ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИИ

РЕЖИМЫ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ БЕТОНА

Цикл тепловой обработки бетона состоит из сле­дующих трех периодов: подъема температуры, прогрева в тече­ние определенного времени при максимальной температуре (изо­термический период) и охлаждения изделий до температуры окружающей среды. Эти периоды не имеют строго установлен­ной продолжительности, она изменяется в зависимости от соста­ва цемента и бетона, а также от требуемой прочности изделий.

Тепловой обработке может предшествовать период выдержи­вания свежеотформованных изделий при температуре окружаю­щей среды, что способствует повышению прочности бетона после прогрева. Преждевременное повышение температуры твердею­щего бетона сопровождается быстрым уплотнением оболочки новообразований вокруг зерен цемента, что приводит к замедле­нию химической реакции между цементом и водой.

Предварительное выдерживание изделий в течение 4—6 часов дает существенный эффект для бетонов на портландцементах при необходимости быстрого подъема темпе­ратуры прогрева. Предварительное выдерживание особенно це­лесообразно при добавлении в бетон СаС12, это позволяет сокра­тить сроки прогрева. Для бетонов на шлако - и пуццолановых портландцементах, особенно при возможности медленного подъ­ема температуры, предварительное выдерживание изделий мало эффективно.

* Влияние технологических факторов на эффективность тепловой обра­ботки бетона рассматривается в курсе «Технология бетона».

В заводских условиях предварительное выдерживание све - жеотформованных изделий связано с увеличением производст­венной площади, необходимостью увеличения, числа форм и по­тому обычно не применяется. Только некоторая часть изделий практически выдерживается в связи с накапливанием партии изделий для совместной тепловой обработки в камерах.

Во многих случаях возможно предварительное выдержива­ние бетонной смеси перед укладкой, что, по данным проф. С. А. Миронова, так же эффективно, как и выдерживание из­делий.

Подъем температуры бетона следует осуществ­лять с определенной скоростью, зависящей от ряда факторов: жесткости бетонной смеси, продолжительности предварительно­го выдерживания изделий, типа формы и др.

На основании многочисленных исследований скорость подъе­ма температуры бетонов с жесткостью 30 Сек и более рекомен­дуется принимать (град/ч):

Для изделий толщиной до 10 См . То же, до 25 См.

Для крупных изделий

Скорость подъема температуры оказывает основное влияние на величину остаточного расширения бетона, с целью его умень­шения рекомендуется ступенчатый режим подъема температуры. Сущность ступенчатого режима заключается в довольно быст­ром (0,5—1 Ч) подъеме температуры до 40—50°, выдерживании при этой температуре в течение 1,5—2,5 Ч ив дальнейшем ин­тенсивном подъеме температуры (0,5—1 Ч) до максимально при­нятой температуры прогрева.

Изотермический прогрев бетона характеризуется принятой максимальной температурой среды и продолжитель­ностью прогрева, которые зависят от вида цемента, жесткости бетонной смеси и необходимой прочности бетона после тепловой обработки.

В период изотермического прогрева, т. е. при поддержании заданной максимальной температуры среды, происходит даль­нейший нагрев внутренних слоев изделий вследствие экзотерми­ческой реакции твердения цемента, что приводит к повышению температуры бетона на 7—15° выше температуры среды. Наибо­лее интенсивное тепловыделение происходит в первые 3—4 часа прогрева, затем начинается понижение температуры бетона до выравнивания ее с температурой среды. Остывание бетона про­исходит медленнее, чем среды, особенно в массивных изделиях.

Многообразие факторов, влия. ющих на интенсивность тверде­ния бетона, затрудняет установление надежной математической зависимости прочности бетона от режима тепловой обработки. Поэтому при предварительных расчетах пользуются графиками
нарастания прочности бетона, составленными на основании мно­гочисленных опытов (рис. 59).

При прогреве бетона жесткостью более 100 Сек получение 70% проектной прочности достигается в зависимости от темпе­ратуры изотермического прогрева в течение 3—6 Ч.

Оптимальная продолжи­тельность изотермического прогрева при температуре 100° составляет 4 Ч, так как затем происходит паде­ние прочности. При прогре­ве шлакопортландцементов и пуццолановых портланд - цементов особенно целесо­образно применение высо­ких температур 95—100°.

При прогреве в среде с бо­лее низкой температурой можно получить прочность бетона выше, но это требует значительного увеличения продолжительности про­грева.

Формирование структу­ры бетона в период тепло­вой обработки в значитель­ной степени зависит от ре­жима и условий ее осуще­ствления. Бетон при прогре­ве приобретает остаточное расширение, которое может привести к значительному снижению прочности изде­лий. Снижению остаточного расширения способствуют предварительное выдержи­вание изделий до прогрева и медленный подъем темпе­ратуры. Прогрев железобе­тонных изделий в металли­ческих формах создает луч­шие условия для структу-

Рообразования бетона, так как форма в процессе прогрева пре­пятствует свободному расширению бетона, способствуя получе­нию более плотной структуры его.

По данным проф. С. А. Миронова, влияние металлической
«формы и укрытия поверхности бетона при его прогреве характе­ризуется следующими цифрами, показывающими нарастание прочности бетона после прогрева (кг/см2):

Такая разница в прочностных показателях объясняется толь­ко различными условиями формирования структуры бетона и, главным образом, значительным остаточным расширением бе­тона, величина которого изменяется от 0,1 до 2—3 Мм/м [51].

Быстрый подъем температуры при прогреве изделий в фор - :мах с открытой поверхностью часто приводит к вспучиванию и шелушению поверхности. Прогрев изделий в кассетных формах, в которых остается всего 2—4% свободной поверхности бетона, .обеспечивает лучшие условия для твердения изделий, что поз­воляет вести интенсивную тепловую обработку с сокращенным циклом.

Остывание изделий на многих заводах сборного желе­зобетона происходит естественным путем вследствие прекраще­ния подачи пара в камеры, открывания крышек камер и т. п. Снижение температуры изделий при этом происходит медленно (5—10° Град/ч), значительно увеличивается теплоотдача внутрь помещения, что приводит к туманообразованию и конденсирова­нию влаги, ухудшая санитарные условия работы. Более целесо­образным является принудительное охлаждение по заданному режиму посредством отсоса пара и вентиляции камер.

Допускаемая скорость снижения температуры в зависимости от полученной прочности бетона и толщины изделий колеблется в пределах 25—50 Град/ч. Чем выше прочность бетона, тем больше может быть температурный перепад без опасения ухуд­шить структуру бетона вследствие возникающих при этом внут­ренних температурных напряжений. При прогреве распалублен­ных изделий скорость снижения температуры должна быть уменьшена приблизительно на 20%.

Режим тепловой обработки бетона, характеризующийся ско­ростью подъема и снижения температуры, максимальной темпе­ратурой и продолжительностью изотермического прогрева, уста­навливается на основании рассмотренных положений.

Нормами технологического проектирования рекомендуются оптимальные режимы твердения с учетом различных производ­ственных условий. В табл. 7 приведены расчетные максималь­ные режимы тепловой обработки изделий из тяжелых бетонов на портландцементе для получения 70% проектной прочно­сти [109].