Технологические режимы обработки.

Режимы тепловлажностной обработки характеризуют­ся длительностью отдельных стадий процесса пропаривания и температурой изотермического прогрева. С ре­жимом тепловлажностной обработки бетона тесно связа­ны его строительно-технические свойства, расход цемента и тепловой энергии.

Общий цикл пропаривания разделяют на 4 периода: предварительное выдерживание - время от момента окончания формования изделия до начала повышения температуры среды камеры; подъем температуры среды в камере; изотермический прогрев - выдерживание при наивысшей заданной температуре, охлаждение - пони­жение температуры среды камеры. Режим твердения выражается суммой отдельных периодов в часах. Подбор режима пропарива­ния производят в зависимости от требуемого критерия оптимальности при заданных ограничениях. Такими кри­териями могут быть минимально приведенные затраты или себестоимость продукции, минимальный расход це­мента, максимально высокая относительная прочность и т. д. Минимум приведенных затрат при пропаривании достигается примерно через 6 - 8 ч. При этом, однако, происходят довольно высокие расходы цемента. Расход цемента, близкий к мини­мальному, достигается при длительности пропаривания примерно 13 ч. На практике часто оказывается приемлемой общая длительность пропаривания, имеющая про­межуточное значение. При этом во всех случаях долж­ны обеспечиваться требуемые проектные свойства бето­на и необходимая отпускная или передаточная прочность. Предварительное выдерживание изделий до начала тепловой обработки способствует формированию началь­ной структуры бетона, необходимой для восприятия им теплового воздействия. Длительность предварительного выдерживания зависит от всех факторов, которые опре­деляют темп начального твердения бетона (В/Ц,актив­ность цемента, подвижность смеси и др.). Чем выше темп начального твердения бетона, тем может быть короче время предварительного выдерживания. Оно колеблется от 1-2 до 4-8 ч. Снижать длительность предваритель­ной выдержки можно также при введении добавок - ускорителей твердения. При пропаривании изделий с большими открытыми поверхностями, а также распа­лубленных изделий необходимо увеличивать оптималь­ный срок предварительного выдерживания. Большее предварительное выдерживание до пропаривания требу­ется при применении цементов и бетонных смесей, содер­жащих поверхностно-активные вещества.

Подъем температуры среды в камере может произ­водиться как с постоянной, так и с переменной ско­ростью. В первом случае скорость подъёма температуры должна быть не более 30 град/ч при жестких и 20 град/ч при подвижных смесях. В некоторых случаях предвари­тельное выдерживание бетона нецелесообразно или трудноосуществимо (например, при пропаривании изде­лий сложного профиля при большом количестве заклад­ных деталей), оно приводит к температурно-усадочным трещинам. В этих условиях применяют режимы с про­грессивно возрастающей скоростью подъема темпера­туры.

Сущность таких режимов заключается в увеличении скорости подъема температуры по мере повышения на­чальной прочности бетона: в первый час - 10 град/ч, во второй - 15 град/ч, в последующие часы - 20 - 30 град/ч. При ручном регулировании подачи пара возможно один раз изменять скорость подъема температуры. За 1 - 1,5 ч температуру поднимают до 30 - 40 °С, изделия выдержи­вают при этой температуре 1 - 3 ч, а затем интенсивно поднимают температуру до максимальной (ступенчатый подъем температуры).

Во всех случаях не рекомендуется подъем температу­ры со скоростью более 60 °С в час.

Режимы тепловой обработки с прогрессивно возрас­тающей или ступенчатой скоростью подъема температу­ры позволяют на 2 - 3 ч сократить общий цикл твердения при неизменном расходе цемента.

При неправильно выбранной скорости подъема тем­пературы по сечению изделий возникает перепад температур, и развиваются деструктивные процессы. Одним из способов ослабления деструктивных процессов и сокра­щения длительности тепловой обработки служит приме­нение предварительно разогретых смесей. Предварительный разогрев смесей позволяет сократить цикл тепловой обработки на 2 - 3 ч.

Основной стадией процесса тепловлажностной обра­ботки, при которой идет интенсивный набор прочности бетона, является изотермический прогрев. Длительность изотермического прогрева назнача­ется с учетом требуемой прочности бетона после пропаривания и последующего роста прочности при выдержи­вании изделий на складе при положительных температу­рах в возрасте 1 сут. Оптимальной температурой изотермического прогрева при применении портландцемента и его разновидностей является 80 - 85 °С. При использовании композиционных цементов (шлако- и пуццолановые портландцементы) желательно достигать температуры пропаривания 90 - 95 °С.

В условиях достаточно хорошей теплоизоляции камер после 2 - 4-часового выдерживания подачу пара можно прекращать, при этом понижение температуры среды камеры составляет не более 4 - 6 °С в час. При выдержи­вании таким образом изделий в течение 1 - 3 ч они остывают на 5 - 20°. Снижение температуры среды в ка­мерах должно производиться плавно. При выгрузке изделий максимально возможный перепад между их по­верхностью и температурой наружного воздуха не дол­жен превышать 40°С.

Для сокращения длительности тепловой обработки или уменьшения расхода цемента эффективно наличие избыточного давления среды в начале пропаривания и возрастание относительной влажности паровоздушной среды. Минимальное избыточное давление среды в каме­ре (0,01 - 0,03 МПа) способствует предотвращению дест­руктивных изменений бетона, дает возможность форси­ровать режим пропаривания и осуществлять немедленную распалубку без предварительного выдерживания, а также использовать более высокие температуры прогре-ва (95 - 100°).

Избыточное давление среды создается при нагреве паровоздушной среды в замкнутом объеме, например при тепловлажностной обработке изделий в пакетах с герметично примыкающими друг к другу поддонами или термоформами. Деструктивные процессы в бетоне сни­жаются при тепловой обработке в среде с регулируемой влажностью. В период подъёма температуры для предотвращения перемещения влаги по сечению изделий и создания некоторого капиллярного сжатия в бетоне от­носительная влажность среды составляет 40 - 60 %, за­тем при изотермическом выдерживании она повышается до 90 - 95 %.

Определенные особенности имеют режимы тепловлажностной обработки при пропаривании морозостойких бетонов, изделий из предварительно напряженного желе­зобетона, легких бетонов на пористых заполнителях.

При пропаривании изделий, к которым предъявляют­ся повышенные требования по морозостойкости, жела­тельны более мягкие режимы: предварительное выдер­живание 5 - 8 ч, подъём температуры среды в камерах со скоростью не более 10 - 15 °С в час; изотермическое выдерживание при температуре не выше 80 °С до дости­жения бетоном максимальной прочности; охлаждение с увлажнением открытых поверхностей изделий водой при регулируемой температуре.

При тепловлажностной обработке изделий из предва­рительно напряжённого железобетона важно не только обеспечить требуемые значения проектной и передаточ­ной прочности, но и предотвратить возникновение трещин в результате неравномерного прогрева и охлажде-ния бетона, металлических форм и напрягаемой армату­ры. При стендовом способе производства за счет разно­сти между температурой напрягаемой арматуры в каме­ре и упоров стенда вне камеры возможно недопустимое снижение предварительного напряжения в арматуре. Для уменьшения фактических потерь предварительного напряжения температурный перепад и максимальная температура изотермического прогрева не должны пре­вышать соответственно 65 и 80 °С, изделия должны до тепловой обработки выдерживаться до приобретения бетоном начальной прочности 0,2 - 0,6 МПа. С целью снижения влияния растягивающих напряжений на сво­бодных участках напрягаемой арматуры при охлажде­нии предварительно напряженных конструкций на стен­дах передача усилий обжатия на бетон производится после окончания тепловлажностной обработки.

Для предотвращения температурных трещин произ­водят предварительный подогрев форм, при достижении прочности бетона не менее 3 МПа удаляют фиксаторы, т. е. частично распалубливают изделия, устраивают в металлических формах съёмные вкладыши и темпера­турные швы. Эффективен ступенчатый подъем температуры.

Принимаем следующий режим ТВО (рис. 2):

Подъём температуры: 3,5 часа с 20°С до 80°С;

Изотермическая выдержка: 4,5 часа;

Охлаждение: 3 часа до температуры 30°С;

Общее время ТВО: 11 часов.

Рис. 2. График ТВО.