Правiлы цеплавiльготнаснай апрацоўкi 1 страница

Precast concrete and reinforced concrete products

Moist – steam curing rules

Дата введения 2006-01-01

1 Область применения

Настоящий технический кодекс установившейся практики (далее — технический кодекс) распространяется на сборные бетонные и железобетонные изделия, изготавливаемые с применением плотных и пористых заполнителей и вяжущих на основе портландцементного клинкера на заводах, полигонах и в отдельных цехах. Настоящий технический кодекс не распространяется на тепловую обработку изделий, изготовленных из бетонов крупнопористых, специальных (полимербетонов, бетонополи­меров), ячеистых, автоклавного твердения, жаростойких, самонапрягающихся, а также изготовленных с применением сухих бетонных смесей, специальных методов уплотнения бетонной смеси (гидропрессование, центрифугирование и т. д.).

Настоящий технический кодекс устанавливает основные правила назначения и методы расчета рациональных режимов тепловой обработки и последующего выдерживания сборных бетонных и железо­бетонных изделий для различных видов строительства, обеспечивающих сокращение потребляемой тепловой или электрической энергии.

2 Нормативные ссылки

В настоящем техническом кодексе использованы ссылки на следующие технические нормативные правовые акты в области технического нормирования и стандартизации (далее — ТНПА): ¹⁾

СТБ 1112-98 Добавки для бетонов. Общие технические условия

СТБ 1182-99 Бетоны. Правила подбора состава

СТБ 1544-2005 Бетоны конструкционные тяжелые. Технические условия

ГОСТ 310.2-76 Цементы. Методы определения тонкости помола

ГОСТ 310.4-81 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии

ГОСТ 10060.0-95 Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования

ГОСТ 10178-85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия

ГОСТ 13015.0-83 Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Общие технические требования

ГОСТ 13015.1-81 Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Приемка

ГОСТ 17624-87 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности

ГОСТ 23464-79 Цементы. Классификация

ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 30515-97 Цементы. Общие технические условия

СНБ 2.04.01-97 Строительная теплотехника

СНиП 3.05.02-88 Газоснабжение

____________________

¹⁾ СНБ, СНиП, Пособия к СНиП имеют статус технического нормативного правового акта на переходный период до их замены техническими нормативными правовыми актами, предусмотренными Законом Республики Беларусь «О техническом нормировании и стандартизации».

П1-99 к СНиП 3.09.01-85 Применение добавок в бетоне

П2-01 к СНиП 3.09.01-85 Изготовление сборных бетонных и железобетонных изделий.

Примечание — При пользовании настоящим техническим кодексом целесообразно проверить действие ТНПА по Перечню технических нормативных правовых актов по строительству, действующих на территории Республики Беларусь, и каталогу, составленным по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году.

Если ссылочные ТНПА заменены (изменены), то при пользовании настоящим техническим кодексом следует руковод­ствоваться замененными (измененными) ТНПА. Если ссылочные ТНПА отменены без замены, то положение, в котором дана ссылка на них, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем техническом кодексе применяют термины с соответствующими определениями, установленные в действующих ТНПА.

4 Выбор цементов

4.1 В качестве вяжущих материалов для приготовления бетонов рекомендуется применять портландцемент и его разновидности, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178, ГОСТ 30515, П2 к СНиП 3.09.01. Другие виды цементов, соответствующие действующим стандартам и техническим условиям, могут применяться после испытаний их в бетоне и соответствующего технико-эко­номического обоснования.

4.2 Вид цемента для изготовления изделий, эксплуатирующихся в различных условиях, следует принимать в соответствии с требованиями ГОСТ 23464 и ГОСТ 26633.

4.3 При выборе марок цемента следует учитывать класс бетона по прочности на сжатие, активность цемента в возрасте 1 и 2 сут, подвижность или жесткость бетонной смеси, условия твердения изделий в технологической оснастке. Рекомендуемые и допускаемые марки цемента следует принимать в соответствии с таблицей 4.1.

Таблица 4.1

4.4 При использовании в исключительных случаях шлакопортландцемента необходимо обеспечить высокую относительную влажность (до 95 %) среды, в которой осуществляется тепловая обработка изделий.

4.5 Пуццолановый портландцемент и его разновидности допускается применять только для изделий специального назначения с повышенными требованиями по водостойкости и солестойкости.

4.6 Применение глиноземистого цемента для изготовления изделий с тепловлажностной обработкой не допускается.

4.7 Для энергосберегающих режимов тепловой обработки бетона и беспрогревных технологий производства бетонных и железобетонных изделий дополнительно должны учитываться следующие рекомендации.

4.7.1 Целесообразно применять бездобавочный портландцемент 1 и 2 групп по эффективности пропаривания, содержащий в клинкере более 58 % трехкальциевого силиката и 5 %–9 % трехкальциевого алюмината.

4.7.2 Удельная поверхность цемента должна быть не менее 290 м²/кг.

4.7.3 Активность цемента в возрасте 1 и 2 сут должна быть не менее 12 и 20 МПа, соответственно.

5 Выбор химических добавок

5.1 При выборе химических добавок для бетона с целью сокращения затрат тепловой или электрической энергии и сокращения сроков выдерживания изделий в тепловых установках следует руководствоваться указаниями П1 к СНиП 3.09.01 и рекомендациями настоящего технического кодекса. Свойства применяемых добавок должны удовлетворять требованиям СТБ 1112, стандартов и технических условий на конкретные виды добавок.

5.2 Количество добавок должно определяться подбором состава бетона с учетом эффективности их влияния на снижение водопотребности бетонной смеси, на ускорение твердения бетона в различных температурных условиях и на прочность бетона в возрасте 28 сут (см. разделы 7–10). Общее содержание химических добавок не должно превышать пределы, указанные в действующих ТНПА и
в любом случае должно быть не более 5 % от массы цемента.

5.3 Если количество вводимой добавки составляет менее 0, 2 % от массы цемента, ее следует вводить только с водой затворения с целью обеспечения ее равномерного распределения по всему объему бетона.

5.4 Если объем раствора добавки превышает 3 л на 1 м³ бетона, то его следует учитывать при определении водоцементного отношения.

5.5 Если используется несколько видов химических добавок (комплексные добавки), их совместимость и общая эффективность, а также их влияние на долговечность (коррозионную стойкость бетона и арматуры, появление высолов и т. п.) должны быть проверены при подборе состава бетона.

6 Основные требования к расчету и устройству теплоизоляции ограждающих конструкций тепловых установок

6.1 С целью сокращения расхода тепловой энергии при тепловой обработке изделий в камерах и установках периодического действия рекомендуется применять термосные (без стадии изотермичес­кого прогрева) режимы выдерживания изделий, которые возможны при осуществлении надежной тепло- и влагоизоляции ограждающих конструкций камер. Скорость остывания среды в таких камерах в период снижения температуры изделий составляет 3–10 °С/ч.

6.2 В качестве элементов ограждающих конструкций камер с повышенным термическим сопротивлением следует применять конструкции из легкого керамзитобетона, защищенного от увлажнения слоем пароизоляции; сборного или монолитного тяжелого бетона с экранной теплоизоляцией с внутренней стороны камер; слоистых элементов с теплоизоляционным слоем, паро- и гидрозащитными устройствами. При этом коэффициент полезного использования тепла должен быть для керамзитобетонных ограждающих конструкций не менее 0, 55 и для теплоизолированных ограждающих конструкций — не менее 0, 70.

6.3 Теплозащитные свойства днищ камер следует повышать путем устройства теплоизоляции из материалов с повышенными механическими свойствами (пеностекла и др.) и с применением слоистых конструкций с воздушной прослойкой (с ребристыми и плоскими железобетонными плитами).

6.4 Крышки камер должны иметь металлический каркас и теплоизоляционный слой, защищенный с двух сторон металлическими листами.

6.5 Гидравлические затворы камер рекомендуется выполнять из швеллера с высотой полки 150 мм, но не менее 100 мм. Для камер длиной более 10 м, камер, расположенных в один ряд, или при наличии в блоке более четырех камер гидравлический затвор следует выполнять индивидуально для каждой камеры.

6.6 Снижение расхода тепловой энергии в теплоизолированных камерах в полном объеме может быть обеспечено применением систем автоматического регулирования подачи расчетного количества пара или установкой дроссельных диафрагм со своевременным прекращением подачи пара.

6.7 Для регулирования процесса тепловой обработки изделий в камерах могут применяться любые проверенные в производственных условиях автоматизированные системы, обеспечивающие снижение расхода тепловой энергии на 15 %–25 % по сравнению с аналогичными тепловыми установками, режим тепловой обработки в которых поддерживается вручную.

6.8 Расчет термического сопротивления ограждающих конструкций камер тепловой обработки,
а также разработку и осуществление конструктивных решений теплоизолированных камер следует производить по СНБ 2.04.01.

7 Расчет рациональных режимов тепловой обработки изделий в паровоздушной среде и продолжительности последующего выдерживания

7.1 Тепловая обработка сборных бетонных и железобетонных изделий производится с применением режимов, обеспечивающих минимальный расход топливно-энергетических ресурсов и ускоренное достижение бетоном заданных значений распалубочной, отпускной, передаточной (для предварительно напряженных изделий) или требуемой прочности.

7.2 Под распалубочной прочностью бетона (Р _р) понимается такая его прочность на сжатие, при которой обеспечиваются распалубка (выемка из форм) и безопасное внутрицеховое (внутризаводское) транспортирование изделий без их повреждения.

Значение распалубочной прочности для каждого вида изделий устанавливается изготовителем (технологическими правилами производства). При этом должны быть обеспечены соответствующие температурно-влажностные условия для достижения при последующем складировании и хранении отпускной прочности бетоном к моменту отгрузки изделий изготовителем и требуемой прочности —
в установленные сроки.

7.3 Отпускная (Р _отп) и передаточная (Р _п) прочности бетона должны соответствовать значениям, указанным в проектной документации, действующих стандартах или технических условиях на конкретные изделия с учетом требований ГОСТ 13015.0.

7.4 Требуемая прочность бетона на сжатие (Р _тр) определяется по заданному классу бетона с учетом фактического коэффициента вариации прочности на сжатие или принимаемого равным 13, 5 % при отсутствии статистических данных о фактической однородности бетона. Достижение требуемой прочности должно быть гарантировано изготовителем в возрасте бетона 28 сут или в любой другой срок, согласованный с проектной организацией-разработчиком и заказчиком.

7.5 Подбор составов бетонных смесей для изделий, подвергаемых тепловой обработке, должен производиться в соответствии с требованиями СТБ 1182.

7.6 Тепловая обработка изделий может производиться в камерах периодического или непрерывного действия, а также под переносными колпаками. При этом в качестве теплоносителя может использоваться водяной пар, паровоздушная смесь, горячий воздух или другая газообразная среда, не снижающая качества бетона изделий.

7.7 Способы, тепловые установки и общую продолжительность тепловой обработки следует выбирать на основании технико-экономического анализа в зависимости от технологической схемы производства, конструктивных особенностей изделий, тепловой инерционности установок и фактических ритмов их работы, требуемой продолжительности производственного цикла изготовления изделий, режима работы предприятия, а также климатических факторов (для полигонов).

7.8 Режим тепловой обработки должен подбираться в каждом конкретном случае расчетно-экспериментальным методом и назначаться лабораторией с учетом фактического ритма работы тепловых установок и требований настоящего раздела.

7.9 В целях снижения расхода тепловой энергии следует максимально использовать возможности:

— тепловой инерционности установок и осуществления за счет этого термосного выдерживания разогретых изделий;

— учета нарастания прочности бетона в период межсменных перерывов, включая выходные и праздничные дни, и снижения за счет этого максимальной температуры разогрева изделий;

— учета нарастания прочности бетона, в том числе после распалубки изделий, при выдерживании в цехе на специальных площадках или в камерах «дозревания», а также в период хранения на складах;

— применения цементов с более высоким показателем активности при пропаривании, а также быстротвердеющих цементов;

— применения химических добавок, интенсифицирующих твердение бетона при тепловом воздействии;

— применения низкотемпературных режимов выдерживания изделий.

7.10 Сокращение, при необходимости, продолжительности тепловой обработки с целью увеличения оборачиваемости форм или тепловых агрегатов следует осуществлять за счет применения
быстротвердеющих цементов, химических добавок — ускорителей твердения, предварительного электро- и пароразогрева бетонных смесей, двухстадийной тепловой обработки с выдерживанием на второй стадии форм с изделиями или распалубленных изделий в специальных камерах «дозревания» и других технологических приемов, не приводящих к увеличению расхода тепловой энергии.

7.11 С целью обеспечения сокращения расхода тепловой энергии при тепловой обработке необходимо наладить оперативный учет расхода энергии, увеличить коэффициент заполнения тепловых установок и осуществить мероприятия по максимальному снижению непроизводительных энерго­затрат (теплопотерь в окружающую среду, в том числе при транспортировании теплоносителя, на нагрев форм, тепловых агрегатов и др.).

Особенности тепловой обработки изделий в камерах периодического действия и последующего их выдерживания

7.12 При тепловой обработке изделий в камерах периодического действия (ямных и тупиковых туннельных камерах) их прогрев осуществляется при непосредственном контакте с теплоносителем или кондуктивным способом.

7.13 В качестве теплоносителей в камерах могут применяться насыщенный водяной пар, паровоздушная смесь, аэрированная горячая вода.

7.14 Структура режима тепловой обработки характеризуется продолжительностью предварительного выдерживания t_{пр в}, температурой и скоростью разогрева, продолжительностью подъема температуры среды в камере t_п, продолжительностью и способом (термосным или изотермическим) выдерживания разогретых изделий t_из и продолжительностью остывания изделий до распалубки t_ост.

7.15 Основным назначением предварительного выдерживания изделий (от момента закрытия крышкой загруженной камеры до начала тепловой обработки) является создание благоприятных условий для протекания процессов гидратации цемента и формирования начальной структуры бетона, способной без нарушения воспринимать развивающиеся при последующем тепловом воздействии деструктивные процессы.

Вследствие влияния многочисленных факторов на темп нарастания начальной прочности бетона (активности цемента, В/Ц бетона, скорости подъема температуры, температуры разогрева бетона и др.) продолжительность предварительного выдерживания, необходимая для достижения бетоном требуемой начальной прочности, не является постоянной величиной и колеблется от 1–2 до 4–8 ч.

Чем выше марка цемента, класс бетона и жесткость бетонной смеси, а также температура, при которой происходит предварительное выдерживание изделий, тем меньшей может быть продолжительность предварительного выдерживания. Введение химических добавок (ускорителей твердения) приводит к сокращению, а поверхностно-активных и, особенно, воздухововлекающих добавок — к уве­личению оптимальной продолжительности предварительного выдерживания.

Увеличение продолжительности предварительного выдерживания особенно целесообразно при пропаривании распалубленных изделий, а также изделий с большими открытыми поверхностями.

7.16 Скорость подъема температуры среды в камере тепловой обработки оказывает наибольшее влияние на развитие деструктивных процессов в твердеющем бетоне, причем, чем она выше, тем больше вероятность возникновения структурных нарушений. Поэтому для исключения излишних дефектов скорость нагрева бетона на поверхности изделий должна назначаться в зависимости от значения начальной прочности, достигнутой в период предварительного выдерживания по данным таблицы 7.1.

Таблица 7.1

7.17 При нагреве изделий в камерах скорость подъема температуры оказывает существенное влияние на однородность формирующегося температурного поля. С увеличением толщины изделия увеличивается температурный перепад в его поперечном сечении, что ведет к неравномерному росту прочности. Поэтому при толщине изделий 40 см и более скорость нагрева бетона на поверхности должна быть снижена до 10 °С/ч.

7.18 При изготовлении изделий из высокоподвижных бетонных смесей (с осадкой конуса 8 см и более) скорость подъема температуры среды в камере должна быть снижена на 20 %–30 %. При использовании жестких смесей (с жесткостью 60 с и более) нагрев может осуществляться с большей скоростью
на 15 %–20 %.

7.19 В целях снижения деструктивного воздействия интенсивности нагрева на формирующуюся структуру бетона, особенно при коротких периодах предварительного выдерживания, допускается осуществлять подъем температуры с прогрессивно возрастающей скоростью, при которой учитывается нарастание прочности бетона в процессе подъема температуры, например, в первый час скорость подъема температуры среды в камере принимается 10–15 °С/ч, во второй — 15–25 °С/ч, в третий — 25–30 °С/ч и т. д. до достижения заданной максимальной температуры.

7.20 Снижению структурных нарушений в бетоне способствует использование ступенчатых режимов нагрева, когда, например, за первые 1–1, 5 ч повышают температуру среды в камере до
40 °С–50 °С, выдерживают изделия при этой температуре без подачи пара в течение 1–2 ч, а затем осуществляют интенсивный подъем температуры до максимального заданного значения в течение 1–1, 5 ч.

При загрузке изделий в неохлажденную камеру с температурой 30 °С–45 °С выдерживание в ней в течение 1, 5–2 ч равноценно первой ступени подъема температуры.

7.21 Максимально допустимая температура бетона к концу периода нагрева не должна превышать 85 °С при использовании портландцемента (в том числе с минеральными добавками) и 95 °С — при использовании шлакопортландцемента.

Применение пониженных температур разогрева, обеспечивающих достижение заданной прочности бетона в требуемые сроки, позволяет снизить расход энергии в 1, 5–2 раза по сравнению с расходом при 80 °С–85 °С.

7.22 Выдерживание разогретых изделий в камерах до достижения заданной прочности может осуществляться путем термосного или изотермического прогрева. С точки зрения достижения минимальных энергозатрат на тепловую обработку предпочтительным является использование термосного выдерживания. При этом скорость остывания среды в камерах в период снижения температуры изделий должна быть не более 30 °С/ч, а при повышенных требованиях по морозостойкости и водонепроницаемости, а также при тепловой обработке изделий из мелкозернистого бетона, многослойных и с отделочными слоями — не более 20 °С/ч.

Изотермический прогрев должен применяться в том случае, если термосное выдерживание в камере не обеспечивает достижения заданной прочности к моменту распалубки. При использовании изотермического прогрева необходимо до минимума сократить его продолжительность с последующим термосным выдерживанием. Изотермический прогрев осуществляется путем подвода тепловой энергии в количестве, компенсирующем затраты на нагрев ограждающих конструкций камеры и потери через них.

7.23 Рекомендуемые режимы тепловой обработки бетонов классов С⁸/₁₀ – С³⁵/₄₅, обеспечивающие достижение около 70 % прочности бетона от проектной, приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2

7.24 При назначении режимов следует учитывать, что с увеличением заданной распалубочной или передаточной прочности резко повышается расход энергии при тепловой обработке. Например, при увеличении распалубочной или передаточной прочности от 50 % до 70 % (от требуемой прочности бетона f_{c cube 28 н в}) расход тепловой энергии возрастает в 1, 5–2 раза. В связи с этим следует стремиться к назначению минимально возможных в местных условиях значений распалубочной или передаточной прочности, учитывая последующее нарастание прочности бетона при выдерживании в цехе или на складе готовой продукции при положительных температурах наружного воздуха с учетом отгрузки изделий потребителям.

7.25 При производстве сборных бетонных и железобетонных изделий, подвергаемых тепловой обработке, рекомендуется применять различные химические добавки (ускорители твердения, пластификаторы, а также комплексные добавки).

7.26 Вследствие различной эффективности действия химических добавок, зависящей не только от вида и марки цемента, но и от конкретного производителя цемента, а также от состава бетона, режимы тепловой обработки бетона с химическими добавками следует, как правило, назначать опытным путем. При этом следует иметь в виду, что:

— применение ускорителей твердения позволяет снизить температуру разогрева бетона на
10 °С–20 °С при неизменном общем цикле тепловой обработки или сократить режим тепловой обработки на 2–3 ч при неизменной температуре разогрева бетона;

— при применении добавок-пластификаторов, в том числе суперпластификаторов, корректировка режима тепловой обработки должна быть увязана с технологическим приемом и целью их введения, а именно: при пластификации смесей или экономии цемента при равной удобоукладываемости бетонной смеси режимы тепловой обработки должны корректироваться в сторону увеличения продолжительности предварительного выдерживания и времени разогрева;

— при уменьшении В/Ц и равной удобоукладываемости смеси режимы тепловой обработки могут оставаться неизменными. Для ряда добавок-пластификаторов, особенно суперпластификаторов, возможно снижение температуры разогрева изделий на 20 °С–30 °С для цементов 1 и 2 групп по эффективности пропаривания (для термосных режимов) или сокращение продолжительности изотермического выдерживания на 1–2 ч (для изотермических режимов).

7.27 При выгрузке изделий из камер температурный перепад между поверхностью изделий
и температурой окружающей среды не должен превышать 40 °С.

7.28 Изделия после распалубки в холодное время года (при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5 °С) необходимо выдерживать в цехе не менее 12 ч с целью уменьшения температурно-влажностных напряжений, приводящих к образованию трещин в изделиях. Ориентировочные значения коэффициента увеличения прочности бетона в течение этого периода приведены в таблице 7.3.

Таблица 7.3

Особенности тепловой обработки изделий в камерах непрерывного действия

7.29 Отличительная особенность тепловой обработки изделий в камерах непрерывного действия состоит в том, что формы-вагонетки с изделиями перемещаются вдоль камеры, проходя при этом три зоны с различными температурно-влажностными параметрами: зону предварительного выдерживания, зону активной тепловой обработки и зону остывания.

7.30 При тепловой обработке изделий в камерах непрерывного действия их прогрев осуществляется с применением «глухого» пара (регистров). Для повышения влажности среды следует дополнительно предусматривать подачу «острого» пара через перфорированные трубы. В горизонтальных камерах регистры устанавливаются на полу и под потолком, в вертикальных — вдоль боковых стен по высоте камеры. В качестве теплоносителя используется, как правило, водяной насыщенный пар давлением 0, 5–0, 6 МПа.

7.31 При прогреве изделий в камерах непрерывного действия следует применять изотермичес­кие режимы тепловой обработки в соответствии с рекомендациями 7.22 и 7.23.

7.32 В горизонтальных камерах непрерывного действия температурные зоны должны быть разделены. Для разделения зон рекомендуется применять механизированные шторные разделители,
а при их отсутствии — воздушные завесы или шторы из теплостойкой резины.

В вертикальных камерах непрерывного действия указанные в 7.29 зоны предопределены кон­струкцией камеры и создаются самопроизвольно без использования специальных разделителей.