Описание процессов, протекающих при тепловой обработке бетона и железобетона

ТВО бетона в большинстве случаев ведут после предварительной выдержки свежеотформованного бетона, в течение которой он набирает начальную прочность, необходимую для восприятия теплового воздействия без сильного нарушения его структуры. Свежеотформованный или предварительно выдержанный бетон состоит из твердой, жидкой и газообразной фаз. Каждая из этих фаз имеет совершенно разные степени температурного расширения. Если принять расширение твердой фазы за единицу, то расширение воды будет в 10…20 раз больше, чем твердой фазы. Причем содержание воды в бетоне колеблется около 20%, а газа от 2 до 4%. При нагревании вода и воздух начинают расширяться во много раз сильнее, чем цементный камень, заполнитель, что приводит к разрыхлению структуры бетона, к цементному порообразованию, нарушается сцепление только что образовавшихся кристаллов гидросиликатов кальция.

По сравнению с твердением бетона в нормально-влажностных условиях, при пропаривании на 20% увеличивается как общая пористость, так и сами размеры пор. Все описанные выше факторы отрицательно влияют на такие важные свойства готового изделия как прочность, деформативность, долговечность, водостойкость, морозостойкость и др. Однако, несмотря на это тепловлажностная обработка является самым эффективным способом твердения сборного бетона и железобетона.

Для пропаривания бетон в закрытой или открытой форме, а иногда на поддоне загружают в установку, куда подают пар. Пар, как более нагретое тело, отдает теплоту парообразования менее нагретым телам- материалу и установке, нагревает их, а сам в виде конденсата удаляется из установки. За счет нагрева скорость гидратации цемента резко возрастает и ускоряет структурообразование бетона. Постепенно материал в установке нагревается до температуры паровоздушной смеси. С ростом температуры ускоряются реакции гидратации и структурообразования. Время, которое проходит с начала нагрева до достижения бетоном температуры паровоздушной смеси называется первым периодом ТВО.

Во второй период подача пара в установку продолжается. В материале, по его сечению, постепенно выравнивается поле температур, ибо температура в установке в этот период не изменяется. Это период изотермической выдержки. Длительность его определяется скоростью выравнивания температурного поля в материале и кинетикой химических реакций.

Далее наступает третий период – охлаждение. В это время пар в установку не подается. Если не открывать установку, то за счет потерь теплоты в окружающую среду и утечку через неплотности, установка и материал будут медленно охлаждаться. Для более быстрого охлаждения установку вентилируют воздухом. В этом случае с поверхности материала, формы, установки быстро испаряется влага, бетон также начинает терять ее. В процессе нагрева бетона пар, отдавая свою теплоту, конденсируется на поверхности бетона. В этом случае изменяется как температура, так и влагосодержание поверхности бетона и среды. Эти процессы являются внешними по отношению к материалу, и поэтому их называют внешними тепло - и массообменом. Передвижение влаги и воздуха, а также изменением температурного поля внутри материала называют внутренним тепло- и массообменом.

Передвижение влаги и воздушной массы по материалу, а также изменение температурного поля воздействует на изменяющуюся структуру бетона. Если образующаяся структура не в состоянии противостоять силе, с которой передвигается масса, слагающаяся с силой возникающих температурных напряжений, то эта структура в большей или меньшей степени может разрушаться. Поскольку с увеличением скорости нагрева сила передвижения массы нарастает, то нагрев изделий следует вести с какой-то определенной, безопасной для нарушения структуры скоростью.

Наибольшая скорость формования структуры бетона наблюдается во второй период ТВО, во время изотермической выдержки. Разности температур и влагосодержание по сечению материала в этот период начинают уменьшаться и постепенно выравниваются, что значительно улучшает условие структурообразования. Кроме того в это время идет дальнейшая гидратация цемента. Влага из образовавшегося на поверхности геля отсасывается внутренними слоями цементного зерна вследствие снижения влагосодержания геля, начинается кристаллизация новообразований что обуславливает нарастание процессов структурообразования и упрочнения всей системы.

В третий период – охлаждение, из материала интенсивно удаляется влага, процессы кристаллизации новообразований и структурообразований резко усиливаются, материал цементируется. Однако в это время опять начинают возрастать перепады температур и влагосодержания между поверхностью и центральными слоями материала. Эти процессы опять начинают воздействовать на структуру материала и могут снова привести к ее частичному разрушению.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: