Тепловлажностная обработка бетона насыщенным паром в закрытой металлической форме

тепловлажностный бетон кассетный плита Для сравнения рассмотрим тепловлажностную обработку бетона в той же форме, но закрытой металлической крышкой. Поместим такое изделие в установку для тепловлажностной обработки при атмосферном давлении по схеме и представим неограниченную иластину, вырезанную из этого бетона в координатах X — Y на рис. 4.20.

Схема полей температур, влагосодержаний и давлений при нагреве бетона в форме, закрытой металлической крышкой.

1 — материал; 2 — днище формы; 3 — крышка формы; U, T, P — кривые распределения влагосодержание, температуры и давления по материалу; - направление векторов градиентов;, , — направление векторов частных потоков массы;, , — действительное распределение влагосодержания, температуры и давления по материалу.

Период нагрева. Различные условия теплообмена при конденсации пара на поверхности крышки 3, обращенной вверх, и днища формы 2, обращенной вниз, вызывают разницу в их нагреве, которую оценивают, а 5 — 10. Эта разница в условном масштабе и нанесена на рис. 4.20 при построении кривой поля распределения температур (T). За счет несколько различного, но двустороннего нагрева появляются перепады температур, вызывающие за счет термовлагопроводности соответствующие частные потоки массы и, направленные к центральным слоям неограниченной пластины (изделия). Влага, распределенная в бетоне, при формовании равномерно за счет потоков передвигается к центру изделия и создает более высокое увлажнение центральных слоев материала. Кривая распределения поля влагосодержания по толщине (U) принимает также не симметричный вид и нанесена на рис. 4.20. Появившиеся перепады влагосодержаний и вызовут соответствующие частные потоки массы и, направленные соответственно к крышке 3 и к днищу 2, которые стремятся выровнять влагосодержание по толщине пластины.

В теле бетона, согласно рассмотренному ранее механизму, образуется избыточное давление. Поле распределения давлений внутри материала будет описываться кривой P. Для наглядности оно заштриховано. На поверхности бетона, обращенной к крышке, между атмосферным давлением 0,1 МПа и давлением на поверхности бетона за счет сопротивления крышки образуется перепад, аналогичный перепад давлений возникает между днищем и прилегающим слоем бетона. Перепады давлений определяют их градиенты, показанные и обозначенные на рисунке в виде векторов, которые вызывают частные потоки массы, также показанные на рис. 4.20.

Частные потоки массы приводят к сложным распределениям полей влагосодержания, температур и давлений, которые и подтверждаются опытными данными. Эти кривые нанесены на рис. 4.20, б в произвольном масштабе, отражающем только их физический смысл. В соответствии с кривыми полей температур и влагосодержаний можно по принципу, рассмотренному ранее, представить характер изменения длины пластины по поперечному сечению. Так как примеров, характеризующих удлинение пластин, было приведено достаточно, то здесь просто укажем: в бетоне, находящемся в форме с открытой крышкой, напряженное состояние значительно меньше. Поэтому скорость нагрева при тепловлажностной обработке бетона в форме с закрытой крышкой может быть значительно выше.

Изотермическая выдержка. В период изотермической выдержки поля температур и влагосодержании сначала постепенно выравниваются, а далее перепады температур и влагосодержании меняют свой знак по отношению к перепадам температур и влагосодержании во время подогрева. Однако эти перепады незначительны, поэтому изотермическую выдержку практически можно считать периодом постепенно снятия напряженного состояния.

Период охлаждения. Так как бетон закрыт от прямого контакта с воздухом, поступающим в установку в период охлаждения, то прямого испарения с поверхности не происходит. Бетон в форме охлаждается медленнее и, следовательно, возникающие перепады температур, влагосодержании и давлений значительно меньше, чем при охлаждении бетона в открытой форме или на поддоне. В период охлаждения с поверхности, обращенной вверх, теплоотдача идет несколько быстрее, чем с поверхности, обращенной вниз. Поле температур представляется в виде несимметричной параболы, обращенной максимумом вверх. Такое распределение температурного поля заставляет влагу передвигаться к закрытой крышкой поверхности и к днищу формы, увеличивая влагосодержание именно этих слоев бетона. Однако это увеличение влагосодержании поверхностных слоев характеризуется по сравнению с тепловлажностной обработкой в открытой форме значительно меньшим перепадом влажности, что приводит к созданию значительно менее напряженного состояния.

Так как удаление влаги из бетона затруднено, то в этот период и воздуха в бетон из окружающей среды практически попадает очень мало. Поэтому воздух, находящийся в бетоне, охлаждается вместе с материалом, относительная влажность его возрастает до 100%, и происходит уже не испарение, а конденсация, что и приводит к снижению давления в бетоне, которое снижается иногда даже до меньших значений, чем у атмосферного. Наблюдаемое отрицательное давление (менее атмосферного) незначительно, однако оно за счет хотя и небольших, но все же существующих частных потоков массы, направленных к центру, заставляет влагу передвигаться, что снижает влагосодержание поверхностей.

Из приведенного анализа следует, что охлаждение бетона в форме с закрытой крышкой по отношению к такому же процессу, но без крышки наиболее безопасно для нарушение структуры, а поэтому и более целесообразно. Все это позволяет отметить, что даже не решая уравнений, а только анализируя механизм тепло и массообмена, рассматривая возникновение напряженного состояния на его основе, мы получаем возможность выбирать наиболее целесообразные способы и режимы тепловлажностной обработки.