Теоретические основы тепловой обработки сборных железобетонных конструкций при их изготовлении

Введение.

Практически при производстве всех строительных изделий конструкций используется тепловая энергия и теплотехническое оборудование.

Тепловая обработка является общим технологическим приемом, обеспечивающим ускоренное твердение бетона.

Свойства железобетонных конструкций, особенно их долговечность, в большой мере зависят от режимов тепловой обработки, вида и работы тепловых установок. Под режимом тепловой обработки понимают совокупность условий теплового и массообменного воздействия на материал: изменение температуры среды, скорость течения газов, или жидкости, омывающих материал, концентрацию газов, их давление. Таким образом, тепловой режим – это совокупность тепловых, массообменных и гидродинамических процессов, происходящих в тепловой установке.

Термообработка является завершающей технологической операцией, направленной на ускорение твердения бетона и получение необходимых свойств. Среди многочисленных факторов, определяющих основные свойства бетона, большое значение имеют физико-химические и структурообразующие процессы.

В процессе термообработки влажных материалов изменяются их технологические свойства. Во всех случаях оптимальный режим термообработки должен определяться технологическими свойствами материала и закономерностями их изменения при удалении влаги и воздействия тепла. Технологические свойства материала зависят от формы и вида связи влаги с веществом и от механизма переноса влаги и тепла в процессе термообработки. Процесс тепловлажностной обработки бетонов является процессом тепло - и массобмена в системе дисперсной среды при наличии фазовых и химических превращений.

Классификацию тепловых установок, применяемых на предприятиях по производству сборного железобетона, производят по разным классификационным признакам.

По виду теплоносителя подразделяют установки для ТВО с использованием водяного пара, горячего воздуха, горячей воды, высокотемпературных органических жидкостей, продуктов сгорания газа, электрической и солнечной энергии.

По режиму работы тепловые установки различают периодического и непрерывного действия. Тепловая обработка бетона в установках периодического действия осуществляется при их стационарном положении в рабочей камере и изменении теплового режима во времени. Для установок непрерывного действия характерным является стационарное распределение температурных зон по длине рабочей камеры и последовательное прохождение через них движущихся прогреваемых изделий.

Теоретические основы тепловой обработки сборных железобетонных конструкций при их изготовлении.

Тепловлажностная обработка оказывает существенное влияние на конечную прочность бетона. Прочность пропаренных бетонов зависит от многих факторов: вида цемента, водоцементного отношения, режима тепловой обработки и др. Так же как и при нормальном твердении, основным фактором, определяющим величину абсолютной и относительной прочности бетона при тепловлажностной обработке, является водоцементное отношение. Чем ниже В/Ц, тем большую относительную прочность имеет бетон как сразу после тепловой обработки, так и 28-суточном возрасте по отношению к марочной.

Исследованиями установлено, что если для бетонной смеси создать условия с температурой от 85 до 95^оС и влажностью от 85 до 100%, то процесснабора прочности бетоном значительно ускоряется.

Режим тепловой обработки – комплексное воздействие на бетонную смесь температуры, давления, влажной среды,скорости подъема температуры в тепловом агрегате.

Цикл тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий складывается из следующих периодов:

1) предварительное выдерживание;

2) период подъема температуры;

3) период изотермического выдерживания;

3) период охлаждения.

1. Предварительное выдерживание.

Преждевременное повышение температуры даже в условиях, исключающих возможность испарения влаги, отрицательно отражается на конечной прочности бетона. Оптимальное время предварительной выдержки бетона перед тепловой обработкой зависит от ряда факторов и оно тем меньше, чем тоньше помол цемента, чем меньше в нем белита и чем выше температура среды, в которой выдерживается бетон перед тепловлажностной обработкой

Предварительная выдержка не только повышает прочность бетона, но и обеспечивает получение более устойчивых прочностных показателей. Наиболее эффективно предварительное выдерживание при пропаривании подвижных бетонных смесей

Схватывание бетона зависит не только от состава цемента и бетона, но и от температуры окружающей среды. Чем выше В/Ц и подвижность бетонной смеси и ниже температура среды, тем продолжительней предварительное выдерживание изделий до пропаривания. В зависимости от этих факторов время предварительного выдерживания бетонов на портландцементе может изменяться от 2 до 10 ч.

2. Период подъема температуры.

Время подачи до максимальной температуры в принятом режиме. Максимальная температура зависит от вида вяжущего. Для обычного портландцемента: 80-85 ºС, для шлако- и пуццоланового портландцемента: 90-95ºС, для известково-кремнеземистых вяжущих: 175 - 190 ºС.

Подъем температуры может осуществляться тремя способами: с постоянной скоростью, с прогрессивно возрастающей скоростью, со ступенчато возрастающей скоростью.

Скорость подъема температуры зависит от тех же факторов, что и длительность предварительного выдерживания еще от теплопроводности материала.

2. Период изотермической выдержки.

После подъема температуры до заданного максимума следует период изотермического прогрева, когда изделие выдерживается при требуемой постоянной температуре. В этот период необратимо фиксируются все те дефекты структуры, которые приобрел бетон в период нагрева.

Однако температурное равновесие в этот период может нарушаться вследствие экзотермии цемента. В этом случае происходят отдача тепла от изделия в окружающую среду и испарение воды. Изменение влажностного состояния и температуры изделия при тепловой обработке. В течение небольшого промежутка времени вследствие экзотермического эффекта температура бетона значительно возрастает и может превысить температуру среды. При этом максимальное превышение температуры среды может достигать 6...8°С.

3. Период охлаждения.

При понижении температуры в тепловой установке в период охлаждения температура бетона должна снизиться до температуры окружающей среды.

В этот период бетон имеет большую температуру, и внутреннее давление паров в изделии превышает давление паров окружающей среды. За счет образовавшегося температурного градиента происходит интенсивное испарение влаги из бетона. По мере охлаждения изделия и испарения влаги с поверхности происходит миграция влаги из центральных участков изделия. Влага, удаляясь из изделия в виде пара, образует каналы, которые идут во все стороны от центральных участков изделия к периферии и соединяют между собой пустоты и поры, образовавшиеся в процессе приготовления и укладки бетона. Вследствие этого цементный камень имеет больше пор, и после тепловой обработки характеризуется направленной пористостью

Цикл набора прочности бетоном при воздействии на бетонную смесь тепловой энергии выражается суммой отдельных периодов в часах.

Тепловую обработку железобетонных изделий проводят до достижения бетоном около 70% проектной, что позволяет транспортировать изделия на строительную площадку и монтировать конструкции из них.

Технологический расчет

Тема: «Расчет для ямной камеры без стоек пакетировщика»

Ямная камера без стоек пакетировщика. По длине и ширине камеры устанавливается несколько металлоформ с изделиями.