Архітектура та будівництво

Сучасні архітектурні рішення

Дрова березовые с доставкой цена екатеринбург planeta-drov.ru/berezovye_drova_1.

Автоклавна обробка. Від чого залежить якість?

Автоклавна обробка. Від чого залежить якість?
І як на нього впливати?

Автоклавна обробка є однією з найважливіших операцій при виготовленні виробів з пористого бетону. Її режими безпосередньо впливають на такі якісні характеристики готового продукту, як морозостійкість, усадка при висиханні, міцність при стисненні, зовнішній вигляд виробів (відколи, тріщини). Базове розуміння процесів що проходять в автоклаві важливо як при повністю автоматичному регулюванні роботи автоклава, так і при ручному управлінні.
У даній статті ми коротко узагальнимо досвід, накопичений на заводах холдингу «Aeroc International» в автоклавної обробці.

Процес виготовлення пористого бетону.

У цьому розділі представлений короткий огляд всього процесу виготовлення пористого бетону, оскільки певні операції, що входять в цей процес, безпосередньо впливають на поведінку матеріалу при автоклавної обробці.
Ніздрюватий бетон виготовляється з в'яжучих, піску або золи, газообразователя і води. В'язкі - вапно та цемент містять СаО, який має вирішальне значення для процесу. Пісок або зола вводить в процес SiO2. З компонентів: СаО, SiO2 і Н2О в автоклаві при впливі високого тиску і високої температури утворюється новий мінерал - тоберморіт (С4S5H5).
Власне, утворення нових мінералів тоберморітовой структури і зводить ніздрюватий бетон автоклавного тверднення (в просторіччі - газобетон) абсолютно в інший ранг в порівнянні з неавтоклавних ніздрюватих бетонів (пінобетоном). Автоклавна обробка забезпечує значно більш високі фізико-механічні характеристики виробів з газобетону в порівнянні з пінобетонними виробами.
Хімічні процеси, що відбуваються на різних стадіях виробництва можна представити в наступному вигляді:

1. Хімічна реакція виділення водню на стадії утворення пористої структури в сирці:







2. Хімічна реакція утворення мінералів на стадії набору сирцем пластичної (транспортної) міцності:

3. Хімічна реакція утворення нових мінералів (тоберморіта) на стадії автоклавної обробки:

Для найбільш повного протікання реакцій у процесі автоклавної обробки необхідно, щоб вихідні матеріали мали достатньо тонкодисперсну структуру. На стадії помелу до кремнеземистого компонента додається гіпсовий камінь, який служить в першу чергу для регулювання реакцій в автоклаві, а також прискорює набір сирцем необхідної пластичної міцності.
У змішувачі сировинні матеріали перемішуються, причому на якість перемішування можуть впливати як час змішування, так і послідовність введення в змішувач сировинних матеріалів. На виході із змішувача повинні бути забезпечені висока гомогенність і певна в'язкість суміші.
Один з найважливіших параметрів - температура суміші на виході із змішувача, яка дуже сильно впливає на подальший процес. При спучування газомасу і наборі сирцем необхідної для різання пластичної міцності температура в масиві зростає. Огрубляя, можна сказати, що зростання температури триває приблизно 1-1,5 год; подальше зростання становить лише 1-3 ° С. Однак температура в масиві розподіляється нерівномірно, вона зменшується в шарах, які контактують з бортами заливальної форми і повітрям.
Так як температура масиву і її розподіл є важливими для деяких етапів автоклавної обробки, хочу звернути особливу увагу на те, що всі заводи «Aeroc» оснащені тепловими тунелями, які перешкоджають охолодженню масивів через стінки заливальних форм. Крім того, заливальні форми першого циклу завжди доводяться до теплових тунелях до температури, приблизно відповідній температурі заливки.
При різанні масивів велика увага приділяється відсутності протягів, особливо - в зимовий час. Розрізані масиви також знаходитися в теплових тунелях, які перешкоджають зниженню температури поверхні сирцю, так як передача тепла в ніздрюватий бетон при автоклавної обробці відбувається тим швидше, чим вище його температура при завантаженні в автоклав.

Етапи автоклавної обробки.

При розробці режимів автоклавної обробки і прив'язці їх до конкретного технологічного циклу необхідно врахувати дуже багато факторів і особливостей того чи іншого виробництва: якість сировинних матеріалів, параметри суміші (температура і відношення В / Т), номенклатура продукції, що випускається (розміри, наявність армування, щільність пористого бетону), розташування запарюють масивів в автоклаві, умови і час витримки перед автоклавной обробкою і інше.
Автоклавна обробка принципово розбивається на чотири етапи:
1. підготовка ніздрюватого бетону до підйому тиску;
2. підйом тиску;
3. ізотермічна витримка ніздрюватого бетону при певній температурі і тиску;
4. скидання тиску і підготовка виробів до вивантаження з автоклава.
Перший етап може включати (разом або роздільно) наступні заходи:
1) Продувка або попередній підігрів виробів без тиску.
2) Попередній підігрів виробів при тиску.
3) Вакуумирование.
Метою першого етапу являється оптимальна підготовка сирцю і середовища в автоклаві до другого етапу процесу-підйому тиску.
З досвіду нашої роботи випливає, що для виробів, внутрішня температура яких менше 800С, найбільш кращим з вищевказаних заходів першого етапу є вакуумування.
За рахунок зниження тиску в автоклаві вода, що знаходиться в матеріалі, починає кипіти. Кипіння води починається в самій теплій частині масиву, а саме - у внутрішній його області. При подальшому зниження тиску, кипіння просувається від внутрішньої області масиву назовні, що призводить до повного видалення повітря з матеріалу. При цьому сам матеріал розігрівається, температура по товщині масиву вирівнюється.
Необхідний вакуум залежить від кінцевої температури масиву і, як правило, становить 0,5 бар. Максимальне розрядження досягається через 25-30хвилин, і далі підтримуватися протягом 15-25мінут. Вакуумування необхідно проводити при гарячому автоклаві (температура стінки автоклава повинна бути не менше 800С). Цю температуру завжди легко зберегти в умовах постійного виробництва. В іншому випадку перед початком процесу автоклавної обробки автоклав необхідно попередньо розігріти без продукції.
Причинами поганого ваккумірованія можуть бути несправності, пов'язані з вакуумною засувкою, системою автоматичного управління, а також незадовільне функціонування вакуумного насоса.
Другий етап - підйом тиску - полягає в розігріванні матеріалу до температури ізотермічної витримки (як правило 190-1930С). Розігрів відбувається, головним чином, завдяки конденсації гарячої пари на відносно холодній поверхні масивів, температура яких на початку процесу нижче температури насиченої пари. Утворюється конденсат переносить тепло в ніздрюватий бетон. Конденсація води з пари може відбуватися як у вигляді крапель води, так і у вигляді закритих водяних плівок. У якій формі це відбувається, залежить, в першу чергу від різниці температур між парою і комірчастим бетоном. Освіта закритих плівок перешкоджає теплопередачі, що вкрай не бажано.
Для отримання якісних виробів підйом тиску слід проводити в три етап:
від -0,5 бар до 0бар ---- 30-45хв.
від 0бар до 3бар ---- 30-45хв.
від 3бар до 12бар ---- 65мін.
Якщо на виробах з'являються відколи і тріщини, то підйом тиску на перших двох етапах необхідно вести повільніше. Однак якщо збільшення часу кожного з етапів до 60 хвилин не дає належного ефекту, потрібно втрутитися в процес заливки: змінити параметри суміші.
При досягненні комірчастим бетоном температури 1500С починається прискорений екзотермічний розігрів масивів за рахунок енергії, що звільняється при утворенні гідросилікатів.
Особливу увагу слід звернути на те, що зупинка підйому тиску і, тим більше, його зниження може призвести до руйнування ніздрюватого бетону надлишковим внутрішнім тиском. Особливо це характерно для армованих виробів і бетонів, щільність яких більше 500кг/м3. Ізотермічна витримка проводиться на протязі певного часу при заданих тиску та температурі, які забезпечують досить глибоке протікання хімічних реакцій утворення нових мінералів.
Оптимальна температура изотермии при виробництві ніздрюватого бетону становить 190-1930С, робочий тиск в автоклаві - 11,5-13бар. Час витримки залежить як від номенклатури продукції (дрібноштучні блоки або армовані вироби), так і від її щільності. Для щільності 350-500кг/м3 оптимальний час витримки складає 360мінут при тиску 12бар.
Якщо сировинні матеріали підібрані правильно, а рецептура розрахована коректно, в автоклаві на стадії витримки відбувається мимовільний зростання тиску без подачі в автоклав пара.
Скидання тиску повинен проводитися плавно. Тривалість скидання тиску залежить, в основному, від номенклатури продукції і від щільності виробів. Для густин 350-500кг/м3 оптимальний час скидання з нашого досвіду, складає 90мін. Для виробів щільністю 600кг/м3 і більше, а також армованих виробів, тривалість скидання збільшується, а сам скидання проводиться ступінчасто з різними градієнтами.

Зображення процесу у вигляді графіка
Причини дефектів в матеріалі, які виникають при автоклавної обробці та шляхи їх усунення.

1. Чи не затверділі ділянки масиву





Чи не затверділі ділянки масиву зовні виглядають як темні плями, розташовані в середній частині блоку. З'являються у випадку, коли при автоклавної обробці температура бетону в цих областях не достатня для утворення гідросилікатів. Причиною може послужити не достатність вакуумування, в результаті якої вода в цих зонах не закипає і повітря при цьому не витісняється. У даному випадку збільшення часу екзотермічної витримки ефекту не дає.
Для усунення даного дефекту необхідно збільшити глибину вакууму і час витримки при негативному тиску. Також в цьому випадку можна вдатися до комбінації продувки і вакуумування. Якщо при здійсненні цих дій ситуація не зміниться, необхідно втрутитися в процес дозування і змішування: знизити на скільки це можливо відношення В / Т і збільшити внутрішню температуру в масиві до 80-85 оС.

2. Відколи і тріщини






Механізм утворення цих дефектів наступний: пара конденсується не тільки на поверхні матеріалу, але і в товщі масиву. До тих пір, поки осередку повністю не заповнені водою, руйнувань не виникає, але як тільки починає конденсуватися занадто багато води, усередині матеріалу виникає значне напруження, яке надалі призводить до руйнування.
Руйнування можуть бути різного ступеня тяжкості: від тонких волосяних тріщин до сильних поверхневих руйнувань.
Отже, відколи з'являються завжди, коли в автоклав подається занадто багато пари за одиницю часу. Тому при виникненні відколів і тріщин слід збільшити тривалість підйому тиску на перших двох етапах - від -0,5 бар до 0бар і від 0бар до 3бар, відповідно. Якщо ж при збільшенні тривалості підйому тиску результат не отримано необхідно змінити деякі параметри.
Перший параметр - це температура масиву, до початку автоклавної обробки: чим холодніше масив, тим більше води в ньому конденсується. Тому необхідно провести ряд заходів виключають остигання масиву, а саме: передбачити наявність підігріваються камер предавтоклавной витримки, збільшити кінцеву температуру сирцю, виключити протяги.
Другий і самий вирішальний параметр - це кількість води, яка є в масиві при завантаженні його в автоклав.
Коли матеріал формуется з високим відношенням В / Т він містить в собі дуже багато води. Для автоклавної обробки на одиницю маси води сирцю потрібно чотириразове за масою кількість пара. Надлишок води в сирці веде до збільшення витрати пари. У результаті в матеріал починає вбиратися зайва кількість конденсату, що неминуче призводить до відколювання бетону. Єдиний вихід з такої ситуації - перегляд існуючих рецептур з метою зниження відносини В / Т.
Оптимальне відношення В / Т для виробів щільності 350-500кг/м3, вироблених по литтєвий технології, повинне знаходиться в межах 0,6-0,67.
Автор статті сподівається на відгук фахівців, що займаються виготовленням виробів з ніздрюватого бетону автоклавного твердіння, а також на те, що узагальнення нашого досвіду допоможе подальшому вдосконаленню виробництв, які працюють по литтєвий технології і, як наслідок цього, випуску продукції більш високої якості.