Тепловлажностная обработка

Steam curing

Тепловую обработку, при которой в нагретом материале сохраняется влага, называют тепловлажностной. Такая обработка - основной метод ускорения твердения бетонных и железобетонных изделий, силикатных и других изделий на основе минеральных вяжущих гидратационного твердения. Как теплоносители применяют пар, электроэнергию, продукты сгорания естественного газа, горячий воздух, органические и неорганические масла.

Наиболее распространенным теплоносителем является пар. Объединение в нем теплоты и влаги, сделало пропаривание универсальным способом ускорения твердения цементного бетона и конструкций на его основе.

Режим пропаривания характеризуется тремя периодами: повышением температуры, изотермическим выдерживанием и охлаждением изделий.

Повышение температуры в материале вызывает температурные и влажностные градиенты. Чтобы устранить деструктивные явления, изделия перед пропариванием должны иметь необходимую критическую прочность (0,6...0,8 МПа), при которой они могут выдержать возникающие напряжения.

Второй период пропаривания - изотермический, характеризуемый интенсивным набором материалом прочности.

Охлаждение изделий характеризуется потерей влаги вследствие повышения температуры и увеличения давления паров в материале по отношению к внешней среде. Если изделия охлаждаются чрезмерно быстро, то в них могут появиться трещины вследствие развития напряжений растяжения, превышающих прочность материала.

Для пропаривания материала применяют тепловые установки периодического действия (ямные пропарочные камеры - рис.2.11, кассеты, колпаки, термоформы) и непрерывного действия (вертикальные, туннельные и щелевые камеры). При пропаривании тепловлажностная обработка материалов происходит в условиях насыщенной или близкой к ней паровоздушной смеси при температуре до 100°С и относительной влажности, которая равняется приблизительно 100%.

Пропарочная камера ямного типа

Рис. 2.11. Пропарочная камера ямного типа:

I - пол камеры; 2 - трап для отвода конденсата;

  • 3 - конденсатоотводящие устройства;
  • 4 - система конденсатоотвода; 5 - стены камеры;
  • 6 - отверстие для ввода пара; 7 - трубопровод;
  • 8 - перфорированная труба;
  • 9 - отверстие для вентиляции камеры при охлаждении;
  • 10 - канал для отбора паровоздушной смеси;

II - герметизирующий конус; 12 - червячный винт; 13 - затвор для поступления воздуха: 14 - крышка; 15 - швеллер;

16 - уголок; 17 - теплоизоляция.

Fig. 2.11. Steam-curing chamber of the pit type:

  • 1 - chamber slab; 2 - trap for the condensation drainage;
  • 3 - hot-wells; 4 - system of the hot-well; 5 - chamber walls;
  • 6 - orifice for the steam input; 7 - pipe duct; 8 - perforated pipe;
  • 9 - orifice for ventilation of chamber at cooling; 10 - channel for the bleeding of steam-and-air mixture; 11 - pressurizing cone;
  • 12 - worm screw; 13 - breech-block for the reception of air;
  • 14 - lid; 15 - channel bar; 16 - angle bar; 17 - thermal insulation.

При электронагреее твердение бетонов ускоряется благодаря теплоте, которая выделяется во время прохождения электрического тока.

Во время электропрогрева теплота, нужная для ускорения твердения бетона, поступает от вмонтированных в камере электрических нагревателей - электроламп, спиралей, трубных нагревателей и т.п., которые являются источниками инфракрасных лучей.

Электронагреватели можно заменить газовыми инфракрасными излучателями, которые работают на естественном или сжиженном газе. Тепловая обработка продуктами сгорания естественного газа проводится в камерах, куда поступает газовоздушная смесь заданной температуры.

Схема автоклавной установки

Рис.2.12. Схема автоклавной установки:

I - корпус; 2 - крышка; 3 - механизм для закрытия и открытия крышки; 4 - предохранительный клапан;

5 - патрубок для перепуска пара; 6 - перфорированная труба; 7 - патрубок для вывода конденсата; 8 - подвижные опоры; 9 - рельсовый путь; 10 - вакуум-система;

II - неподвижная опора; 12 - патрубок для введения пара;

Fig. 2.12. Scheme of the autoclave apparatus:

  • 1 - housing; 2 - lid; 3 - mechanism for closing and opening of lid; 4 - safety valve; 5 - the manifold for steam by-way;
  • 6 - perforated pipe; 7 - the manifold for the condensate deriving; 8 - movable bearings; 9 - rail track;
  • 10 - vacuum-system; 11 - fixed bearing;
  • 12 - the manifold for introduction of steam;

Для нагревания материалов практически без градиентов температур и влажности предназначены токи высокой частоты

(ТВЧ). В отличие от других этот способ тепловой обработки дает возможность передавать внутрь материала значительное количество теплоты и обеспечить равномерное нагревание материалов по всему объему. Для нагревания ТВЧ материал помещают в обкладки конденсатора, к которому подводят ТВЧ от генератора.

Рассмотренные выше способы тепловлажностной обработки осуществляют при атмосферном давлении.

При значительном избыточном давлении водяного пара (0,9...1,ЗМПа) тепловлажностную обработку проводят в автоклавах (рис.2.12). С помощью автоклавной обработки получают изделия на основе известково-кремнеземистого и других вяжущих, которые в обычных условиях твердеют очень медленно. Для получения материалов автоклавного твердения можно широко использовать разнообразные отходы промышленности (шлаки, шламы, золы и т.п.).

Thermal treatment at which moisture is saved in the heated material is called steam curing. Such treatment is a basic method of the acceleration of concrete and reinforced concrete products hardening, silicate and other elements on the basis of mineral binders of hydration hardening. As heat-transfer agents there are applied steam, electric power and combustion products of natural gas, hot air, organic and inorganic oils.

The most widespread heat-transfer agent is steam. Combination of heat and moisture in it, required for hardening of hydraulic binders, has made the steaming a widespread method of the acceleration of concrete and reinforced concrete products hardening.

The mode of steaming is characterized with three periods: by the increasing of temperature, isothermal maturing and cooling of elements.

The increase of temperature in material causes temperature and moisture gradients. To remove the destructive phenomena, elements before a steaming should have required critical strength (0.6...0.8 MPa), at which they can withstand the appearing stresses.

The second period of steam curing is isothermal one, which characterizes by the intensive material setting of the strength.

Cooling of elements is characterized by the moisture loss because of temperature of steam and pressure of steam in material in relation to external environment. If elements are cooled extremely quickly, the cracks can appear in them because of development of tensile stresses, exceeding the strength of material.

For the steaming of material heat apparatus of discontinuous working are applied (pit steam-curing chambers - fig. 2.12, mold batteries, hubcaps, and thermoforms) and continuous action (vertical, tunnel and gap chambers). The thermal-moisture treatment of materials at a steaming takes a place in the conditions of the air- steam mixture saturated or near to it at a temperature rising to 100°C and increase relative humidity, which is approximately 100%.

At the electrical heating hardening of concrete is accelerated due to the heat released during the passing of electric current.

During an electric curing the heat, required for the acceleration of concrete hardening, transfers from the electric heaters - light bulbs, spirals, pipe heaters, etc. embedded in a chamber, which are the sources of infra-red rays.

It is possible to replace electric heating units by gas infra-red radiants which work on natural or condensed gas. Thermal treatment with the combustion materials of natural gas is conducted in chambers, where air-gas mixture arrives at the required the temperature.

The currents of high-frequency are intended for heating of materials practically without the gradients of temperatures and humidity. Unlike the other this method of thermal treatment gives a possibility to transfer the large amount of the heat into material and to provide the uniform heating of materials in all of volume. For heating of material is placed in facings of condenser, to which HF current is tricked from a generator.

The methods of steam curing considered above are carried out at atmospheric pressure. At considerable extra pressure of aquatic steam (0.9...1.3 MPa) thermomoisture treatment is conducted in autoclaves (fig. 2.12). Autoclaving for the elements based of lime- silica and other binders, which in ordinary conditions harden very slowly, are used. It is possible to use widely the various industrial wastes (slags, slurries, ashes, etc.) to produce the materials of the autoclave hardening.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >