5.4.6 Тепловая обработка бетона
В естественных условиях при температуре 20 °С бетон набирает допустимую минимальную отпускную прочность 50 % от марочной через 2–7 суток. Эти сроки неприемлемы при заводском изготовлении железобетонных изделий. Эффективным средством ускорения твердения бетона является тепловая обработка. При повышении температуры от 20 до 80 °С скорость твердения повышается в 8–10 раз.
Общий цикл тепловой обработки составляет от 2,5 до 24 ч. Чаще всего – 12–13 ч. Сюда входит предварительное выдерживание не менее 2 часов, подъем температуры – 3 ч, изотермический прогрев при максимальной установившейся температуре 60–100 °С – 6 ч и охлаждении до температуры помещения – 2 ч. При применении закрытых форм предварительная выдержка может и не производиться, и температура прогрева может достигать 100 °С.
При производстве сборных железобетонных изделий применяются различные способы их тепловой обработки: пропаривание при нормальном давлении пара, продуктами сгорания природного газа, обработка в автоклавах, нагрев в закрытых формах, электротермообработка.
Самым распространенным способом ускоренного твердения бетона является пропаривание в камерах с температурой 60–100 °С при атмосферном давлении. Он применяется при выпуске 85 % изделий заводского изготовления. Применяются камеры периодического и непрерывного действия. Чаще всего ямные камеры периодического действия (рисунок 5.8). Камера закрывается крышкой с гидравлическим или песчаным затвором. Пар поступает через закольцованную трубу. При конвейерном производстве изделий применяются камеры непрерывного действия – туннельные, щелевые и вертикальные. Камеры выполняются из тяжелого бетона. Коэффициент использования полезной энергии (КПИ) в них не более 20 %, так как теплоемкость ограждений из тяжелого бетона превышает в 5–6 раз теплоемкость прогреваемых изделий. Увеличение КПИ возможно за счет повышения термического сопротивления стен, днища, крышки камер и снижение их теплоемкости. При замене тяжелого бетона на керамзитобетон КПИ повышается до 50–55 %. Еще большую эффективность дают ограждения с теплоизоляционным слоем, защищенным от увлажнения металлическим листом, применением ограждений с экранной гидроизоляцией.
Самый
дешевый способ тепловой обработки
изделий
– использование в качестве теплоносителя
продуктов сгорания природного газа.
Тепловую обработку ведут в ямных или
щелевых камерах. Газ сжигают в
теплогенераторах,
получая оптимальную
температуру 80–85
°С
для тяжелых бетонов и 90–95
°С для легких конструкционно-теплоизоляционных.
В Ка ме-
м
Рисунок 5.8 – Пропарочная камера:
1
– уплотнение; 6 и 2 – верхняя и нижняя
перфорированные трубы подводки пара;
3 – трубопровод
подогретой воды; 4
– водопроводная труба; 5 – паропровод
из котельной
Тепловую обработку в автоклавах ведут при температуре водяного пара 174,5–200 °С и давлении 0,8–1,5 МПа. Этот способ в основном применяют для изделий из ячеистого бетона и реже – из тяжелого бетона.
Контактный обогрев происходит через плотные непроницаемые перегородки. На таком принципе работают кассетные установки и горизонтальные термоформы. Теплоносителем служит пар, газ, горячая вода, петролатум. В кассетах изготавливают плоские изделия для жилищного строительства, в горизонтальных термоформах, в основном,– стеновые панели из легких бетонов на пористых заполнителях.
Электротермообработка осуществляется электродным прогревом (электропрогрев), обогревом электронагревателями (электрообогрев) и нагревом в электромагнитном поле.
При элекродном прогреве через бетон пропускается переменный электрический ток, который подается металлическими электродами, расположенными внутри или на поверхности изделий. Бетон является сопротивлением, в котором электрическая энергия превращается в тепловую.
Электрообогрев осуществляется высокотемпературными и низкотемпературными нагревателями. Высокотемпературные создают температуру более 250 °С. Это ламповые теплоизлучатели, спирали, ТЭНы, коксиальные нагреватели и др. К низкотемпературным относят сетчатые, проволочные нагреватели, греющие шнуры и др.
При индукционном способе изделие помещается в переменное магнитное поле, создаваемое индукционной обмоткой. При этом в ферромагнитном металле и в замкнутых контурах формы и арматуры индуктируются вихревые токи и образуется теплота, которая нагревает бетон.