Ускоренное отверждение бетона — это любой метод, благодаря которому в бетоне достигается высокая ранняя возрастная прочность . Эти методы особенно полезны в промышленности по сборке , где высокая ранняя возрастная стойкость позволяет удалить опалубочную машину в течение 24 часов, тем самым сокращая время цикла, что приводит к преимуществам экономии. Наиболее часто применяемыми методами отверждения являются паровое отверждение при атмосферном давлении, отверждение горячей водой, отверждение кипящей водой и автоклавирование камер ТВО.
Типичный цикл отверждения включает стадию предварительного нагрева, известную как «период задержки» в пределах от 2 до 5 часов; нагрев со скоростью 22 ° С / час или 44 ° С / час до достижения максимальной температуры 50-82 ° С; затем поддерживая при максимальной температуре и, наконец, период охлаждения. Весь цикл не должен превышать 18 часов.
Принцип действия Камеры ТВО
Камеры ТВО применяет как тепло, так и давление к рабочей нагрузке, размещенной внутри него. Как правило, существуют два класса камеры тво. Те, которые находятся под давлением с паровыми рабочими нагрузками, которые могут выдерживать воздействие воды, в то время как циркулирующий нагретый газ обеспечивает большую гибкость и контроль температуры нагрева.
Обработка автоклавом намного дороже, чем нагрев печи, и поэтому обычно используется только тогда, когда изостатическое давление должно применяться к рабочей нагрузке сравнительно сложной формы. Для небольших плоских деталей нагретые прессы обеспечивают намного меньшее время цикла. В других применениях давление не требуется в процессе, но является неотъемлемой частью использования пара, так как температура пара непосредственно связана с давлением пара. Резиновая вулканизация иллюстрирует эту категорию автоклавирования.
Для исключительных требований, таких как отверждение сопла абразивных композитных ракетных двигателей и ракетных носовых костей , может использоваться гидроклав , но это влечет за собой чрезвычайно высокие затраты на оборудование и повышенные риски при работе. Гидроклав находится под давлением воды; давление удерживает воду в жидкой фазе, несмотря на высокую температуру.
Ключевым компонентом промышленного автоклава ТВО является быстро открывающаяся дверь; это также является критическим компонентом затрат на строительство в автоклаве. С одной стороны, оператор должен иметь возможность быстро и легко открывать и закрывать дверь; с другой стороны, дверь должна соответствовать строгим требованиям безопасности.
Механизм
При повышенных температурах процесс гидратации протекает быстрее, а образование кристаллов кальция-силикатного гидрата происходит быстрее. Образование геля и коллоида происходит быстрее, а скорость диффузии геля также выше. Тем не менее, реакция более быстро оставляет меньше времени для того, чтобы продукты гидратации могли устраиваться соответствующим образом, следовательно, более поздняя возрастная прочность или достигнутая конечная прочность на сжатие ниже по сравнению с обычно отвержденным бетоном. Это было названо эффектом кроссовера.
Обнаружено, что оптимальная температура составляет от 65 до 70 ° C, после чего было обнаружено, что потери в более позднем возрасте были значительно выше.
Период задержки
Ускоренные методы отверждения неизменно связаны с высокими температурами. Это может вызвать термические напряжения в бетоне. Кроме того, вода в порах начинает оказывать давление при более высоких температурах. Совокупный эффект порового давления и термических напряжений вызывает растягивающее напряжение внутри тела бетона. Если процесс ускоренного отверждения начинается сразу после заливки бетона, то бетон не сможет выдерживать растягивающие напряжения, так как требует времени для получения некоторой силы. Более того, эти микротрещины могут затем привести к задержанному образованию эттрингита, который образуется при превращении метастабильного моносульфата. Отсроченное образование эттрингита (DEF) индуцирует расширение в бетоне, тем самым ослабляя его. DEF способствует образованию трещин, что позволяет легко вводить воду. Следовательно, до начала процесса отверждения до истечения периода простоя допускается, чтобы бетон мог получить определенную минимальную прочность на растяжение. Время схватывания бетона является важным критерием для определения периода задержки. Как правило, период задержки равен начальному времени установки, которое, как было установлено, дает удовлетворительные результаты. Малые периоды задержки приводят к потерям прочности на сжатие.
Чрезмерные температуры
Избыточные температуры вызывают снижение прочности на сжатие из-за эффекта «кроссовера». Более высокие температуры уменьшат время цикла и, следовательно, улучшат экономию производственного процесса, однако прочность на сжатие также будет ниже. Таким образом, это компромисс между преимуществами экономии затрат и потерей прочности на сжатие. В зависимости от типа проекта и экономических соображений либо время цикла рассчитано на конкретную смесь, либо наоборот.