Как организовать режим пропаривания бетона
Режим пропаривания бетона состоит из трех периодов, характеризующихся повышением температуры, изотермическим нагревом и охлаждением. Каждый из этих периодов по-своему влияет на развитие прочности и структуры бетона. При повышении температуры окружающей среды путем подачи пара в камеру термообработки бетон начинает нагреваться за счет передачи тепла конвекцией из паровоздушной среды и конденсации пара, который выпадает в виде росы при попадании на холодную поверхность свежесформованного изделия. Поверхность продукта вздувается. Когда внешние слои нагреваются до более высокой температуры, более глубокие слои изделия также начинают нагреваться из-за теплопроводности бетона. Чем выше теплопроводность бетона, тем быстрее изделие достигает температуры окружающей среды по всему сечению.
Наличие градиента температур в изделии в период нагрева неизбежно приводит к возникновению температурных напряжений, причем чем выше этот градиент, тем больше величина напряжений. Возникновение напряжений в бетоне неизбежно может оказать негативное влияние на его структуру на самых ранних стадиях твердения. Однако, следует учитывать пластические деформации бетона на этой стадии твердения, которые частично парализуют разрушительное действие термических напряжений. По мере повышения температуры объем воздуха, заключенного в бетоне, и жидкой фазы, превращающейся в пар, все больше увеличивается. Расширение паровоздушной фазы в бетоне также приводит к возникновению внутренних напряжений, которые имеют тенденцию раздвигать стенки пор и капилляров и нарушать сцепление между твердыми компонентами бетона. При медленном повышении температуры эта паровоздушная фаза, расширяясь постепенно и без резких скачков, покидает бетон, тем самым создавая в нем открытую пористость, но не вызывает существенных процессов разрушения.
Быстрое расширение воздуха, содержащегося в бетоне, при его разогреве,достигает при высоких температурах нескольких десятков см вод. ст., что является весьма существенной величиной для бетона на начальном этапе его структурообразования. Движение паровоздушной смеси создает направленную пористость в бетоне, которая существенно влияет и увеличивает его проницаемость, что неизбежно сказывается на долговечности бетона. Бетоны, прошедшие пропаривание, как правило, менее морозостойки и более проницаемы, чем бетоны с нормальными или аналогичными условиями твердения. Из этого следует, что период нагрева изделий имеет важнейшее значение для формирования структуры бетона. Деструктивные процессы в фазе повышения температуры обусловлены также тепловым расширением бетона и различными значениями коэффициентов расширения различных фаз и компонентов бетонной смеси.
Для уменьшения остаточного теплового расширения используется двухступенчатый режим повышения температуры. Сначала продукт нагревают до определенной температуры и выдерживают при этой температуре изотермически в течение некоторого времени. Затем температуру повышают до максимума, т. е. до температуры пропаривания.
Продолжительность изотермического нагрева зависит от многих факторов. К этим факторам относятся температура нагрева, тип портландцемента, минералогический состав исходного клинкера и конечная прочность бетона после пропаривания.
Оптимальная температура пара для бетона зависит от типа цемента. Бетоны на основе алюминатного, алит-алюминатного и обычного портландцемента демонстрируют выраженную тенденцию к потере прочности при температурах пара выше оптимальных. Очень быстрая гидратация алюминатных и алитовых фаз в цементе приводит к образованию рыхлых структур с низкой прочностью при повышении температуры выше оптимальной. Однако бетоны с высокой долей белита в цементе, сравнительно медленно гидратирующегося минерала, а также бетоны на основе пуццолановых и гранулированных доменных шлаковых цементов не теряют тенденции к росту прочности с повышением температуры.