Спосіб теплової обробки будівельних виробів

Известен способ тепловой обработки строительных изделий, включающий нагрев изделия до температуры 80-100°С в камере тепловой обработки потоком, нагретого в теплогенераторе газообразного теплоносителя - высокотемпературных продуктов сгорания природного газа, смешанных с циркулирующей средой, изотермическую выдержку в течение 40-60% общего цикла тепловой обработки, охлаждение изделия и рециркуляцию газообразного теплоносителя с частичным его удалением в окружающую среду в процессе цикла. Недостатками этого способа является следующие: - значительные потери тепла из-за того, что часть нагретого рециркулируемого теплоносителя удаляется посредством вентиляционной системы, а также более длинного пути прохождения теплоносителя. Это увеличивает расход энергии и длительность цикла тепловой обработки; - наличие на поверхности изделий дефектов в виде раковин вследствие того, что при контакте изделия с потоком нагретого теплоносителя происходит "вскипание" воды с поверхностных слоев влажного бетона, находящегося в жесткой герметичной форме; - выбросы образующи хся в процессе сгорания топлива токсичных оксидов серы, углерода, азота, что вызывает загрязнение окружающей среды и ухудшение условий тр уда обслуживающего персонала. В основу изобретения поставлена задача создания способа тепловой обработки строительных изделий, в котором путем обработки изделий в герметичной камере потоком нагретого воздуха и рециркулируемой в замкнутой полости теплогенератора и камеры тепловой обработки паровоздушной смеси с относительной 100% влажностью снижаются тепловые потери и создаются оптимальные условия для твердения бетона, что сокращает время цикла и улучшает качество полученных изделий при заданных прочностных характеристиках. При этом вследствие отсутствия вредных выбросов в окружающую среду обеспечивается экологически чистое производство. Поставленная задача обеспечивается тем, что в способе тепловой обработки строительных изделий, включающем нагрев до температуры 80-100°С в камере тепловой обработки потоком нагретого воздуха в теплогенераторе газообразного теплоносителя, изотермическую выдержку в течение 40-60% общего цикла тепловой обработки, охлаждение изделия и рециркуляцию газообразного теплоносителя, согласно изобретения, тепловую обработку проводят в герметичной камере потоком нагретого воздуха и рециркуляцией образовавшейся паровоздушной смеси с относительной 100% влажностью при заданной температуре тепловой обработки; при этом нагрев воздуха, подачу его в камеру тепловой обработки и рециркуляцию паровоздушной смеси производят в замкнутой полости теплогенератора и камеры тепловой обработки. В процессе изотермической выдержки осуществляют дополнительный нагрев изделия до температуры 105-120°С в течение 15-25% времени выдержки. В качестве теплогенератора используют аэродинамический нагреватель. В камеру тепловой обработки изделие помещают в перфорированной жесткой форме с тонкой полупроницаемой вставкой. Преимущества заявляемого способа заключаются в следующем. При обработке изделия потоком нагретого воздуха (как в случае жесткой формы, так и в случае перфорированной жесткой формы с тонкой полупроницаемой вставкой) образующийся водяной пар выделяется в полость герметичной камеры и далее циркулирует в виде паровоздушной смеси со 100% относительной влажностью. В результате устанавливается термовлажностное равновесие и в реакцию твердения вступает оптимальное количество воды, что, с одной стороны улучшает микроструктур у и однородность бетона, а с другой стороны ускоряет набор прочности бетонного изделия. Повышающаяся влажность воздуха препятствуе т дальнейшему испарению влаги из бетона и снижает давление паров воды в поверхностном слое, что способствует снижению количества раковин на поверхности изделий. Нагрев изделий до температуры 80-100°С в камере тепловой обработки создает необходимые и наиболее благоприятные условия твердения бетонных изделий, а последующая изотермическая выдержка в течение 40-60% общего цикла тепловой обработки обеспечивает набор прочности изделия. Дополнительный нагрев изделия в процессе изотермической выдержки до температуры 105-120°С в течение 15-25% времени выдержки также ускоряет процесс набора прочности изделия и, соответственно, уменьшает цикл тепловой обработки. При этом за счет того, что нагрев и подачу воздуха, а также рециркуляцию указанной паро-воздушной смеси осуществляют в замкнутой полости теплогенератора и камеры тепловой обработки, практически отсутствуют потери тепла и сокращается путь прохождения теплоносителя, что позволяет значительно снизить расход энергии на тепловую обработку и сократить ее длительность. Использование аэродинамического нагревателя в качестве теплогенератора также обеспечивает экологическую чистоту производства, так как все операции по нагреву теплоносителя и рециркуляции паровоздушной смеси выполняются ротором, размещенным в герметичной полости теплогенератора. Кроме того, значительно упрощается конструкция установки тепловой обработки для реализации этого способа, т.к. не требуется сложной системы подачи и циркуляции газообразного теплоносителя. Т.к. весь цикл обработки производится в замкнутом герметичном объеме, а в качестве теплоносителя используются экологически чистые компоненты - воздух и водяной пар, решается вопрос экологической чистоты производства и улучшение условий труда обслуживающего персонала. Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого способа позволяет снизить тепловые потери на обработку и длительность ее цикла, уменьшить количество поверхностных дефектов изделия при обеспечении требуемых прочностных характеристик. При этом обеспечивается экологически чистое производство. Для испытаний приготовлены бетонные смеси, характеризующие различные классы бетонных изделий: - изделия из легких конструкционных бетонов {опыты 1-3); - изделия из тяжелых бетонов (опыты 4-6); - изделия из теплоизоляционных конструкционных бетонов (опыты 7-9); - изделия из шлакобетонов (опыт 10). В качестве исходных компонентов бетонных смесей используют: - портландцемент М400, ГОСТ 10178-85 (опыты 1,4,5, 7); - шлакопортландцемент М400, ГОСТ 10178-85 (опыты 2. 3, 6, 8, 9, 10). В качестве заполнителя используют: - мелкий пористый заполнитель - керамзитовый песок М500, ГОСТ 9759-83; - крупный пористый заполнитель - керамзитовый гравий фракции 20мм плотностью 500 кг/м 3, ГОСТ 875983; - шлаковый заполнитель - шлаковый песок из отвального шлака сталеплавильного производства марки 850 ГОСТ 10832-83. Бетонные смеси приготавливают в лабораторном смесителе вместимостью 5 л и затем из них формуют образцы размером 0,1 χ 0,1 χ 0,1 м. После этого отформованные образцы некоторое время выдерживают в нормальных комнатных условиях: - образцы из легких конструкционных и тяжелых бетонов - 1 час; - образцы из шлакобетонов и теплоизоляционных конструкционных бетонов - 3 часа. После предварительной выдержки отформованные изделия подвергают тепловой обработке по режимам, указанным в таблице: - в жестких формах; - в перфорированых жестких формах с тонкой полупроницаемой вставкой. Особенностью процесса твердения легких бетонов является их повышенное водосодержание. Поэтому после стадии дополнительного нагрева изделия и последующего остывания часть паров воды выпускают в атмосферу. Это дает возможность получить конструкционные и конструкционно-теплоизоляционные бетоны заданной плотности и влажности. Прочность бетонных изделий на сжатие определена по ГОСТ 10180-78. Плотность бетона - по ГОСТ 12730.1-78. Результаты испытаний представлены в таблице. Сравнительный анализ способа-прототипа и предлагаемого способа показывает следующее: - расход энергии уменьшается в среднем на 15-25%; - время цикла тепловой обработки уменьшается в среднем на 8-15%; - улучшается качество лицевой поверхности изделий (уменьшается количество раковин 0 2мм на 1 дм 2 поверхности); - практически отсутствуют экологически вредные выбросы продуктов сгорания, содержащие оксиды серы, азота и т.п.; - существенно улучшаются условия тр уда обслуживающего персонала из-за проведения процесса тепловой обработки в герметичных условиях.