Особенности технологии изготовления стеновых панелей с предварительным электроразогревом бетонной смеси —
Около шести лет тому назад С Л Миронов и А, С. Арсеньев разработали метод зимнего бетонирования — электроразогрев бетонной смеси перед укладкой ее в опалубку и внедрили его сначала на стройках Западной Сибири, а затем в других районах страны В 1965 г институт ЦНИИЭПЖилища применил этот метод для изготовтения керамзитобетонных панелей, внедрив на Серпуховском ДСК технологию «горячего формования».
Согласно рекомендациям ЦНИИЭПЖилища, базировавшимся на результатах первых лабораторных и производственных опытов, следовало разогревать бетонную смесь в течение 7—9 мин до температуры 80—95°. быстро укладывать се в формы и уплотнять, а сформованные изделия устанавливать на стенд термосного твердения и укрывать утепляющими материалами. Предполагалось, что при этих условиях уже через 4—5 ч бетон достигнет распалубочной прочности Однако при работе на таких режимах во время распалубки появлялись трещины и околы, особенно в панелях с оконными и дверными проемами Комбинат был вынужден снизить температуру разогрева смеси и увеличить срок термосного твердения изделий. Большие трудности возникали с обеспечением однородного разогрева смеси и качественного ее уплотнения. Изделия необходимого качества удавалось получать путем увеличения расхода портламдцемента и дробленности керамзитов песка на I мл бетона марки 50 и среднем расходовалось 330 кг портландцемента и по 0.65 м3 керамзитового гравия и песка, в то время как на перевыдущих предприятиях страны расходуется всего лишь 200—2о0 кг портландцемента н 0 4 — 0 45 м1 песка При этих составах смеси Серпуховском ДСК получал бетон объемным весом 1000 кг/м3 п прочностью при сжатии в суточном возрасте 65 кг/см-. Однако очень низкими были коэффициенты однородности по объемному весу — 0,76, по прочности — 0,59.
Технологию горячего формования керамзитобетонных изделий в течение последних лет изучали ВНПИЖелезобене, НИПЖБ, ЦНИИЭПЖилища н ряд других научно-исследовательских институтов. Полученные данные носят внедрению технологии керамзитобетонных изделий с предварительным электроразогревом смеси на каждом новом предприятии должны предшествовать всесторонние лабораторные исследования н предварительная производственная проверка.
Изложенные ниже основные результат исследований BHI ЦКелезобстона раскрывают наиболее важные особенности новой технологии, которые следует учитывать при проектировании, строительстве « эксплуатации предприятий н проведении научно-исследовательских работ.
Особенности технологии горячего формования керамзитобетонных изделий вытекают как из основных отличий керамзитобетонных смесей, так и из физических и химических процессов, протекающих в этих смесях при повышенных температурах. Характерные
особенности легкобетонных смесей обусловлены своеобразием строения пористых заполнителей — наличием пор н капилляров в зернах, шероховатой, иногда сильно развитой поверхностью последних. Такие смеси вследствие малого веса н большого «внутреннего трения» обладают пониженной удобоукладываемостыо и плохо уплотняются при инерционных методах уплотнения (например, вибрированием) Низкая удобоукладываемость непрерывно понижается в результате отсоса пористыми заполнителями воды из цементного теста. Твердение легких бетонов хорошо протекает и в сравнительно сухой среде. Испаряющаяся из цементного камня вода непрерывно восстанавливается вакуумированной в заполни геле.
При нагреве смеси расширяются все ее Компоненты: объем твердых компонентов увеличивается ничтожно мало (при разности температуры с пределах 40—70°С примерно на 0,1—0.2%). воды в пять раз больше а воздуха в 115 раз больше.
В легком бетоне только в заполнителе может находиться от 200 до 400 л воздуха, объем которого в зависимости от температуры нагрева увеличивается на 30—100 л При этом почти вся вода, находящаяся в заполнителе (30—50 л), вытесняется расширяющимся воздухом в цементное тесто, которое настолько сильно обводняется, что не способно удержать избыток воды. Происходит отделение воды из цементного теста и ее потеря (вместе с частью увлекаемого цемента) через неплотности нагревательного бункера. Сразу по окончании разогрева подвижность легкобетониой смеси должна быть выше чем до начала разогрева. Однако охлаждающийся заполнитель начинает отсасывать воду из цементного теста и удобоукладываемость смеси после окончания разогрева становится значительно ниже, чем у исходной.
В наших опытах замерялась виброуплотняемость керамзитобетонной смеси как в лаборатории, так и непосредственно на производстве — на Серпуховском ДСК. К моменту укладки горячей смеси показатель ее виброуплотняемости становится примерно в 1,5 — 2 раза больше первоначального. Уменьшение показателя виброуплотняемости горячей смеси путем увеличения количества воды затворения нерационально, так как большая часть дополнительно введенном воды уходит через неплотности нагревательного бункера. Рабочим показателем виброуплотняемости горячей керамзитобетонной смеси следует считать 20 — 40 сек. Удовлетворительная плотность и прочность бетона при уплотнении такой смеси на виброплощадке, как показали наши опыты, может быть получена с помощью (пригруза весом 40 — 60 г/см2.
Вытеснение воды из заполнителя в процессе разогрева и ее отделение от цементного теста имеет и тот недостаток, что смесь при этом расслаивается. Применение герметичных бункеров не предотвращает расслоения смеси. Необходима дальнейшая работа по созданию конструкции нагревательного бункера, в котором легкобетонная смесь не расслаивалась бы si не теряла воду и цемент
Предстоит также создать оборудование, позволяющее уложить и уплотнить смесь в минимально доступное время. Такая необходимость возникает в связи с тем, что горячая смесь, уложенная в форму, быстро отдаст в окружающею LK При этом верхние слон настолько «пересушиваются», что смесь теряет свои пластические свойства и превращается в «сухой сыпучий м а терна т», который в последующем плохо твердеет Это одна мз причин плохо го сцепления фактхрного бетона с ке- рамзитобетоном. Но. дело не только в «пересушивании» смеси. Схватывание горячей смеси начинается и кончается значительно раньше, чем холодной.
На рис. 1 показаны результаты наших исследований по установлению сроков схватывания портландцемента при разных температурах. Такие исследования выполнены на разных цементах, причем все они вели себя при повышенных температурах по-разному. При разогреве теста до 90—95°С у некоторых цементов к разогрева наступал уже конец схватывания Понятии что смесь греть до столь высоких температур.
В технологии горячего формования общий цикл обработки смеси удлиняется, по сравнению с обычной технологией, на время разогрева смеси и составляет 30—60 мин. Если же честь средним для предприятий сборного железобетона
Учитывая эту особенность технологии горячего формовании ВНИИЖелезобетон разработал следующую методику выбора вяжущих и назначения температуры разогрева смеси. С помощью прибора Вика, у которого кольцо для укладки теста заменено диэлектрической форм-он размером 511-1 0X40 мм с электродами и крышкой (рис. 2), определяют «технологические сроки схватывания» цемента на тесте нормальной густоты, разогретом до температуры 50, 70 и 80°С. Через 10 мин после затворения юста электроды фирмы подключают к электрической сети и регулируя напряжение тока с помощью трансформатора, в течение 10 мин равномерно нагревают до заданной температуры (рекомендуется по предварительно составленному графику). Эту температуру теста далее поддерживают с точностью ± 3°С до окончания опыта.
Погружение иглы Вика в тесто первый раз производят сразу после окончания разогрева, а затем через каждые 3 мин. В отличие от обычно принятой терминологии под «технологическими сроками схватывании» подразумевается время от момента окончания разогрева теста до моментов начала или конца его схватывания. По этому времени назначают температуру разогрева бетонной смеси.
Предварительно СЕ роят график зависимости технологических сроков начала схватывания цемента от температуры разогрева теста (см. пример на рис. 1) По графику находят температуру теста, при которой срок начала схватывания цемента равен максимальному времени «обработки горячей смеси Эту температуру и принимают за среднюю температуру разогрева бетонной смеси.
Назначение температуры разогрева по этому сроку гарантирует, что в процессе формования изделий не наступит схватывание цементного теста. Для конкретных производственных условий срок выдержки теста с момента затворення до момента подачи напряжения на электроды должен быть приравнен к фактическому времени, потребному на «обра богку» холодной смеси .на данном пред приятии, а длительность разогрева теста до заданной температуры может быть принята по средней длительности разогрева бетонной омеги в производственном бункере. Средние температуры разогрева керамзитобетонных смесей, установленные при сроках обработки горячей и 30—10, находились в пределах 50—80°С
Для керамзит обе юна марки 30 оптимальными с точки зрения электрического сопротивления смеси, установленной мощности трансформаторов, однородности разогрева смеси и сроков термосного выдерживания изделий можно признать следующие расходы компонентов на 1 м3 бетона: пористого песка 500—550 л, портландцемента 200 — 250 кг.
Наименьший расход портландцемента при горячем формовании получен в случае содержания в смеси заполнители 40% керамзитового песка но объему 11а Серпуховском ДСК Для бетона с суточной прочностью в 40 к г/см2 нами найден следующий оптимальный состав керамзитобетонной смеси, портландцемент марки 500 Белгородского цементного завода — 240 кг, керамзитовый гравий 780 л. керамзитовый песок 520 л, этот состав оказался выгодным и по другим показателям (рис. 3).
Полученная нами логарифмическая зависимость роста прочности бетона во времени использована для построения номограммы, представленной на рис. 4 Из номограммы следует, что для достижения прочности в 35 кг/см2, например, через 5 ч нужно израсходовать 380 кг цемента на 1 м3 бетона, для достижения тон же прочности через 10 ч — 280 кг. а через сутки — 220 кг. Таким образом, сроки распалубки имеют решающее значение на расход портландцемента.
Интересно и другое: если бетон приобретает 70% прочности от .проектной марки через 5 ч, то уже в суточном возрасте его прочность превосходит проектную марку в 1,3 раза, а в месячном— в 2,7 раза. Если же 70% от проектной марки достигнуто в суточном возрасте, то в месячном возрасте этот бетон имеет прочность, лишь в 1,4 раза превышающую проектную марку. Следовательно, малые сроки термосного твердения влекут за собой не только большой перерасход цемента, но и неоправданно высокие запасы прочности в более пои нем возрасте
В производственных условиях коэффициент % находился в пределах от 0,32 до 0,41.
Несмотря на более быстрое остывание бетона в перемычке (рис. 5) его средняя прочность как в раннем, так н в более позднем возрасте имела тот же порядок величин, что и в других частях панели (табл 3).
