Контрольная работа: Вертикальные камеры паропрогрева
Впоследствии вывод о необходимости предварительного выдерживания был подтвержден многочисленными исследованиями различных авторов, а также практикой работы заводов сборного железобетона.
Было установлено, что преждевременное повышение температуры даже в условиях, исключающих возможность испарения влаги, отрицательно отражается на конечной прочности бетона. Оптимальное время предварительной выдержки бетона перед тепловой обработкой зависит от ряда факторов и оно тем меньше, чем тоньше помол цемента, чем меньше в нем белита и чем выше температура среды, в которой выдерживается бетон перед пропариванием. Оно составляет от 2 до 6 ч в зависимости от сроков схватывания цемента. Р.К. Малиновский провел детальные исследования по изучению влияния предварительного выдерживания перед пропариванием на бетоны, изготовление на пяти польских цементах. На основании опытов были сделаны выводы, что в большинстве случаев пропаривать бетон следует после 6-часовой выдержки. А.Б. Виткуп указывает, что предварительная выдержка не только повышает прочность бетона, но и обеспечивает получение более устойчивых прочностных показателей. Как показали исследования З. Райнсдорфа, оптимальное время предварительного выдерживания зависит также и от температуры пропаривания.
|
Оптимальным временем предварительного выдерживания может считаться начало схватывания бетона. Оно, в свою очередь, зависит не только от состава цемента и бетона, но и от температуры окружающей среды. Чем выше В/Ц и подвижность бетонной смеси и ниже температура окружающей среды, тем более продолжительным должно быть предварительное выдерживание изделий до пропаривания. Как показали исследования, в зависимости от этих факторов оптимальное время предварительного выдерживания бетонов на портландцементе может изменяться от 2 до 10 ч.
Однако в заводских условиях предварительное выдерживание свежеотформованных изделий связано с увеличением производственной площади, созданием дополнительного количества форм и потому обычно не применяется. Между тем при определенной организации производства изделия подвергаются предварительному выдерживанию, даже если оно специально не запланировано.
С момента изготовления первого пропариваемого в вертикальной камере изделия до последнего проходит определенный промежуток времени. При этом первое изделие получает максимальную выдержку, часто составляющую несколько часов (в зависимости от скорости формования изделий и объема пропарочной камеры), а последнее находится в камере всего несколько минут. Поэтому причиной неоднородной прочности бетона при пропаривании изделий в вертикальных камерах является не только неравномерное распределение температуры по высоте камеры, но также и различное предварительное выдерживание пропариваемых изделий.
Отсутствие специально запланированного предварительного выдерживания при организации заводского производства, особенно при пропаривании изделий с немедленной распалубкой, приводит к получению меньшей прочности как сразу после тепловой обработки, так и при последующем твердении. Вследствие этого увеличивается недобор прочности бетона в возрасте 28 суток по сравнению с бетоном нормального твердения.
Таким образом, в период предварительного выдерживания складывается определенная структура бетона, которая формируется в сравнительно спокойных условиях (без движения влаги, температурных деформаций составляющих бетон материалов и т.д.). Эта структура становится способной воспринимать тепловое воздействие при подъеме температуры без существенного изменения пористости.
Оптимальным временем предварительного выдерживания бетона следует считать период, за который бетон приобретает прочность порядка 3 5 кг/см2 . Вследствие этого для сокращения времени предварительного выдерживания можно рекомендовать все те методы, которые приводят к ускорению твердения: введение химических ускорителей твердения, домол цемента, как сухого, так и, особенно, мокрого, выдерживание при несколько повышенной температуре окружающей среды – 25–30°С и т.д.
1.2 Период подъема температуры в камере
В этот период температура в камере должна достигнуть заданной максимальной температуры пропаривания. Длительность этого периода может быть различной.
Рекомендуемая рядом исследователей скорость подъема температуры колеблется в весьма широких пределах (от 10 до 30С в 1 ч).
По мнению О.П. Мчедлова-Петросяна, время подъема температуры в изделии необходимо увязывать с началом собственного тепловыделения при твердении цемента. При этом бетонную смесь следует сразу помещать в предварительно нагретую до 60–80°С форму и прогрев изделия осуществлять в первые 1,5–2 ч. После того как начинается интенсивное тепловыделение цемента, подачу пара следует прекратить, чтобы дальнейший прогрев в течение 2–3 ч осуществлялся за счет собственного гидратационного тепла.
Ряд исследователей ставит скорость подъема температуры в зависимость в основном от двух факторов – массивности изделий и жесткости бетонной смеси.
Период подъема температуры по существу является подготовительным. От него зависит эффективность последующего твердения бетона. Так, например, быстрый подъем температуры при пропаривании изделий с немедленной распалубкой приводит к порче бетона (большое остаточное расширение, пониженная прочность, видимые трещины). При этом даже тщательное соблюдение режима в остальные периоды пропаривания и идеальный последующий уход не могут исправить дефектов, возникших в период подъема температуры. При пропаривании изделий в формах с открытой поверхностью быстрый подъем температуры ведет к вспучиванию этой поверхности.
Необходимо отметить, что весьма целесообразен ступенчатый подъем температуры до максимально принятой. Он заключается в быстром подъеме температуры в камере до 35–40°С, выдерживании при ней в течение 1,5–2,5 при дальнейшем быстром подъеме до 80–95°С.
Ю.С. Малинин и М.М. Капкин исследовали влияние отдельных периодов пропаривания на процесс гидратации цемента При этом степень гидратации определяли по контракции цементного теста, количеству химически связанной воды, выделившегося гидрата окиси кальция, а также на основании петрографических исследований.
Следовательно, период подъема температуры играет важную роль в формировании структуры бетона, пропариваемого без форм. От него зависит в основном степень понижения плотности этого бетона по сравнению с таким же бетоном нормального твердения.
Если большая часть поверхности изделия непосредственно соприкасается с паровоздушной средой, необходимо весьма медленно и осторожно повышать температуру в камере, так как свежеотформованное изделие должно самостоятельно противостоять температурным напряжениям. Поэтому при медленном подъеме температуры уже при 30–40° С. вследствие ускорения процессов твердения цемента бетон быстро приобретает необходимую структурную прочность и может уже воспринимать напряжения, возникающие при дальнейшем подъеме температуры. Особенно целесообразен ступенчатый подъем температуры с выдерживанием изделия в течение 1,5–2,5 ч при 30–40С.
В связи с тем, что разрыхлению от теплового воздействия подвергаются лишь поверхностные слон бетона, скорость прогрева не должна ставиться в зависимость от массивности изделий. Наоборот, при прогреве массивных изделий рекомендуется более интенсивный подъем температуры в камере, так как отношение разрыхленной части слоя к остальной массе бетона в них меньше, чем в тонких.
В массивных изделиях лежащие выше слои играют роль пригруза, препятствующего свободному расширению бетона. Кроме того, при более быстром подъеме температуры камеры массивное изделие будет быстрее прогреваться по всему сечению.
Скорость подъема температуры при пропаривании в зависимости от значения начальной прочности, достигнутой в период предварительного выдерживания, может ориентировочно приниматься по таблице.
Таблица 1 - Скорость подъёма температуры в зависимости от начальной прочности
| Н ачальная прочность бетона при сжатии, МПа | Скорость подъема температуры среды камеры, °С/ч |
| 0,1 - 0,2 | 10 - 15 |
| 0,2 - 0,4 | 15 - 25 |
| 0,4 - 0,5 | 25 - 35 |
| 0,5 - 0,6 | 35 - 45 |
| Более 0,6 | 45 - 60 |
Максимально допустимая температура бетона к концу периода нагрева не должна превышать 80-85°С при использовании портландцементов (в том числе с минеральными добавками) и 90 - 95 °С при использовании шлакопортландцементов.
1.3 Период изотермического прогрева изделий в камере
После подъема температуры до заданного максимума следует период изотермического прогрева, когда изделие определенное время выдерживается при принятой постоянной температуре.
Как известно, интенсивность твердения меняется во времени. Так, при нормальных условиях твердения при температуре 20°С бетон умеренно жесткой консистенции за первые 3-5 суток приобретает 50% марочной прочности, а остальные 50%–за 23-25 суток. Аналогичная картина наблюдается и при пропаривании. В первые часы имеет место интенсивное нарастание прочности бетона, которое замедляется по мере увеличения продолжительности пропаривании. Таким образом, при пропаривании прочность бетона возрастает непропорционально увеличению градусо-часов.
Как известно, интенсивность твердения бетона как в нормальных условиях, так и при пропаривании в значительной степени зависит от водоцементного отношениями жесткости бетонной смеси. Так, жесткие бетонные смеси с низким В/Ц набирают высокую прочность в первые дни и часы твердения, а в подвижных бетонах процесс нарастания прочности растянут во времени.
Однако в соответствии с теорией градусо-часов все бетоны независимо от их состава и В/Ц при твердении в течение одного, и того же периода должны иметь одинаковую относительную прочность.