Вводная часть.
Сумма мероприятий, обеспечивающих благоприятные условия твердения уплотненной бетонной смеси, а также способы, предохраняющие бетон от повреждения его структуры в раннем возрасте, составляют уход за бетоном. Организация ухода за бетоном должна быть проведена сразу после укладки и уплотнения бетонной смеси. Прочность бетона нарастает в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, которые нормально проходят в теплых и влажных условиях. Бетон при нормальных условиях постепенно набирает свою прочность и к 28 сут приобретает марочную прочность, причем в первые 3–7 сут прочность бетона растет более интенсивно и на 7-е сутки составляет 60–70 % марочной прочности. Для заводской технологии такие условия твердения бетона не приемлемы, так как они требуют больших площадей и большого количества форм.
В заводской технологии применяют ускоренные методы твердения –тепловую обработку изделий при обязательном сохранении влажности изделий. Чаще всего применяют прогрев изделий при атмосферном давлении в паровоздушной среде с температурой 80–85 °С или выдерживание в среде насыщенного пара при 100 °С. Стремятся применять насыщенный пар, чтобы исключить высыхание бетона и создать хорошие условия для гидратации цемента.
На заводах сборного железобетона применяют различные способы тепловой обработки изделий: пропаривание при нормальном давлении, электропрогрев, контактный обогрев, обработку лучистой энергии, обогрев в газовоздушной среде и др.
Процесс тепловой обработки бетона обычно состоит из подъема температуры до максимально установленного уровня, выдерживания при нем и охлаждения изделия до температуры окружающей среды.
Установки для тепловлажностной обработки предназначены для ускоренного твердения изделий. Обычно тепловлажностную обработку ведут до достижения 70% полной проектной прочности бетона. Установки для тепловлажностной обработки разделяют по следующим признакам:
По режиму работы – на установки периодического и непрерывного действия. Установки периодического действия в свою очередь подразделяются на две группы: на работающие при атмосферном и избыточном давлении. Установки непрерывного действия могут работать только при атмосферном давлении. В качестве установок периодического действия применяют ямные камеры, кассеты, пакеты, термоформы и автоклавы. Установки непрерывного действия изготовляют в виде горизонтальных и вертикальны камер, в которых происходит непрерывное или импульсное передвижение подвергаемого обработке материала.
По виду используемого теплоносителя различают установки, в которых используют водяной пар при атмосферном и избыточном давлениях; паровоздушную смесь, горячую воду, электроэнергию, продукты горения топлива и высокотемпературные органические теплоносители (горячие масла, даутерм, дитолилметан и др.).
Кроме установок для тепловлажностной обработки в технологии сборного бетона и железобетона применяют установки для разогрева бетонной смеси и подогрева заполнителей.
Характеристика исходных материалов.
Для тепловлажностной обработки железобетонных изделий в работе даны следующие характеристики исходных материалов и изготавливаемого изделия:
1) Портландцемент марки М 500 без добавок. Расход цемента составляет
Ц = 220 кг/м3;
2) Водоцементное отношение В/Ц = 0,5;
3) Водопотребность: В = Ц•(В/Ц) = 220·0,5 = 110 л/м3;
4) Расход щебня:
Щ=1000/(α·Пщ/ρощ + 1/ρщ)=1000/(1,1·0,43/1,48+1/2,6) =1420,45 кг/м3;
5) Расход песка:
П=ρп·(1000–Ц/ρц–В – Щ/ρщ)= 2,63·(1000 – 220/3,1 – 110–1420,45/2,6)=743,51 кг/м3;
6) Бетон: марка М250; теплопроводность λб = 1,85 Вт/м·С; теплоемкость
Сб = 0,84 кДж/кг·оС; плотность ρб = 2500 кг/м3;
7) Габариты ж/б изделия: 2200×1680×200 мм.
Описание конструкции и выбор режима работы установки.
На заводах сборного железобетона при использовании конвейерной технологии производства изделий применяются одноярусные щелевые камеры, представляющие собой горизонтальный туннель, в котором по рельсовому пути движутся вагонетки с изделиями. Движение вагонеток происходит по определенному ритму, за время цикла ТВО они проходят по длине щели три температурные зоны: разогрева, изотермической выдержки и охлаждения. Для интенсификации процесса теплообмена между средой и изделиями рекомендуется осуществлять в зоне активной тепловой обработки рециркуляцию среды. Рециркуляция применяется в щелевых камерах, использующих как паровоздушную среду прогрева, так и воздушно-сухую, например продукты сгорания природного газа.
В последнем случае камера оборудуется теплогенерирующими устройствами, а в объеме щели организуются условно-замкнутые контуры циркуляции (по числу теплогенераторов), в которых движущийся теплоноситель отдает свое тепло вагонеткам с изделиями и, охлаждаясь, поступает вновь на рециркуляцию, попутно подмешиваясь к горячим продуктам сгорания природного газа. Часть остывших продуктов сгорания природного газа выводится в атмосферу для поддержания в камере небольшого разрежения - 5...10 Па.
Одним из важнейших вопросов в технологической схеме производства изделий является выбор оптимальных режимов тепловлажностной обработки.