Вопрос № 23. Тепловая обработка бетона

Эффективность применения бетона определяется темпами производства железобетонных изделий. Решающим средством ускорения твердения бетона в условиях заводской технологии сборного железобетона является тепловая обработка.

Процесс тепловой обработки занимает 70 80% времени всего цикла изготовления изделий. На тепловую обработку расходуется до 70% всей тепловой энергии на производство сборного железобетона. Затраты на тепловую обработку обусловлены не только затратами на пар и другие виды энергии, с ней связано количество форм и раскод цемента. Длительность тепловой обработки определяет времяоборачиваемости отдельных форм, стоимость которых составляет существенную долю стоимости всех производственных фондов предприятия.

До 85% всей продукции заводского производства подвергается пропариванию в камерах при нормальном атмосферном давлении пара при температуре среды 60 100°С. Кроме пропаривания применяют запаривание - обработку бетона в автоклавах при температуре насыщенного водяного пара 174-190°С и давлении 0,9 1,3 МПа; нагрев в закрытых формах с контактной передачей теплоты бетону от различных источников через ограэдающие поверхности формы; электропрогрев бетона и прогрев бетона индукционными токами в электромагнитном поле.

Продолжительность тепловой обработки колеблется от 2,5 до 24 часов (в большинстве случаев 12 13 часов). Ускорение пропаривания без эффективных технологических приемов приводит к увеличению расхода цемента. Интенсификацию тепловой обработки необходимо осуществлять одновременно со следующими мероприятиями:

введение химических добавок - ускорителей твердения;

формование из горячих смесей;

двухстадийная тепловая обработка;

использование цементов повышенного качества.

Тепловая обработка сборных железобетонных изделий производится до достижения ими требуе-мой отпускной (передаточной, распалубочной) прочности. При этом должна обеспечиваться необходимая прочность в возрасте 28 суток после пропаривания, т.е. заданная проектная марка бетона. Под отпуск-ной прочностью бетона понимается такая прочность, при которой изделие разрешается отгружать с завода потребителю.

Возможность сократить длительность цикла изготовления изделий позволяет ускорить оборачи-ваемость парка форм и улучшить использование производственных площадей. В настоящее время на предприятиях сборного железобетона для ускорения твердения применяют тепловую обработку в ямных и тоннельных камерах, формах и кассетах с паровыми отсеками, на прокатных станах, в автоклавах и т.п., причем в качестве теплоносителей в основном используют острый пар и паровоздушную смесь.

Все установки для тепловой обработки бетона при нормальном давлении можно разделить на две группы: камеры пропаривания и пропаривание в формах с контактным прогревом. К первой группе относятся установки, в которых форма с обрабатываемым изделием помещается в среду теплоносителя. В тепловых установках второй группы теплоноситель воздействует на изделие через форму или устройства, размещенные в самих формах (кассетах, термоподдонах, термобортах, термовкладышах). В конвейерном производстве применяют горизонтальные термопакеты и вертикальные термокассеты.

В производстве сборных железобетонных изделий эксплуатируются различные камеры пропаривания: ямные, многоярусные тонельные, одно- и двухярусные щелевые и вертикальные.

Наиболее распространены ямные камеры, которые целесообразно применять при поточноагрегатном методе производства. Недостатки ямных камер: использование значительных производственных площадей для их размещения, разные температурные условия - более высокая температура вверху камеры и более низкая внизу (перепад температур может составлять 33 35°С), невозможность обеспечения различных режимов для разнотипных изделий.

Тепловлажностная обработка изделий с помощью пара складывается из следующих периодов:

 предварительного выдерживания (от конца формования до начала подъема температуры в камере);

 подъема температуры (от начала подъема температуры в камере до достижения заданной температуры изотермического прогрева);

 изотермического прогрева, т.е. выдерживания при заданной наивысшей температуре среды в камере;

 остывания (понижения температуры среды камеры и изделий).

Пропаривание бетона значительно ускоряет физико-химические процессы твердения, что позволяет в короткий срок получать бетоны требуемой прочности. В то же время при пропаривании возникают деструктивные процессы, которые повышают пористость и понижают физико-механические свойства бетона. Структурные нарушения в бетоне изделия могут возникать главным образом в период подъема температуры, а также при охлаждении изделия.

Для устранения этих недостатков необходимо применение предварительного выдерживания бетона, рациональных скоростей подъема и снижения температуры, использование горячих бетонных смесей, предварительно разогретых паром или электрическим током.

При тепловлажностной обработке изделий в кассетах прогрев изделий осуществляется контактным методом. В качестве теплоносителей используют водяной пар, горячий воздух, отходящие дымовые газы, ТЭНы, гибкие сетчатые и другие электронагреватели. В кассетных формах следует применять быстрый подъем температуры со скоростью 60 70°С в час, а максимальную температуру прогрева - не ниже 85°С и не выше 95°С. Перепад температур в различных точках по площади разделительных отсеков допускается не более 15 20°С. Стадию изотермического прогрева в кассетах можно разделить на два периода: изотермический прогрев с подачей тепла (пара) в тепловой отсек и период термосного выдерживания после отключения подачи тепла (пара).

Прогрев изделий в термоформах осуществляется также как в кассетах, кондуктивным методом с помощью различных теплоносителей.

Для правильного выбора типа камер и режимов их работы надо пользоваться основными характеристиками работы камер - коэффициентами оборачиваемости камер, загрузки (использования камер) и др.

Количество ямных пропарочных камер для одной формовочной линии при поточно-агрегатном производстве изделий определяют по формуле:

M = 60·h·Tk/24·tц·m, где

m – количество форм с изделиями, размещаемых в камере; Tk – средняя продолжительность оборота ямной камеры при пятидневной рабочей неделе, ч (определяется по графикам, исходя из продолжительности пропаривания S и цикла загрузки изделий в камеру tц·m).

Цикл оборота камеры вычисляют по формуле:

T0 = tз+tр+tт+tв , где

tз – время загрузки изделий в камеру (определяется числом форм с изделиями, загружаемых в одну камеру, и продолжительностью цикла формования tз = tц·m);

tр – продолжительность разгрузки изделий из камеры;

tт – продолжительность ускоренного твердения бетона изделия;

tв – продолжительность выдерживания изделия до тепловой обработки, если оно производится в камере.

Съем продукции с 1 м3 объема камеры в 1 сутки рассчитывают по формуле:

С = Коб·Ко , где

Коб – коэффициент оборачиваемости камер за 1 сутки: Коб = 24/Т0;

Ко – коэффициент заполнения камер бетоном.

Съем продукции с 1 м3 камер твердения в год определяют по формуле:

Сг = К0·Коб·В1 , где

В1 – расчетный фонд времени работы оборудования за 1 год при принятом режиме работы цеха.