Принципиальные технологические схемы производства

Медленнотвердеющие цементы (пуццолановые и шлакопортландце-менты) требуют  более продолжительной изотермической выдержки (до 10—14 ч) и более высокой  температуры изотермического прогрева (до 95—100°С), а общая продолжительность  пропаривания изделий, приготовленных из бетонов на этих цементах, составляет 16—20 ч. Применение жестких бетонных смесей, имеющих низкое начальное  водосодержа-ние, позволяет на 15—20% уменьшить продолжительность пропаривания.   Если учесть, что   дополнительные  затраты  энергии   и   труда   на формование жестких смесей не превышают 10—15% и компенсируются снижением  расхода цемента, то экономическая  целесообразность применения жестких  смесей становится очевидной и в  данном случае. Изделия из легких бетонов, как медленно прогревающиеся вследствие повышенных теплоизоляционных качеств, требуют и более продолжительного режима тепловой обработки.

Наряду с отмеченными выше путями ускорения твердения бетона при пропаривании, сравнительно недавно предложен еще один способ —применять для формования предварительно подогретые до 75—85° С бетонные смеси. Нагревают их электрическим током в течение 8—12 мин.Способ получил название горячего формования. Таким образом, изделия

поступают в камеру в подогретом виде и не требуют времени на их подогрев до максимальной температуры пропаривания. Способ предусматривает вообще отказ от пропаривания, и свежесформованные горячие изделия укрывают для предотвращения потери тепла (способ термоса) и оставляют в таком виде в течение 4—6 ч; за это время бетон набирает необходимую прочность.

Электропрогрев изделий. По своей  технологии и санитарно-гигиеническим  условиям производства электропрогрев изделий имеет несравнимое преимущество перед всеми другими способами  нагрева. Развитие его тормозит недостаток и все еще высокая стоимость электроэнергии: расход электроэнергии при электротермической обработке бетона в среднем составляет 80—100 квт-ч на 1 мъ изделий.

Электропрогрев изделий достигается при прохождении переменного тока через бетон. Последний, обладая электрическим сопротивлением большим, чем подводящие к нему ток электроды, но в то же время имеющий некоторую электропроводность, разогревается в результате преобразования электрической энергии в тепловую. Количество тепла, выделяющегося в бетоне при прохождении через него электрического тока, в соответствии с законом Джоуля — Ленца прямо пропорционально затраченной электроэнергии в единицу времени (времени прохождения тока) и тепловому эквиваленту работы.

Электропрогреву в открытых формах подвергают изделия массивные, так  как тонкостенные изделия (тонкостенные перегородки, панели) при этом могут  пересыхать и их целесообразно прогревать электрическим током в кассетах. Напряжение тока в начале электропрогрева  принимают равным 65—90, а в конце  — до 150—220 в. По мере отвердения электропроводность бетона понижается, и для прохождения  электрического тока требуется большее  напряжение.

Контактный обогрев изделий  достигается путем непосредственного  контакта их с нагревательными приборами, например обогреваемыми стенками формы, основанием- стенда.

Стенки камеры выкладывают из кирпича  или делают бетонными. Сверху камеру закрывают массивной крышкой  с теплоизоляционным слоем, предупреждающим  потери тепла. Для предупреждения выбивания  пара в стенках камеры сверху ее предусмотрена канавка, засыпаемая песком или заливаемая водой, в которую  входят соответствующие выступы  на крышке камеры. Это создает затвор, препятствующий выбиванию пара из камеры. Изделия в камеру загружают сверху краном в несколько рядов по высоте. Если изделия загружаются в форме, то каждый верхний ряд устанавливается  на стенки нижележащей формы (через  деревянные прокладки). Если изделия  формуют с частичной немедленной  распалубкой, то они поступают в  камеру только на поддоне. В этом случае поддон с изделием устанавливается  на специальные откидывающиеся выступы, предусмотренные на стенках камеры.

Режим пропаривания в камерах характеризуется  продолжительностью подъема температуры, выдержкой при максимальной температуре  и продолжительностью охлаждения, а  также наибольшей температурой в  период изотермического прогрева. Применяют  самые разнообразные режимы твердения  в зависимости от свойств цемента  и его вида, свойств бетонной смеси (жесткая или подвижная), вида бетона (тяжелый или легкий), размеров изделий (тонкие или массивные). В качестве усредненного можно привести следующий  режим: подъем температуры со скоростью 25—35 град/ч, снижение температуры со скоростью 30— 40 град/ч, изотермическая выдержка в течение 6—8 ч и максимальная температура нагрева 80—90° С. Таким  образом, общая продолжительность  пропаривания для изделий на обыкновенном портландцементе в среднем составляет 12—15 ч. Как видно, твердение изделий  — наиболее продолжительная операция, в десятки раз превышающая  все другие (например, формование одного настила длится 12—15 мин, а стеновой панели, имеющей отделочный слой, не превышает 20—25 мин). Это делает необходимым  изыскание путей для снижения продолжительности пропаривания, для  чего необходимо знать факторы, его  определяющие.

В первую очередь на режим твердения  оказывает влияние вид цемента. Применение быстротвердеющих цементов (алитовых и алитоалюминатных портландцементов) позволяет примерно в 2 раза сократить  продолжительность изотермической выдержки. Кроме того, оптимальная  температура прогрева изделий на этих цементах оказывается в пределах 70—80° С, что также существенно  сокращает время, потребное на нагрев и охлаждение. В совокупности общая  продолжительность тепловой обработки  изделий на алитовых и алитоалюминатных быстротвердеющих портландцементах снижается  до 8—10 ч, а прочность бетона достигает 70—80% марочной.

Медленнотвердеющие цементы (пуццолановые и шлакопортландце-менты) требуют  более продолжительной изотермической выдержки (до 10—14 ч) и более высокой  температуры изотермического прогрева (до 95—100°С), а общая продолжительность  пропаривания изделий, приготовленных из бетонов на этих цементах, составляет 16—20 ч. Применение жестких бетонных смесей, имеющих низкое начальное  водосодержа-ние, позволяет на 15—20% уменьшить продолжительность пропаривания.   Если учесть, что  дополнительные  затраты  энергии   и  труда   на формование жестких смесей не превышают 10—15% и компенсируются снижением  расхода цемента, то экономическая  целесообразность применения жестких  смесей становится очевидной и в  данном случае. Изделия из легких бетонов, как медленно прогревающиеся вследствие повышенных теплоизоляционных качеств, требуют и более продолжительного режима тепловой обработки.

Наряду с отмеченными выше путями ускорения твердения бетона при  пропаривании, сравнительно недавно  предложен еще один способ — применять  для формования предварительно подогретые до 75—85° С бетонные смеси. Нагревают  их электрическим током в течение 8—12 мин. Способ получил название горячего формования. Таким образом, изделия  поступают в камеру в подогретом виде и не требуют времени на их подогрев до максимальной температуры пропаривания. Способ предусматривает вообще отказ от пропаривания, и свежесформованные горячие изделия укрывают для предотвращения потери тепла (способ термоса) и оставляют в таком виде в течение 4—6 ч; за это время бетон набирает необходимую прочность.

Электропрогрев изделий. По своей  технологии и санитарно-гигиеническим  условиям производства электропрогрев изделий имеет несравнимое преимущество перед всеми другими способами  нагрева. Развитие его тормозит недостаток и все еще высокая стоимость  электроэнергии: расход электроэнергии при электротермической обработке  бетона в среднем составляет 80—100 квТ'Ч на 1 м3 изделий.

Электропрогрев изделий достигается при прохождении переменного тока через бетон. Последний, обладая электрическим сопротивлением большим, чем подводящие к нему ток электроды, но в то же время имеющий некоторую электропроводность, разогревается в результате преобразования электрической энергии в тепловую. Количество тепла, выделяющегося в бетоне при прохождении через него электрического тока, в соответствии с законом Джоуля — Ленца прямо пропорционально затраченной электроэнергии в единицу времени (времени прохождения тока) и тепловому эквиваленту работы.

Электропрогреву в открытых формах подвергают изделия массивные, так  как тонкостенные изделия (тонкостенные перегородки, панели) при этом могут  пересыхать и их целесообразно прогревать электрическим током в кассетах. Напряжение тока в начале электропрогрева  принимают равным 65—90, а в конце  — до 150—220 в. По мере отвердения электропроводность бетона понижается, и для прохождения  электрического тока требуется большее напряжение.

Контактный обогрев изделий  достигается путем непосредственного  контакта их с нагревательными приборами, например обогреваемыми стенками формы, основанием, стенда. При этом изделие  плотно укрывают, чтобы предупредить потери испаряющейся из него влаги  в окружающую среду. Необходимая  влажность вокруг изделия достигается  за счет избыточно введенной в  бетон воды, т. е. сверх потребной  на твердение цемента; она всегда присутствует в бетоне и вводится, как говорилось ранее, для получения  удобоукладываемой смеси. В качестве теплоносителя применяют острый пар, горячую воду, нагретое масло. Наиболее эффективно применение контактного  обогрева для тепловой обработки  тонкостенных изделий при достаточной  их герметизации, например в кассетах, в которых изделие заключено  в узкие, но глубокие отсеки.<В этом случае возможен очень быстрый подъем температуры до максимальной (за 15—30 мин) без нарушения структуры  бетона. Кроме того, образуется насыщенная паровая среда с давлением  пара, несколько большим, чем атмосферное, что весьма благоприятно сказывается  на процессах твердения бетона.

Температурная обработка в термобассейнах применяется в том случае, когда  требуется получить изделие высокой  плотности и водонепроницаемости (трубы, кровельные материалы). Твердение  в горячей воде создает наиболее благоприятный режим. Предварительно отвердевшие изделия помещаются в бассейн с горячей водой  и выдерживаются в нем до приобретения необходимой прочности. По своим  технико-экономическим показателям  этот способ имеет ряд преимуществ: низкий расход тепла обеспечивает наиболее благоприятные условия твердения  бетона. Но весьма важный недостаток способа  — необходимость последующей  сушки изделий — является причиной практического отказа от обработки  изделий в термобассейнах.

Автоклавная обработка. Скорость большинства  химических реакций, в том числе  и взаимодействия цемента с водой, обеспечивающая твердение бетона, возрастает с повышением температуры и в  тем большей степени, чем выше температура; кроме того, для твердения  бетона необходима влажная среда. Сочетание  этих двух факторов успешно достигается  при обработке изделий паром  высокого давления. С повышением давления соответственно возрастает температура  насыщенного пара. При нормальном давлении температуру насыщенного  пара (100%-ная относительная влажность  среды) выше 100°С получить нельзя. Сверх  этой температуры относительная  влажность среды будет меньше 100% и помещенные в нее бетонные изделия начнут высыхать. Наиболее распространенный режим автоклавной  обработки при давлении пара 8—12 атм. Температура насыщенного пара при этом примерно равна 170—200° С. При такой температуре получают изделия с марочной прочностью бетона в течение 8—10 ч, что дает большой  технико-экономический эффект.

Важным достоинством автоклавной  обработки бетона является то, что  при таких высокотемпературных  условиях песок, будучи инертным при  нормальной температуре и пропаривании, становится активным, энергично взаимодействуя с известью, и обеспечивает получение  бетона прочностью 200 кГ/см2 и более. Это позволяет широко использовать дешевые бесцементные известково-песчаные бетоны для изготовления способом автоклавной  обработки прочных, водостойких  и долговечных изделий. Оборудование, применяемое для этой цели, не отличается от рассмотренного   в   главе V — основным   агрегатом   служит   автоклав.

При использовании портландцементов обычно применяют медленнотвердеющие цементы. Их преимущество в данном случае не только в несколько пониженной стоимости, но и в большом приросте прочности, получаемом при автоклавной  обработке, по сравнению с другими  видами портландцементов. Кроме того, в автоклавных портландцементных  бетонах часть цемента (до 30—40%) может  быть успешно заменена молотым песком. При этом прочность бетона не только, не снижается, но даже наблюдается повышение  его физико-механических показателей, что имеет большое технико-экономическое  значение.

5. ОТДЕЛКА ПОВЕРХНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ  ИЗДЕЛИЙ

Способ отделки поверхностей железобетонных изделий надо выбирать с учетом целого ряда требований, которые могут быть продиктованы климатическими, архитектурными и другими условиями его службы. Отделка должна быть долговечной  и защищать бетон изделия от атмосферных  и агрессивных воздействий, а  также отвечать архитектурно-декоративным требованиям.