КИСЛОТОУПОРНЫЙ КВАРЦЕВЫЙ КРЕМНЕФТОРИСТЫЙ ЦЕМЕНТ И ЕГО РАЗНОВИДНОСТИ. Цемент кислотоупорный


Кислотоупорные цементы

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Строительно-технологический факультет

КАФЕДРА ПРОИЗВОДСТВО СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ

Курсовой проект

По дисциплине «Вяжущие вещества»

Тема «Процессы кислостойкого цемента»

Выполнил:

Студент группы БЗТ-11, 3 курса

(Ф.И.О.) Жутаев Р. К

Проверил:

профессор кафедры ПСМИК

Мизюряев С.А.

Самара 2014 г.

Содержание проекта

  1. Пояснительная записка с разделами:

- Введение ……………………………………………………………….....3

- технологический раздел…………………………………………………5

1.Характеристика выпускаемой продукции…………………………………………………....5

2.Сырьевые компоненты ………………………………………………………………………10

3.Складирование сырья …………………….………………………………………………….12

- требования по технике безопасности…………………………………..14

- требования по охране окружающей среды…………………………….16

- список использованных источников…………………………………...18

Введение.

Тема: Кислотостойкий цемент

Кислотоупорный цемент - специальный цемент, представляющий собой смесь совместно или раздельно молотых кварцевого песка и кремнефтористого натрия (Na2SiF6), которая при затворении водным раствором силиката натрия или калия (жидкого стекла) образует кислотостойкий камень. Такой цемент применяется для связи штучных химически стойких материалов при защите корпусов химической аппаратуры, оборудования или строительных конструкций кислотоупорными замазками и растворами, а также для приготовления кислотоупорных бетонов или изделий из них. Содержание кремнефтористого натрия в кислотоупорном кварцевом кремнефтористом цементе составляет 4% в цементах, предназначенных для изготовления замазок и 8% - для растворов и бетонов (ГОСТ 5050). В качестве кислотоупорного заполнителя в растворах и бетонах используется кварцевый песок, могут применяться и другие кислотостойкие измельчённые породы: базальт, гранит, андезит, кварцит и др. Кремнефтористый натрий является химическим отвердителем жидкого стекла, образующим при взаимодействии с последним гель кремнезёма, обеспечивающий формирование плотной и кислотоустойчивой структуры камня. Содержание технического кремнефтористого натрия в составе кислотостойкого раствора составляет 15% от массы жидкого стекла. Кислотостойкость кислотоупорного цемента определяется кипячением стандартных образцов в 40% растворе серной кислоты с последующим их испытанием на прочность. 

  Ограничения применения кислотоупорного цемента распространяются на воздействие щелочей, HF, h3SiF6, кипящей воды и водяного пара, а также связаны с токсичностью кремнефтористого натрия.    Кислотоупорные цементы, растворы и бетоны могут быть приготовлены в виде сухих смесей, при этом в качестве вяжущего вещества применяются порошки гидратированных силикатов натрия или калия. В качестве жидкости затворения таких сухих смесей вместо жидкого стекла используется вода.

Футеровка химической аппаратуры, возведение специальных резервуаров, разных башен и других элементов химической промышленности требует специального цемента, который был бы кислотоупорным. Применение других вяжущих веществ в данных случаях недопустимо, так как они под действием кислот разрушаются. По составу кислотоупорный цемент представляет собой смесь из растворимого стекла или водного раствора силиката натрия с кислотоупорным наполнителем и добавкой, которая является ускорителем твердения. Внешне кислотоупорный цемент выглядит как порошкообразный материал, который, как и другие виды цемента, получается путем помола.

В строительстве часто применяется кислотостойкий бетон. Это бетон, который изготовляется из растворимого стекла, тонкоизмельченного кварцевого песка, кремнефтористого натрия и мелкого и крупного кислотоупорного заполнителя.

Технологический раздел.

1.Характеристика выпускаемой продукции.

Характеристика кислотостойкого цемента

1. В составе кислотного цемента 5 компонентов: жидкое стекло, кремнефтористый натрий, кислотостойкие наполнители – пылевидный, кварцевый песок и щебень.

2. Кислотостойкий бетон должен быть максимальной плотности, которая обеспечивает более прочную и повышенную водостойкость и кислотостойкость. Это обеспечивается при помощи подбора соотношения между крупным и мелким наполнителями, когда пустоты в щебне максимально заполняются песком, а пустоты в песке заполняются тонкомолотым наполнителем.

3. Кислотостойкий бетон в производстве приготовляют в бетономешалках, размер емкости которых зависит от количества бетона, необходимого для укладки в определенный промежуток времени.

4. Кислотостойкий бетон можно армировать так же, как и обычный бетон. Такой бетон прочно скрепляется с арматурой, не вызывает ее коррозии.

5. Кислотостойкий бетон можно применять в кислотных органических и неорганических средах любой степени агрессивности, кроме плавиковой кислоты.

6. Жаропрочный кислотостойкий бетон применяют для того, чтобы бетонировать днища башенного оборудования сернокислотного производства, для изготовления фундаментов под оборудование. Такой бетон можно использовать при температуре 900 — 1200 С.

7. Стойкость кислотостойкого бетона определяется механической прочностью до и после того, как на бетон воздействуют кислоты различной степени агрессивности на образцы за один месяц. Перед этим образцы должны храниться на открытом воздухе около 10 суток. Затем прочность образцов, которые были в кислотных жидкостях, сравнивают с образцами, которые находились на воздухе. Обычно после воздействия концентрированных кислот прочность бетона повышается, а в разбавленных кислотах снижается, так как происходит выщелачивание фтористого натрия, который повышает пористость материала.

8. Водостойкость кислотостойкого бетона проверяется в лаборатории.

9. Для того, чтобы приготовить кислотостойкий бетон в виде вяжущего необходимо применить жидкое стекло.

10. Кислотостойкий бетон с повышенной плотностью и прочностью используют в условиях кислотных и нейтральных сред.

11. При использовании кислотостойкого бетона учитывают его механические свойства.

    1. История производства вяжущего.

Самым древним в истории развития техники является произ­водство строительных материалов. Строительные материалы необхо­димы для постройки зданий, мостов, туннелей, плотин и других со­оружений. Примерно 3 тысячи лет назад для связывания отдельных камней стали применять вяжущие вещества, первыми из которых были гипс и известь. Вяжущими веществами называются порошко­образные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластичную массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.

studfiles.net

20.Кислотоупорный цемент. Состав, свойства, применение.

КУЦы состоят из смеси водного раствора силиката натрия (растворимого стекла), кислотоупорного наполнителя и добавки — ускорителя твердения. В кач-ве микронаполнителя используют кварц, кварциты, андезит, диабаз и др. кислотоупорные мат-лы; ускоритель твердения - кремнефтористый натрий. Вяжущий мат-л в: растворимое стекло — водный раствор силиката натрия или силиката калия. Добавка кремнефтористого натрия повышает водостойкость и кислотоупорность цемента. Кисл-ные цементы применяют д/футеровки химич. аппаратуры, возведения башен, резервуаров и др. сооружений хим. пром-ти, д/приг-ния кислотоупорных замазок, рас-ров и бетонов.

Растворимое стекло получают при сплавлении в течение 7...10ч в стекловароч-ных печах при 1300...1400°С кварцевого песка, измельченного и тщательно сме-шанного с кальцинированной содой, сульфатом натрия или с поташом К2СО3. Полученная стекломасса поступает из печи в вагонетки, где быстро охлаждается и распадается на куски (силикат-глыбы). Это стекло растворимо в воде при обычных условиях, но при действии пара высокого давления 0,5...0,6 МПа и t около 150°С переходит в жидкое состояние. Твердеет растворимое стекло медленно на воздухе вследствие выделения и высыхания аморфного кремнезема под действием углекислоты воздуха: Na2Si03 + С02 + 2Н20 -> Si (ОН) 4 + Na2C03 Глубина проника-ния углекислоты воздуха невелика и ее действие только на поверхности. Ускоряет твердение растворимого стекла добавка катализатора — кремнефтористого натрия Na2SiF6, котор. вступает во взаимодействие с растворимым стеклом, в рез-те чего образует гель кремнекислоты, что приводит к твердению системы.

Силикат-глыбу транспортируют в таре или навалом. Растворимое стекло, сиропообразной консистенцию, транспортируют в бочках, стеклянных баллонах. Растворимое стекло применяют д/кислотостойких и жароупорных обмазок. Нельзя применять раствор.стекло д/конст-ций, подверженных воздействию воды, щелочей, фосфорной, фтористоводородной или кремнефтористо-водородной кислоты. КУЦ не водостоек; разрушается от воздействия воды и слабых кислот. Д/повышения водостойкости в состав вводят 0,5% льняного масла или 2% гидрофобизующей добавки. Полученный т.о. гидрофобизованный цемент - кислотоупорный водостойкий цемент (КВЦ). Д/повышения кислотостойкости бетонов из КУЦ обрабатывают их поверхность разбавленной соляной или серной кислотой, раст-ом хлористого кальция или хлористого магния.

КУЦ (кварцевый кремнефтористый) - порошкообразный мат-ал, изготовляемый путем совместного помола или смешения раздельно измельченных кварцевого песка и кремнефтористого натрия, Затворяют его водным рас-ом силиката натрия (растворимым стеклом). После затворения масса на воздухе превращается в прочное камневидное тело, способное противостоять действию минер. и некоторых органич. кислот. Начало схватывания КУЦ — не ранее 20 мин, а конец — не позднее 6 ч с момента затворения. В состав КУЦ входят 5—30% растворимого стекла от веса кварцевого песка (кислотоупорного заполнителя) и до 15% кремнефтористого натрия от веса растворимого стекла.

Кварцевый песок д/изготовления КУЦ, перед размолом просушивают в сушиль-ном барабане до полного удаления воды и просеивают через сито № 008. В таком виде он полуфабрикат д/КУЦа. Содерж. Si02 в песке должн.быть не менее 96%.

Кремнефтористый натрий - натриевая соль кремнефтористоводородной кислоты h3SiF6. Получают из отходов суперфосфатного произ-ва. Содержание примесей в нем не должно превышать: д/1 сорта 5%, д/2 сорта 7%. Кремнефтористый натрий применяется в качестве ускорителя твердения — катализатора, т.к. растворимое стекло твердеет очень медленно.

КУЦ кварцевый применяют гл.образом д/обмазок и укладки плиток при футеровке аппаратуры на химич.заводах, д/изготовления кислотоупорных рас-ов и бетонов. Он выдерживает действие большинства минеральных и органических кислот. Однако фтористоводородная и кремнефтористоводородная кислоты, а также щелочи разрушают этот цемент. Можно применять кислотоупорный кварцевый цемент в переменной среде: сначала в кислотной, затем в водной.

Из-за токсичности кремнефтористого натрия применение КУЦ в пищевкусовой промышленности ограничивается. КУЦы могут быть использованы д/возведения башен, отделки арматуры сооружений химической промышленности, изготовления кислотоупорных растворов и бетонов.

КУЦы сильны против сильных кислот, но слабо сопротивляются разрушающей силе слабых кислот. К тому же они абсолютно не водостойки и разрушаются от любого воздействия на них воды. Хотя существуют и кислотоупорные водостойкие цементы, приготавливаемые путем добавления в КУЦы льняного масла или небольшого кол-ва (не более 2%) любого гидрофобизирующего мат-ла. Такие цементы способны противостоять действию многих минеральных и органических кислот, не теряют своей прочности в воде и не разрушаются в едких щелочах. Для пр-тва бетона обычно заполняются гранитным или бештаунитовым порошком.

КУЦ применяется д/связи различных устойчивых к хим. воздействию мат-ов, используемых д/защиты корпусов и емкостей аппаратуры химпроизводства, оборудования или строительных конструкций, в производстве кислотоупорных бетонов и конструкций из них, работающих в условиях кислотной агрессии.

КУЦы производятся в виде сухих смесей, в которых вяжущим веществом выступают различные порошки нидратированных силикатов калия и натрия, наполнителями являются кварцевый песок, базальтовая пудра, гранитная пудра, измельченный кварцит, а в качестве жидкости д/затворения жидкое стекло. Часть не связанного жидкого стекла в цементной массе может выщелачиваться водой и некоторыми кислотами малой концентрации. А потому, д/предотвращения подобных явлений рекомендуют использовать д/производства КУЦ жидкое стекло с модулем не менее трех единиц (2,7 – 3,1) и добавлять в цементную массу еще и кремнефтористый натрий.

Экологичность КУЦ. Кремнефосфористый натрий весьма токсичен. Согласно регламентам ГОСТ, КУЦы запрещено использовать при строительстве жилых помещений и сооружений пищевой промышленности. Разновидностью КУЦов являются более экологически безопасные кремнеорганические силикатные КУЦы. Этот цемент используют д/изготовления кислотоупорных изделий, облицовочных и теплоизоляционных материалов и изделий, а также кислотоупорных бетонов и изделий из них (в том числе и панельных блоков д/гражданского строительства).

studfiles.net

Кислотоупорный цемент - Основы материаловедения

Кислотоупорный цемент представляет собой порошкообразный материал, изготовляемый путем совместного помола или тщательного смешения раздельно измельченных кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Кислотоупорный цемент затворяют не водой, а растворимым стеклом с модулем не менее 2,6 при удельном весе раствора 1,45. После затворения кислотоупорный цемент превращается на воздухе в прочное камневидное тело, способное противостоять воздействию большинства минеральных и органических кислот.

Тонкость помола кислотоупорного цемента характеризуется остатками при просеивании пробы на сите с 900 отв/см не более 0,5%, на сите с 4900 отв/см2 — 10% и на сите с 10 000 отв/см2 — 50%. Начало схватывания происходит не ранее 30 мин., а конец схватывания — не позднее 6 час. от момента затворения. Предел прочности кислотоупорного цемента (затворенного растворимым стеклом) при растяжении образцов, приготовленных в виде восьмерок, через 30 суток хранения должен быть не менее 20 кг/см2.

Кислотоупорный цемент на заводе упаковывают в бумажные мешки весом 50 кг. При перевозке и хранении его надо предохранять от загрязнения посторонними примесями. Кислотоупорный цемент применяют в качестве вяжущего для облицовки керамическими плитками поверхностей, на которые могут действовать кислоты.

Однако кислотоупорный цемент нельзя применять там, где конструкция подвержена длительному воздействию воды или водных растворов щелочей, так как в результате растворения он может разрушиться. Твердение кислотоупорного цемента при температуре ниже +10° прекращается, поэтому в первые сутки твердения раствора необходимо в помещении поддерживать температуру не ниже +15/20°. При повышении температуры схватывание и твердение цемента ускоряются. Для повышения кислотостойкое отвердевшего цементного раствора поверхность его через 15-20 суток твердения подвергают однократной или двухкратной обработке той кислотой, которая будет воздействовать в эксплуатационных условиях.

«Плиточные и мозаичные работы»,Б.П.Кривцов, И.Г.Шапиро

Смальта представляет собой мелкие кусочки непрозрачного стекла, окрашенного солями металлов. Применяется для устройства наборной мозаики. Из простой непрозрачной горячей стекломассы отливают в формах небольшие плитки круглой или многогранной формы толщиной 10 мм. Плитки раскалывают специальным рубильником на мелкие кусочки различной формы размером около 10Х10Х8 мм, в зависимости от масштаба мозаичной картины. Образцы каменной крошки Для…

При устройстве декоративных мозаичных покрытий различных цветовых тонов растворы для них, изготовляемые из белого или светло-серого цемента, окрашивают различными красящими веществами — пигментами. Тонкость помола пигментов характеризуется полным их прохождением через сито с 3600 отв/см2 и небольшим остатком на ситах с 4900 и 10 000 отв/см2. Пигменты, употребляемые при изготовлении мозаичных растворов, должны быть щелочестойкими,…

Абразивные материалы — это естественные или искусственные материалы высокой твердости, применяемые при обработке камня, стекла. К естественным абразивным материалам относятся корунд, кварц, песчаник, некоторые сланцы. К искусственным абразивным материалам, полученным химическим способом, относятся карборунд (карбид кремния), алунд (электрокорунд). Естественные и искусственные абразивные материалы применяют в виде зернистого порошка или кругов и брусков, которые вырезают непосредственно…

Каменная крошка применяется в мозаичных растворах как заполнитель, придающий отшлифованному мозаичному покрытию декоративный вид. Каменную крошку изготовляют путем дробления кусков мрамора, гранита, диорита, базальта и других каменных пород, имеющих крупнокристаллическую структуру, красивый цветовой тон, достаточную прочность на истирание и хорошо поддающихся шлифованию и полированию. Марки и размер зерен мраморной крошки     Марки Диаметр зерен в…

Гипсомеловая и клеемеловая мастики применяются для заделки швов между плитками. Гипсомеловая мастика (в частях по весу) Гипс — 1 Мел — 1 Водный 2-процентный раствор животного или казеинового клея — примерно 1 (до рабочей консистенции) Клеемеловая мастика (в частях по весу) Мел — 1 Водный 2-процентный раствор животного или казеинового клея — примерно 0,3 (до…

www.ktovdome.ru

Кислотоупорный цемент, производство и применение кислотоупорного кварцевого кремнефтористого цемента.

Для футеровки химической аппаратуры, а также для возведения резервуаров, башен и других специальных сооружений в химической промышленности применяются кислотоупорные цементы, так как обычные строительные вяжущие материалы растворяются кислотами. Кислотоупорные цементы состоят из смеси водного раствора силиката натрия (растворимого стекла), кислотоупорного наполнителя и добавки – ускорителя твердения.

Растворимое стекло представляет собой щелочной натриевый или калиевый силикат переменного химического состава, выражаемого общей формулой R2O*nSi02, где R20 обозначает Na2O или K2O. Величина n характеризует отношение числа молекул кремнезема к числу молекул щелочи. Она называется модулем растворимого стекла и определяет его основные свойства.

Водный раствор растворимого стекла называют жидким стеклом. От обычного стекла оно отличается тем, что растворяется в воде. Наибольшее распространение получило более дешевое натриевое стекло, хотя калиевое и отличается лучшими свойствами жидкое стекло является вяжущим веществом, твердеющим на воздухе вследствие высыхания, а также под влиянием углекислоты.

Приводим реакцию разложения жидкого стекла под действием углекислоты воздуха

Na2Si03+2h3O+CO2=Si(OH)4+Na2CO3

Само по себе жидкое стекло твердеет очень медленно вследствие образования на поверхностных слоях плотной пленки, препятствующей и проникновению С02 во внутренние слои и их высыханию. Поэтому для ускорения твердения применяют различные катализаторы, главным образом кремнефтористый натрий (Na2SiF6). Ускоряют твердение жидкого стекла и активные кремнеземистые материалы (активированный путем обработки серной кислотной трепел, активные кремнеземистые отходы и др.).

Растворимое стекло получают в стекловаренных печах так же, как и обычное стекло, но производство его отличается рядом особенностей. Сырьем служат кварцевый песок, сода или сульфат. Варка ведется при температуре 1300-1400°C. Выпускаемое из печи жидкое стекло быстро охлаждается, затвердевает и представляет собой стеклообразную хрупкую массу от слабоозеленого до темно-зеленого цвета, состоящую преимущественно из силиката натрия и называемую силикат-глыбой.

При обычных температурах силикат-глыба чрезвычайно медленно растворяется. Поэтому растворяют ее при повышенной температуре и давлении, для чего применяют автоклавы, в которые загружают куски стекла, а затем пускают острый пар под давлением 6-7 атм.

Возможен и более простой способ получения жидкого стекла; в автоклав загружают едкий натр и молотый диатомит и обрабатывают их паром под давлением 7 атм.

В строительстве применяется натриевое жидкое стекло с модулем от 2,5 до 3 и калиевое жидкое стекло с модулем от 3 до 4. При использовании жидкого стекла для кислотоупорных цементов стремятся к более высокому значению модуля.

Жидкое стекло не может долго сохраняться, его нужно держать в закрытой таре. При его транспортировке приходится перевозить значительное количество воды. Поэтому целесообразнее выпускать растворимое стекло в твердом виде (силикат-глыба) и растворять его на стройках в стационарных или передвижных установках.

Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент представляет собой порошкообразный материал, изготовляемый путем совместного помола или тщательного смешивания раздельно измельченных кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Этот цемент затворяют жидким стеклом, после чего он превращается на воздухе в прочное камневидное тело, стойкое против действия большинства минеральных и некоторых органических кислот. Кислотоупорными заполнителями могут служить кварц, андезит, бештаунит, плавленый диабаз, гранит, базальт и др. Кислотоупорный заполнитель размалывается до зерен размером не более 0,15 мм. В отдельных случаях допускается добавка более крупного заполнителя с размером зерен до 0,5-0,75 мм.

Кремнефтористый натрий Nа2SiF6 представляет собой натриевую соль кремнефтористоводородной кислоты Н2SiF6. Получают его из отходов суперфосфатного производства. Употребляемый для кислотоупорного цемента технический кремнефтористый натрий не должен содержать более 5% примесей для 1 сорта и 7%  для 2-го.

Плотность растворимого стекла должна быть не ниже 1,345 (37 Боме). Стекла берут в количестве 25-30% от веса кислотоупорных заполнителей, а кремнефтористого натрия - в количестве 15% от веса растворимого стекла.

При взаимодействии кремнефтористого натрия и растворимого стекла образуется нерастворимый гель кремнекислоты, который затвердевает и связывает зерна заполнителя. Реакция идет примерно следующим образом:

Na2SiF6 + 2Nа2SiO3 + 6Н2О = 6NaF + 3Si (OH)4.

Водный раствор кремнефтористого натрия дает кислую реакцию. Это объясняется тем, что в нем имеется примесь свободной кислоты (НF) в количестве до 0,15%, а также гидролитической диссоциацией кремнефтористого натрия под действием воды с выделением НF. Кислота нейтрализует в растворе растворимого стекла свободную щелочь, что наряду с образованием нерастворимого геля кремнекислоты обусловливает водоустойчивость этого цемента.

Затвердевший слой кислотоупорного цемента с добавкой кремнефтористого натрия может быть достаточно большим. Поэтому на основе этого цемента можно изготовлять бетонные монолиты.

По СНиП, кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент должен отвечать следующим требованием: содержание Si02 должно быть не менее 92%, остаток на сите № 02 не более 0,5%, а на ситах № 008 и № 0056 соответственно не более 10 и 50% от веса пробы; начало схватывания должно наступать не ранее 30 суток, а конец не позднее 6 ч от начала затворения; предел прочности при растяжении через 30 суток при хранении на воздухе как без последующего кипячения в серной кислоте, так и с ним должен быть не менее 20 кг/см2. Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент должен также выдерживать испытание на кислотоустойчивость (потеря при растворении цементного порошка в кислоте не должна превышать 7% и на лепешках после испытания не должно быть вздутий, отслаиваний и других видимых разрушений).

Мелкие заполнители получают из тех же горных пород, что и крупные. Все заполнители делятся на три вида: пылевидный заполнитель с размером зерен до 0,15 мм; песок с размером зерен от 0,15 до 5 мм; щебень с размером зерен выше 5 мм.

Примерный состав бетона в весовых частях: 1 ч. пылевидного заполнителя; 1 ч. песка; 1-2 ч. щебня и 0,4 ч. растворимого стекла. Кремнефтористый натрий берется в количестве 15% от веса растворимого стекла. В отличие от обычных бетонов кислотоупорный бетон твердеет в воздушно-сухих условиях при температуре не ниже + 10°С. Поливать твердеющий кислотоупорный бетон водой нельзя.

Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент применяют для изготовления башен, резервуаров, травильных ванн и других химических аппаратов. Его можно использовать для химической зашиты аппаратуры от воздействия минеральных и некоторых органических кислот. Он служит для покраски и обмазки, с его помощью создают цементные кислотостойкие покровы, заливают швы между кислотостойкими изделиями. Этот цемент применяется также для изготовления растворов и бетонов, подвергающихся воздействию минеральных кислот. Он стоек по отношению к перемежающемуся воздействию кислот и воды, его не следует использовать лишь в конструкциях, подвергающихся постоянному воздействию воды. Кислотоупорный цемент нельзя применять в условиях воздействия фосфорной, фтористоводородной и кремнефтористоводородной кислот, а также при наличии щелочной среды.

Жидкое стекло используют не только для получения кислотокпорных цементов, растворов и бетонов. Натриевое стекло употребляют в строительстве для приготовления жаростойких бетонов, для получения огнезащитных обмазок и для уплотнения (силикатизации) грунтов, бетонной и каменной кладки, а калиевое жидкое стекло - для силикатных красок, предназначаемых для окраски фасадов и внутренних поверхностей зданий.

По данным К. Д. Некрасова, бетоны на жидком стекле плотностью 1,36-1,38 в сочетании с кремнефтористым натрием, а также с шамотом класса В, андезитом и диабазом, служащим тонкомолотой добавкой, и базальтом, диабазом, андезитом и боем обыкновенного глиняного кирпича в качестве мелких и крупных заполнителей могут служить при температуре до 600°С. При использовании таких тонкомолотых добавок и заполнителей как тальк, хромит и шамот класса А и Б температура службы бетона на жидком стекле и кремнефтористом натрии повышается до 1000-1100°С. При применении в качестве тонкомолотой добавки и заполнителя боя магнезитового кирпича такой бетон может служить при температуре до 1400°С.

www.voscem.ru

Кислотоупорный цемент - Минеральные вяжущие вещества

Его полное название — цемент кислотоупорный кварцевый кремнефтористый (ГОСТ 5050 — 49). Он представляет собой смесь измельченного кварцевого песка и кремнефтористого натрия.

Соотношение между песком и натрием зависит от химического состава песка. Общее содержание окиси кремния (SiО2) в готовом цементе должно быть не менее 92%.

Кислотоупорный цемент получают, размалывая вместе указанную смесь или тщательно смешивая ее компоненты после измельчения. Степень измельчения должна быть такой, чтобы остаток при просеивании через сито с сеткой № 02 не превышал 0,5%, через сито с сеткой № 008 — 10% и через сито с сеткой № 0056 — 50%.

Затворяют кислотоупорный цемент не водой, а растворимым стеклом (ГОСТ 962 — 41), которое представляет собой водный раствор силиката натрия. Растворимое стекло получают, растворяя в автоклавах силикат натрия (ГОСТ 917 — 41) при давлении пара 3 — 5 ат.

По химическому составу растворимое стекло несколько отличается от обычного, оно может растворяться в воде. По виду это сиропообразная масса желтого или буровато-желтого цвета с удельным весом 1,43 — 1,55.

В зависимости от того, какие материалы применяются для варки, растворимое стекло подразделяется на содовое, содово-сульфатное и сульфатное. Содовое стекло содержит наибольшее количество кремнезема, его удельный вес 1,50 — 1,55.

Качество жидкого стекла характеризуется модулем, выражающим отношение содержащейся в растворимом стекле окиси кремния к окиси натрия.

Определяют модуль по формуле:

где: А — содержание кремнезема (SiO2) в %; Д — содержание окиси натрия (Na2O) в %; 1,032 — отношение молекулярного веса окиси натрия к молекулярному весу кремнезема.

Модуль указывается в паспорте партии растворимого стекла; чем больше модуль, тем выше качество стекла.

«Материаловедение для штукатуров,плиточников, мозаичников»,А.В.Александровский

Негашеная гидравлическая известь представляет собой порошок с удельным весом 2,5 — 2,9. Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании через сито № 008 предварительно просушенной при 105 — 110 °С извести остаток не превышал 15% по весу. Строительную гидравлическую известь испытывают на прочность при сжатии и растяжении. Полученные результаты дают возможность установить марку извести….

Романцемент (ГОСТ 2542 — 44) — это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое измельчением в тонкий порошок известковых или магнезиальных мергелей, а также искусственных смесей из известняков и глин, предварительно обожженных при температуре, не вызывающей спекания материала. Обжигают их в шахтных печах при температуре около 900 °С. При этой температуре происходит полное разложение углекислого магния (MgCO3), а…

Прочность цемента можно повысить, добавив 5% гипса. Известково-шлаковый цемент Марки цемента Предел прочности в кг/см2 при сжатии при растяжении 50 20 4 100 40 6 150 70 8 Для известково-шлакового цемента установлены три марки. В таблице приведены пределы прочности цемента для образцов семидневного возраста, изготовленных из жесткого раствора (одна часть цемента и три части песка)….

В тридцатых годах И. В. Смирнов предложил не гасить комовую известь, а измельчать ее в тонкий порошок. Лабораторные исследования и производственные испытания показали, что у измельченной извести-кипелки резко повышаются технологические свойства. Исходное сырье для получения молотой негашеной извести — воздушная комовая известь, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 9179 — 59. Ее сначала дробят в щековых дробилках, затем…

Портландцементом (ГОСТ 970 — 61) называют вяжущее вещество, способное твердеть на воздухе и в воде и получаемое при тонком измельчении портландцементного клинкера вместе с гипсом и различными добавками. Портландцементный клинкер получают, обжигая мергель, в который входит около 75 — 78% известняка и 25 — 22% глины. Практически исходную сырьевую смесь, как правило, получают, смешивая в…

www.ktovdome.ru

КИСЛОТОУПОРНЫЙ КВАРЦЕВЫЙ КРЕМНЕФТОРИСТЫЙ ЦЕМЕНТ И ЕГО РАЗНОВИДНОСТИ

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

'

Современные строительные цементы, состоящие из силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция растворяются в кислотах, и поэтому их нельзя применять в условиях кислотной агрессии. В хи­мической промышленности для связи (склеивания) штучных хими­чески стойких материалов при защите корпусов химической аппара­туры, оборудования или строительных конструкций, а также для приготовления кислотоупорных бетонов и растворов или изделий и конструкций из них применяют кислотоупорные цементы.

Кварцевый кремнефтористый кислотоупорный цемент — порош­кообразный материал, получаемый совместным помолом или тща­тельным смешиванием раздельно измельченных кварцевого песка и ускорителя твердения — кремнефторнстого натрия. Его затворяют на водном растворе силиката натрия (растворимого стекла), после чего уже иа воздухе он превращается в прочное камневидное тело, способное противостоять действию большинства минеральных и ор­ганических кислот. Выпускают три разновидности этого цемента: тип 1 предназначен для приготовления кислотоупорных замазок, за­творяемых на жидком стекле; кремнефтористого натрия в нем долж­но быть не менее 4+0,5% от массы цемента. Тип 2 используют для изготовления кислотоупорных растворов и бетонов, затворяемых на натриевом жидком стекле; содержание кремнефтористого натрия в нем — не менее 8±0,5%. Для изготовления кислотоупорных зама­зок, растворов и бетонов, затворяемых на калиевом жидком стекле, применяют цемент 3 типа; содержание кремнефтористого натрия в нем должно быть не менее 14±0,5%-.|

В общем виде технология изготовления кислотоупорных зама­зок, растворов и бетонов такова. Сначала получают тонконзмель - ченные порошки кислотостойких природных или искусственных крем­неземистых материалов, готовят также крупные заполнители в ос­новном путем дробления необходимых материалов. Для изготовле­ния кислотоупорных растворов тонкоизмельченный наполнитель за­творяют на водном растворе жидкого стекла; при производстве кис­лотоупорных бетонов используют крупный заполнитель в зернах оп­ределенных фракций. В обоих случаях применяют добавку ускори­теля твердения.

Тонкомолотыми наполпителямн служат такие кремнеземистые породы, как кварцевый песок, андезит, базальт, гранит, диабаз, кварцит и др., характеризующиеся высокой кислотостойкостью, по­рядка 95—99,5%. В качестве крупных заполнителей применяют круп­нозернистый кварцевый песок с содержанием Si02 не менее 95%, щебень из дробленой кислотоупорной керамики и др.

Жидкое стекло получают, расплавляя в стекловаренных печах шихту из кварцевого песка, соды либо сульфата натрия с обязатель­ной добавкой угля. Соответственно его называют содовым, сульфат­ным либо содово-сульфатным. По выходе из печи оно быстро ох­лаждается и превращается в твердую хрупкую массу, называемую «силикат-глыбой». При охлаждении расплава в воде получаются мелкозернистые гранулы. Химический состав стекла выражается об­щей формулой R20-mSi02, где R20 может быть не только оксидом натрия, но и оксидом калия. Весьма важным показателем является кремнеземистый модуль стекла от, характеризующий отношение грамм-молекул Si02 к R20. Поскольку молекулярные массы крем­незема и оксида натрия близки (60,06 и 61,98), при определении модуля натриевого жидкого стекла практически исходят из отноше­ния этих оксидов по массе. Значение этого модуля для натриевого стекла обычно составляет 2,5—3, а для калиевого — 3,5—4.

Важное свойство силикат-глыбы (или гранул)—способность растворяться в горячей воде, образуя раствор щелочного силиката разной концентрации. Это дало основание называть такое стекло «растворимым». Применяются автоклавный и безавтоклавный спо­собы растворения жидкого стекла. Крупные куски растворяют в ав­токлавах при давлении 0,6—0,8 МПа; безавтоклавный способ при­меняют для растворения мелко гранулированных зерен либо пред­варительно тонко измельченного стекла. С этой целью используют специальные аппараты с мешалками для перемешивания материала в воде'при 363—373К.

Существуют различные теории строения жидких стекол. М. А. Матвеев и А. И. Рабухин полагают, что натриевые и калиевые жидкие стекла являются истинными водными растворами щелочных силикатов. Они ведут себя и как растворы электролитов и как раство­ры полимеров. Однако они отличаются от полимеров тем, что со­держат не полимерные макромолекулы, а катионы щелочного метал­ла и полимерные кремнекислородные анионы с малой степенью по­лимеризации. При плотности используемых на практике растворов более 1,2 г/см3 жидкие стекла можно рассматривать так же, как низкотемпературную модель силикатных расплавов.

Твердение кислотоупорных цементов протекает в результате сложных физико-химических процессов, при которых выделяется постепенно кристаллизующийся гель ортокремниевой кислоты, кото­рый цементирует частицы наполнителя. Кислотостойкость кремне­кислоты весьма высока. Гидролиз щелочного силиката с выделением геля кремневой кислоты может наступить под действием углекисло­ты воздуха

Na, Si03 + 2 Н20 + С02 = Si (ОН)4 + Na2C03.

Эта реакция протекает с малой скоростью, поскольку диффузия углекислоты вглубь стекла замедляется из-за образования на его поверхности плотной пленки. Наиболее эффективно действует добав­ка кремнефтористого натрия, рассматриваемого М. И. Субботкиным и 10. С. Курицыной [133] как ускоритель или «инициатор» тверде­ния.

В вяжущем, содержащем Na2SiI-'e, идет следующая реакция Na2SiF6+2Na2Si0.3+6h30^-6NaF+3Si(0H)4. Однако существует мнение, что вначале происходит гидролиз исходных компонентов, а затем лишь наступает взаимодействие продуктов гидролиза

Na2SiF„ + 4h30->-2NaF + 4HF + Si (0Н)4;

Na20 m Si02 + ft h30 -»- 2 NaOH + m Si02 (я — 1) h30;

NaOH + HF-+- NaF + h30.

Следует отметить, что натриевые или калиевые силикаты по своей химической природе как соли сильных оснований и слабых кислот должны обладать способностью к гидролитической диссоциации. Гидролиз может наступить под действием многих кислот, вызыва­ющих существенное понижение рН и выделение геля кремниевой кислоты.

Установлено, что не связанное кремнефтористым натрием жид­кое стекло легко выщелачивается водой и кислотами слабой кон­центрации. Поэтому рекомендуют по возможности применять стекло с модулем, близким к трем, и значительную по массе добавку крем­нефтористого натрия к цементу. Плотность раствора стекла должна быть при этом 1,36—1,38 г/см3. При выборе оптимального значения кремнеземистого модуля стекла учитывают, что с повышением моду­ля увеличивается водосодержание стекла, отрицательно влияющее на химическую стойкость затвердевшего цемента. В то же время должна быть получена оптимальная вязкость раствора, зависящая от повышенного водосодержания. Оптимальное значение модуля, при котором достигается высокая прочность и химическая стойкость колеблется от 2,8 до 3,1 при допустимом коэффициенте водостойко­сти. Следует учитывать, что для кислотоупорных композиций коэф­фициент водостойкости всегда будет меньше 100, но важно, чтобы он был стабилен во времени.

Существенное значение имеет минимальная проницаемость кис­лотоупорных растворов и бетонов для предупреждения диффузии кислот. При повышенном содержании кремнефтористого натрия воз,- можно взаимодействие концентрированной кислоты, в среде которой

Твердеет цемент, с содержащимся в цементе фт^истым натрием по реакции

2 NaF H0SO4 ->- Na2S04 + 2HF.

Образовавшаяся плавиковая кислота переводит кремнекислоту в летучий SiF4, что способствует повышению проницаемости раствора (бетона). Поэтому растворы и бетоны, предназначенные для служ­бы в концентрированных минеральных кислотах, изготавливают из кислотоупорных цементов с меньшим по сравнению со стехиометри - ческнм содержанием кремнефтористого натрия. Для службы в усло­виях попеременного действия кислоты и воды количество кремне­фтористого натрия в составе цемента должно соответствовать сте - хиометрическому отношению в зависимости от массы, модуля и концентрации жидкого стекла. Это необходимо для перевода щело­чи в нерастворимую в воде фтористую соль. Повышения водостой­кости достигают также, вводя в состав кислотоупорной композиции помимо кремнефтористого натрия (он токсичен) до 5% силикагеля либо другого материала, содержащего водный кремнезем. Взаимо­действие Si02 со свободной щелочью раствора приводит к образо­ванию силиката натрия и резкому снижению растворимости силика­та натрия в воде. При этом повышается также кислотостойкость растворов и бетонов.

Благоприятны для твердения цемента воздушно-сухие условия при температуре не ниже 283К и относительной влажности воздуха не выше 70%. Установлено, что при нулевой температуре кислото­упорные растворы практически не твердеют, взаимодействия с кре. м - пефтористым натрием не происходит. При положительных темпера­турах 283—288 К начинается твердение и цемент приобретает нуж­ную прочность. Следует отметить, что температура замерзания жид­кого стекла составляет 271—269 К. Нельзя применять этот цемент в условиях действия щелочей, фтористоводородной и кремнефтори - стоводородной кислот, кипящей воды и водяного пара. Использо­вать его в среде органических кислот можно после предварительной проверки. Цемент этот рекомендуется для службы в переменной среде — сначала кислой, а затем в течение короткого периода вре­мени— нейтральной (вода, нейтральные растворы солей).

Не допускается применение цемента при строительстве и ремонте зданий и сооружений пищевой промышленности, так как токсичность кремнефтористого натрия может оказать вредное влияние на пище­вые продукты или сырье.

Требования к кислотоупорным цементам регламентированы ГОСТ 5050—69. Цемент должен быть кислотостойким. Кислотостойкость цементного порошка, определяемая по потере в массе при кипячении его в кислоте, не должна превышать 7% массы пробы. Предел проч­ности при растяжении образцов 28-суточного воздушного твердения после кипячения в кислоте должен быть не менее 2,0 МПа. Сниже­ние их прочности по сравнению с образцами, не подвергавшимися кипячению в кислоте, не должно превышать 10%. Адсорбционная способность образцов к керосинопоглощению при испытании по стандартной методике должна быть не более 17% при затворепии кальциевым жидким стеклом.

Тонкость помола цемента характеризуется прохождением через сито № 008 не менее 90% и через сито № 0050 не менее 70% от массы пробы. Начало схватывания теста нормальной густоты из кислотоупорного цемента должно наступать для цемента 1 типа не

/

Ранее 40 мин, а для цемента 2 типа — не ранее 20 мин. Конец схва­тывания для цементов обоих типов — не позднее 8 ч с начала за­творения.

М. И. Субботкииьш была исследована морозостойкость бетонов на жидком стекле [133]. Был взят бетон из диабазовой муки, кварцевого песка и гранитного щебня в соотношении 1:1:1. Его за­творяли на жидком стекле с модулем 2,85 и плотностью 1,48 г/см3 (осадка конуса бетонной смеси менее 10 мм). Прочность такого бе­тона, предварительно твердевшего 28 сут, после 150 циклов попере­менного замораживания при 258К и оттаивании (6+18 ч) снизилась на 19% по сравнению с прочностью контрольных образцов, причем потеря массы образца составляла 3,82%.

1 Кислотоупорные растворы и бетоны широко применяют для фу­теровки различных аппаратов, кислотохранилищ и на предприятиях химической, коксохимической, целлюлозно-бумажной и других отрас­лей промышленности [92]. Кислотоупорные бетоны успешно исполь - ( зуют для сооружения кислотных башен, варочных котлов, камер S электрофильтров и др. Кислотоупорные блоки разных размеров и формы рекомендуются для футеровки некоторых видов технологи­ческого оборудования, защиты полов от действия кислот, газоходов от коррозии при транспортировании сернистых, хлористоводородных и некоторых других ra30B, j

Для сохранения структуры растворов и бетонов не следует при­менять ускоренные режимы тепловой обработки, причем для тонко­слойных элементов температура сушки не должна превышать 343К, а для изделий и строительных конструкций — 313—323К, скорость нагрева не должна быть более 283К в час.

Кремнеорганический силикатный кислотоупорный цемент. М. А. Матвеевым предложен новый порошкообразный кислотоупор­ный цемент, который при смешивании с водой образует пластичную массу-тесто, затвердевающую на воздухе до камневидного состояния и устойчивую к действию большинства минеральных и органических кислот. В его состав входят: кремнеорганический силикат — 50%, кварцевый песок — 50% по массе и кремнефтористый натрий или кремнефтористый алюминий—10% общей массы сырьевой смеси. Входящий в его состав кремнеорганический силикат может иметь мо­дуль больше 3, что ускоряет твердение и повышает водостойкость. Особенностью цемента является то, что он затворяется не на жид­ком стекле, а па воде, так как содержит кремнеорганический силикат.

Кремнеорганический силикат смешивают с кварцевым песком и добавкой, после чего смесь подвергают сухому по молу в вибромель­нице в течение 2 мин или более длительное время в шаровой мель­нице. Получаемый порошок с тонкостью помола, характеризуемой остатком на сите № 0080 не более 10%, представляет собой кремне­органический силикатный кислотоупорный цемент. Затворяют це­мент водой не менее 20 мин, тщательно уплотняя тесто.

Тонкость помола цемента (по остатку на сите № 008)— 10%; нормальная густота — 20—25%; сроки схватывания раствора 1:1: начало — 50 мин, конец — 3,5 ч. Прочность на сжатие через 3 сут — 20 МПа, через 7 сут—'25 МПа. Усадка через 7 сут — 0,2%. Кисло - тоустойчивость и керосииопоглощение соответствуют ГОСТ на КЦ. КСКЦ предназначается для изготовления кислотоупорных изделий, футеровки различных емкостей и химической аппаратуры, а также для облицовочных, архитектурно-декоративных и теплоизоляционных материалов и изделий. Его можно использовать как вяжущее при

Полутении кислотоупорных растворов и бетонов. Из жирных раство­ров 1:1, 1:1,5 изготовляют крупные панели, блоки и другие крупно­габаритные пустотелые и полнотелые изделия любой конфигурации методом литья в формы с прочностью на сжатие 20—25 МПа. Вводя в растворы и бетоны различные красители и пигменты, можно по­лучить облицовочные архитектурно-отделочные декоративные изде­лия и стройдетали.

Советская цементная промышленность по объему производства цемента занимает с' 1962 г. первое место в мире. Выпуск цемента в СССР в 1982 г. составил 125 млн. т, а в США — …

В последние годы советские ученые М. М. Сычев, Н. Ф. Федоров, Л. Г. Судакас, Д. И. Чемоданов разрабатывают область науки о новых видах вяжущих, представляющих собой композиции из по­рошков металлов, …

msd.com.ua


Смотрите также