,干燥速度降为零。此时坯体与周围介质达到平衡状态。,2023/9/1,16,物料和坯体的干燥原理,收缩:仅发生在排除自由水阶段。,物料或坯体在干燥中的收缩与变形,变形:由于坯体中水分分布不均匀,不同部位收缩不一致,造成收缩力。表面、棱角等处比内部干燥快,可产生较大收缩。内部水分排出滞后于表面,收缩比表面少,这就阻碍了表面的收缩,此时在表面产生张应力,在
7、内层产生压应力,形成一对剪应力;当它超过材料强度极限时就造成坯体开裂或变形。,2023/9/1,17,1 砖瓦生产与气象,砖瓦生产与天气气候的关系,砖瓦生产干燥工序气象服务,坯体防冻害气象服务,砖瓦生产的气象服务指标和开、停机日期预报,砖瓦厂大气污染防治,http:/,2023/9/1,18,砖瓦生产与气象,一、砖瓦生产与天气气候的关系,自然干燥是我国砖瓦工艺的传统干燥方法。这种方法是在露天坯场上或半遮盖、全遮盖的干燥棚内进行的,主要利用太阳的热能和坯场或干燥棚周围的流动空气来干燥坯体,受天气变化影响大,干燥周期长,而且在有冰冻的地区不能进行全年生产。,2023/9/1,19,砖瓦生产与气象,
8、砖瓦生产的有利天气:,包括连续晴天,日照长,高温,湿度小,伴有适当风力(风力3级有利于脱水干燥)。,砖瓦生产的不利的天气:,包括连阴雨,雾或相对湿度90%,突发性阵雨,风力4级,低温冻害。,2023/9/1,20,砖瓦生产与气象,砖瓦生产的安全期,一般把85%保证率的气温稳定通过0的初日和终日之间作为砖瓦生产的安全期。,具体开、停机时间:春季开机-气温稳定通过3,日最低气温-4结束时;冬季停机-气温-3结束时,日最低气温-2 的初日。,2023/9/1,21,砖瓦生产与气象,由于降水对砖坯干燥具有影响,当日降水量2mm时,干砖坯可受降水影响,故实际生产周期:F=365-nd-nR nd为低温期
9、日数;nR为大于2mm的降水日数,调整:,根据新坯脱水在棚架需7-10d,野架需5-6d,提前或推后,以估计新坯刚好脱水时间,作为开停机的最佳时机。,2023/9/1,22,砖瓦生产与气象,二、砖瓦生产干燥工序气象服务,目的:保证坯体干燥质量,缩短干燥周期,提高坯场土地利用率,降低干燥成本。,要求:必须掌握天气变化规律,针对不同土质、不同季节的温、湿度、风向风速等要素,制定合理的操作规程,充分利用有利的干燥条件,避开不利天气。,2023/9/1,23,砖瓦生产与气象,露天坯场-根据本地区常年风向,确定坯埂方向,使之与常年风向一致。,一般性护晾操作-归纳为“三勤”“十放”,即勤揭、勤盖、勤检查;
10、先放夜风,早晚风,背风,小风,背阳,后放日风,正风,大风,正阳,最后揭盖放风太阳晒。,2023/9/1,24,砖瓦生产与气象,高塑性或高敏感性泥料制坯时的护晾操作-采用三段护晾操作,第一阶段:湿坯成型上架后1-3d,此为干燥过程的“平衡期”,应以防护为主,适当采用放夜风;,第二阶段:从坯体上架1-3d至花架时止,此为干燥过程中的危险期,应晾、护兼顾,初期以放夜风为主,逐步过渡到放日风;,第三阶段:从花架至入窑码烧,为干燥过程中的安全期,以晾为主,可由放大风过渡到晒阳,但要防止坯体回潮和雨淋。,2023/9/1,25,砖瓦生产与气象,干燥棚-主要用于瓦坯和空心砖坯的干燥。棚内温湿度和风速较易控制
11、,还可适当采用加热和机械通风方法加速坯体干燥。,人工干燥室-利用具有一定温湿度的干燥介质的流动,使坯体脱水。,隧道式,室式,2023/9/1,26,中低温隧道窑,2023/9/1,27,中低温隧道窑,2023/9/1,28,砖瓦生产与气象,三、坯体防冻害气象服务,1、湿坯冻害的气象指标和防御对策,湿坯冻害的气象指标:砖坯受冻害温度为-1,气温预报达1时,坯场应采取防冻措施。,防御办法:坯体温度较高时采取密封保温措施;砖坯覆盖熏烟加温防冻。,2023/9/1,29,砖瓦生产与气象,四、砖瓦生产的气象服务指标和开、停机日 期预报,砖瓦生产的气象服务指标:当日降水量达2mm,风力4级,应采取覆盖防雨
12、加固防大风措施。,日降水量2mm,干坯受损;日降水量4mm,半干坯受损;日降水量10mm,湿坯受损,次 品率高。,2023/9/1,30,砖瓦生产与气象,开、停机日期预报,气温指标:春季开机-气温稳定通过3,日 最低气温-4结束时;冬季停机-气温-3结束时,日 最低气温-2 的初日。,坯受冻害的温度指标还随土壤性质和砖坯含水率而变化。,2023/9/1,31,砖瓦生产与气象,塑性指数较低的土壤:,受冻害温度指标:T2 3,塑性指数较高的土壤:,受冻害温度指标:T1 2,新坯当含水率为17-19%时,若坯垛最低气温降至4,冻害时间超过2小时,常使砖坯冻坏。一般无阴雨天气,湿坯在5天后,含水率降至
13、17%左右,故成坯后57天是受冻关键时期。,2023/9/1,32,砖瓦生产与气象,开、停机日期预报的一般原理和方法:,预报因子的选取,定性预报,定量预报,效果检验,修正,2023/9/1,33,实例1 华池县遭遇寒潮气象预报指导砖瓦生产,受北方强冷空气影响,甘肃省华池县近日遭遇寒潮袭击,2009年11月2日最低气温达到零下11.5。华池县气象局10月29日发布重大气象信息专报和砖瓦生产停工专题预报,提前预报寒潮天气,并建议砖瓦厂暂停生产。各砖瓦厂根据气象预报改变原有生产计划,只对已经生产完成的砖坯进行烧制,来不及烧制的新砖坯进行保暖防冻处理。华池县城关和悦乐两个砖瓦厂,由于提前采取防护措施,
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