[ Жаростійкі бетони ] |
2. Затверджувачі
Для забезпечення процесів твердіння жаростійких бетонів на рідкому склі необхідне введення затверджувачів, вимоги до яких наведено в табл. 2. Нефеліновий шлам є вторинним продуктом виробництва алюмінію з нефелінових породи і для вживання повинен бути розмелений до питомої поверхні, значення якої наведено в табл. 2. Шлаки, саморассипающіеся в результаті силікатного розпаду, так само є вторинними продуктами феросплавних і металургійних заводів і можуть використовуватися без додаткового помелу.
Таблиця 2
№ пп | Затверджувачі | Нормативний документ | Додаткові вимоги |
1 | Кремнефтористий натрій технічний | ТУ 6-08-01-1-81 | Зміст Na 2 SiF 6 не менше 93% |
2 | Нефеліновий шлам | - | Хімічний склад: СаО -50 ...... 55%; SiO 2 - 25 ... 30%; FeO не більше 4%; Al 2 O 3 - не більше 5%, п.п.п. - Не більше 4,5%. Питома поверхня не менше 2500 см 2 / г |
3 | Шлаки саморассипающіеся в результаті силікатного розпаду | ТУ 14-11-181-79 | Хімічний склад: SiO 2 -25 ...... 30%, СаО - 40 ...... 50%, Fe 2 O 3 + FeO не більше 1%, А1 2 О 3 - 4 .. 8% та інших домішок не більше 20%. Питома поверхня не менше 3000 см 2 / г |
3. Тонкомолоті добавки
Тонкомолоті добавки вводять в жаростійкий бетон на портландцементі для зв'язування вільного гідроксиду кальцію і забезпечення стійкості бетону в умовах впливу високих температур; в жаростійкий бетон на рідкому склі - для підвищення температури застосування, поліпшення легкоукладальності бетонної суміші та забезпечення щільної структури бетону; в жаростійкий бетон на ортофосфорної кислоті - для забезпечення тверднення, поліпшення легкоукладальності бетонної суміші та забезпечення щільної структури бетону. Тонкомолоті добавки можуть бути промислового виготовлення або приготовлені помелом відповідних матеріалів до питомої поверхні не менше 2500 см 2 / г, в яких вміст вільних оксиду кальцію СаО і оксиду магнію Mg О в сумі не повинно перевищувати 3%, а карбонатів - не більше 2%.
Види тонкомелених добавок та основні вимоги до них наведені в табл. 3.
Таблиця 3
№ п.п. | Тонкомолоті добавка | Нормативні документи, яким повинні відповідати добавки | Зміст основних компонентів,% 0 | Рекомендується застосовувати для бетонів | |
з гранично допустимою температурою, ° С, не більше | з в'яжучим | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1 | Шамотна | ГОСТ 23037-78 * | А l 2 О 3 - 28 - 45, F е 2 O 3 - не більше 5,5 | 1200 | Портландцемент |
1200 | Швидкотвердіючий портландцемент | ||||
1200 | Рідке скло | ||||
1300 | Ортофосфорна кислота концентрації 50% | ||||
1400 | Те ж, 70% | ||||
2 | Мулітокорундової | Те ж | А l 2 О 3 -72-90, F е 2 O 3 - не більше 1,5 | 1800 | Ортофосфорна кислота 70%-й концентрації |
3 | Корундова | Те ж | А l 2 О 3 - св. 90, Fe 2 O 3 - не більше 1 | 1800 | Те ж |
4 | Магнезитова (періклазовая) | Те ж | MgO - не менше 80 | 1600 | Рідке скло |
5 | Глиноземистий цемент (при зниженні активності молоти до питомої поверхні 2500 см 2 / г) | ГОСТ 969-77 | - | 1000 | Портландцемент |
6 | Силікат-брила з питомою поверхнею 2500 см 2 / г | ГОСТ 13079-81 * | - | 1000 | Те ж |
7 | Бетонна з брухту жаростійкого бетону на рідкому склі з шамотним заповнювачем | ТУ 21 ЛітССР15-76 | Na 2 O - не більше 4 | 1100 | " |
8 | Бетонна з брухту жаростійкого бетону на портландцементі з шамотним заповнювачем | ТУ 21 ЛітССР 49-80 | СаО - не більше 41, А l 2 О 3 - не менше 14 | 1100 | " |
9 | Бетонна з брухту жаростійкого бетону на глиноземному цементі з шамотним заповнювачем | ТУ 21 ЛітССР 49-80 | СаО-не більше 25, Al 2 O 3 - не менше 33 | 1100 | " |
10 | Кордієритові | ГОСТ 20419-83 * | Зміст мінералу кордієрит не менше 80, MgO -12-14, Fe 2 O 3 - не більше 2,5 | 1100 | " |
11 | Хромітова | - | MgO - менше 40, З r 2 О 3 - не менше 25 | 600 | " |
12 | Керамзитова | ГОСТ 9759-83 | SiO 2, - 55 - 80, А l 2 О 3 - 7 - 21 | 1000 | " |
13 | З каталізатора ІМ 2201 відпрацьованого | ТУ 383021-78 | А l 2 О 3 - 60 - 80, Сг 2 О 3 - 10 - 13, SiO 2 - 8 - 10 | 1200 1100 | Рідке скло |
14 | З золи-винесення | ГОСТ 25592-83 | А l 2 О 3 - не менше 20, сульфатів у перерахунку на SO 3 - не більше 4, втрати при прожарюванні не більше 8 | 1100 | Портландцемент |
15 | З шлаків феромарганцю і силікомарганцю | - | SiO 2 -29 -35, А l 2 О 3 - 8 -9, CaO -42 -45, Fe 2 O 3 -0,9-l, MgO-7-8, SO 3 -2,5 -2,7 , MnO-4, 5 -8 | 800 | Рідке скло |
16 | З бою глиняної цегли | - | S i O 2 - 55 - 80, А l 2 О 3 - 7-21 | 1000 | Портландцемент |
17 | З доменного, відвального, гранульованого шлаку і литого | ГОСТ 5578-76 | СаО і MgO - у сумі не більше 48, в тому числі MgO - не більше 10, сульфатів у перерахунку на SO 3 - не більше 5 | 800 | Те ж |
18 | З обпалених відходів збагачення азбесту | ТУ 21-РРФСР-1-297-84 | SiO 2 40-45, MgO - 23 - 37, СаО - 1 - 9 | 1200 | Рідке скло |
19 | З шлаку гранульованого силікомарганцю | - | SiO 2 - 44 - 50 | 1100 | Те ж |
4. Заповнювачі
Заповнювачі, застосовувані в жаростійких бетонах, можуть бути промислового виготовлення або приготовлені на місці проведення робіт дробленням відповідних матеріалів.
Види заповнювачів для жаростійких бетонів, нормативні документи і рекомендована сфера застосування заповнювачів наведений в табл. 4.
Кусковий шамот і шамот з вторинних вогнетривів повинні мати водопоглинання не більше 12% маси матеріалу. Для бою шамотних виробів та інших заповнювачів водопоглинання не нормується.
Таблиця 4
№ п.п. | Заповнювач | Нормативні документи та вимоги додаткові | Зміст основних компонентів,% | Рекомендується застосовувати для бетону | |
з гранично допустимою температурою застосування, 0 С, не більше | з в'яжучим | ||||
1 | З доменних відвальних шлаків | ГОСТ 5578 | СаО і MgO-в сумі не більше 48, в тому числі MgO - не більше 10, сульфатів у перерахунку на SO 3-не більше 5, вільних СаО і MgO-в сумі не більше 2 | 700 | Портландцемент, шлакопортландцемент |
2 | Аглопоритові | ГОСТ 11991 | Вільних СаО і MgO-в сумі не більше 2, карбонатів - не більше 2 | 900 | Те ж |
3 | З бою глиняної цегли | - | Те ж | 800 | " |
4 | Шлакова пемза (середня щільність не більше 750кг / м 3) | ГОСТ 9760 | Вільних СаО і MgO - у сумі не більше 1, Fe 2 O 3 - не більше 5,5; сульфатів у перерахунку на SO 3 - не більше 0,3 | 800 | " |
5 | З паливних шлаків і золошлакова суміш | ГОСТ 25592 | SiO 2 та А l 2 О 3-в сумі не менше 75, СаО - не більше 4, Втрати при прожарюванні не більше 8, сульфатів у перерахунку на SO 3-не більше 3 | 800 | Портландцемент, шлакопортландцемент |
6 | З литого шлаку (стійкий проти будь-якого виду розпаду) | ГОСТ 5578 | СаО і MgO - у сумі не більше 48, в тому числі MgO-не більше 10, сульфатів у перерахунку на SO 3 - не більше 5, вільних СаО і MgO - у сумі не більше 2 | 800 | Те ж |
7 | Гранульований шлак | ГОСТ 5578 | Те ж | 600 | " |
8 | Бетонний з брухту жаростійких бетонів з шамотним заповнювачем на портландцементі | ТУ 49-80 | СаО - не більше 41, А l 2 О 3 - не менше 14 | 1100 | Портландцемент |
9 | Бетонний з брухту жаростійких бетонів з шамотним заповнювачем на рідкому склі | ТУ 15-76 | Na 2 O - не більше 4 | 1000 1200 | Рідке скло з кремнійфтористим натрієм Рідке скло з нефелінових шламом або саморассипающіміся шлаками |
10 | Шамотні кускові чи з бою виробів або з вторинних шамотних вогнетривів (лом амотний) | ГОСТ 23037, ТУ 14-8-173 - 75 | А l 2 О 3 - 28 - 45, Fe 2 O 3 - не більше 5,5 | 1000 1200 1300 1400 | Рідке скло з кремнійфтористим натрієм Рідке скло з нефелінових шламом або саморассипающіміся шлаками, портландцемент Глиноземистий цемент Високоглиноземний цемент, ортофосфорна кислота 70%-й концентрації |
11 | З шлаків феромарганцю, силікомарганцю | - | SiO 2 - 29 - 35, Al 2 O 3 - 8 - 9, CaO - 42 - 45, MgO - 7 - 8, MnO - 4,5 - 8, Fe 2 O 3 - 0,7 - 1, SO3 - 2 , 5 - 2,7 | 800 | Рідке скло з саморассипающіміся шлаками |
12 | Карборундові | ТУ 14-261-73, ТУ 63-156-1-83 | - | 1100 | Рідке скло з нефелінових шламом або саморассипающіміся шлаками |
13 | З граничного ферохрому | - | SiO 2 -26 -35 | 1200 | Глиноземистий цемент |
14 | Кордієритові | ГОСТ 20419-83 * | Зміст мінералу кордієрит не менше 80, MgO - в межах 12-14, Fe 2 O 3 - не більше 2,5 | 1100 | Портландцемент, рідке скло з нефелінових шламом або саморассипающіміся шлаками |
15 | Тітаногліноземістий | - | Al 2 O 3 - не менше 68, СаО - не більше 17, Т iO 2 - не більше 12 | 1400 | Високоглиноземний цемент |
16 | Хромо глиноземистий шлак | - | А1 2 О з не менш 75, СаО - не більше 10, MgO - не більше 2, Сг 2 О 3 - не більше 9 | 1600 | Те ж |
17 | Періклазошпінельние | - | MgO - c ст. 40 до 80, Al 2 O 3 -15 -55 | 1600 | Рідке скло з отверджувачами |
18 | Муллітокордіерітовие | ГОСТ 20419-83 ** | Кордієриту не менше 15, MgO-в межах 3 -4, Fe 2 O 3 - не більше 2,5 | 1300 | Глиноземистий цемент |
19 | Мулітокорундові | ГОСТ 23037 -78 * | А1 2 О 3 св. 72-90, Fe 2 O 3 - не більше 1,5 | 1500 1800 | Те ж Ортофосфорна кислота 70%-й концентрації |
20 | Корундові | ГОСТ 23037 -78 *, ТУ 14-8-384-81 | А1 2 O 3 - не менше 90 Fe 2 O 3-не більше 1 | 1700 1800 | Високоглиноземний цемент Ортофосфорна кислота 70%-й концентрації |
21 | Магнезитові | ГОСТ 23037 -78 * | MgO - не менше 80, СаО-не більше 4 | 1400 | Рідке скло з отверджувачами |
22 | З бою шамотних легковагих виробів | ГОСТ 23037 - 78 * | - | 1300 | Ортофосфорна кислота 50%-й концентрації |
23 | Спучений перліт (середня щільність не менше 350 кг / м 3) | ГОСТ 10832-83 * | - | 600 800 1100 | Портландцемент Рідке скло з отверджувачами Глиноземис цемент, високоглиноземисті цемент |
24 | Спучений вер-Мікулі (вміст недовспученних зерен вермикуліту визначають за дод. 6) | http://www.complexdoc.ru/ntd/487211 ГОСТ 12865-67 | - | 800 1000 1100 | Рідке скло з кремнійфтористим натрієм Портландцемент Глиноземистий цемент |
25 | Керамзит (якість заповнювача для жаростійкого бетону визначають дод. 7) | ГОСТ 9759-83 | Вільних СаО і MgO-в сумі не більше 2, карбонатів - не більше 2 | 800 1000 1100 | Рідке скло з кремнійфтористим натрієм Рідке скло з нефелінових шламом або саморассипающіміся шлаками Портландцемент Глиноземистий цемент |
26 | Азбестові | - | SiO 2 - не менше 38, MgO - не менше 42, СаО - не більше 1,4, Fe 2 O 3 - не більше 4,5 | 1000 1100 | Портландцемент |
27 | З відходів збагачення азбесту | ТУ 21 РСФСР-1.297-84 | SiO 2 - 40 - 45, MgO -23-37, СаО - 1 - 9 | 1200 | Портландцемент, рідке скло з саморассипающіміся шлаками |
28 | Діабазовий, базальтовий | - | SiO 2 -40 -52 | 700 | Портландцемент, шлакопортландцемент, рідке скло з отверджувачами |
29 | Діорітовий, андезитовий | - | SiO 2 - 52 - 65 | 700 | Те ж |
Для заповнювачів, що використовуються в бетоні з гранично допустимою температурою застосування вище 1200 ° С, вогнетривкість повинна бути не менше величин, зазначених у табл. 5.
Таблиця 5
Заповнювач | Вогнетривкість, ° С, не менше |
Шамотний і з бою шамотних легковагих виробів | 1580 |
Тітаногліноземістий | 1650 |
Хромогліноземістий | 1700 |
Періклазошпінельний | 1800 |
Мулітокорундової | 1850 |
Корундовий | 1900 |
Магнезитовий | Більше 1900 |
Для заповнювачів, що використовуються в бетоні з середньою щільністю після сушіння менше 900 кг / м 3, середня насипна щільність заповнювача повинна бути не більше величин, зазначених у табл. 6
Таблиця 6
Заповнювач | Середня насипна щільність, кг / м 3 |
Перліт Керамзит Спучений вермикуліт З бою шамотних легковагих виробів | 300-500 350-800 100-200 500-800 |
Рекомендований зерновий склад заповнювачів для жаростійкого бетону, крім керамзиту:
Таблиця 7
Заповнювач | Максимальна величина зерен, мм | Повний залишок,% маси, на ситі з отворами розміром, мм | |||||||
20 | 10 | 5 | 2,5 | 1,2 | 0,6 | 0,3 | 0,14 | ||
Дрібний | 5 | - | - | 0,5 | 10-30 | 20-55 | 40-70 | 70-95 | 80-100 |
Крупний | 20 | 0-5 | 30-60 | 90-100 | - | - | - | - | - |
" | 10 | - | 0-5 | 90-100 | - | - | - | - | - |
Рекомендований зерновий склад керамзитового заповнювача:
Таблиця 8
Розмір отворів сита в світлі, мм | 20 | 10 | 5 | 1,25 | 0,14 |
Повний залишок на ситах,% маси | 0-5 | 25-40 | 45-65 | 70-75 | 80-100 |
Особливу увагу слід приділяти чистоті заповнювача. Наявність в заповнювачі включень вапняку, доломіту, граніту та інших не допускається.
Заповнювачі для жаростійкого бетону, одержувані короткочасним випаленням природних порід (перліт і вермикуліт), не повинні містити недовспученних зерен.
Розрахунок складу жаростійкого бетону
Для розрахунку визначають: активність цементу; кількість частинок менше 0,14 мм у дрібному заповнювачі; гадану щільність заповнювача (щільність у шматку); оптимальну насипну густину суміші дрібного і крупного заповнювачів (без зерен дрібніше 0,14 мм); щільність матеріалу.
Усереднені характеристики заповнювачів, які можна використовувати тільки для розрахунку орієнтовного витрати матеріалів, наведені в таблиці. Для отримання більш точних даних необхідно визначати дослідним шляхом насипну щільність і водопоглинання.
Витрата суміші дрібного і крупного заповнювачів Р 3, кг на 1 м 3 бетонної суміші, визначається за формулою
Р 3 = 1000 / ( + ) (1)
де Кіз - коефіцієнт надлишку в'яжучого тіста;
- Уявна густина заповнювачів, г / см 3
- Насипна щільність заповнювачів, г / см 3,
- Порожнистість заповнювача.
α = 1 - ρ З / ρ З.К. (2)
Коефіцієнт надлишку в'яжучого тіста ДО із є однією з найважливіших величин, що забезпечують задану легкоукладальність бетонної суміші і впливають на міцнісні характеристики жаростійких бетонів.
Для жаростійких бетонів на рідкому склі коефіцієнт надлишку визначено експериментальним шляхом і становить 1,5.
Для жаростійких бетонів на цементних в'яжучих для визначення коефіцієнта надлишку встановлюють водовяжущее ставлення В / В у, необхідне для забезпечення заданої міцності бетону, за формулою
В / В В = nA B / (R + l, 3 nA B) (3)
де n коефіцієнт якості заповнювача (див. таблицю); R - контрольна міцність на стиск, МПа; А B - активність в'яжучого (0,5-0,75 А Ц).
А В = А Ц / (1 + д) (4)
де А Ц - активність цементу, МПа; д - кількість тонкомолотої добавки в частинах маси цементу.
Коефіцієнт надлишку в'яжучого тіста визначають за формулою
lgK ІЗ = 0,64 - B / B B lg З y (5)
де у - легкоукладальність бетонної суміші, с.
Витрата суміші дрібного і крупного заповнювачів (сума обсягів) на 1 м 3 бетонної суміші знаходиться в межах 0,9 -1,4 м 3.
Для важких і полегшених бетонів витрата заповнювача становить 0,9 1,1 м 3, для легких - 1 - 1,4 м 3.
Заповнювач | Насипна щільність г / см 3 | Удавана щільність (щільність у шматку), г / см 3 | Щільність, г / см 3 | Водопоглинання,% | Коефіцієнт якості заповнювача n | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
З бою звичайної глиняної цегли | 1,2 | 1,7 | 2,53 | 15-20 | 0,35 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Керамзитовий і аглопорітовий | 0,3-0,8 | 0,6-1,7 | 2,55 | - | 0,3-0,4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Шамотний | 1,4 | 2-2,25 | 2,65 | 5-15 | 0,4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Муллітовий | 1,8 | 2,3-2,6 | 2,9-3,1 | 2-5 | 0,6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Мулітокорундової | 2,2 | 2,45-3 | 3,1-3,6 | 2-5 | 0,6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Корундовий | 2,7 | 2,8-3,1 | 3,6-4 | 0,8-5 | 0,6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кордієритові | 1,3 | 1,85 | 2,6 | 7 | 0,4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Магнезитовий | 2 | 2,7 | 3,4-3 | 4-9 | - | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Періклазошпінельний | 2,8 | 3,3 | 3,7 | 4-9 | - | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
З доменних литих, відвальних і гранульованих шлаків | 0,6-2,2 | 1,8-2,7 | 2,75 | 2-12 | 0,5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Шлакова пемза | 1,2
Примітка. Коефіцієнт n є емпіричним і враховує вплив виду та міцності заповнювача на міцність бетону Витрата дрібного Р З.М і великого - Р З.К заповнювачів для бетону на цементних в'яжучих визначають за формулою Р З.М = Р З.К = Р З / 2 (6) де Р З - див. формулу (1). Витрата дрібного і великого заповнювачів для бетону на рідкому склі визначають за формулами: Р З.К = Р З / 1,65 (7) Р З.М = Р З - Р З.К (8) Витрата глиноземисті й високоглиноземисті цементів і шлакопортландцементу обчислюють за формулою Р Ц = (1000 - Р З / ρ З.К) / (0,33 + В / В В) (9) де Р З, ρ З.К - див. формулу (1). Кількість глиноземисті й високоглиноземисті цементів і шлакопортландцементу на 1 м 3 важких і полегшених бетонів становить 400-600 кг, легких - 200-350 кг. Витрата портландцементу Р Ц, кг, і тонкомолотої добавки Р Д, кг, для бетонів на портландцементі обчислюють за формулами: Р Ц = (1000 - ρ З / ρ З.К / 0,33 + д / ρ Д + (1 + д) · В / В В (10) P Д = Р Ц · д (11) де Р З; ρ З.К - див. формулу (1), д - див. формулу (4), ρ Д - щільність тонкомолотої добавки, г / см 3. Кількість портландцементу на 1 м 3 важких і полегшених бетонів становить 300-500 кг, легких 200-350 кг. Кількість тонкомолотої добавки всіх видів (крім силікат-глиби) у жаростійкого бетону на портландцементі становить 0,3 частин за масою, силікат-глиби - 0,1 частин по масі цементу. Витрата води Р В, кг (л), на 1 м 3 бетонної суміші на цементних в'яжучих визначають за формулою Р В = P З W / 100 + (Р Ц + Р Д) В / В В (12) де Р З - див. формулу (1); W - водопоглинання заповнювача,%; Р Ц - див. формулу (9); Р Д - див. формулу (11). Витрата рідкого скла обчислюють за формулою Р С.Ж = Р З α ρ З.Ж (До ІЗ - 0,3) / ρ З (13) де Р З, α, К ІЗ, ρ З - див. формулу (1); ρ З.Ж - щільність рідкого скла, г / см 3. Витрата тонкомолотої добавки визначають за формулою Р Д = 0,6 V С.Ж · ρ Д (14) де V С.Ж - обсяг рідкого скла, який обчислюється за формулою (15) V С.Ж = Р С.Ж / ρ С.Ж (15) де ρ Д - щільність матеріалу, з якого виготовлена тонкомолоті добавка, г / см 3 Витрата затверджувача Р Про залежить від витрати рідкого скла за масою і становить: для кремнефтористого натрію - 0,1-0,12 частин по масі для бетонів з усіма тонкомолоті добавками (крім магнезиту) і бетону з тонкомолоті магнезитом - 0,08-0, 1 частин за масою. Для нефелінового шламу, саморассипающегося шлаку з усіма (крім магнезиту) тонкомолоті добавками - 0,3 частин по масі з тонкомолотої добавкою з магнезиту - 0,12 частин за масою. Орієнтовно кількість рідкого скла на 1 м 3 бетону становить 250-400 кг. Список використаної літератури 1. Допомога до СНИП 3.09.01 3.03.01 2. Технологія бетонів. Підручник Ю. М. тачання - М.: видавництво АСВ, 2002. |