Жаростойкие бетоны 
Жаростойкие бетоны
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
|
|
|
Страницы: 1, 2
|
|
