Работа №9 Контроль тепловой обработки бетонных и железобетонных элементов.

9.1. Назначение тепловой обработки и факторы влияющие на режим ТВО.

Тепловая обработка сборных бетонных и железобетонных изделий производится при их изготовлении с целью ускорения твердения бетона и достижения им передаточной, распалубочной, отпускной и проектной прочности.

Под передаточной прочностью бетона элементов понимается нормируемая прочность бетона предварительно напряженных изделий к моменту передачи на него предварительного натяжения арматуры. Величина передаточной прочности составляет 65-80% от марочной. Под распалубочной прочностью понимается такая его минимальная прочность при сжатии, при которой возможны распалубка и безопасный внутризаводской транспорт элементов без их повреждения. Величина распалубочной прочности устанавливают для каждого вида элементов заводом-изготовителем.

Под отпускной прочностью бетона элементов понимается такая нормируемая прочность бетона при сжатии, при которой изделие допускается отгружать потребителю. Минимальная прочность для тяжелого бетона для теплого времени года установлена 50%, но в большинстве составляет 70%, в зимний период 85-90%, а для некоторых изделий 100%. Назначение отпускной прочности производится с учетом условий строительства и времени года.

Под проектной маркой бетона элементов понимается нормируемая прочность бетона в возрасте 28 суток. Проектная марка указывается в рабочих чертежах или ГОСТах на элемент в натуральных показателях –М400 (40 МПа).

Величина отпускной и передаточной прочности указывается в % от величины проектной марки бетона элемента.

Тепловая обработка должна быть направлена на достижение максимального ускорения твердения бетона при минимально возможных затратах энергетических ресурсов и цемента и при соблюдении требований к качеству и долговечности изделий.

На эффективность тепловой обработки влияют следующие факторы:

1. Вид цемента, его минералогический состав, активность.

2. Состав бетонной смеси и в/ц отношение.

3. Способы ТО и режимы ТО.

9.2. Выбор режима тепловой обработки.

Выбор способа тепловой обработки зависит от вида изготавливаемых изделий и способа производства.

Классификация методов тепловой обработки для тяжёлых и лёгких бетонов.

Признак классификации	Теплоноситель	Метод тепловой обработки	Вид теплового агрегата
Вид теплоносителя	Насыщенный водяной пар	Пропаривание при атмосферном давлении	Ямные, туннельные, вертикальные пропарочные камеры, термоформы, кассеты, термопосты для ТО труб.
	Горячий воздух или паровоздушная смесь с пониженной влажностью до100%, выше 100˚С.	Прогрев в сухой среде	Щелевые камеры, термоформы, кассеты.
	Электроэнергия	электрообогрев	Специальные электронагревательные устройства ТЭНн, КЭНн, греющие сетки
		электропрогрев	-
		Индукционный прогрев	Электромагнитные камеры, колпаки
По температуре и давлению	Насыщенный пар до 100˚С	Пропаривание при низком избыточном давлении 0.06МПа	Малонапорные ямные камеры

При непосредственном контакте открытых поверхностей изделий с теплоносителем должны применятся насыщенный пар или паровоздушная смесь, обеспечивающая относительную влажность на стадии изотермического прогрева 90-100%. Общий цикл ТО подразделяются на следующие периоды: От момента окончания формования до начала повышения температуры в агрегате – период предварительного выдерживания;

- от начала повышения температуры среды, до достижения наивысшего уровня температуры – период подъёма температуры;

- выдерживание при наивысшей заданной температуре – период изотермического прогрева;

- понижение температуры среды агрегата – период охлаждения.

Каждый их этих периодов по своему влияет на рост прочности и структуру бетона. Обозначение режима выражается суммой отдельных его периодов в часах.

Назначение режимов ТО заключается в установлении оптимальной продолжительности отдельных периодов с целью получения заданных физико-механических свойств бетона.

Предварительное выдерживание необходимо для достижения бетоном определённой прочности, позволяющей воспринимать тепловое воздействие без нарушения его структуры. Время предварительного выдерживания выбирают в зависимости от состава бетона, конструкционных особенностей элемента.

Длительность выдерживания не является постоянной величиной и колеблется от 1…2 до 4…8 ч. Чем выше марка цемента и бетона, температура окружающей среды, жесткость бетонной смеси, тем короче время выдерживания.

Существенное влияние на формование структуры бетона оказывает период подъёма температуры. Разница температуры наружных и внутренних слоёв бетона вызывает появление внутренних напряжений и тем в большей степени, чем выше скорость подъёма температуры. Расширение паровоздушной фазы в бетоне также вызывает появление внутренних напряжений.

Скорость подъёма температуры среды должна назначаться с учётом начальной прочности бетона, достигаемой в период предварительного выдерживания. Повышение температуры среды камеры со скоростью более 60˚С в час не рекомендуется.

Оптимальная температура изотермического прогрева при использовании ПЦ 80…85˚С, при использовании ШПЦ температура принимается 90…95˚С.

Длительность изотермического выдерживания назначают в зависимости от требуемой прочности бетона в изделиях после тепловой обработки.

При введении хим.добавок ускорителей твердения можно снизить температуру изотермического прогрева на 10…15˚С или сократить на 2-3 часа. Это проверяется опытным путём.

При введении пластификаторов корректировка режима ТО должна быть увязана с технологическим приёмом и целью их введения.

9.3. Тепловая обработка в камерах ямного типа.

Формы в камере устанавливают в штабель по 5-8 штук с зазорами 30-50 мм для улучшения теплопередачи. Зазоры между формами с изделиями обеспечиваются автоматическими стойками, установленными в камере, или металлическими прокладками.

Пар в камеру поступает через перфорированный провод, уложенный в камере по её внутреннему периметру на расстоянии 300-500мм от пола.

В ямных пропарочных камерах, глубиной более 2,5м для устранения неравномерности распределения температуры по высоте, рекомендуется применять специальные устройства, использующие энергию паровой струи, или камеры с дополнительной разводкой труб в верхней части.

В ямных малонапорных камерах продолжительность ТО сокращается на 3-5 часов, за счёт прогрева при избыточном давлении паровоздушной среды от 0,02 до 0,6 МПа, влажность 100%.

9.4. Тепловая обработка в камерах непрерывного действия.

Тепловая обработка в камерах щелевого типа происходит по мере продвижения форм вагонеток вдоль камеры, проходя при этом зоны: предварительной выдержки и подъёма температуры; максимальных температур; охлаждения. Для разделения зон рекомендуется применять шторные разделители или воздушные завесы. Высота камеры около 1м. Период подъёма температуры 40-60˚С происходит в среде с влажностью 40-60%, а период изотермической выдержки с влажностью 90-100% при температуре 80-85˚С.

В зоне предварительной выдержки и подъёма температуры изделие должно находиться не менее одного часа.

Общий цикл ТО определяется ритмом работы и длинной конвейера. Особенностью тепловой обработки лёгких конструкционно-теплоизоляционных бетонов заключается в том, что кроме получения заданной прочности в определённые сроки, нужно обеспечить отпускную влажность изделий.

Для предотвращения возможного появления трещин отпуск напряжения арматуры рекомендуется осуществлять на не остывший бетон и производить распалубку изделий.

9.5 Тепловая обработка в автоклавах.

Автоклавная обработка – разновидность тепловлажностной обработки, применяемой для ускорения твердения бетона.

Твердение бетона происходит в среде насыщенного водяного пара обычно под давлением 0,9-1,3 МПа при 175-191˚С. Можно выделить 5 этапов автоклавной обработки – запаривания.

Первый этап имеет место от начала пуска пара до установления в автоклаве температуры 100˚С. Развитие максимального температурного перепада между средой и поверхностью изделий, достигающего 30-50˚С на этом этапе автоклавной обработки может вызвать нежелательные явления.

Второй этап начинается с момента подъёма давления в автоклаве, то есть при температуре более 100˚С.

Третий этап – выдержка изделий при постоянном давлении и температуре. Через 30-60 минут выдержки выравнивается температура по сечению изделий.

Четвертый этап начинается с момента снижения давления. На этой стадии в материале могут появиться трещин, и для их предотвращения важно снижать давление в автоклаве как можно медленнее.

Пятый этап – охлаждение изделий от 100˚С до нормальной температуры.

Режим автоклавной обработки зависят от вида исходных материалов, конструктивных особенностей изделий и других факторов. Оптимальное давление при изотермическом выдерживании составляет 1,2-1,6 МПа.

Для сокращения сроков спуска давления и с целью уменьшения влажности изделий после снижения давления рекомендуется вакуумирование автоклавного пространства в течение 1-2 часов до разряжения 50-60 МПа. В результате вакуумирования давления водяного пара внутри изделий становится выше автоклавного на 0,015-0,025 МПа, что способствует снижению температуре и сушке и изделий.

Автоклавы оборудованы магистралями для впуска насыщенного пара, перепуска пара в атмосферу или в утилизатор и для конденсатоотвода. Для снижения потерь теплоты поверхность автоклавов и всех паропроводов покрывают теплоизоляцией. Для компенсации температурных деформаций автоклав монтируют на фундаментных опорах, из которых передняя неподвижная, а остальные – подвижные.