Роль избыточнсго давления паровоздушной среды в процессе тепловой обработки строительных материалов

До последнего времени вопросы формирования структуры бетона при различных температурно-влажностных условиях твердения, а особенно при автоклавной обработке, не нашли должного отражения в исследованиях.

Это объясняется прежде всего отсутствием приборов, способных тошно и надежно фиксировать изменения в прочности, влажности, деформациях, электро проводности и т. п. в тяжелых условиях высокотемпературного насыщенного водяного пара.

К малоизученным вопросам относится роль избыточного давления пара и паровоздушной среды в процессе автоклавной обработки различных строительных материалов.

По общепринятому мнению, повышенное давление пара в автоклаве само но себе практически не влияет на реакции гидратации вяжущих и твердение последних, а лишь обеспечивает при температурах выше 100°С наличие насыщенной паровой среды, необходимой для протекания этих реакций.

Как показа m наши исследования, избыточное давление пара и паровоздушной ореды прн автоклавной обработке бетонов, в особенности в раннем возрасте, приобретает определенное положительное значение.

Изученнии физических процессов, происходящих в бетонах в процессе авто плавной обработки, проведенное в последнее время в НИИЖБе показало, что наиболее ответственным периодом с точки зрения формирования плотной структуры бетона является начальный Период подъема температуры (до 100°С). В этом температурном интервале в бетоне про ходят о ионные деструктивные Процессы, которые впоследствии приводят к значительному ухудшению структуры и физико-механических свойств бетонов. О значительном нарушении структуры твердеющих бетонов, особенно в начальный период запаривания, свидетельствуют кривые деформаций образцов в процессе автоклавной обработки, представленные на ряс. I и в табл. 1. Измерение деформаций производилось с помощью разработанного нами прибора на образцах размером 12X12X28 см по методике НИИЖБ. Одновременно в автоклав помещались

Как известно, применяемые в настоящее время режимы автоклавной обработки плотных и особенно ячеистых бетонов весьма продолжительны. Вместе с тем в период запаривания изделий в них возникают трещины и другие дефекты структуры бетона, снижающие

На ряде предприятий, в НИИЖБе настойчиво работают над совершенствованием технологии. В НИИЖБе предложен способ автоклавной обработки бетонов, позволяющий значительно интенсифицировать процесс. Этот способ, опробованный в производстве, позволяет без дополнительных капитальных вложений значительно увеличить на предприятиях производительности автоклавов, одновременно повысив качество продукции.

Хороших результатов добились работники Горьковского завода ЖБК № 1 и Московского Краснопресненского комбината строительных материалов.

Публикуемая ниже статья освещает теоретические основы способа, рекомендуемого НИИЖБом.

В следующем номере мы опубликуем статью о результатах, полученных на Горьковском заводе и Московском комбинате.

При кратковременной предварительной выдержке бетона до автоклавной обработки пики имеют различные значения для разных режимов запаривания. Так, при скорости впуска паза 320°С (0,5 + +4+1 ч) величина «обратной» деформации составляла 2.5 мм/м. прн 160 град/ч (1+4+1 ч) —1,5 лги .ч при 80 град/ч (2+4+1 ч) —1 мм/ч, а при 40 град/ч и более плавном впуске пара — никаких не зафиксировано. » Можно заключили, что чем быстрее осуществляется подъем температуры в автоклаве, тем значительнее величины пиков на кривых деформаций, возникающих при 97—100°С • Это объясняется те" бетона к моменту дост- температур (через 15— чала запаривания) окрепла, и происходит кранне ранее образования трещин



Однако к моменту возникновения этого давления в бетоне в основном уже завершились деструктивные процессы; дефекты структуры, образовавшиеся па начальной стадии запаривания, оказываются необратимыми, н поэтому воздействие избыточного давления в конце начального периода подъема температуры (при 100°С) практически не оказывает значительного влияния на формирование структуры.

Этот вывод поставил задачу изыскания возможности применения избыточного давления на ранней стадии автоклавного процесса — в начале впуска пара в автокав, в период начального твердения свежеотформованного изделия и наиболее интенсивного структурообразования.

На основе проведенных исследований предложен способ автоклавной обработки бетонов с применением избыточного давления паровоздушной среды в начальный период подъема температуры, заключающийся в том, что впуск высокотемпературного I ара в автоклав осуществляется после полной герметизации последнего.

Если перед впуском пара в автоклав закрывать вентили, соединяющие пространство автоклава с атмосферой, то за счет парциального давления нагревающегося воздуха, который имеется в автоклаве, и парциального давления поступающего (пара возникает избыточное давление паровоздушной среды, величина которого зависит от температуры и скорости впуска пара. Так, при впуске пара в закрытый автоклав суммарное избыточное давление паровоздушной влагоманометра, а температуры — с помощью медь-константановых термопар. Исследования показали (рис. 2), что при общем 2-часовом подъеме темпера туры до 174°С уже через 5 мин посте начала запаривания в автоклаве возникает избыточное давление среды, равное 0,3 атм, а при подъеме давления до 8 атм за 20 мин избыточное давление среды, равное 0,8 атм, возникает практически через 2 мин после начала подъема температуры.

Результаты исследования деформаций керамзитобетона состава 1 : 1,71 : 1,43 при ВЩ — 0,7 на ленинградском керамзите и песчанистом портландцементе, представленные на рис. 3 и в табл. 2, показывают, что присутствие воздуха в автоклаве при закрытом вентиле конденсатопровода резко изменяет картину деформаций образцов и величины прочностных показателей.

При анализе результатов особый интерес представляют кривые деформаций образцов 2 и 5, запаренных в предварительно перекрытым вентилем конденсатопровода. В момент пуска пара в автоклав возникает избыточное давление паровоздушной среды, которое обусловливает значительное первоначальное сокращение размеров образцов 2, 3 и б на 2—2,5 мм/м.

Нанимая с момента впуска пара, бетон находится в благоприятных условиях внешнего обжатия, которое препятствует свободному расширению бетона.

Вследствие такого благоприятного воздействия избыточного давления на формирующуюся структуру материала на рая-ней стадии его твердения прочность запаренного без формы бетона (табл. 2) увеличилась примерно среды быстро возрастает, и при 70°С оно уже достигает 1,5, при 90°С—2, а при 100°С— 2,3 атм Нами была выявлена зависимость величины возникающего в автоклаве избыточного давления от скорости подъема температуры. Измерение давления производилось с помощью образцов

Так, при запаривании образца 4 вентиль был перекрыт при 50°С, и в этот же момент наблюдалось резкое изменение характера (рис. 3). Аналогичная картина происходила и с образцом 5, при затаривании которого избыточное давлена, било создано при 75°С. Прочности образцов 4 и 5 были значительно выше, чем у образца I, запаренного по обь: ному режиму, а количество трещин - значительно меньше. При этом трещин у образцов 4 и 5 почти точа соответствовал образцу, однако i были либо значительно меньше (образ 5), либо наблюдались зачаточных трещин (образец 4).



Возникшее давление при 50 и 73°С жало образец, если в первом случае это воздействие еще имело какой то смысл, поскольку совпало с протеканием основных деструктивных процессов, то во втором случае избыточное давление было уже почти бесполезным с точки зрения воздейсивия структуру бетона, ибо к моменту возникновения деструктивные процессы в значительной мере завершились. Таким образам, подтверждается положение, что воздействие избыточного давления наиболее целесообразно на самой начальной стадии автоклавной обработки одновременно с пуском пара. Чем позже оно возникает в автоклаве, тем в боль шей степени структура бетона нарушиться.

Таким образом, при применении избыточного давления паровоздушной среды в начале запаривания отпадает необходимость в предварительном выдерживании бетона, а следовательно, в дополнительных производственных площадях, и в значительной степени упрощается производство изделий.

Таким образом, чем меньшую начальную прочность имеет материал, тем более эффективно применение избыточного давления паровоздушной среды в начальный период подъема температуры и, наоборот, чем больше начальная прочность бетона, тем менее эффективно применение этого способа запаривания В пределе при достижении материалом до автоклавной обработки 7—8 кг/см2 (при запаривании i.u режиму 2+4 + 1 ч) применение такого способа становится практически бесполезным, поскольку он будет только способствовать снижению интенсивности тепловлажностной обработки на счет наличии воздуха в автоклаве, не оказывая никакого влияния на структурообразоваиие бетона.