Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Термостойкость цемента


Термостойкость - цементный камень - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Термостойкость - цементный камень

Cтраница 1

Термостойкость цементного камня прямо зависит от его прочности ( табл. 14.16), которая определялась на стандартных образцах, приготовленных из тампонажного раствора того же затворе-ния, что и цементное кольцо.  [1]

Термостойкость цементного камня заключается в способности выдерживать без разрушения как односторонний нагрев, так и циклическое тепловое воздействие, когда периоды нагрева и охлаждения ( остывания) сменяют друг друга. Если число теплосмен ( циклов) равно единице, то говорят о термическом ударе; в противном случае наступление предельного механического состояния связывают с понятием термической усталости материала.  [2]

Важнейшее условие термостойкости цементного камня - образование в процессе его затвердевания термодинамически устойчивых в данных гидротермальных условиях соединений. Кроме того, необходимо, чтобы эти соединения обладали хорошими структурообразующими свойствами - без этого нельзя получить высокую прочность и низкую проницаемость образующегося пористого тела. Хорошие структурообразующие свойства имеют кристаллы с высокой степенью дисперсности и анизодиа-метричности формы и с выраженной способностью к образованию фазовых контактов - контактов срастания. Желательно, чтобы эти устойчивые соединения образовывались не из промежуточных так называемых метастабильных соединений, а сразу же на первых стадиях процесса твердения. Каждый процесс перекристаллизации в уже сформировавшейся структуре цементного камня сопровождается ее разупрочнением.  [3]

Добавки, содержащие глинистые минералы, снижают термостойкость цементного камня.  [4]

Смесь с отношением СаО / 51Ог 0 94 обеспечивает термостойкость цементного камня и может быть рекомендована для цементирования в широком интервале температур, в том числе и выше 100 С. Вследствие этого из всех добавок, обеспечивающих получение тампонажного раствора заданной плотности, оптимальной является та, которая при заданном соотношении компонентов обеспечивает величину CaO / SiO2, близкую к единице. Кроме того, добавки различаются по величине их удельной поверхности, что в свою очередь сказывается на водопотребности смеси в целом и, следовательно, на величине водосмесевого отношения.  [5]

Молотый шлак, используемый в качестве тампонажного цемента, обеспечивает термостойкость цементного камня до 120 С. Они образуют достаточно термостойкий камень, легко поддаются регулированию замедлителями и имеют более постоянные состав и свойства по сравнению с шлакопесчаными цементами. При более высоких температурах предпочтение следует отдавать бесклинкерным низкоосновным цементам - шла-копесчапым и белитокремнеземистым. При температурах выше 200 С последние должны иметь основность около 1, шлакопесчаные - 0 8 во всем рекомендуемом температурном интервале.  [6]

Многочисленными исследованиями Д, 8, 3 показвно, что для повышения термостойкости цементного камня в состав иортландце-ментних или известкоЕих смесей можно вводить ярешеаемсодеркащую добавку. При повышеннмх температурах ( ЮО П), когда резка возрастает растворимость кремнезема, последний вступает в химическое взаимодействие с известью и ври величине QeQ / SiOg 0 8 - I образуются низкооеновдае гидроснликага кальция. ГедеоОразное гид-росилинатв кальция, образующиеся в начале процесса гидротермального синтеза, затем переходят в закристаллизованные фозг тобермо-ритэ. Последние превращаются со временем в гидролиты или ксоногтли-ти - зь, не претерпевающие впоследствии никаких изменений и обеспечивающие высокую прочность и малую проницаемость камня.  [7]

Исследованиями зарубежных и отечественных авторов установлено, что эффективной добавкой, позволяющей повысить термостойкость цементного камня, является зола-унос тепловых электростанций. Такая добавка не только повышает прочность и термостойкость цементного камня, но и существенно уменьшает плотность тампонажных растворов, т.е. позволяет получить облегченные термостойкие тампонажные смеси.  [8]

Количество кремнеземистой ( содержащей оксид кремния SiO2) добавки, которое необходимо ввести для получения наибольшей термостойкости цементного камня, можно рассчитать, если известны составы кальцийсодержащего вяжущего вещества и добавки.  [9]

Количество кремнеземистой добавки ( содержащей большое количество оксида кремния SiC), которое необходимо ввести для получения наибольшей термостойкости цементного камня, можно рассчитать, если известны состав кальцийсодержащего вяжущего вещества и добавки.  [10]

Рассмотрим причину того, что аморфные разновидности кремнезема ( диатомит, трепел, опока, силикагель) не столь благоприятно влияют на повышение термостойкости цементного камня, как кварц. Во-первых, гид ратные фазы, образующиеся из аморфных минеральных добавок, менее закристаллизованы и более растворимы, чем продукты взаимодействия извести с кварцем. Во-вторых, состав гидратных фаз, образующихся из аморфной кремнекислоты, менее однороден, чем из кварца, так как кремнекислота имеет нерегулярное строение. В-третьих, добавление диатомита и других разновидностей аморфной кремнекислоты, в противоположность кварцу, повышает водопотребность суспензий и пористость цементного камня и увеличивает коэффициент диффузии ионов в его порах.  [11]

Основным гре ( 5ованивм к цементному камню паронах ехагвльнис скважин ( ПЕ) является его опоообносгь ввдзряивать циклически меняющиеся колебания температур. Условием термостойкости цементного камня является образование в процессе его затвердения термодинамически устойчивых в данных гидротермальных.  [12]

Дэл-ший вньод говорит о необходимости введения в состав вяжущего кремнеземеодоржащего компонента повышенной активности. Поэтому для повышения термостойкости цементного камня на основа портландцемента наиболее благоприятны трепел, диатомит, пемза, опока и др., в которых кремнезем представлен в аморфном виде.  [13]

Исследованиями зарубежных и отечественных авторов установлено, что эффективной добавкой, позволяющей повысить термостойкость цементного камня, является зола-унос тепловых электростанций. Такая добавка не только повышает прочность и термостойкость цементного камня, но и существенно уменьшает плотность тампонажных растворов, т.е. позволяет получить облегченные термостойкие тампонажные смеси.  [14]

Известно, что снижение основности гидросиликатов кальция от 1 5 - 2 до 0 8 - 1 почти на порядок уменьшает их равновесную растворимость в воде. Очевидно, что это одна из основных причин значительного повышения термостойкости цементного камня при добавлении к нему кварцевого песка.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Жаропрочный бетон: приготовление своими руками

Жаропрочный бетон – это бетон, который может длительное время выдерживать нагревание до температуры 1000°C , и при этом не изменять формы и эксплуатационных свойств. Применяют его в различных сферах: промышленное строительство, жилищное, а также при возведении специализированных объектов. Термостойкий материал можно изготовить своими руками, главное — придерживаться инструкции и рекомендаций опытных строителей.

Сфера применения жароустойчивого раствора

Актуально применение огнеупорного материала при возведении промышленных сооружений, фундаментов, камер сгорания, а также при строительстве жилищных зданий. Также используется жаростойкий бетон в химической промышленности — там, где изготавливают строительные материалы, необходимые в области энергетики. Жаропрочный материал применяется в конструкции перекрытий, плавучих сооружениях и прогонных мостах. Его применение предпочтительно в тех конструкциях, где желателен легкий вес, который может обеспечить жаростойкий материал. Ведь он способен уменьшить вес сооружений чуть ли не вполовину за счет нахождения в бетонной смеси пористого наполнителя. Используют жароустойчивый бетон при возведении дымовых труб, каминов и печей.

Классификация

Огнеупорный бетон классифицируется по следующим показателям.

По структуре:

  • легкий;
  • пористый;
  • тяжелый.

По назначению:

  • теплоизоляционный;
  • конструкционный.
Огнеупорный цемент очень сильно впитывает влагу.

По входящим в состав вяжущим компонентам:

  • жидкое стекло;
  • портландцемент;
  • глиноземистый цемент;
  • шлакопортландцемент.

А также — по характеру наполнителей и эксплуатационному температурному режиму.

Состав и характеристики

Составляющей бетонной смеси может стать различное вяжущее вещество: жидкое стекло, портландцемент или глиноземистый цемент. Также в составе жаропрочного бетона используют тонкомолотые присадки, что влияют на объемный вес финишной конструкции. В зависимости от вяжущего компонента, в составе бетонов применяют измельченные добавки и наполнители, выбор которых также зависит от температурного режима, а также условий, в которых происходит эксплуатация огнеупорного материала.

Термостойкий материал, который изготавливается с включением в состав добавок в виде щебня, корунда и др., приготавливается на основе базовых ингредиентов. Сложности в его производстве не возникают, при наличии минимальных навыков строительства огнеупорный состав можно изготовить своими руками.

Для повышения прочности жароустойчивого материала его наполняют тонкомолотыми минеральными добавками, которые повышают плотность изделия. Заполнители в составляющих жаропрочных бетонах могут изготавливаться на заводе, кроме того, применяются горные огнеупорные породы.

На сегодняшний день существует возможность изготовления жаропрочных смесей под заказ. Преимуществом такового является выбор ингредиентов, а также их соотношения исходя из проекта заказчика. Составляющие в бетоне выбираются по предполагаемому температурному режиму при эксплуатации и сроку службы изделий.

Приготовление собственноручно

Схема бетономешалки для приготовления бетона.

Жаростойкий бетон можно приготовить своими руками, однако он потом должен выполнять все возложенные задачи. Также при работе с жаропрочным бетоном нужно выполнять рекомендации и придерживаться инструкции, которая, в свою очередь, должна соответствовать требованиям и технологическим нормам. В результате изготовления огнеупорного компонента своими руками должен получиться бетон, который, так же как и заводской, устойчив к температурным перепадам, обладает термоизоляционными функциями. При нагревании он не должен утрачивать свои свойства и форму. Собственноручное приготовление жаростойкого бетона позволит уменьшить расходы на строительство.

Изготавливая жаростойкий материал в домашних условиях, нужно запастись жидким стеклом, бариевым цементом, асбестом. Эти компоненты придадут бетону те характеристики, которые позволят использовать материал при строительстве сооружений с высоким температурным режимом.

Чтобы сделать жаростойкий материал собственноручно, нужно поместить в мешалку для бетона цемент и песок в соотношении один к четырем. После тщательного перемешивания вливается вода до тех пор, пока консистенция не будет похожа на тесто. Получившийся раствор заливают в формы, а после — в опалубку. Чтобы удалить появившийся воздух, в растворе используют уплотнители.

Материалы и инструменты

Для создания жароустойчивого раствора применяются:

  • тачка;
  • мешалка для бетонного раствора;
  • лопата;
  • водный шланг;
  • опалубка;
  • огнеупорный цемент;
  • мастерок;
  • пластиковый лист;
  • гравий;
  • гашеная известь;
  • распылитель;
  • песок.

Заливка раствора

После приготовления огнеупорной смеси приступают к ее заливке в опалубку или емкости. Формы для заливки раствором нужно предварительно смазать жиром. Это предотвращает пересыхание и упрощает доставание готового элемента. Работы нужно выполнять быстро, так как жароустойчивый раствор обладает высокой плотностью. Укладывают раствор в опалубки или емкости с помощью лопаты, лишнее убирают мастерком.

Уплотнение

Для избавления от пузырьков воздуха в жаропрочном растворе его уплотняют, применяя различные механизмы для трамбовки. Уплотнение огнеупорных растворов происходит с помощью поверхностных или погружных вибраторов. Жароустойчивые смеси нужно утрамбовывать более длительное время. А чтобы предотвратить расслаивание раствора, его доставляют на место укладки напрямую, не совершая перегрузки.

Увлажнение и выдержка

После заливки огнеупорного раствора и уплотнения его оставляют для затвердевания. Процесс естественного твердения заключается в испарении влаги, поэтому раствор нужно периодически обрызгивать водой. Это позволит предотвратить появление растрескивания. Еще незатвердевший раствор нужно укрыть пленкой на 48 часов — потом ее убирают, и бетон продолжает твердеть. Спустя два дня можно извлечь элементы из емкости и поместить в теплое помещение на 28 дней. Когда бетонный раствор достигнет своих прочностных характеристик, он готов к применению по назначению.

Заключение

После окончания работ по приготовлению огнеупорного материала нужно вымыть и очистить оборудование. Удалить остатки застывшего раствора с инструментов необходимо сразу после его применения, так как на следующий день это будет сделать сложнее.

Процесс собственноручного приготовления жароустойчивого раствора хоть и трудоемок, требует наличия вспомогательных инструментов, экономия все равно значительна. Главное — придерживаться технологических требований, предъявляемых к огнеупорным материалам и руководствоваться инструкцией по изготовлению жаропрочного бетона.

kladembeton.ru

Жаростойкие свойства цемента.

Одним из важнейших показателей жаростойкости цементов является отношение цементного камня к воздействию повышенных температур. Процесс нагревания цементного камня сопровождается фазовыми превращениями, испарением воды, выделяющейся из кристаллогидратов, изменением пористости и, как следствие, снижением прочности. По степени снижения прочности, как правило, судят о жаростойкости цемента. В зависимости от температурных условий службы бетона используют различные цементы: портландцемент, глиноземистые цементы различного состава, жидкое стекло и т. д. Высокоглиноземистые цементы, обеспечивающие высокую огнеупорность бетона, являются наиболее перспективными.

Для организации производства высокоглиноземистого цемента на ОАО «Подольск-Цемент» была создана промышленная установка, состоящая из электродуговой печи — плазменного реактора и вспомогательного оборудования: сырьевых бункеров для различных видов специальных клинкеров, смесителя-утилизатора тепла, полых анода и катода, охладителя расплава для различных режимов охлаждения специальных клинкеров.

Плазменный реактор представляет собой металлический цилиндр, футерованный изнутри двумя слоями огнеупора (ШЦУи ВГЦ бетоном) и охлаждаемый снаружи циркуляционной водой. Днище и крышка плазменного реактора футерованы ВГЦ бетоном и охлаждаются через водяные кессоны циркуляционной водой. Средняя толщина футеровки подобрана экспериментально и составляет 250 мм.

Корпус плазменного реактора имеет ряд технологических отверстий для обеспечения загрузки шихты, слива расплава, отбора газов, розжига реактора, внутреннего осмотра реактора во время работы.

На созданной установке предприятие постоянно производит высокоглиноземистый цемент требуемого состава. Возможности установки велики — она способна выпускать любые высокоглиноземистые цементы от мономинерального до полиминерального состава с добавками различных веществ, повышающих огнеупорность цемента.

Для исследования был взят высокоглиноземистый цемент, характеризующийся следующим содержанием (мас. %): моноалюминаткальция СА — 32, диалюминат кальция СA2 — 60, другие примесные соединения — 8. В качестве добавки использовали микрокремнезем и органическую кислоту.

Известно, что при гидратации высокоглиноземистого цемента образуются метастабильные гидроалюминаты кальция САН10, С2АН8, перекристаллизовывающиеся затем в кубическую форму С3АН6. Для определения степени их влияния на изменение структуры и прочности цементного камня при его нагревании до высоких температур на первом этапе были приготовлены различные гидроалюминаты по методике, опубликованной в литературе.

При нагревании САН10 в пределах 100 °С потеря кристаллизационной воды составляет 3 мол., при 150–170 °С удаляется 1,5 молекулы Н20, при 260–280 °С — 5 мол. Н20, и оставшиеся 0,5 молекулы удаляется при 800–900 °С. Фазовый анализ, по данным РФА, соответственно представлен в начале аморфной массой, а затем СА и Аl203.

Таблица №1: Результаты испытаний исследуемого цемента.

 

 

 

 

 

При нагревании С2АН8 теряет воду: при 100 °С — 1 %, при 170 °С — 1,5 % и при 300–320 °С — 5,5 %. При этом происходит постепенное изменение фазы от С2АН7 до С2АН4, полностью разлагающихся и превращающихся в аморфную массу. При 600 °С обнаруживается появление минерала С12А7 (d = 0,480, 0,263 нм).

При нагревании С3АН6 основная часть воды (4,5 мол. Н20) удаляется при 310–320 °С. Оставшиеся 1,5 мол. Н20 отщепляются при 500 °С. Нагревание образца до 600 °С сопровождается образованием С12А7 и СаО. Наличие свободной извести в цементном камне нежелательно, поскольку при циклическом нагревании и охлаждении возможно превращение Са(ОН)2 ⇔ СаО, что сопровождается деструкцией цементного камня, снижением прочности и даже, в определенных условиях, его разрушением.

Физико-химические исследования процесса гидратации и дегидратации высокоглиноземистого цемента с добавками и без добавок показали, что при 20 °С образуются в основном С2АН8 (бездобавочный ГЦ), перекристаллизовывающийся в С3АН6, в присутствии микрокремнезема — стерлингит С2АSH8, а органическая кислота способствует образованию САН10. При нагревании цементного камня до 200 °С степень гидратации всех цементов повышается за счет ускорения реакций взаимодействия компонентов с физически адсорбированной водой, находящейся в структуре цементного камня. Количество продуктов гидратации увеличивается, они заполняют поры в цементном камне, и прочность его повышается.

При этом состав продуктов гидратации в бездобавочном высокоглиноземистом цементе представлен кубическим гидроалюминатом кальция, в цементе с добавкой микрокремнезема — гидроалюмосиликатом кальция, а в цементе с добавкой органической кислоты — гексагональным гидроалюминатом кальция.

При дальнейшем повышении температуры нагрева происходит отщепление кристаллохимической воды из структуры гидратов, увеличение пористости и снижение прочности цементного камня. Степень снижения прочности зависит от состава цемента. Цементы с добавками показывают меньшую пористость и более высокую прочность по сравнению с бездобавочными.

Отмечено, что в присутствии добавок перекристаллизация первоначально образовавшихся гидро-алюминатов кальция замедляется и превалирует степень гидратации. Образующиеся гидраты заполняют поры и тем самым уменьшают снижение прочности цементного камня.

На основе проведенных исследований был изготовлен бетон с применением высокоглиноземистого цемента без и с добавкой указанных материалов. Как известно, свойства жаростойкого бетона зависят от природы заполнителя, который обеспечивает формирование контактной зоны между цементным тестом и заполнителем. Известны многочисленные исследования контактной зоны между заполнителем и цементным камнем. Согласно большинству из них, разрушение структуры бетона в основном зависит от степени сцепления заполнителя и цементного теста. В исследованиях показано, что главной составляющей контактной зоны является гидроксид кальция, который, главным образом, обусловливает связь «цемент–заполнитель». Эта связь обеспечивается за счет эпитаксиального роста кристаллов гидроксида кальция на поверхности заполнителя. Микроструктура контактной зоны, как правило, характеризуется большой пористостью и наличием крупных кристаллов гидроксида кальция. Однако эти данные характерны для бетонов на основе потландцемента. При гидратации высокоглиноземистого цемента, как показано выше, образуются гидроалюминаты кальция и гидроксид алюминия. Поэтому было целесообразно исследовать, как в этом случае формируется структура контактной зоны.

Для решения этой проблемы были проведены исследования с применением традиционного шамота как в качестве крупного, так и мелкого заполнителя. Для сравнения брали смесь, состоящую из шамота в качестве крупного компонента и микрокремнезем, как мелкий заполнитель. Образцы бетона нагревали при 100–1200 °С и затем исследовали методами РФА, ИКС и оптической микроскопии. Микроскопические исследования показали, что шамотные частицы окружены продуктами гидратации высокоглиноземистого цемента. Толщина контактной зоны составляет 10–15 мкм. Контактная зона образована благодаря эпитаксиальному росту кристаллов гидроалюминатов кальция на поверхности шамотных частиц. Контактная зона между микрокремнеземом и цементным тестом трудно просматривается из-за тонкого переплетения продуктов дегидратации цементных частиц. На поверхности частиц микрокремнезема наблюдается слой взаимных прорастаний продуктов его гидратации и цемента. При повышении температуры до 1200 °С, в результате реакции аморфизированных частиц, образовавшихся из дегидратированных компонентов высокоглиноземистого цемента и микрокремнезема, образуется муллит.

Исследования образцов, содержащих шамот в качестве заполнителя, показали, что микротрещины появляются вдоль зерен заполнителя, т. е. по контактной зоне. В случае образцов с микрокремнеземом формируется очень плотная контактная зона, простирающаяся как вдоль исходных негидратированных частиц, так и гидратированных фаз, что, видимо, является причиной высокой прочности бетона. Соответственно, пористость образцов очень низкая.

Таблица №2: Прочность бетонов при твердении в нормальных условиях и после нагревания.

 

 

 

 

 

Исследование образцов после их нагрева до 1200 °С показали значительно более высокуюостаточную прочность бетона со смесью шамота и микрокремнезема. Образцы имели высокую термостойкость — 30 циклов попеременного высушивания и увлажнения.

Таким образом, применение высокоглиноземистого цемента в сочетании с заполнителем, состоящим из шамота и микрокремнезема, весьма эффективно. Указанные высокоглиноземистый цемент и бетон на его основе рекомендуются для футеровки различных тепловых агрегатов. 

www.voscem.ru

» Как изготовить жаропрочный бетон своими руками?

Потребность в применении огнеупорных материалов довольно часто возникает при строительстве объектов. В дальнейшем это позволяет защитить конструкции и людей от неприятных последствий случайных возгораний. Одним из таких материалов выступает жаропрочный бетон, который способен противостоять воздействию высоких температур до 1000 оC. При этом он сохраняет полезные качества и не теряет форму.

Классификация

Существует несколько видов жаропрочного бетона, который еще называют огнеупорным или жароустойчивым. В состав материала входят специальные огнеупорные добавки. Основным вяжущим компонентом при производстве жаропрочного бетона выступает портландцемент. В качестве наполнителей здесь могут использоваться: доменные шлаки, отсевы горных пород (диабаз, андезит, пористые породы вулканического происхождения, диорит, искусственные наполнители), доменные шлаки.

Разделяют материал на отдельные классы согласно:

  1. Структуре (тяжелый, легкий, пористый).
  2. Назначению (теплоизоляционный, конструкционный).
  3. Характеру наполнителей.
  4. Используемым вяжущим компонентам.

Технические характеристики

Приготовленный с использованием портландцемента в качестве связующей основы огнеупорный бетон обладает классическим индексом прочности. При проведении теста на сдавливание граничными оказываются показатели в пределах от 200 до 600 МПа/см2.

Проявления термической стабильности наблюдаются при достижении температур не более 500 оС. Продолжительное воздействие на материал открытого пламени или длительный контакт с раскаленными поверхностями значительно снижает прочностные показатели цемента и нередко вызывает возникновение дефектов.

Наиболее огнеупорные бетоны, приготовленные на основе глинозема, способны выдерживать любые бытовые температуры. Насыщенные по составу глиноземистые покрытия отличаются термической стабильностью порядка 1600 оС и выше. Постепенное повышение температуры приводит в данном случае к увеличению жаропрочности, поскольку происходит преобразование цементной массы в керамическое состояние.

Впрочем, несмотря на высокую устойчивость к воздействию повышенных температур, глиноземистый огнеупорный бетон обладает сравнительно низкой прочностью. Материал, изготовленный с использованием таких компонентов, выдерживает давление механического характера на уровне до 25-35 МПа/см2.

Сферы применения

В первую очередь огнеупорный материал применяется в сфере изготовления тепловых конструкций, печей промышленного и бытового назначения, фундаментов, коллекторов, камер сгорания. Впрочем, нельзя сказать, что такой бетон используется лишь в конструкциях, которые поддаются термическим воздействиям.

Так, специфический состав огнеупорного бетона способствует его широкому применению в химической промышленности, при производстве стройматериалов, для удовлетворения потребностей энергетической сферы.

Жаростойкий материал используют при сооружении перекрытий, плавучих конструкций, прогонных мостов. Отдают предпочтение данной строительной основе ввиду необходимости облегчения сооружений, учитывая высокие показатели прочности и надежности. Огнеупорный состав дает возможность снизить вес конструкций примерно на 40%. Объясняется это применением в смеси значительного объема пористых наполнителей.

Приготовление состава

Как же создать огнеупорный бетон, прибегая к изготовлению смеси своими руками? Для этого используется вода, вяжущие компоненты и различные жаропрочные наполнители. Процесс изготовления имеет свои отличительные особенности. Используемые составляющие должны отличаться особой чистотой. Кроме того, исключается засорение огнеупорных и тугоплавких составляющих песком, известняком или гранитом.

Допущение подобных промашек в технологии производства нередко приводит к быстрому разрушению материала.

Методики изготовления

Существует несколько способов производства жаропрочного бетона своими руками. Прежде всего, получить материал можно, используя готовую сухую смесь, которая обладает всеми нужными составляющими. Более сложный вариант предполагает самостоятельное смешивание компонентов в необходимых пропорциях.

Оптимальным решением является применение первой методики, поскольку при производстве жаропрочных смесей в заводских условиях используются наилучшие компоненты. К тому же в данном случае тщательно соблюдается технология изготовления. В результате потребитель получает возможность использовать готовую к применению смесь наивысшего качества. Достаточно лишь добавить растворитель или воду.

При самостоятельном изготовлении для приобретения материалом огнеупорных качеств в смесь целесообразно добавлять следующие компоненты тонкого помола: андезит, шамотный бой, хромитовую руду, магнезитовый цемент. Результатом правильного подбора ингредиентов и соблюдения пропорций становится материал, который выдерживает повышенные температуры, не разрушаясь.

Инструменты и материалы

Прибегая к собственноручному изготовлению огнеупорного бетона, можно заметно сэкономить, отказавшись от услуг мастеров. Однако прежде чем приступать к изготовлению смеси, рекомендуется подготовить необходимые инструменты и материалы. Здесь потребуется следующее:

  • оборудование для смешивания компонентов бетона;
  • лопатка-кельма;
  • тачка для транспортировки материалов;
  • совковая лопата;
  • распылитель для воды;
  • деревянная опалубка, формы для разливки;
  • песок, гравий, гашеная известь, жаропрочные компоненты;
  • портландцемент.

Особенности изготовления

При изготовлении огнеупорного цемента в бетономешалку помещаются предварительно подготовленные сухие компоненты (соотношение цемент-песок составляет 1:4). После формирования однородной смеси добавляется вода в количестве, необходимом для достижения тестообразной консистенции. Так как огнеупорные строительные основы отличаются специфическими характеристиками вязкости и быстро затвердевают, добавляя воду, лучше ориентироваться на рекомендации изготовителя цемента.

Готовую смесь распределяют по формам, заливают в опалубку или используют в качестве вяжущего материала при кладке огнеупорного кирпича. Применяя глиноземистые наполнители, после добавления воды действуют крайне оперативно, что позволяет избежать преждевременного схватывания раствора.

В завершении работ рекомендуется тщательно очистить и вымыть оборудование. Соскрести застывший огнеупорный материал с инструментов на следующие сутки станет крайне непростой задачей.

При необходимости подготовки незначительных объемов раствора с использованием портландцемента смешивать компоненты можно вручную. Удобно использовать для этого широкие емкости – глубокие тазы, ванны, корыта.

tehno-beton.ru

Цементы для жаростойких бетонов

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Жаростойкие бетоны состоят из твердеющей при нормальной температуре связующей части и огнеупор­ных заполнителей. Они способны длительно выдержи­вать воздействие высоких температур и не отличаются по своим свойствам от обычных огнеупоров. Для изго­товления огнеупорных бетонов применяют портландце­мент, глиноземистый цемент, жидкое стекло, бариевый цемент. Прежде всего следует отметить, что затвердев­шие портландцемент, глиноземистый цемент и некоторые другие вяжущие, как известно, содержат воду различных видов: химически связанную (кристаллизационную), ад­сорбированную цементным гелем, капиллярную, сво­бодную. Вода из гидросиликатов, гидроалюминатов, гидроксида кальция и др. удаляется в определенном ин­тервале температур и практически полностью при высо­ких температурах. Дегидратация при быстром нагреве может вызвать нарушение структуры цементного камня.

Исследования К. Д. Некрасова и его сотрудников показали, что прочность бездобавочного портландцемен­та при дегидратации при температуре до 1173 К снизи­лась на 90% от первоначальной прочности, а у пуццо­лановых и шлакопортландцементов на 50—75%. Даль­нейшее повышение температуры до 1523—1623 К ведет к образованию плотного спекшегося цементного камня.

Установлено, что для получения качественных бето­нов на портландцементе в его состав вводят небольшое количество фосфорного ангидрида для стабилизации, C2S в p-форме и предупреждения его перехода в у-фор - му. Эффективность службы огнеупорного бетона повы­шается при введении в состав портландцемента тонко­молотой добавки, преимущественно огнеупорной, в виде хромита, магнезита, шамота обычно в количестве не более 10% массы цемента. Эта добавка при 873—■ 1273 К вступает в твердофазовую химическую реакцию с оксидом кальция, образовавшимся при дегидратации Са(ОН)2, а также с цементными дегидратированными и негидратированными соединениями. Реакции продол­жаются при 1473—1573 К и протекают уже с участием появившейся жидкой фазы, которая способствует уп­лотнению структуры и повышению прочности бетона.

Для некоторых видов огнеупорного бетона можно применять шлакопортландцемент. При использовании глиноземистого цемента необходимость ввода в его сос­тав тонкомолотой добавки отпадает, поскольку образую­щийся при гидратации цемента А1(ОН)3 и гидроалюми­наты кальция постепенно дегидратируются и прочность бетона при этом снижается в меньшей степени. Приме­няются также высокоглиноземистый цемент, отличаю­щийся повышенным (до 75%) содержанием глинозема, жидкое стекло с добавкой кремнефтористого натрия, тонкомолотого магнезитового кирпича, хромита, таль­ка или шамота. Употребляют периклазовый цемент, по­лучаемый путем затворегшя тонкоизмельченного магне­зитового кирпича на растворе сернокислого магния. Топкомолотые добавки в его состав не вводят.

В огнеупорном бетоне вяжущим могут служить сое­динения бария. Они придают ему огнеупорность и де­лают устойчивым против радиоактивного излучения. Ортосиликаты бария и кальция образуют ряд твердых растворов, плотность которых достигает 5,2 г/см3. Орто - силикат бария 2Ba0-Si02 гидратируется с образовани­ем гидроксида бария. Дегидратация этого соединения полностью заканчивается лишь при 1123 К.

Известны следующие соединения алюминатов бария, плавящиеся при высоких температурах без разложения:

3 Ва0-А1203 при 2023К;

ВаО-А120з » 2103К;

Ва0-6А1203 » 2173К (вяжущими свойствами не об­ладает) .

Возможно получение двухбариевого феррита, также обладающего вяжущими свойствами. Большой интерес для получения жаростойких бетонов представляет моно­алюминат бария. Если в качестве заполнителя приме­няется шамот, хромомагнезит, муллит и корунд, то бе­тоны на бариево-алюминатной связке отличаются высо­кими техническими свойствами. Прочность бетонов на алюминатно-бариевом цементе не снижается при нагре­ве до 1473 К, а при 1623 К она возрастает примерно в 2 раза. Положительные результаты получены при испы­тании барийсодержащего портландцемента. Оксид ба­рия (3—5%) в нем входит в виде твердого раствора преимущественно в состав белита. Жаростойкие бетоны, полученные на этом цементе, в состав которого вводи­лась тонкомолотая добавка шамота, характеризовались достаточной brneynopHocTbjo. Эффективным вяжущим для получения стойких бетонов является жидкое стекло.

Заполнителями бетона в этом случае должны быть преи­мущественно диабаз и андезит [92]. Наибольшей огне­упорностью обладают бетоны на высокоглиноземистых цементах, в состав которых введена тонкомолотая до­бавка корунда и особенно плавленого глинозема.

Важно отметить, что сушить и разогревать тепло­вые агрегаты из цементного бетона нужно очень медлен­но и осторожно, так как при быстром высушивании и разогреве в пусковой период работы агрегата возможно изменение структуры цементного камня, образование трещин в бетоне и даже его разрушение. Поэтому до­пустимы сушка и разогрев тепловых агрегатов из бето­на на портландцементе только 7-суточного, а на других цементах только 3-суточного срока твердения. В зави­симости от объема бетона общая продолжительность сушки и разогрева, включая подъем температуры от 973 К до рабочей, установлена в пределах 60—408 ч. Однако даже при соблюдении этих условий прочность бетона после сушки и разогрева снижается. Поэтому следует применять бетон самой высокой марки. Боль­шую прочность бетона можно получить при минималь­ном значении ВЩ, без увеличения удельного расхода цемента.

По нормативным документам допустимая остаточ­ная прочность после нагревания до 1073 К для бетона на портландцементе составляет 30—40%; на глино­земистом, высокоглиноземистом и периклазовом це­ментах— 30%; на жидком стекле — 50—90%. При применении барийсодержащего портландцемента с тонкомолотой добавкой шамота остаточная прочность достигает 43—68%.

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, …

' 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 …

msd.com.ua


Смотрите также