Оптимальные режимы электропрогрева легких бетонов на искусственных пористых заполнителях —
Работа ми НИИЖБа, проводимыми с 1961 г., было установлено, что при изготовлении сборных изделий из легких бетонов на искусственных пористых заполнителях наиболее эффективным способом тепловой обработки является электропрогрев. Это подтверждено производственной практикой комбинатов крупнопанельного домостроения Владивостока и Серпухова, где успешно изготовляются керамзитобетонные наружные стеновые панели с помощью электрического тока.
Метод электропрогрева осваивается также на комбинатах строительной индустрии в городах Загорске, Херсоне, Брянске н других. Возможности применения его достаточно широки. Он приемлем для различных технологических схем изготовления легкобетонных изделий: в кассетных формах, в горизонтальных формах с открытой (укрытой) поверхностью, на прокатных станах системы Н. Я. Козлова, при пакетном способе изготовления изделий. В каждом конкретном случае необходим выбор оптимального режима электропрогрева бетона для соответствующей технологии изготовления изделий.
Эффективность любой тепловой обработки в значительной степени зависит от ряда технологических факторов: вида цемента, скорости подъема температуры в бетоне, продолжительности изотермического прогрева, температуры прогрева и т. д. Вид искусственного заполнителя — керамзит, шлаковая пемза, аглопорит, перлит, а также состав бетона на этих заполнителях — в свою очередь влияет на выбор оптимального режима электропрогрева.
Отсутствие рекомендаций по этим вопросам з какой-то мере сдерживает освоение нового эффективного способа тепловом обработки легких бетонов. На основе наших исследований, проводимых в НИИЖБе Госстроя СССР под руководством проф. С. А. Миронова, представляется возможным сформулировать ряд предложений, использование которых поможет производственникам ускорить внедрение электропрогрева при изготовлении изделий из бетонов на различных искусственных пористых заполнителях.
Эксперименты проводились с применением портландцементов марок 500— 600 и шлакопортландцемента марки 400. Готовились легкие бетоны жесткой консистенции (40—80 сек) марок 50—100 на основе керамзита Лианозовского завода, ждановской шлаковой пемзы, минского аглопорита и иркутского перлита. В качестве мелких заполнителей использованы пески, получаемые помолом керамзита, шлаковой пемзы, аглопорита и перлита. Гранулометрический состав заполнителей соответствовал требованиям СНиП I-BI 62.
Электропрогрев образцов размерами 10Х10Х10 и 30 X 30 X 30 см осуществлялся в дерево-метадлических формах с помощью понижающих трансформаторов напряжения. Прочность бетона приведена к образцам 20x20x20 см.
Как известно, минералогический состав портландцемента оказывает значительное влияние на эффективность тепловой обработки бетонов. В наших опытах применялись портландцементы с различным содержанием С3А: Воскресенского завода (С3А — 9%) и Белгородского завода (С3А — 4%). Часть опытов проведена с использованием шлаколортландцемента.
Электропрогрев производился при 80 и 95°С и различных сроках изотермического прогрева. Образцы до тепловой обработки предварительно выдерживались в течение 1—2 ч. Подъем температуры бетона производился со скоростью 28- 32°С ь час. Первая партия образцов (три образца) каждой серии испытывалась на сжатие сразу после осыпания (через 10—12 ч после прогрева), а вторая часть (три образца) — после прогрева и последующего хранения з течение 28 сут. в условиях нормального твердения. Кроме этого, изготовлялись контрольные образцы, которые хранили в условиях нормального твердения н течение 28 сут., а затем испытывали на сжатие.
На основании этих и ранее проведенных в лаборатории опытов 1 по пропариванию легких бетонов марок 50—75 составлены усредненные графики нарастания прочности при электропрогреве, которые представлены на рис. 1. Нарастание прочности бетонов, изготовленных на различных портландцементах, представлены одной кривой, так как прирост прочности легких бетонов на различных заполнителях с применением портландцементов разной активности (400—600 кг/см2) и минералогического состава при одинаковых режимах прогрева был примерно одинаков (разница в прочности находилась в пределах 10—15%).
О чем эти графики говорят?
Для керамзитобетона применение портландцемента и шлакопортландцементов при различной продолжительности электропрогрева в одинаковой степени приводят к интенсивному приросту прочности. Через 2 ч прогрева при 95°С И последующего прочность составляет 70°/п от марочной прочности (T52s) — При шестичасовом прогреве прочность достигает 90—95% от Ris. Температура электропрогрева 80°С не эффективна, так как даже при прогреве в течение 8 ч прочность не превышает 80. При последующем хранении после прогрева в образцах продолжаются процессы твердения и в .возрасте 28 сут. прочность достигает ПО—120% от /?28-
При электропрогреве шлакопемзобетона (рнс. 1.6) наблюдается несколько иная картина: с использованием портландцементов температуры изотермического прогрева 80 и ЭвС оказали одинаковое влияние на нарастание прочности как сразу после прогрева, так и в возрасте 28 сут.
Для достижения 70%-ной марочной прочности при этих температурах прогрева требуется 3 ч изотермического выдерживания. Для этого вида бетона, в отличие от предыдущего, более эффективно применение портландцементов (кривые нарастания прочности расположены выше, чем у шлакопемзобетана на пмакопортлап щемеитс). Продолжительные режимы (более 3—4 ч) вызывают пересушивание образцов и могут привести к недобору прочности в возрасте 28 сут.
Быстрое обезвоживание в процессе электропрогрева шлакопемзобетона по сравнению с керамзитобетоном можно объяснить открытой пористостью крупного заполнителя шлаковой пемзы, которая способствует быстрой миграции воды и образовавшегося пара от внутренних слоев бетона к наружным, что увеличивает выпаривание влаги. Кроме этого, стекловидная составляющая шлаковой пемзы способна поглощать большее количество воды, чем глинистая составляющая в керамзитобетоне.
Кривые нарастания прочности при электропрогреве аглопэритобетона (рис. 1,е) показывают, что для приобретения этим бетоном прочности 70% от 28 требуется 2-3 ч изотермического прогрева с последующим остыванием. В длительные сроки прогрева прочность продолжает возрастать, а в возрасте 28 сут. недобор прочности отсутствует.
Электропрогрев перлитобетона выявил аналогичную картину, однако время изотермического выдерживания для достижения бетоном прочности 70% от .Rjg не превышает I—2 ч, а прочность образцов в возрасте 28 сут. после прогрева составляет 100—115% от R№.
Применение шлакопортландцемента для аглопоритобетона и перлитобетона весьма целесообразно, так как интенсивность прироста прочности после электропрогрева при 95°С несколько выше, чем для этих же бетонов, приготовленных на портландцементах. Аналогичные опыты, проведенные с применением пуццоланового портландцемента, выявили также значительный прирост прочности н на этом виде цемента.
Исследования, проводимые в настоящее время, показывают, что мелкие частицы легких кремнеземистых песков, полученных в результате помола различных искусственных пористых заполнителей, при высоких температурах прогрева обладают гидравлической активностью. Это проявляется в том, что при электропрогреве кремнеземистые пески части связываются с Са(ОН)г. Возникшие новообразования, срастаясь между собой, способствуют образованию более прочных кристаллических каркасов. Верхние слои легких крупных заполнителей также проявляют свою активность по отношению к цементу. Этим можно объяснить, почему бетоны на пористых заполнителях с применением легких песков твердеют весьма интенсивно как сразу после электропрогрева, так и при последующем хранении.
Ранее проведенными последованиями установлено, что для тяжелых бетонов на плотных заполнителях быстрый парогрев изделий при тепловой обработке (со скоростью более 255 в час) вызывает возникновение необратимых деформаций бетона, нарушение его структуры, которые приводят к недобору прочности в возрасте 28 сут. Электропрогрев при форсированном подъеме температуры вызывает выпаривание значительного количества влаги, что может повлечь за собой приостановление процессов гидратации цемента и дальнейшего твердения бетона. Поэтому рекомендуется подъем температуры бетона при тепловой обработке производить с возможно пленной скоростью — не более 20—25° в час. Исключение составляет тепловая обработка бетона в герметически закрытой со всех сторон форме. В этом случае возможен ускоренный разогрев бетона.