Тепловлажностная обработка завершает технологический процесс производства газобетонных изделий. Установление оптимального режима запаривания – важнейшая задача, так как мощность заводов определяется в значительной степени производительностью автоклавов. Установлено, что при назначении оптимальных режимов запаривания изделий из ячеистого бетона необходимо также учитывать физические процессы, которые происходят на отдельных стадиях автоклавной обработки.
В первой стадии запаривания, при повышении температуры в автоклаве, отформованное изделие, обладающее незначительной прочностью, подвергается воздействию ряда физических процессов, которые при известных условиях могут привести к нарушению структуры и понижению прочности газобетона.
В начале запаривания, при пуске пара, одновременно с повышением температуры происходит дополнительное насыщение газобетона влагой за счёт конденсации насыщенного пара при соприкосновении его с поверхностью изделия, температура которого значительно ниже. В дальнейшем, при температуре среды автоклава выше 100°С прогрев изделия значительно ускоряется, что сопровождается увеличением влажности газобетона и перепада температур по сечению изделия.
Повышение температуры приводит к нарастанию линейных деформаций, которые стабилизируются в начале изотермической выдержки. Прочность газобетона на этой стадии запаривания незначительна и не превышает 5-10% конечных значений. Форсированный подъём давления пара в автоклаве с предварительным удалением из него воздуха, а также уменьшение общей продолжительности первой стадии запаривания предотвращает развитие деструктивных процессов, способствует ускорению прогрева изделий и приводят к уменьшению суммарных деформаций газобетона.
Во второй стадии происходит выравнивание температур по сечению изделия. Решающим фактором, влияющим на ускорение этого процесса, является продолжительность подъёма давления пара в первой стадии запаривания. Когда температура газобетона достигает максимальных значений (не менее 174°С), происходит интенсивное взаимодействие вяжущего с кремнезёмистым компонентом с образованием гидросиликатов кальция и других цементирующих новообразований. В результате прочность газобетона возрастает. При этом наружные и близлежащие к ним слои вследствие более быстрого прогрева по сравнению с центральными слоями газобетона значительно раньше приобретают максимальную прочность.
Через определённое время полного прогрева изделия, в зависимости от вида применяемого вяжущего, газобетон приобретает примерно одинаковую прочность по всему сечению. На этой стадии автоклавной обработки деформации расширения от воздействия температуры стабилизируются, несмотря на наличие градиента температур и продолжающийся прогрев изделия.
Наружные слови, которые уже к началу изотермической выдержки приобрели значительно большую прочность, продолжающую интенсивно нарастать со значительным опережением прочности внутренних слоёв, как бы обжимают ядро газобетонного изделия. Благодаря этому суммарные деформации в больших образцах имеют меньшие значения.
Определённое влияние на уменьшение деформаций оказывает также форсированный подъём температуры в первой стадии запаривания. На второй стадии автоклавной обработки происходит также изменение веса ячеистого бетона за счёт испарения свободной воды. Этот процесс особенно интенсивно протекает в первые часы изотермической выдержки, когда происходит прогрев бетона по всему сечению. Воздух, заполняющий поры газобетона, при нагревании расширяется, увеличивается в объёме и создаёт избыточное давление по отношению к среде автоклава.
Для получения изделий с максимальной и одинаковой прочностью газобетона по всему сечению необходимо продолжительность автоклавной обработки устанавливать в зависимости от толщины изделия, объёмного веса газобетона и вида вяжущего, а также длительности первой стадии запаривания.
Для уменьшения влажности ячеистого бетона рекомендуется в процессе изотермической выдержки применять насыщенный пар в сочетании с перегретым. Перегретый пар с температурой до 350° С подаётся в автоклав за 3-4 ч до окончания продолжительности изотермической выдержки. При этом соблюдается условие, чтобы давление пара в автоклаве не повышалось, для чего производится по мере необходимости частичный перепуск пара в другой автоклав.
На третьей стадии запаривания, при снижении давления и температуры в автоклаве, изделие продолжает подвергаться сложным воздействиям среды, физические свойства которой непрерывно изменяются. При снижении давления размеры образцов уменьшаются, приближаясь к первоначальным. Одновременно влага, находящаяся в порах газобетона, оказывается перегретой. Вследствие этого возникает перепад давления и по всему объёму изделия начинается интенсивное испарение воды.
В производстве изделий из газобетона очень важно установить оптимальные параметры снижения давления пара. Для увеличения оборачиваемости автоклавов и форм целесообразно, чтобы эта стадия запаривания завершалась в возможно более короткий срок. Вместе с тем вследствие образования большого количества пара, перемещающегося по порам и капиллярам ячеистого бетона, быстрое снижение давления в автоклаве может привести к возникновению напряжений, превышающих прочность ячеистого бетона. Следовательно, наиболее опасна конечная стадия удаления пара из автоклава.
Учитывая, что испарение происходит не с открытой поверхности, а по всей толщине изделия и что паропроводимость ячеистого бетона невысока, при непрерывном уменьшении давления в автоклаве пар будет постепенно накапливаться в изделии, создавая перепад давления, который по мере снижения давления в автоклаве будет возрастать. При определённых условиях напор пара в изделии вызовет большие напряжения растяжения, способные разрушить структуру газобетона.
Для резкого сокращения продолжительности третьей стадии автоклавной обработки применяется ступенчатый режим снижения давления пара в автоклаве. Продолжительность сброса на одну ступень, равную 1 ат, устанавливается с учётом объёмного веса и размера изделия.
Перед каждым последующим снижением на 1 атм. производится выдержка, за время которой перепад давления, возникающий по сечению изделия, уменьшается или имеет тенденцию к значительному снижению. При таких условиях снижение давления на каждой последующей ступени не вызывает увеличения критического перепада давления и образования внутри напора пара, способного нарушить структуру.
После снижения давления производится вакуумирование автоклава до остаточного давления 150 мм рт.ст. – при этом ячеистый бетон приобретает характеристики: влажность уменьшается на 7-5%, температура снижается до 60°С. После автоклавной обработки изделия из ячеистого бетона извлекаются из форм и подвергаются соответствующей отделке.
