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
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--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
1,7
-
-
-
Из шлаков титаноглиноземистых (ферротитана)
1,7
2,3
2,9
0,1-1
0,6
Базальтовые
1,8
3
3,1
0-1
0,6
Диабазовые
1,8
3
3,1
0-1
0,6
Андезитовые
1,7
2,9
3
0-1
0,6
Диоритовые
1,7
2,9
3
0-1
0,6
Бетонные из лома жаростойких бетонов с шамотным заполнителем
1,4
2
2,65
10-15
0,4
Примечание. Коэффициент n является эмпирическим и учитывает влияние вида и прочности заполнителя на прочность бетона
Расход мелкого РЗ.М и крупного — РЗ.К заполнителей для бетона на цементных вяжущих определяют по формуле
РЗ.М = РЗ.К = РЗ/2 (6)
где РЗ— см. формулу (1).
Расход мелкого и крупного заполнителей для бетона на жидком стекле определяют по формулам:
РЗ.К = РЗ/1,65 (7)
РЗ.М = РЗ — РЗ.К (8)
Расход глиноземистого и высокоглиноземистого цементов и шлакопортландцемента вычисляют по формуле
РЦ = (1000 — РЗ/ρЗ.К)/(0,33 + В/ВВ) (9)
где РЗ, ρЗ.К— см. формулу (1).
Количество глиноземистого и высокоглиноземистого цементов и шлакопортландцемента на 1 м3 тяжелых и облегченных бетонов составляет 400-600 кг, легких — 200-350 кг.
Расход портландцемента РЦ, кг, и тонкомолотой добавки РД, кг, для бетонов на портландцементе вычисляют по формулам:
РЦ = (1000 — ρЗ/ ρЗ.К/ 0,33 + д/ρД + (1 + д)·В/ВВ (10)
PД = РЦ · д (11)
где РЗ; ρЗ.К— см. формулу (1), д — см. формулу (4), ρД— плотность тонкомолотой добавки, г/см3.
Количество портландцемента на 1 м3 тяжелых и облегченных бетонов составляет 300-500 кг, легких 200-350 кг.
Количество тонкомолотой добавки всех видов (кроме силикат-глыбы) в жаростойком бетоне на портландцементе составляет 0,3 частей по массе, силикат-глыбы — 0,1 частей по массе цемента.
Расход воды РВ, кг (л), на 1 м3 бетонной смеси на цементных вяжущих определяют по формуле
РВ = PЗW/100 + (РЦ + РД) В/ВВ (12)
где РЗ— см. формулу (1); W— водопоглощение заполнителя, %; РЦ— см. формулу (9); РД— см. формулу (11).
Расход жидкого стекла вычисляют по формуле
РС.Ж = РЗ α ρЗ.Ж (КИЗ — 0,3)/ ρЗ (13)
где РЗ, α, КИЗ, ρЗ— см. формулу (1); ρЗ.Ж— плотность жидкого стекла, г/см3.
Расход тонкомолотой добавки определяют по формуле
РД = 0,6VС.Ж·ρД (14)
где VС.Ж— объем жидкого стекла, который вычисляется по формуле (15)
VС.Ж = РС.Ж/ρС.Ж (15)
где ρД — плотность материала, из которого изготовлена тонкомолотая добавка, г/см3
Расход отвердителя РО зависит от расхода жидкого стекла по массе и составляет: для кремнефтористого натрия — 0,1-0,12 частей по массе для бетонов со всеми тонкомолотыми добавками (кроме магнезита) и бетона с тонкомолотым магнезитом — 0,08-0,1 частей по массе.
Для нефелинового шлама, саморассыпающегося шлака со всеми (кроме магнезита) тонкомолотыми добавками — 0,3 частей по массе с тонкомолотой добавкой из магнезита — 0,12 частей по массе.
Ориентировочно количество жидкого стекла на 1 м3 бетона составляет 250-400 кг.
Список использованной литературы
1. Пособие к СНИП 3.09.01 3.03.01
2. Технология бетонов. Учебник Ю. М. Бженов – М.: издательство АСВ, 2002. Ссылки (links):
www.complexdoc.ru/ntdtext/543765/#%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0_1www.complexdoc.ru/ntdtext/543765/#%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0_15