Увеличение скорости подъема температуры
Увеличение скорости подъема температуры вызывает необходимость повышения критической прочности в процессе выдерживания. В зависимости от достигнутой к концу предварительного выдерживания прочности бетона скорость подъема может изменяться от 1О...15°С/ч при RHg= 0,1...0,2 МПа до 35...45°С/ч при RH6 =0,5...0,6 МПа. Целесообразны режимы с постоянно возрастающей скоростью подъема температуры, а также со ступенчатым подъемом (для уменьшения температурных градиентов по сечению изделия): нагрев смеси до ЗО...4О°С в течение 1...1.5 ч, выдерживание ее при этой температуре 1...2 ч, затем интенсивный подъем до максимальной температуры за 1... 1,5 ч. Для подвижных смесей (ОК>8 см) длительность подъема должна быть увеличена на 20...30%, для жестких ее можно сократить на 15...20%.
На деформации свежеуложенного бетона при нагреве влияет и направление влажностного градиента и движения влаги, т. е. внутренний и внешний массоперенос и массообмен, а также капиллярные явления. Поэтому необходимо регулировать процесс испарения влаги из бетона, не допуская резкого обезвоживания поверхностных слоев, особенно в завершающей стадии тепловой обработки — при остывании изделий.
Влажность среды — важный параметр процесса тепловой обработки. Установлено, что более благоприятные условия создаются в среде с переменной, возрастающей по мере развития процесса влажностью. Так, в период остывания изделий в камере целесообразно повышать влажность впрыскиванием воды в виде мельчайших капель (тумана) специальными устройствами.
Кинетика роста прочности бетона при тепловой обработке. В первый период подъема температуры прочность бетона увеличивается незначительно, в основном идет формирование коагуляционной структуры. Второй период — изотермический прогрев в течение 4...8 ч, когда температура по сечению изделия выравнивается и наблюдается интенсивный рост прочности. Физические процессы, в том числе и деформации структуры, связанные с температурными градиентами, в основном прекращаются, объем бетона достигает наибольшего значения и на этом
уровне остается до конца изотермического прогрева. Вследствие развивающегося выделения теплоты цемента температура бетона может на несколько градусов превысить температуру окружающей среды. Но так как при этом развивается и контракция, то внутреннее избыточное давление не растет, возможно даже его снижение за счет увеличения внутриобъемного вакуума, что создает условия для поглощения твердеющим бетоном конденсата, образующегося на поверхности изделия при нагреве в паровой среде.
Третий период — медленный рост прочности с периодическим ее сбросом в результате возникновения собственных напряжений в процессе структурообразования. Длительность этого периода составляет более 8...10 ч; полное его использование при тепловой обработке нецелесообразно, поскольку незначительное повышение прочности бетона связано с существенным увеличением длительности всего технологического цикла производства. Поэтому обычно тепловую обработку заканчивают при достижении 70...80% предельной прочности. В результате обеспечивается достаточно интенсивный рост прочности после тепловой обработки и достижения заданной марки в возрасте 28 сут. Вместе с тем длительность тепловой обработки при этом может быть сокращена в 2—3 раза.
Сбросы прочности бетона, особенно характерные для третьего периода, наблюдаются при использовании различных видов вяжущих веществ. Для бетонов на портландцементе сброс прочности имеет место также при нормальном твердении и при автоклавной обработке, что вероятно, является следствием гидратации клинкерных минералов и сопутствует процессу твердения. Чем выше марка бетона и ниже водоцементное отношение, тем четче проявляются сбросы прочности.
Для повышения эффективности использования температурного фактора в последние годы применяют предварительный интенсивный разогрев бетонной смеси. Уплотнение и формование изделий производятся из горячей смеси с последующим их термосным выдерживанием в условиях управляемого остывания (охлаждения). В результате практически устраняются деструктивные явления, связанные с неодинаковым температурным расширением газообразной, жидкой и твердой фаз и вызывающие разуплотнение свежего бетона в изделиях, подвергаемых обычной тепловой обработке.
При так называемом «горячем формовании» твердение и структурообразование бетона происходят в условиях остывания, а следовательно, и объемного сжатия системы атмосферным давлением,
так как при остывании бетона в его структуре образуется вакуум. Таким образом, изменение объема, вызванное действием температуры, превращается из деструктивного фактора в фактор конструктивный, положительно влияющий на формирование структуры и плотность бетона.
Предварительный разогрев бетонной смеси может осуществляться интенсивным электропрогревом или пароразогревом непосредственно в смесителе при перемешивании компонентов бетонной смеси. При управлении этим процессом контролируемыми параметрами являются: максимальная температура смеси (6О...9О°С), зависящая от вида цемента, скорость нагрева (5...15 мин) и период между разогревом смеси и формованием из нее изделий (обычно горячую смесь следует укладывать и уплотнять в течение 20... 40 мин). К недостаткам технологии с предварительным разогревом смеси следует отнести увеличение ее водопотребности при повышении температуры, что несколько снижает плотность и прочность бетона.