Физические процессы при ТВО
Выбор способа и режима ТО производится на основе сопоставления приведенных затрат, связанных с ТО и затрат мри естественном твердении бетона.
Способ ТО зависит от:_
1. Расхода теплоносителя.
2. металлоемкости форм.
При МФ 1 кг/м3 изделий, ТО выгодна при расходе пара менее 400 кг/м3 если расход больше,то лучше естественное твердение.
С увеличением МФ резко возрастает расход пара:
при 2 т/м3 Т О выгодна для 600 кг/м3
при 2,5 т/м3 - до 900 кг/м3
Реально надо использовать комплексный способ ускорения твердения (ТО + естественное твердение).
Рациональные режимы.
- для В 15 - 25 Тmax= 80 %;
4-5 ч,- прогрев паром до Тmax + 15 ч твердение при остывании изд.
- для В 30 Тmax= 70 % : 3 - 4ч +15 ч.
- для В 40 - 45 , Тmax= 60 % : 2,5 - 3 ч 1-15 ч.
Виды ТО:
- Пропарка изделий, т.е. обработка паром при t - 60 100 ° при нормальном атмосферном давлении и влажности среды до 100 %.
- Обработка паром в автоклаве при Р=0,9... 1.3 МПа при t = 175… 191°С.
- Электропрогрев, пропуском электрического тока через бетонное изделие.
- Нагрев в закрытых формах с контактной передачей тепла бетону от различных источников через ограждающие поверхности форм
- Обогрев изделий лучистой энергией и инфракрасным излучением.
- Горячими газами или воздухом.
- Индукционный прогрев (в электромагнитном поле).
- Прогрев с применением солнечной энергии, энергии гидротермальных вод
Режим ТО устанавливается в лаборатории завода и определяется параметрами:
1) Мах. t-ра изотермического прогрева, t- ра энергоносителя;
2) Относительная влажность и давление среды;
3) Продолжительность тепловой обработки в целом и отдельных ее этапов;
4) Скорость нагрева конструкции,
5) Скорость движения изделия в тепловом агрегате.
Эффективность режима ТО определяется: 1) общей длительностью ТО, 2) относительной прочностью бетона после ТО, 3) Количеством тепловой энергии для обработки 1 м3 изделия.
Режим выбирается в зависимости от вида и активности вяжущего, его группы по отношению к пропариванию, жесткости, В/Ц, наличие з-к, tсм, от вида массивности изделия, требований к ним по долговечности, от R бетона перед ТО, от способа ТО и т.д.
Энергоносители: пар, горячие газы, воздух, лучистая энергия, эл/ток, индукционные токи, энергия солнца, гидротермальных вод.
ТО в 3 этапа: нагрев, пропаривание, охлаждение.
В виде цифр; например: 3 + 6 + 2 ч.;
Тмах = 80 %°С.; графически это выглядит так:
Тмах - для ПЦ: 60-80°С , На расширение Ц 50-60°С
-дляШПЦ 90-98°С
- для преднапряженных конструкций 80°С.
Скорость нагрева определенная: для малоподвижных смесей =20 - 25°С/ч, для жестких смесей =25- 35 °С/ч, для изделий с повышенной МРЗ 15- 10° С/ч.
τ1- предварительная выдержка;
τ2 подъем температуры в камере;
τз - изотермический прогрев;
τ4 охлаждение изделий.
ТВО=2 +3 +6 +2ч
Способы уменьшения длительности ТВО;
I Использование разогретых бетонных смесей.
2. Ступенчатый режим ТО с прогрессивно нарастающей температурой.
3. Автоматизация и т.д.
4. Применение пленкообразующих составов. Физико-химические процессы в бетоне при его твердении.
1 период: 1 камера, 2 бетон, 3 воздушная пора. В камеру подается nap (tи>tбет), пар конденсируется на поверхности изделия и прогревает, увлажняет поверхностные слои бетона(за З ч на поверхности конденсируется - 1.2 кг/м2), т.о. поверхностные слой оказываются более нагретыми. По законам теплофизики влага от поверхностных слоев перемещается во внутренние и проделывает капилляры следовательно ухудшается структура. Все компоненты имеют разные коэффициенты объемного расширения (у воздуха в 20-40 раз > чем у воды и ~ в100 раз > чем у твердых компонентов). Это отрицательно сказывается на структуре. Поэтому перед началом ТО не допускается чтобы вода находилась в свободном состоянии. Если в порах нет воды, то там есть воздух, который при нагревании расширяется и превращается в пар Т.к. поры имеют ограниченный объем и не дают паровоздушной смеси расширяться, то возникает внутреннее давление паровоздушной смеси 0,03 - 0,04 МПа. Если бетон не способен выдержать это давление, то его структура нарушатся, повышается пористость на 8- 15 %, снижается R, р, МРЗ. Страдают поверхностные слои конструкции.
Мероприятия но снижению отрицательного влияния ТО на структуру.
1. Предварительная выдержка nepel TO, чтобы бетон приобрел прочность достаточную для противодействия внутреннему давлению (R =до 1 МПа).
2. Применение разогретых бетонных смесей.
3. Обработка изделий в малонапорных и индукционных камерах (Р = 0,03 МПа).
4. Применение ступенчатых режимов с прогрессивно нарастающей температурой.
5. Прогрев теплоносителей с различной влажностью
6. Прогрев изделий в полностью закрытых формах.
7. Вакуумирование изделий перед ТВО.
8 Быстро увеличивать Р до max в автоклавах.
9. ТО изделий, поверхность которых перед ТО покрывается пленкообразующими композициями.
Iпериод
Наиболее интенсивно протекает взаимодействие компонентов цемента с водой, интенсивно формируется структура и набирается прочность. Отрицательных процессов нет.
II период При охлаждении изделий происходит интенсивное испарение влаги с поверхности; влага перемещается от внутренних слоев к поверхностным, что приводи! к нарушению структуры. Изделия следует охлаждать медленно (Vнагрева = V охлаждения) 10-15°С/час - изделия с повышенными требованиями по МРЗ и долговечности; 20 °С/час при использовании подвижных бетонных смесей; 30 °С/час при использовании жестких бетонных смесей.
Температура охлаждения не боле чем на 40 "С выше температуры цеха. Во время охлаждения поверхностные слои охлаждаются быстрее внутренних. При резком охлаждении возможно появление температурных трещин. Интенсивно испаряется влага из бетона, что приводит к усадочным трещинам на поверхности. В автоклавах резкий сброс Р при охлаждении приводил' к вскипанию воды н порах и нарушению структуры. По ГОСТу после ТО следует 4ч охлаждаться и испытывать на Rсж. Но бетон еще интенсивно упрочняется в пропаренных конструкциях в течение 1 суток. Желательно испытывать через 12-24 часа после ТВО.