ПОСОБИЕ
по тепловой обработке сборных железобетонных конструкций и изделий
(к СНиП 3.09.01-85)

УТВЕРЖДЕНО приказом института ВНИИжелезобетон от 8 июля 1986 г. N 54

Рекомендовано к изданию научно-техническим советом ВНИИ железобетона Госстроя СССР.

Содержит основные сведения по назначению режимов тепловой обработки сборных конструкций из тяжелого и легкого бетонов в различных тепловых установках, данные по контролю процесса тепловой обработки и качества бетона. Приведена методика расхода теплоэнергии при рекомендуемых режимах тепловой обработки бетона.

Для инженерно-технических работников заводов железобетонных изделий, проектных и строительных организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие разработано к СНиП 3.09.01-85 "Производство сборных железобетонных конструкций и изделий".

Пособие содержит указания по тепловой обработке изделий из тяжелых и легких бетонов, направленные на снижение энергоемкости этого технологического процесса при производстве сборных железобетонных изделий и конструкций.

Даны классификация цементов по их реакции на тепловое воздействие и рекомендации по режимам тепловой обработки изделий из тяжелого и легкого бетонов в различных тепловых установках (в камерах пропаривания, кассетах, термоформах).

Приведена методика расчета и назначения энергосберегающих термосных режимов тепловой обработки бетона. Дан метод расчета расхода тепловой энергии при этих режимах.

Рассмотрены особенности тепловой обработки изделий из бетонов с химическими добавками, а также с повышенными требованиями по морозостойкости и предварительно напряженных конструкций. Пособие содержит сведения по контролю процесса тепловой обработки и качеству бетона.

Пособие разработано ВНИИжелезобетон Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Р.В.Вегенер, Г.А.Объещенко, С.Е.Ленский, Э.А.Соколова, С.М.Трембицкий, В.Г.Довжик, инженеры В.П.Иванов, Б.Д.Дребский, Б.А.Верскайн, М.Г.Парфилова, О.Ю.Артемьев); НИИЖБ Госстроя СССР (доктора техн. наук Б.А.Крылов, Л.А.Малинина, С.А.Миронов, Н.А.Маркаров, кандидаты техн. наук А.И.Ли, Е.Н.Малинский, Н.Н.Куприянов, М.И.Бруссер, А.В.Лагойда, инж. Н.А.Королева); НИИСФ Госстороя СССР (д-р техн. наук С.В.Александровский, канд. техн. наук В.И.Лукьянов); ВНИПИТеплопроект Минмонтажспецстроя СССР (д-р техн. наук И.Б.Заседателев, канд. техн. наук С.А.Шифрин); ВТУ Металлургического комбината - г.Темиртау (инж. Д.С.Грейль); ЛИИЖТ МПС СССР (д-р техн. наук П.Г.Комохов, канд. техн. наук Т.М.Петрова); ЛПИ им. Калинина Минвуза РСФСР (д-р техн. наук А.А.Парийский, канд. техн. наук Л.И.Чумадова); ВЗИСИ Минвуза РСФСР (д-р техн. наук А.Н.Счастный, инж. М.М.Палеес); КТБ Мосоргстройматериалы Главмоспромстройматериалов (канд. техн. наук Л.Н.Беккер).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Пособие распространяется на заводы, полигоны и отдельные цеха в составе комбинатов стройиндустрии, изготовляющих строительные конструкции и изделия из бетонов на плотных и пористых заполнителях и вяжущем на основе портландцементного клинкера.

Примечание. Пособие не распространяется на тепловую обработку изделий и конструкций из специальных бетонов (ячеистых, автоклавного твердения, жаростойких, на напрягающих цементах и др.), а также бетонов, изготовленных с применением специальных методов уплотнения бетонной смеси (прессование, вибропрессование, центрифугирование и т.д.) или предназначенных для эксплуатации в химически агрессивных водных и газовых средах.

1.2. Тепловая обработка сборных бетонных и железобетонных конструкций и изделий производится с применением режимов, обеспечивающих минимальный расход топливно-энергетических ресурсов и ускоренное достижение бетоном заданных значений распалубочной, отпускной, передаточной (для предварительно напряженных конструкций) или проектной прочности.

1.3. Под распалубочной прочностью бетона понимается такая его прочность на сжатие, при которой обеспечиваются распалубка (выемка из форм) и безопасное внутрицеховое (внутризаводское) транспортирование изделий без их повреждения.

Значение распалубочной прочности устанавливается технологическими правилами производства для каждого вида изделия предприятием-изготовителем. При этом должны быть обеспечены соответствующие температурно-влажностные условия для достижения при последующем складировании и хранении отпускной прочности к моменту отгрузки изделий с предприятия-изготовителя и проектной прочности в установленные сроки.

1.4. Отпускная и передаточная прочности бетона должны соответствовать значениям, указанным в проектной документации, ГОСТах или Технических условиях на данное изделие с учетом требований ГОСТ 13015.0-83* (изменение N 1).

1.5. Проектная прочность (класс или марка) бетона указывается в проектной документации, ГОСТах или Технических условиях на данное изделие, и ее достижение должно быть гарантировано предприятием-изготовителем в 28-суточном возрасте или в любой другой срок, согласованный с проектной организацией-разработчиком изделия и заказчиком-потребителем.

1.6. Проектирование составов бетонных смесей для изделий, подвергаемых тепловой обработке, должно производиться любыми известными способами, обеспечивающими достижение бетоном на используемых материалах отпускной и проектной прочности в установленные сроки при наименьшем расходе цемента. При этом не допускается увеличение расхода цемента для достижения требуемой прочности в более короткие сроки по сравнению с необходимым расходом для получения заданного класса (марки) по прочности бетона, установленным при подборах состава, за исключением случаев, предусмотренных СНиП 5.01.23-83, а также с целью экономии топливно-энергетических ресурсов.

1.7. Тепловая обработка сборных железобетонных конструкций и изделий может осуществляться в камерах периодического или непрерывного действия, в специальных термоформах, термопакетах и кассетных формах, а также под переносными колпаками. При этом в качестве теплоносителя (источника тепловой энергии) могут использоваться водяной пар, паровоздушная смесь, горячий воздух, электрический ток, солнечная энергия, продукты сгорания природного газа.

1.8. Способы, установки и общую продолжительность тепловой обработки следует выбирать на основе технико-экономического анализа в зависимости от технологической схемы производства, конструктивных особенностей изделий, тепловой инерционности установок и фактических ритмов их работы, требуемой продолжительности производственного цикла изготовления изделий, режима работы предприятия, а также климатических факторов (для полигонов).

1.9. Режим тепловой обработки должен подбираться в каждом конкретном случае экспериментально и назначаться лабораторией с учетом фактического ритма работы тепловых установок и указаний разд.3 и 4 настоящего Пособия.

1.10. В целях снижения расхода тепловой (электрической) энергии следует максимально использовать возможности:

тепловой инерционности установок и осуществления за счет этого термосного выдерживания разогретых изделий;

учета набора прочности в период межсменных перерывов, включая выходные и праздничные дни, и снижения за счет этого максимальной температуры разогрева изделий;

учета набора прочности бетона, в том числе после распалубки изделий, при выдерживании в цехе на специальных площадках или в камерах "дозревания", а также в период хранения на складах;

применения цементов с более высоким показателем активности при пропаривании, а также быстротвердеющих цементов;

применения химических добавок, интенсифицирующих твердение бетона при тепловом воздействии.

1.11. Сокращение при необходимости длительности тепловой обработки с целью увеличения оборачиваемости форм или тепловых агрегатов следует осуществлять за счет применения быстротвердеющих цементов, химических добавок - ускорителей твердения, предварительного электро- и пароразогрева бетонных смесей, двухстадийной тепловой обработки с выдерживанием на второй стадии форм с изделиями или распалубленных изделий в специальных камерах "дозревания" и других технологических приемов, не приводящих к увеличению расхода цемента и тепловой (электрической) энергии.

1.12. С целью обеспечения расхода тепловой энергии при тепловой обработке в соответствии с Временными нормами для расчета расхода тепловой энергии при тепловлажностной обработке сборных бетонных и железобетонных изделий в заводских условиях (СН 513-79. М.: Стройиздат, 1980) необходимо наладить оперативный учет расхода энергии, увеличить коэффициент заполнения тепловых установок и осуществить мероприятия по максимальному снижению непроизводительных энергозатрат (теплопотерь в окружающую среду, в том числе при транспортировании теплоносителя, на нагрев форм, тепловых агрегатов и др.).

1.13. При строительстве новых и реконструкции действующих установок для тепловой обработки бетона следует предусматривать специальные меры по экономному расходованию тепловой энергии и устранению ее потерь за счет:

теплоизоляции ограждений камер, элементов термоформ и кассетных установок;

изготовления ограждающих конструкций из легкого бетона;

надежного уплотнения торцевых проемов в туннельных и щелевых камерах и т.п.

Примечание. Технические решения по повышению эффективности пропарочных камер приведены в Рекомендациях по снижению расхода тепловой энергии в камерах для тепловлажностной обработки железобетонных изделий (М.: Стройиздат, 1984) и в типовом проекте 409-28-40 "Камеры периодического действия для тепловой обработки изделий из тяжелого и легкого бетона".

1.14. При проектировании новых и реконструируемых технологических линий и заводов сборного железобетона необходимо предусматривать дополнительные площади в цехе выдерживания изделий (в формах или без них), камеры "дозревания", утепленные склады для зимних условий, особенно в районах Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока, технические решения по утилизации отработанного тепла из камер и др. Это позволит при некотором увеличении первоначальных капитальных вложений сократить удельные энергозатраты на тепловую обработку изделий, повысить оборачиваемость формовочной оснастки и тепловых агрегатов и тем самым снизить эксплуатационные расходы.

2. ЦЕМЕНТЫ ДЛЯ БЕТОНОВ, ПОДВЕРГАЕМЫХ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКЕ

2.1. Для производства бетонных и железобетонных изделий, подвергаемых тепловой обработке, могут быть использованы портландцементы, быстротвердеющие цементы, шлакопортландцементы, соответствующие требованиям ГОСТ 10178-85. Сульфатостойкие и пуццолановые портландцементы следует применять только в случаях, указанных в ГОСТ 22266-76*.

2.2. Одним из основных показателей качества цемента для бетонов, подвергаемых тепловой обработке, является активность его при пропаривании, определяемая по ГОСТ 310.4-81*.

Активность цемента при пропаривании, характеризующая интенсивность твердения бетона на этом цементе в условиях теплового воздействия, является не нормируемой, а информационной характеристикой, численное значение которой для цементов конкретного завода-изготовителя достаточно стабильно. Она должна учитываться при назначении составов бетона и режимов тепловой обработки.

2.3. Учет активности цемента при пропаривании позволяет предприятиям строительной индустрии оптимизировать составы бетона по расходу цемента и режимы тепловой обработки - по продолжительности и удельному расходу энергоресурсов.

2.4. В целях учета активности цемента при пропаривании следует определять значение коэффициента его эффективности при тепловой обработке, :

,

где - активность цемента при пропаривании по ГОСТ 310.4-81*; - активность цемента при нормальном твердении в возрасте 28 сут по ГОСТ 310.4-81*.

При экспрессном определении коэффициента эффективности за величину следует принимать гарантированную марку цемента, указанную в паспорте.

2.5. В зависимости от значения цементы всех заводов подразделяются на три группы согласно табл.1.

Таблица 1

В прил.1 приведены группы эффективности для цементов различных заводов-изготовителей.

2.6. Цементы I группы характеризуются высоким темпом набора прочности и обеспечивают, как правило, получение 70%-ной прочности в зависимости от класса (марки) бетона при режимах тепловой обработки с общей продолжительностью менее 15 ч.

2.7. Цементы II группы характеризуются средним темпом набора прочности и обеспечивают получение 70%-ной прочности бетона при более длительных режимах тепловой обработки.

2.8. Цементы III группы характеризуются низким темпом набора прочности. Применение этих цементов для производства сборных изделий из бетонов класса В15 (М200) и В22,5 (М300), подвергаемых тепловой обработке, требует увеличения расхода цемента.

2.9. Распределение цементов по группам эффективности при тепловой обработке и их характеристики, изложенные в пп.2.6-2.8, распространяются как на портландцементы, так и на шлакопортландцементы, но при применении последних получение 70% прочности достигается при температурах 90-95 °С и длительности прогрева на 30% большей, чем при применении равномарочных портландцементов.

2.10. При использовании шлакопортландцемента в условиях тепловлажностной обработки следует иметь в виду, что для обеспечения последующего роста прочности необходима среда с высокой относительной влажностью. В воздушно-сухих условиях рост прочности бетонов на шлакопортландцементах значительно замедляется.

2.11. Применение пуццолановых портландцементов вследствие повышенной водопотребности бетонной смеси приводит к увеличению расхода цемента (при получении равнопрочных бетонов), повышению усадочных деформаций и понижению морозостойкости бетона. Прочность бетонов на таких цементах при последующем твердении в воздушно-сухих условиях практически не увеличивается.

Поэтому пуццолановые портландцементы и их разновидности при тепловлажностной обработке могут применяться только для изделий спецназначения с повышенными требованиями по водостойкости и солестойкости.

2.12. Применение пластифицированных цементов позволяет уменьшить водопотребность бетонной смеси. Однако вследствие замедления сроков схватывания и начального твердения, а также дополнительного воздухововлечения тепловлажностную обработку бетонов на таких цементах следует осуществлять по режимам с более длительным предварительным выдерживанием (не менее 4-6 ч), с замедленной скоростью подъема температуры либо производить тепловую обработку под пригрузом или в напорных пропарочных камерах.

2.13. Применение глиноземистого цемента при тепловлажностной обработке изделий не допускается.

3. ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЯЖЕЛЫХ БЕТОНОВ

     
Пропаривание изделий в камерах периодического действия

3.1. При тепловой обработке бетона в камерах периодического действия (ямных и тупиковых туннельных камерах) прогрев изделий осуществляется при непосредственном их контакте с теплоносителем или кондуктивным способом.

3.2. В качестве теплоносителей в этих камерах могут применяться насыщенный водяной пар, паровоздушная смесь, аэрированная горячая вода, продукты сгорания природного газа.

Во избежание значительных влагопотерь при тепловой обработке изделий предпочтительным является использование в качестве теплоносителя насыщенного водяного пара. При использовании других теплоносителей и источников тепловой энергии (продуктов сгорания природного газа, электрообогрева, индукционного нагрева и т.п.), имеющих более высокую температуру, чем бетон изделий, может происходить интенсивное испарение влаги из бетона, приводящее к нарушению формирующейся структуры. Интенсивность испарения влаги зависит от режима тепловой обработки, водосодержания бетона, относительной влажности среды и скорости ее циркуляции. При значительных влагопотерях помимо нарушения структуры в процессе тепловой обработки наблюдается замедление процессов гидратации цемента в последующее время и как следствие недобор проектной прочности бетона. В этом случае обязательным является обеспечение влажности среды не менее 90-100% или защита открытых поверхностей изделий влагонепроницаемыми материалами или пленкообразующими составами. В период подъема температуры допускается снижение относительной влажности среды до 40-60%.

3.3. Структура режима тепловой обработки характеризуется длительностью предварительного выдерживания, температурой и скоростью разогрева, продолжительностью и способом (термосным или изотермическим) выдерживания разогретых изделий и выражается как сумма времени отдельных ее периодов в часах, например, 2+3+6+2=13, где 2 - время предварительного выдерживания; 3 - время разогрева до заданной температуры; 6 - время выдерживания в термосных или изотермических условиях; 2 - время остывания до распалубки (для случая с выдерживанием в изотермических условиях); 13 - общая продолжительность тепловой обработки).

Назначение режимов тепловой обработки заключается в установлении оптимальной продолжительности отдельных его периодов с целью обеспечения фактических ритмов работы тепловых установок и получения требуемой прочности без ухудшения конечных физико-механических свойств бетона.