Содержание
Введение
Материалы для производства жаростойких бетонов
Требования к материалам для изготовления жаростойких бетонов
Расчет состава жаростойкого бетона
Список использованной литературы
Введение
Жаростойкий бетон — это специальный бетон, способный не изменять требуемые физико-механические свойства при длительном воздействии высокой температуры (свыше 200°С). В зависимости от вяжущего вещества различают жаростойкие бетоны на портландцементе и шлакопортландцементе, на высокоглиноземистом и глиноземистом цементе и на жидком стекле.
Жаростойкий бетон предназначается для промышленных агрегатов (облицовки котлов, футеровки печей и т.п.) и строительных конструкций, подверженных нагреванию (например, для дымовых труб). При действии высокой температуры на цементный камень происходит обезвоживание кристаллогидратов и разложение гидроксида кальция с образованием СаО. Оксид кальция при воздействии влаги гидратируется с увеличением объема и вызывает растрескивание бетона. Поэтому в жаростойкий бетон на портландцементе вводят тонко измельченные материалы, содержащие активный кремнезем.
Виды жаростойких бетонов
По предельно допустимой температуре применения жаростойкие бетоны подразделяются на 14 классов:
| Класс | Предельно допустимая температура применения, °С: |
| 3 | 300 |
| 6 | 600 |
| 7 | 700 |
| 8 | 800 |
| 9 | 900 |
| 10 | 1000 |
| 11 | 1100 |
| 12 | 1200 |
| 13 | 1300 |
| 14 | 1400 |
| 15 | 1500 |
| 16 | 1600 |
| 17 | 1700 |
| 18 | свыше 1800 |
По прочности на сжатие жаростойких бетонов в соответствии с СТ СЭВ 1406-78 установлены следующие классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40.
Различают жаростойкие бетоны следующих марок:
по средней плотности: D300; D400; D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300; D1400; D1500; D1600; D1700; D1800;
по термической стойкости в водных теплосменах (бетоны плотной структуры со средней плотностью 1200-2900 кг/м3): Твд5, Твд10, Твд15, Твд25, Твд35, Твд40
по термической стойкости в воздушных теплосменах: Твз5, Твз10, Твз15, Твз20, Твз25 (бетоны плотной структуры 500-1100 кг/м3) Твз5, Твз10 (бетоны ячеистой структуры 600-1000 кг/м3)
по морозостойкости (бетоны плотной структуры со средней плотностью 1200-2900 кг/м3): F15, F25, F35, F50, F75
по водонепроницаемости (бетоны со средней плотностью 1200-2900 кг/м3): В2, В4, В6, В8
Для жаростойких бетонов марок средней плотности D300-D1100 термическая стойкость в водных теплосменах, морозостойкость и водонепроницаемость не нормируется. Для жаростойких бетонов марок по средней плотности D300 и D400 не нормируется термическая стойкость в воздушных теплосменах.
В зависимости от способа укладки и уплотнения бетонной смеси, различают жаростойкие бетоны: вибрированные, трамбованные, прессованные, торкретированные (нанесение пневмо- или механическим способом).
Материалы для производства жаростойких бетонов
Жаростойкий бетон изготовляют на портландцементе с активной минеральной добавкой (пемзы, золы, доменного гранулированного шлака, шамота).
Шлакопортландцемент уже содержит добавку доменного гранулированного шлака и может успешно применяться при температурах до 700°С. Портландцемент и шлакопортландцемент нельзя применять для жаростойкого бетона, подвергающегося кислой коррозии (например, действию сернистого ангидрида в дымовых трубах). В этом случае следует применить бетон на жидком стекле. Он хорошо противостоит кислотной коррозии и сохраняет свою прочность при нагреве до 1000°С.
Еще большей огнеупорностью (не ниже 1580°С) обладает высокоглиноземистый цемент с содержанием глинозема 65-80%; в сочетании с высокоогнеупорным заполнителем его применяют при температурах до 1700°С.
Столь же высокой огнеупорности позволяют достигнуть фосфатные и алюмофосфатные связующие: фосфорная кислота алюмофосфаты и магнийфосфаты.
Жаростойкие бетоны на фосфатных связующих можно применять при температурах до 1700°С, они имеют небольшую огневую усадку, термически стойки, хорошо сопротивляются истиранию.
Заполнитель для жаростойкого бетона должен быть не только стойким при высоких температурах, но и обладать равномерным температурным расширением.
Бескварцевые изверженные горные породы как плотные (сиенит, диорит, диабаз, габбро), так и пористые (пемза, вулканические туфы, пеплы) можно использовать для жаростойкого бетона, применяемого при температурах до 700°С.
Для бетона, работающего при температурах 700-900°С, целесообразно применять бой обычного глиняного кирпича и доменные отвальные шлаки с модулем основности не более 1, не подверженные распаду.
При более высоких температурах заполнителем служат огнеупорные материалы: кусковой шамот, хромитовая руда, бой шамотных, хроммагнезитовых и других огнеупорных изделий.
Требования к материалам для изготовления жаростойких бетонов
1. Вяжущее
В табл. 1 приведены виды вяжущих для жаростойкого бетона, нормативные документы, требованиям которых они должны отвечать, а также дополнительные требования, учитывающие специфику их применения в жаростойком бетоне.
Таблица 1
| № п.п. | Вяжущее | Нормативный документ | Дополнительные требования |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, быстротвердеющий портландцемент | ГОСТ 10178 | Марка цемента не ниже 400. Для бетонов с предельно допустимой температурой применения выше 300 °С употребляют только с тонкомолотой добавкой |
| 2 | Шлакопортландцемент | ГОСТ 10178 | Марка не ниже 400. Необходимость введения тонко молотой добавки определяется величиной остаточной прочности бетона, которая должна быть не ниже требований табл. 9 |
| 3 | Глиноземистый цемент | ГОСТ 969-77 | Марка цемента не ниже 400 |
| 4 | Высокоглиноземистый цемент | ТУ 21-20-60-84 и ТУ 6-03-339-78 | Марка не ниже 400. Для бетонов, предназначенных для работы в условиях агрессивной водородной среды, содержание оксида железа не должно превышать 0,05 % и оксида кремнезема 0,1 % |
| 5 | Жидкое стекло силикат натрия растворимый | http://www.complexdoc.ru/ntd/483158 ГОСТ 13078 | Модуль жидкого стекла 2,4-3. Модуль определяется по ГОСТ 13078-81*или по прил. 1. Плотность жидкого стекла 1,34-1,38г/см3 |
| 6 | Ортофосфорная кислота | ГОСТ 10678 | Концентрация ортофосфорной кислоты 50 или 70 % в зависимости от состава бетона. Методика разведения кислоты дана в прил.2 |
2. Отвердители
Для обеспечения процессов твердения жаростойких бетонов на жидком стекле необходимо введение отвердителей, требования к которым приведены в табл. 2. Нефелиновый шлам является вторичным продуктом производства алюминия из нефелиновой породы и для употребления должен быть размолот до удельной поверхности, значения которой приведены в табл. 2. Шлаки, саморассыпающиеся в результате силикатного распада, так же являются вторичными продуктами ферросплавных и металлургических заводов и могут использоваться без дополнительного помола.
Таблица 2
| №пп | Отвердители | Нормативный документ | Дополнительные требования |
| 1 | Кремнефтористый натрий технический | ТУ 6-08-01-1-81 | Содержание Na2SiF6 не менее 93 % |
| 2 | Нефелиновый шлам | - | Химический состав: СаО -50...... 55 %; SiO2 - 25 ... 30 %; FeO не более 4 %; Al2O3 - не более 5 %, п.п.п. - не более 4,5 %. Удельная поверхность не менее 2500 см2/г |
| 3 | Шлаки саморассыпающиеся в результате силикатного распада | ТУ 14-11-181-79 | Химический состав: SiO2 -25...... 30 %, СаО - 40...... 50 %, Fe2O3 + FeO не более 1 %, А12О3 - 4..8 % и других примесей не более 20 %. Удельная поверхность не менее 3000 см2/г |
3. Тонкомолотые добавки
Тонкомолотые добавки вводят в жаростойкий бетон на портландцементе для связывания свободного гидроксида кальция и обеспечения стойкости бетона в условиях воздействия высоких температур; в жаростойкий бетон на жидком стекле - для повышения температуры применения, улучшения удобоукладываемости бетонной смеси и обеспечения плотной структуры бетона; в жаростойкий бетон на ортофосфорной кислоте - для обеспечения твердения, улучшения удобоукладываемости бетонной смеси и обеспечения плотной структуры бетона. Тонкомолотые добавки могут быть промышленного изготовления или приготовлены размолом соответствующих материалов до удельной поверхности не менее 2500 см2/г, в которых содержание свободных оксида кальция СаО и оксида магния MgО в сумме не должно превышать 3 %, а карбонатов - не более 2 %.
Виды тонкомолотых добавок и основные требования к ним приведены в табл. 3.
Таблица 3
| № п.п. | Тонкомолотая добавка | Нормативные документы, которым должны отвечать добавки | Содержание основных компонентов, %0 | Рекомендуется применять для бетонов | |
| с предельно допустимой температурой, °С, не более | с вяжущим | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | Шамотная | ГОСТ 23037-78* | Аl2О3 - 28 - 45, Fе2O3 - не более 5,5 | 1200 | Портландцемент |
| 1200 | Быстротвердеющий портландцемент | ||||
| 1200 | Жидкое стекло | ||||
| 1300 | Ортофосфорная кислота концентрации 50 % | ||||
| 1400 | То же, 70 % | ||||
| 2 | Муллитокорундовая | То же | Аl2О3-72-90, Fе2O3 -- не более 1,5 | 1800 | Ортофосфорная кислота 70 %-й концентрации |
| 3 | Корундовая | То же | Аl2О3 - св. 90, Fe2O3 - не более 1 | 1800 | То же |
| 4 | Магнезитовая (периклазовая) | То же | MgO - не менее 80 | 1600 | Жидкое стекло |
| 5 | Глиноземистый цемент (при снижении активности молоть до удельной поверхности 2500 см2/г) | ГОСТ 969-77 | - | 1000 | Портландцемент |
| 6 | Силикат-глыба с удельной поверхностью 2500 см2/г | ГОСТ 13079-81* | - | 1000 | То же |
| 7 | Бетонная из лома жаростойкого бетона на жидком стекле с шамотным заполнителем | ТУ 21 ЛитССР15-76 | Na2O - не более 4 | 1100 | “ |
| 8 | Бетонная из лома жаростойкого бетона на портландцементе с шамотным заполнителем | ТУ 21 ЛитССР 49-80 | СаО - не более 41, Аl2О3 - не менее 14 | 1100 | “ |
| 9 | Бетонная из лома жаростойкого бетона на глиноземистом цементе с шамотным заполнителем | ТУ 21 ЛитССР 49-80 | СаО -не более 25, Al2O3 - не менее 33 | 1100 | “ |
| 10 | Кордиеритовая | ГОСТ 20419-83* | Содержание минерала кордиерит не менее 80, MgO-12-14, Fe2O3 - не более 2,5 | 1100 | “ |
| 11 | Хромитовая | - | MgO - менее 40, Сr2О3 - не менее 25 | 600 | “ |
| 12 | Керамзитовая | ГОСТ 9759-83 | SiO2, - 55 - 80, Аl2О3 - 7 - 21 | 1000 | “ |
| 13 | Из катализатора ИМ 2201 отработанного | ТУ 383021-78 | Аl2О3 - 60 - 80, Сг2О3 - 10- 13, SiO2 - 8 - 10 | 1200 1100 | Жидкое стекло |
| 14 | Из золы-унос | ГОСТ 25592-83 | Аl2О3 - не менее 20, сульфатов в пересчете на SO3 - не более 4, потери при прокаливании не более 8 | 1100 | Портландцемент |
| 15 | Из шлаков ферромарганца и силикомарганца | - | SiO2-29 -35, Аl2О3 - 8 -9, CaO -42 -45, Fe2O3-0,9-l, MgO-7-8, SO3-2,5 -2,7, MnO-4,5 -8 | 800 | Жидкое стекло |
| 16 | Из боя глиняного кирпича | - | SiO2 - 55 - 80, Аl2О3 - 7-21 | 1000 | Портландцемент |
| 17 | Из доменного, отвального, гранулированного и литого шлака | ГОСТ 5578-76 | СаО и MgO - в сумме не более 48, в том числе MgO - не более 10, сульфатов в пересчете на SO3 - не более 5 | 800 | То же |
| 18 | Из обожженных отходов обогащения асбеста | ТУ 21-РСФСР-1-297-84 | SiO2-40-45, MgO- 23 - 37, СаО - 1 - 9 | 1200 | Жидкое стекло |
| 19 | Из шлака гранулированного силикомарганца | - | SiO2 - 44 - 50 | 1100 | То же |
4. Заполнители