Способ тепловой обработки сборных железобетонных изделий Российский патент 2023 года по МПК B28B11/24 C04B40/02 

Изобретение относится к строительству, а именно к технологии изготовления сборных железобетонных изделий на предприятиях стройиндустрии.

Известен способ тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий (пат. RU 2519080, C04B 40/02, опубл. 10.06.2014), включающий циклический прогрев путем подачи насыщенного пара, отключение подачи пара, выдерживание изделий, повторную подачу насыщенного пара, отключение подачи пара, выдержку изделий до их охлаждения, отличающийся тем, что в первом цикле подачу насыщенного пара производят до достижения температуры среды, равной 30°С, в течение 0,5 часа, изотермическую выдержку изделий производят при температуре 30°С в течение 2,5 часов, во втором цикле подачу насыщенного пара производят до достижения температуры среды, равной 40°С, в течение 0,5 часа и осуществляют изотермическую выдержку изделия при температуре 40°С в течение 5,5 часов.

Недостатком этого способа являются высокая энергоемкость получения и транспортирования в пропарочные камеры водяного пара, а также опасность ухудшения строительно-технических свойств пропаренного бетона по сравнению с твердевшим в нормальных условиях.

Наиболее близким аналогом является способ тепловой обработки железобетонных изделий продуктами сгорания природного газа (Пособие по тепловой обработке железобетонных изделий продуктами сгорания природного газа (к СНиП 3.09.01-85). М.: 1988).

Тепловую обработку изделий, согласно этому способу, осуществляют в ямных, щелевых или тоннельных камерах постоянного или непрерывного действия с использованием в качестве теплоносителя продуктов сгорания природного газа (ПСПГ) при заданных температурно-влажностных условиях твердения бетона с размещением камер внутри цеховых помещений или на открытых полигонах.

Согласно этому способу, система тепловой обработки изделий включает камеру тепловой обработки с использованием ПСПГ; один или несколько теплогенераторов; устройства, обеспечивающие рециркуляцию, газоснабжение, вентиляцию и автоматику. Данный способ позволяет по сравнению с пропариванием в несколько раз уменьшить расход технологического топлива, снизить себестоимость изделий, улучшить их качество, а также улучшить условия эксплуатации оборудования и труда работающих.

Недостатком является повышенная длительность тепловой обработки отформованных изделий, что снижает производительность технологической линии.

Задача изобретения – уменьшить длительность тепловой обработки железобетонных изделий продуктами сгорания природного газа без ухудшения строительно-технических свойств бетона.

Сущность изобретения заключается в том, что способ тепловой обработки сборных железобетонных изделий, включающий нагрев продуктами сгорания природного газа, изотермическую выдержку и охлаждение отформованных изделий в камере тепловой обработки, при этом бетонную смесь перед формованием нагревают до 60-65 °С путем предварительного нагрева воды затворения и заполнителей и без предварительной выдержки отформованные изделия помещают в камеру тепловой обработки, где их подвергают тепловой обработке по режиму: (0,2-0,3)+6+2 ч, где 0,2-0,3 ч - нагрев, 6 ч - изотермическая выдержка при 60-65 °С и 2 ч - охлаждение в камере без подачи теплоносителя.

Открытую поверхность отформованных изделий перед загружением в камеру тепловой обработки укрывают термостойкой полимерной пленкой.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением заключается в сокращении общей длительности тепловой обработки на 3,5-4,5 ч за счет исключения предварительной выдержки отформованных изделий и сокращения длительности подъема температуры в камере тепловой обработки.

Технический результат достигается тем, что предварительный нагрев бетонной смеси до температуры, соответствующей температуре изотермического нагрева бетона при тепловой обработке продуктами сгорания природного газа (60-65 °С) минимизирует температурные градиенты между прогреваемым бетоном и теплоносителем в камере. При этом отпадает необходимость в предварительной выдержке отформованных изделий и замедленном подъеме температуры до изотермического прогрева, так как практически исчезает опасность возникновения деструктивных процессов, обусловленных явлениями тепло- и массопереноса под влиянием указанных градиентов.

Железобетонные изделия изготавливают согласно изобретению следующим образом.

Воду затворения и заполнители подогревают из расчета получения бетонной смеси требуемой удобоукладываемости с температурой формуемой смеси 60-65 °С. Нагретую бетонную смесь укладывают в подготовленную к формованию бортоснастку (форму), уплотняют и заглаживают наружную поверхность. На выровненную поверхность отформованного изделия укладывают термостойкую пленку и без предварительной выдержки изделий форму загружают в камеру тепловой обработки (ТО) продуктами сгорания природного газа (ПСПГ) для изотермического прогрева наружной поверхности бетона при 60-65 °С.

Поскольку в камеру загружают предварительно нагретые изделия, длительность подъема температуры в камере сокращают на 1,5-2,5 ч.

Длительность изотермического прогрева изделий устанавливают в зависимости от вида железобетонных изделий, активности цемента при тепловой обработке, требуемой распалубочной, передаточной (для преднапряженных изделий) или отпускной прочности.

Охлаждение нагретых изделий с обычным армированием производят в камере в течение 2,0 ч после отключения подачи теплоносителя. Для преднапряженных изделий, прогреваемых в силовых формах, охлаждение в камере не производят и передачу напряжения производят на бетон с температурой 65 °С.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примером.

Для изготовления бетонных образцов используют портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 31108-2020, поставляемый цементным заводом Воронежского филиала АО «ЕВРОЦЕМЕНТ груп».

В качестве мелкого заполнителя используют рядовой кварцевый песок ООО «Приазовье», отвечающий требованиям ГОСТ 8736-2017. Техническая характеристика песка и его гранулометрический состав приведены в таблице 1.

Таблица 1

Характеристика песка ООО «Приазовье»

Показатели, единицы измерения Насыпная плотность, т/м³ 1,36 Истинная плотность, г/см³ 2,4 Модуль крупности 1,29 Содержание пылевидных и глинистых частиц, % 2,2 Содержание органических примесей, % 0

В качестве крупного заполнителя применяют щебень фракции 5-20 мм из плотного песчаника Прохоровского месторождения Ростовской области, отвечающий требованиям ГОСТ 8267-93. Характеристика щебня приведена в таблице 2.

Таблица 2

Характеристика щебня

Показатели, единица измерения Значение Марка по прочности М1000 Содержание зерен пластинчатой и игловатой форма, % 22 Насыпная плотность, кг/м³ 1380 Марка по морозостойкости F200 Содержание глины в комках, % 0 Содержание пылевидных и глинистых частиц, % 0,9

Для затворения бетонной смеси используют водопроводную воду из городских сетей, отвечающую требованиям ГОСТ 23732-2011.

В качестве пластифицирующей добавки применяют комплексный пластификатор на основе поликарбоксилата ST 5.0 производства ООО «БСР», г. Санкт-Петербург. Добавка ST 5.0 поставляется потребителям в виде водного раствора 25 % - ной концентрации, коричневого цвета, плотностью 1,070±0,03 г/см³.

В качестве исходного принят производственный состав бетонной смеси для изготовления дорожных плит, с расходом материалов (кг/м³): цемент – 380; щебень – 1260; песок – 580; вода – 155; добавка St 5.0 – 3,4. Бетонная смесь данного состава имеет марку по подвижности П2 (ОК = 5-9 см). Данный состав бетона обеспечивает после предварительной двухчасовой выдержки и пропаривания в безнапорной ямной пропарочной камере по режиму: 3 + 6+ 2 ч с температурой изотермического прогрева 85 °С достижение 70 % проектной прочности бетона класса В30 (не ниже 27 МПа).

Для изготовления по предлагаемому способу образцов-кубов с ребром 100 мм бетонную смесь исходного состава готовят в 2 этапа: сначала перемешивают предварительно нагретые заполнители с водой затворения. Затем к ним добавляют цемент и добавку для окончательного перемешивания до получения однородной, нагретой до 60 °С бетонной смеси. Предварительный нагрев воды затворения и заполнителей подбирают исходя из условий получения в конечном счете бетонной смеси с температурой 60 °С. Расход воды затворения при формовании образцов из нагретой смеси корректируют с тем, чтобы нагретая бетонная смесь по подвижности соответствовала требуемой марке П2.

По окончании формования открытую поверхность образцов в формах накрывают термостойкой полимерной пленкой. Формы без предварительной выдержки бетона помещают в лабораторную камеру тепловой обработки, где они подвергаются изотермическому прогреву при 60 °С в течение 6 ч. Поскольку образцы формуют из нагретой бетонной смеси с температурой близкой к температуре изотермического прогрева, время подъема температуры в камере минимизируется в зависимости от степени охлаждения в процессе формования. По окончании изотермического прогрева подачу теплоносителя в камеру прекращают через 2 часа, производят распалубку и определяют прочностные показатели образцов.

Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Таблица 3

Прочность бетона после тепловой обработки

Способ приготовления образцов Предва-ритель-ная выдерж-ка, ч Режим тепловой обработки в камере, ч Прочность бетона (МПа/ % В30) после ТО
через 1 ч 18 ч 28 сут. Наиболее близкий аналог 2 (2-3)+3+6+2 13,0-14,5
48 - 54 15,6-16,7
58 - 62 37,6-38,8
98 - 101 С предвари-тельным нагревом смеси до 60°С без укрытия пленкой 0 (0,2-0,3)+6+2 16,4-16,9
61 - 63 17,2-17,8
64 - 66 39,2-40,0
102 - 104 Предлагаемый
способ 0 (0,2-0,3)+6+2 18,3-19,4
69 - 72 18,8-20,0
70 - 74 41,5-43,0
108 - 112

Полученные результаты показывают, что предложенный способ позволяет на 3,5 – 4,5 ч уменьшить продолжительность цикла тепловой обработки по сравнению с наиболее близким аналогом, обеспечивая при этом достижение 70% требуемой прочности класса В30 после тепловой обработки и 100% через 28 суток нормального твердения. При этом наиболее существенное улучшение показателей достигнуто применением сочетания нагрева смеси до 60 °С и укрытия отформованной поверхности бетона полимерной пленкой. Это можно объяснить тем, что при таком сочетании под пленкой создается своего рода «парниковый эффект», благоприятно влияющий на структурообразование твердеющего бетона.

Изобретение относится к строительству, в частности к тепловой обработке сборных железобетонных изделий на предприятиях стройиндустрии. Способ тепловой обработки сборных железобетонных изделий включает нагрев продуктами сгорания природного газа, изотермическую выдержку и охлаждение отформованных изделий в камере тепловой обработки. Перед формованием бетонную смесь нагревают до 60-65 °С путем предварительного нагрева воды затворения и заполнителей. Отформованные изделия без предварительной выдержки помещают в камеру тепловой обработки, где их подвергают тепловой обработке по режиму: (0,2-0,3)+6+2 ч, где 0,2-0,3 ч - нагрев, 6 ч - изотермическая выдержка при 60-65 °С и 2 ч - охлаждение в камере без подачи теплоносителя. Открытую поверхность отформованных изделий перед загружением в камеру тепловой обработки укрывают термостойкой полимерной пленкой. Технический результат – сокращение длительности тепловой обработки железобетонных изделий без ухудшения строительно-технических свойств изделий. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ тепловой обработки сборных железобетонных изделий, включающий нагрев продуктами сгорания природного газа, изотермическую выдержку и охлаждение отформованных изделий в камере тепловой обработки, отличающийся тем, что бетонную смесь перед формованием нагревают до 60-65 °С путем предварительного нагрева воды затворения и заполнителей и без предварительной выдержки отформованные изделия помещают в камеру тепловой обработки, где их подвергают тепловой обработке по режиму: (0,2-0,3)+6+2 ч, где 0,2-0,3 ч - нагрев, 6 ч - изотермическая выдержка при 60-65 °С и 2 ч - охлаждение в камере без подачи теплоносителя.

2. Способ тепловой обработки сборных железобетонных изделий по п. 1, отличающийся тем, что открытую поверхность отформованных изделий перед загружением в камеру тепловой обработки укрывают термостойкой полимерной пленкой.