Сборные камеры для тепловой обработки железобетонных изделий
Ускоренное твердение бетона при поточно-агрегатном способе производства выполняется в ямных камерах конструкции Гипростройиндустрии, КИСИ, проф. Л. Н. Семенова и др. Только в БССР с использованием водяного пара низкого давления проходит тепловую обработку более 95% всей продукции сборного железобетона (1). Получают распространение выносные напольные тоннельные камеры при конвейерном производстве сборного железобетона 1(2). Но перечисленные камеры обладают существенными недостатками: пониженной трещиностойкостью и долговечностью, значительными теплопотерями (3).
На заводе сборного железобетона Гомельского ДСК были обследованы монолитные ямные камеры со сплошными стенками толщиной от 300 до 600 мм. Установлено, что их внутренние поверхности покрыты сетью горизонтальных и вертикальных трещин с шириной раскрытия от 0,05 до 3 мм. Некоторые трещины сквозные, Через них происходит утечка пара в окружающую среду.. Первые трещины появляются в местах перерывов бетонирования стенок по высоте, у технологических отверстий, окон, пробок, гидрозатворов.
Основной причиной трещинообразова- ния являются температурно-влажностные деформации бетона, вызванные его неравномерным нагревом и увлажнением по толщине стенки.
Для увеличения долговечности камер и уменьшения теплопотерь сплошная стенка заменена трехслойной, состоящей из тонкого железобетонного обрамления с двойным и одиночным армированием и внутренним теплоизоляционным слоем из пеностекла, керамзита, минераловатных нлит или фибролита в сочетании с ионополистиролом. Двойное армирование внутреннего слоя обрамления предупреждает появление трещин при любых режимах работы камеры. Армирование наружного слоя обрамления обеспечивает трещиностойкость панели при транспортировании, монтаже и эксплуатации.
Для уменьшения влагопроводности бетона и предохранения теплоизоляции от увлажнения внутреннюю поверхность стенок рекомендуется покрывать кремний- органическим соединением ВН-30 или применять пароизоляцию.
Ускоренное сооружение пропарочных камор из трехслойных панелей и обеспечение высокого их качества возможны только при монтаже конструкций из заранее изготовленных сборных элементов, соединенных между собой сваркой закладных деталей. Чтобы устранить краевой эффект защемления стенок в днище, панели устанавливаются в стакан бетонного фундамента с плотным заполнением швов упруго-податливым материалом. Отсаки камеры разделяются между собой по длине температурными швами.
На основе этих предложений БелИИЖТом и заводом сборного железобетона Гомельского ДСК разработан проект и осуществлено строительство опытной камеры для открытого полигона (рис. 1). Длина камеры 73,64 м; ширина 5,16 м; высота до уровня пола 1,7 м. Камера по длине разбита на 7 отсеков размерами 4,5X7 и 4,5X14 м. Стенки запроектированы трехслойными, из железо бетонных плит с внутренней и наружной стороны толщиной по (100 мм, пароизоляции, слоя фибролита толщиной 100 мм и пенополистихла толщиной 30 мм, который примыкает к наружной плите. Бетон марки М 200. Арматура внутренней плиты состоит из двух сеток с продольными стержнями диаметров 10 мм класса A-II и поперечными стержнями диаметром 6 мм класса А-I с шагом 200 мм. Арматура наружного слоя — соответственно 8 и 6 мм класса А-I с шагом 200 мм. Панели обрамлены неравнобокими уголками 90X56X6, к которым приваривается швеллер гидрозатвора № 22. Панели установлены в монолитный фундамент из бетона марки М 150. Глубина заложения фундамента 300 мм. Податливость заделки панелей в фундаменте достигнута путем обмазки ее низа битумом, в стыках установлены упругие прокладки из резины. Зазоры между температурными швами заполнены шлаковатой.
После 3 мес эксплуатации камеры были обследованы, определено распределение температуры по толщине панели. Состояние стенок и днища удовлетворительное, трещины в них не обнаружены. Распределение температуры по толщине трехслойной стенки измерено малоинерционными хромель-копелевымя термопарами. Термопарой Т-1 измерялась температура среды в камере, Т-2 и Т-5 были заглублены на 2 мм в бетон внутренней и наружной железобетонной плиты. Термопары Т-3 и Т-4 устанавливались в месте примыкания теплоизоляционного материала к бетону. Температура наружного воздуха в период измерения колебалась от 0 до — 1°С. Ввиду того, что автоматическая система регулирования температуры в камерах еще не была подключена, режим задавался вручную (рис. 2). Подъем температуры паровоздушной среды в камере от 0 до 64°С выполнен за 3,5 ч. В течение следующих 3,5 ч производилась выдержка температуры — с незначительным подъемом до 75°С. -Затем пар отключался, камера остывала. Наибольший температурный перепад — 22,5°С во внутренней поверхности стенки получен через 3,5 ч после подачи пара в камеру. Для наружной поверхности стенки наибольший перепад температуры — 7°С получен через 8 ч после подачи пара. Температурные перепады по толщине стенки в зимний период при температуре воздуха — 20°С не превышали 25®С для внутреннего слоя плиты и 10°С для наружного.
Весовые влажности материалов стенки (начиная с внутренней поверхности) после 3 и 30 мес эксплуатации приведены - в табл. 1.
В камере с монолитной стенкой толщиной 600 мм наблюдалось изменение весомой влажности от 5,26 до 9,7%. При температуре пара внутри камеры 80°С и наружного воздуха — 20°С величина потока тепла, проходящего за 1 ч через 1 м2 оплошной бетонной стенки толщиной 300 ММ, Составляет Qi=30O ккал/(м2-ч). Для трехслойной панели с учетом фактической (влажности материалов, после 3 мес эксплуатации Q2~ =62 ккал/(м2-ч), а после 30 мес Q3— =81 ккал/(м2 ч).
Учитывая, что влажностный режим за этот период стабилизировался, можно считать, что тепловые потери панелей уменьшились в 3,7 раза. Изоляция днища уменьшает тепловые потери в грунт до 5 раз (3). Более равномерным стал температурный перепад в железобетонном ограждении. Температурно-влажно, стные деформации не могут вызывать опасных для его прочности напряжений. Однако теплоизоляционные свойства пе- нополистирола резко ухудшились. Его можно применять лишь при надежной пароизоляции и температурах, не превышающих 60°С. Наиболее эффективным материалом оказалось пеностекло.
Технико-экономические показатели на 1 м3 полезного объема секции сборной камеры с внутренними размерами 7Х X4.6XU7 м при режиме пропаривания (3-f 8+2) ч, коэффициентах оборачиваемости 1 и заполнения 0,16 сравнивались с показателями аналогичной секции монолитной камеры, выполненной по типовому проекту 4-09-925. Гипростройинд стрии (табл. 2).
Стоимость сборной камеры возросла на 12% по сравнению с монолитной. Эта разница в стоимости окупилась при эксплуатации камеры за 111 мес только за счет уменьшения теплопотерь через стенки и днище. Значительно возросла долговечность камеры. Она проста в изготовлении и монтаже. Удачно решен узел крепления швеллера гидрозатвора, являющийся слабым местом типовых камер. За 2,5 года интенсивной эксплуатации трещины в месте сопряжения швеллера с панелью не появлялись. В панелях трещины не обнаружены. Общее состояние всех секций опытной камеры оро- шее, стыковые соединения не расстраиваются. Ремонтные работы за этот период не производились.
Выводы
Опыт завода сборного железобетона Гомельского ДСК свидетельствует о целесообразности и экономической эффективности применения сборных камер из трехслойных панелей, где промежуток между внутренним и наружным слоями заполнен теплоизоляционным материалом, защищенным от увлажнения пароизоляционным экраном или гидрофобизирующим покрытием внутренних поверхностей стен. Двойное армирование внутреннего слоя панелей предупреждает появление трещин при любых режимах работы камеры. Армирование наружного слоя обеспечивает трещиностойкость при транспортировании, монтаже и эксплуатации.
Трехслойные панели могут быть применены и для строительства выносных напольных тоннельных камер при конвейерном производстве сборного железобетона.