5.5. Автоклавные установки

Автоклавные установки предназначены для тепловлажностной обработки бетонных, железобетонных и силикатных изделий в среде с избыточным давлением.

Наличие избыточного давления среды в начале тепловой обработки и возрастающая относительная влажность паровоздушной среды в процессе ее способствуют повышению физико-механических свойств твердеющего бетона, сокращению длительности обработки и уменьшению расхода цемента.

Повышенное давление в сочетании с высокой температурой активизируют реакции гидратации вяжущих; формирование структуры свежеуложенного бетона проходит в благоприятных условиях при постоянно действующем давлении. Под воздействием давления в изделии происходит обжатие поверхностных слоев материала, повышающее прочностные свойства бетона, улучшающее морозостойкость и уменьшающее водопоглощение. Автоклавный способ обработки позволяет получать высококачественные изделия даже при применении низкомарочных цементов или местных вяжущих, а также теплоизоляционные материалы (пенобетоны, ячеистые бетоны).

Рабочее избыточное давление в автоклавах 0,8 - 2,5 МПа. Оптимальные значения температуры среды и давления при изотермическом выдерживании и его продолжительность зависят от вида вяжущего: при применении вяжущих на основе извести и портландцемента они находятся в пределах 1,2... 1,6 МПа, а некоторых побочных продуктов промышленности (например нефелинового цемента) – 1,6...2,5 МПа.

Р ис. 5.11. Автоклав:

1 – механизм подъема крышки; 2 – гидроцилиндр; 3 – предохранительный клапан; 4 – маслопроводы; 5 – электропривод; 6 – корпус: 7, 8, 17 – перепускной, выпускной и впускной штуцера; 9 – байонетный затвор; 10 – крышка; 11 – перфорированный паропровод; 12 – штуцер удаления конденсата; 13,16– подвижная и неподвижная опоры; 14 – продувочный штуцер; 15 – рельсовый путь

Автоклав представляет собой стальной цилиндрический сосуд диаметром 2,6 или 3,6 м длиной 17...21 м с одной (тупиковый) или двумя крышками (проходной). Массивный стальной корпус 6 с толщиной стенок 20...30 мм выдерживает высокое давление. Он установлен на одной неподвижной опоре 16 и нескольких подвижных опорах 13, что позволяет ему перемещаться при нагревании и охлаждении. Автоклав имеет механизмы подъема крышек / и байонетные затворы 9, обеспечивающие его герметичность. Прижим байонетных колец и подъем крышек осуществляется гидравлической системой, состоящей из электропривода 5 насосной станции, маслопроводов 4 и гидроцилиндров 2. Загрузку изделий в автоклав производят тележками с помощью переходного мостика, соединяющего рельсовый путь в цеху с рельсами 15 внутри автоклава. '

Система пароснабжения состоит из следующих элементов: продувочный 14, впускной 17, перепускной 7, выпускной 8 штуцера с регулирующей и запорной арматурами; система удаления конденсата, подсоединенная к штуцеру 12; предохранительный клапан 3. Пар в автоклаве распределяется сопловой подачей или через перфорированный паропровод 11, режим подачи пара регулируется программным регулятором температур ПРЗ или РПТА-2.

Перед началом запаривания автоклав продувают паром для удаления воздуха, снижающего интенсивность теплообмена. В первый период обработки происходит прогрев изделий до температуры 100 °С при обильной конденсации пара на изделиях и стенках автоклава; во второй период температура и давление повышаются до принятого максимального значения, что сопровождается прогревом и обжатием бетона. После периода изотермического выдерживания, длительность которого связана с толщиной изделия, видом материала и величиной давления, наступает период охлаждения. Он наиболее опасен из-за возможного нарушения структуры материала. Так, при снижении давления в автоклаве в материале некоторое время сохраняется максимальное давление и возникающий градиент давления может превысить допустимые значения. При этом резкое снижение давления в среде может привести к тому, что находящаяся в изделии влага окажется перегретой и произойдет бурное вскипание по всему объему изделия. Поэтому снижение давления и температуры производится по ступенчатому графику с промежуточными выдерживаниями для выравнивания давлений и температур по объему изделия. Для экономии пара график режима обработки изделий составляют для нескольких автоклавов так, чтобы подъем давления в одном совпадал со снижением в другом; в этом случае пар перепускают в другой автоклав до выравнивания давления в них

В некоторых случаях после снижения давления до атмосферного производят вакуумирование. Вакуумирование крупноразмерных изделий из ячеистого бетона в период охлаждения после достижения атмосферного давления дает возможность снизить влажность изделий и ускорить их охлаждение без потери прочности. Вакуумирование также создает дополнительный градиент давления в теле изделия, обусловливающий движение влаги от центра к периферии и необходимое обезвоживание ячеистого бетона.

После открытия крышки или выгрузки изделий из автоклава изделия необходимо выдерживать в условиях цеха, так как внутри них еще достаточно высокая температура и процесс охлаждения бетона продолжается.

Эффективность автоклавного способа обработки в значительной степени зависит от степени заполнения автоклавов изделиями, т. е. укладка изделий должна быть максимальной по всему объему. Длину автоклава выбирают в соответствии кратности его размеров размерам типовых обрабатываемых изделий.