Твердение асбестоцементных изделий
Твердение изделий, изготовленных на портландцементе
Твердение асбестоцементных листов в стопах вместе с прокладками называют «предварительным». Оно должно обеспечить изделиям механическую прочность, которая не меньше напряжений, испытываемых ими в процессе освобождения от металлических прокладок и последующей выдержки в стопах высотой до 1,5 и 2 м. Практика работы заводов показала, что для этого необходимо выдерживать листы на прокладках до тех пор, пока они не приобретут прочность при изгибе, в зависимости от их размеров, равную 50—70 кг/см2. Для сокращения срока предварительного твердения в асбестоцементной Промышленности на этой стадии твердения широко применяется пропаривание изделий в специальных пропарочных камерах, где процесс этот протекает в среде, насыщенной водяным паром и имеющей повышенную температуру. Пропариванию подвергаются в период предварительного твердения и волнистые листы, сформованные беспрокладочным методом, и асбестоцементные трубы.
Асбестоцементная промышленность для пропаривания изделий применяет тоннельные камеры периодического и непрерывного действия и закрытые пропарочные конвейеры.
Камеры периодического действия заполняются изделиями после выгрузки из них предыдущей партии. Двери камеры плотно закрываются, и лишь после этого в камеру поступает насыщенный водяной пар, отчего температура в ней постепенно повышается.
При поступлении в камеры непрерывного действия и пропарочные конвейеры изделия сразу подвергаются действию повышенной температуры, что делает, как мы увидим ниже, режим их твердения более тяжелым *.
Свежесформованное асбестоцементное изделие в зависимости от степени его плотности имеет следующие физико-механические показатели:
Объемный вес после высушивания Пористость в % Из них: пор, заполненных водой то же, воздухом |
от 1,35 до 1,65 г/см3 от 56,5 до 47 40,5—34,5% 16—12,5% |
Часть воздуха имеет свободный выход из пор за пределы изделия, а часть располагается в виде пузырьков в порах, занятых водой. Такой воздух принято называть «защемленным». Защемленный воздух занимает тем больший объем, чем меньше объемный вес асбестоцемента, и составляет при объемном весе 1,35 г/см3 около 10,5% и при объемном весе 1,65 г/см3 снижается примерно до 3,5%.
При нагревании пузырьки защемленного воздуха стремятся расшириться и создают растягивающие напряжения во всем объеме асбестоцемента. Как мы уже выяснили выше, в отвердевшем асбестоцементе прочность при растяжении в направлении, перпендикулярном плоскости первичных пленок, в 10—15 раз ниже прочности в направлении, совпадающем с их поверхностью. Примерно такое соотношение характерно и для неотвердевшего асбестоцемента. Поэтому, если давление пузырьков воздуха превышает предельную прочность контактных связей первичных слоев, то в этих контактах связь будет нарушена, и между первичными слоями образуются тонкие микротрещины, резко снижающие морозостойкость и долговечность изделий.
Это нарушение структуры особенно остро проявляется при быстром нагреве изделия в непрерывно действующих пропарочных камерах, и особенно при высокотемпературной пропарке.
Температура асбестоцементного свежеотформованного изделия, помещенного в пропарочную камеру, возрастает не только за счет тепла, передаваемого ему более нагретой средой, но и за счет тепла, выделяемого клинкерными минералами портландцемента. Кинетика этого тепловыделения в процессе твердения главнейших клинкерных минералов при нормальной температуре, выраженная в калориях на 1 г клинкерного минерала, по данным В. А. Кинда, С. Д. Окорокова и С. Л. Вольфсона, приведена в табл. 22.
Важнейшие клинкерные минералы | Сроки твердения в сутках | ||||
3 | 7 | 28 | 90 | 180 | |
Трехкальциевый алюминат (C3A) Трехкальциевый силикат (C3S) Четырехкальциевый алюмоферрит (C4AF) Двухкальциевый силикат (C2S) |
141 97 42 15 |
158 110 60 25 |
200 116 90 40 |
222 124 99 47 |
245 135 — 55 |
В условиях гидратации при повышенных температурах, в условиях пропаривания гидратация клинкерных минералов ускоряется и соответственно ускоряется их тепловыделение.
Какие же процессы протекают при пропаривании?
Перед вводом в пропарочную камеру свежесформованные при пропаривании профилированные листы или трубы имеют температуру, близкую к нормальной, температура же в пропарочной камере намного выше. В результате пар конденсируется на поверхности изделий, проникает в их поры, что вызывает набухание изделий. Но изделия не только насыщаются водой, но и нагреваются как за счет поглощения тепла из окружающей среды и конденсации пара, так и за счет тепловыделения гидратирующимися клинкерными минералами, которое возрастает по мере нагревания изделий. Нагрев изделий вызывает расширение находящегося в них защемленного воздуха. При пропаривании изделий с небольшим объемным весом (и, следовательно, слабой контактной связью первичных слоев, содержащих много защемленного воздуха) защемленный воздух может создать объемные напряжения, превышающие величину прочности связи их первичных слоев, что, в свою очередь, при высокой температуре в камере может вызвать увеличение объема изделий дополнительно к вызванному конденсацией пара. С момента выравнивания температур изделия и среды в пропарочной камере заканчивается конденсация пара на изделиях — так называемый «период водонасыщения». Но температура изделий продолжает повышаться за счет тепловыделения гидратирующихся клинкерных минералов. В зависимости от минералогического состава цемента (см. табл. 30) и формы изделий температура изделий может превысить температуру среды в камере от 5 до 20°. По достижении наивысшей температуры расширение защемленного воздуха прекращается, а когда температура изделия станет выше температуры среды в камере, начинается процесс обратной отдачи изделиями воды окружающей среде. Он продолжается до выхода изделий из камеры, происходит так называемая «подсушка изделий».
Страницы: 1 2 3 4