Пропаривание при повышенном давлении

Этот процесс отличается от пропаривания при атмосферном давлении как по технологии, так и по природе получаемого продукта. Поскольку создается давление выше атмосферного, то камера пропаривания должна представлять собой резервуар высокого давления со снабжением влажным паром, при этом необходим избыток воды, так как нельзя допускать, чтобы перегретый пар входил в контакт с бетоном. Пропаривание при повышенном давлении впервые было применено при производстве силикатного кирпича и до сих пор успешно применяется для этой цели. В области бетона автоклавная обработка обычно применяется для сборных элементов как из тяжелого, так и из легкого бетона в тех случаях, когда требуется одна из следующих характеристик: а) высокая прочность в раннем возрасте (28-суточная прочность может быть достигнута за 24 ч); б) повышенная долговечность (улучшается сопротивление бетона сульфатной агрессии к другим формам химического воздействия, а также замораживанию и от> таиванию, уменьшаются выцветы); в) низкая усадка и пониженная влагопередача. Оптимальная температура обработки была установлена экспериментальным путем. Она составляет около 176° С, что соответствует давлению насыщенного пара 8,4 кгс/см2. Пропаривание при повышенном давлении наиболее эффективно, когда в цемент добавляется тонкоизмельченный кремнезем, благодаря чему происходит химическая реакция между кремнеземом и Са(ОН)г, образующийся при гидратации C3S (рис. 5.36). Цементы с повышенным содержанием C3S способны дать более высокую прочность, когда они подвергаются автоклавной обработке, по сравнению с цементами с высоким содержанием C2S, хотя для коротких режимов автоклавной обработки получаются хорошие результаты для цементов с умеренно низким отношением -JTJT- Тонкость помола кремнезема должна быть такой же, как и цемента, и оба материала необходимо тщательно перемешать перед введением в бетономешалку. Оптимальное количество кремнеземистого компонента зависит от состава бетонной смеси, но обычно оно составляет 0,4— 0,7 от веса цемента. В этом случае отношение известь:кремнезем в смеси составляет примерно 1. Высокая температура в период твердения влияет на гидратацию самого цемента. Например, некоторое количество C3S может гидратироваться с образованием C3SH. Ввиду микрокристаллической структуры цементного камня, пропаренного при повышенном давлении, бетон обладает пониженной усадкой, составляющей примерно от Ve До 7з усадки бетона, твердевшего при нормальной температуре. Если к смеси добавляется кремнеземистый компонент, то усадка повышается, но все еще составляет около 7г усадки нормально твердевшего бетона. Наоборот, поскольку пропаривание при низком давлении не ведет к образованию микрокристаллического цементного камня, то и не происходит уменьшения усадки. Продукты гидратации цемента, подвергнутого автоклавной обработке, так же, как и продукты вторичных реакций кремнезема с известью, являются постоянными и потому не наблюдается снижения прочности. В возрасте одного года прочность нормально выдержанного бетона примерно такая же, как и прочность автоклавного бетона того же состава. В/Ц влияет на прочность автоклавного бетона так же, как и бетона естественного твердения, но фактические прочности на ранней стадии естественно отличаются. Коэффициент термического расширения и модуль упругости бетона, по-видимому, не подвержены изменению в результате автоклавной обработки. Автоклавная обработка улучшает стойкость к воздействию сульфатной агрессии. Это происходит по нескольким причинам, главная из которых заключается в образовании алюминатов, более устойчивых при наличии сульфатов по сравнению с алюминатами, образованными при более низких температурах. Поэтому для цементов с высоким содержанием С3А относительное увеличение стойкости к сульфатной агрессии больше, чем для умеренно сульфатостойких цементов. Другой важный фактор заключается в уменьшении содержания извести в цементном камне в результате реакции извести с кремнеземом. Дальнейшее улучшение сопротивления сульфатной агрессии происходит за счет увеличения прочности и непроницаемости пропаренного бетона, а также за счет образования гидратов хорошо кристаллизованной формы. Автоклавная обработка уменьшает образование выцветов, поскольку не остается извести, которая может выщелачиваться. К недостаткам можно отнести то, что автоклавная обработка понижает прочность сцепления бетона с арматурой примерно наполовину по сравнению с твердением в нормальных условиях, так что применение такой обработки для армированных бетонных конструкций считается нежелательным. Автоклавный бетон также более хрупок. В целом автоклавная обработка позволяет получать бетон хорошего качества, плотный и долговечный. Характерной особенностью автоклавного бетона является белесоватый оттенок, по которому его можно отличить от выдержанного при обычных условиях бетона, изготовленного на портландцементе. Существенно, чтобы скорость повышения температуры при автоклавной обработке не была слишком высока, наложение процессов схватывания и твердения должно происходить в порядке, подобном тому, как описано в разделе пропаривания при атмосферном давлении. Типичный цикл пропаривания состоит их постепенного увеличения температуры до максимальной в течение 3—5 ч. При этой температуре процесс длится 5—8 ч, а затем происходит снижение давления примерно на 74 в час. Быстрое снижение давления ускоряет высыхание бетона, что уменьшает усадку в период изготовления. Отдельные стадии цикла пропаривания зависят от применяемой установки и размера бетонных конструкций. Продолжительность периода нормального выдерживания, предшествующего автоклавной обработке, не влияет на качество бетона. Выбор рациональной продолжительности периода определяется жесткостью смеси, которая должна быть достаточно связной, чтобы выдержать технологическую обработку. Для легких бетонов продолжительность отдельных стадий цикла пропаривания должна устанавливаться экспериментальным путем в соответствии с применяемыми материалами. Пропаривание при повышенном давлении следует применять только для бетонов, изготовленных из портландцемента. Высокая температура отрицательно влияет на глиноземистый и гипсошлаковый цемент. Тип портландцемента влияет на прочность, но не обязательно таким же образом, как при нормальных температурах. В этой области пока еще не проведены систематические исследования. Пропаривание при повышенном давлении ускоряет твердение бетона, содержащего хлористый кальций, однако относительное увеличение прочности меньше, чем при отсутствии хлористого кальция.