Специальные виды бетонов

  Выбор материалов производят в зависимости  от условий и температуры его эксплуатации.

  Жаростойкие бетоны на портландцементе и глиноземистом  цементе производят класса (марки) не менее В20 (250), а на жидком стекле — 812,5 (150). Бетоны на жидком стекле не применяют в условиях частого воздействия воды, а на портландцементе — в условиях кислой агрессивной среды.

  При приготовлении бетонных смесей на портландцементе  или глиноземистом цементе соблюдается такая последовательность: в смеситель заливают заданное количество воды, при включенном перемешивании загружают другие компоненты и перемешивают 2...3 мин. При изготовлении газобетона, в котором заполнители отсутствуют, после перемешивания загружают водно-алюминиевую суспензию и перемешивают дополнительно 1...2 мин.

  Приготовление бетонных смесей на силикат-глыбе производят в шламбассейне, куда загружают дозированные по массе силикат-глыбу, тонкомолотую добавку, едкий натр и воду. Полученный шлам перекачивают в ванну, подогревают до 30...35°С и подают в смеситель, в который при включенном перемешивающем механизме вводят дозированные по массе заполнитель, водоалюминиевую суспензию и нефелиновый шлам. Смесь перемешивают 2...3 мин. Для формования изделий из ячеистого бетона применяют металлические формы. В форме смесь выдерживают 2...3 ч.

Твердение изделий на глиноземистом цементе происходит в течение 1 сут. при температуре 18...20°С и влажности 90...100%, на портландцементе твердение изделий проходит при температуре 80...90°С и влажности 90...100%, а изделия на силикат-глыбе твердеют в автоклаве. При приготовлении жаростойких бетонов стремятся ограничить количество воды и жидкого стекла. Осадка конуса должна быть не более 2 см, а жесткость —. не менее 10 с.

  Бетоны  на портландцементе разных составов используются при одностороннем нагреве с предельной температурой 1700°С, на глиноземистом цементе и на жидком стекле — д₀ 1400°С. 

6.Жароупорные бетоны.

Понятие и области  применения.

   Современные тепловые агрегаты, применяемые в  разных отраслях народного хозяйства, представляют собой крупные инженерные сооружения, работающие в сложных температурных условиях, вызывающих изменение физико-механических свойств жароупорных материалов, а также значительные напряжения и деформации конструкции в целом. Отсюда — сравнительно быстрый выход из строя тепловых агрегатов, выполненных из штучных огнеупоров, необходимость их ремонта, расход большого количества дорогостоящих огнеупоров и значительные затраты труда высококвалифицированных рабочих.

   В связи с этим возникла необходимость  в создании новых жароупорных  материалов и разработке таких строительных конструкции, которые позволили бы увеличить срок службы тепловых агрегатов и применить индустриальные методы строительства.

   Применение  жароупорного бетона требует новых  конструктивных решений тепловых агрегатов, в которых наиболее полно использовались бы возможности этого вида бетона. Простая замена кирпичной кладки жароупорным бетоном в существующих конструкциях печей не дает и не может дать надлежащего эффекта.

   Жароупорным бетоном называется специальный  вид бетона, способный сохранять  в заданных пределах основные физико-механические свойства при длительном воздействии на него высоких температур.

   Жароупорный железобетон представляет собой  сочетание жароупорного бетона со стальной арматурой. Последняя может применяться  либо в виде отдельных стержней, расположенных в толще бетона, либо в виде металлической обоймы (кожуха или каркаса).

   В отличие от обычных штучных огнеупоров жароупорный бетон не требует  предварительного обжига. Огневая обработка  бетона осуществляется при первом нагреве  конструкции в момент пуска и в первые дни работы теплового агрегата.

   Жароупорные бетоны в зависимости от требований к ним могут изготовляться  на различных вяжущих.

   Сущность  получения жароупорного бетона на портландцементе  заключается в том, что тонкомолотая минеральная добавка (микронаполнитель), связывая свободную известь цементного камня в условиях высоких температур, способствует сохранению необходимой прочности и структуры затвердевшего цемента при его нагреве, а также после его охлаждения. Вместо обычных видов заполнителей применяются заполнители из материалов, обладающих достаточной степенью огнеупорности (шамот, хромит, магнезит и др.).

Опыт  строительства и эксплуатации тепловых агрегатов из жароупорных бетона и железобетона показал, что при  применении этих материалов:

1) отпадает  необходимость в предварительном  обжиге,

2) отпадает  необходимость в трудоемких процессах  тёски, шлифовки и тщательной  укладки штучных изделий;

3) создается  возможность использования местных  материалов — бывших в употреблении  огнеупоров (но не закислованных), металлургических шлаков, золы-уноса, лёсса, кварца, пемзы, артикского туфа и др.;

4) экономится  дорогостоящий фасонный огнеупор;

5) удешевляется  стоимость строительства тепловых  агрегатов от 10 до 50% (в зависимости  от сложности фасона огнеупорных изделий);

6) появляется  возможность создания любых конструктивных  форм печей;

7) повышается  надежность и долговечность работы  тепловых агрегатов;

8) создается  возможность индустриализации и  механизации строительства.

Все это  указывает на большие перспективы применения жароупорных бетонов.

Характеристика  жароупорных бетонов.

   Как уже указывалось ранее, жароупорные  бетоны подразделяются на:

а) бетон  на глиноземном цементе;

б) бетон  на портландцементе с тонкомолотой добавкой

в) бетон  на жидком стекле с кремнефтористым натрием.

   Марка жароупорного бетона определяется величиной  предела прочности при сжатии образцов размерами 10х10х10см, выдержанных  в нормальных условиях: для бетонов  на жидком стекле и на глиноземистом  цементе в течение 3 суток после  изготовления и для бетона на портландцементе — 7 суток и затем высушенных при температуре 100—110° в течение 32 часов.

   Марка этих бетонов может колебаться в  зависимости от их состава и вида примененных материалов в следующих  пределах: для бетонов на глиноземистом цементе и на портландцементе — от «100» до «300» и для бетона на жидком стекле с кремнефтористым натрием — от «100» до «200».

   Нормальными условиями для жароупорных бетонов  на цементных вяжущих является влажное  хранение, а для бетона на жидком стекле — воздушно-сухое при температуре 15—20°. Скорость подъема температуры до 100—110° в процессе сушки образцов — 20°в час.

   Начало  и конец схватывания жароупорного бетона на жидком стекле при температурах 10—20° находятся в тех же пределах, что и для жароупорных бетонов на цементных вяжущих.

   Жароупорные бетоны имеют следующие температуры  начала и конца деформации под  нагрузкой 2 кг/см2: на глиноземистом  цементе с хромитовым заполнителем 1300 и 1450°, на глиноземистом цементе  с шамотным заполнителем 1250 и 1350°, на портландцементе с шамотным заполнителем 1150 и 1300°, на жидком стекле с шамотным заполнителем 900 и 1100°.

   Термостойкость  жароупорных бетонов на цементных  вяжущих с шамотным заполнителем не ниже термостойкости шамотных изделий.

   Коэффициент линейного термического расширения в интервале от 20 до 900° для всех видов жароупорного бетона на шамотном заполнителе составляет 6 х 10-6 — 8 х 10-6.

   При максимальных температурах линейная усадка жароупорных бетонов составляет 0,4— 1,0%.

   Объемный  вес для всех видов жароупорных бетонов с шамотным заполнителем равняется 1800—2000 кг/м3, а с хромитовым заполнителем—2800 кг/м3. 

  7.Кислотоупорные бетоны.

  Кислотоупорный  бетон получают на кислотоупорном цементе  и кислотоупорных заполнителях. Затворяют бетонную смесь растворимым стеклом в количестве, обеспечивающем необходимую подвижность бетонной смеси. Для изготовления кислотоупорного бетона, обладающего стойкостью при действии неорганических кислот (кроме плавиковой), применяют смесь растворимого стекла (силиката натрия) с 15% кремнефтористого натрия , а также песок кварцевый, щебень из бештаунита, андезита или кварцита и пылевидную фракцию (мельче 0,15 мм), приготовляемую из кислотостойких материалов.

  Твердение кислотоупорного бетона должно проходить в теплой воздушно-сухой среде.

  Кислотоупорный  бетон характеризуется прочным  сцеплением со стальной арматурой, стойкостью по отношению к действию серной, соляной, азотной кислот и др. (за исключением плавиковой), пределом прочности при сжатии через 3 суток — 11...12 МПа, через 28 суток — 15 МПа. При действии воды и слабых кислот

кислотоупорный  бетон постепенно разрушается; действию концентрированных кислот этот бетон сопротивляется хорошо, но растворы щелочей легко разрушают его. Кислотоупорный бетон используют для различных конструкций и облицовки аппаратуры в химической промышленности, заменяя им дорогие материалы: листовой свинец, кислотоупорную керамику, тесаный камень. 

8.Бетоны для дорожных и аэродромных покрытий

   В бетонных покрытиях дорог и аэродромов основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба, так как покрытие работает на изгиб, как плита на упругом основании. Поэтому при расчете состава бетона надо установить такое соотношение между его составляющими, которое обеспечивает требуемую прочность бетона на растяжение при изгибе, а также достаточную прочность на сжатие и морозостойкосить. Проектную прочность дорожного бетона устанавливают в зависимости от назначения бетона: при изгибе - М 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55; при сжатии - М 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500.

   Марки бетона по морозостойкости назначают  в соответствии с климатическими условиями района строительства: F50, F100, F150, F200.

   Требования  к подвижности бетонной смеси: ОК = 1...3 см; Ж = 2...5с и Ж =10...15с, Чтобы обеспечить достаточную морозостойкость, и, следовательно, надежную защиту и эксплуатацию покрытий длительное время, В/Ц должно быть не более: для сурового климата - 0,5, умеренного - 0,53, мягкого - 0,55. Для оснований бетонных дорог допускается использовать портландцемент не ниже МЗОО, Для бетона однослойных и двухслойных покрытий не ниже М400 с содержанием трех кальциевого алюмината менее 10%. В качестве крупного заполнителя используют щебень из прочных пород - изверженных (прочностью не менее 120 МПа) и осадочных пород (прочностью не менее 80 МПа); гравий только после промывки, при этом содержание в них загрязняющих частиц, не должно превышать 1,5 - 2% по массе. Наибольший размер зерен щебня и гравия не менее 20мм, 40мм, 70мм. В качестве ПАВ используют - пластификаторы (ССБ) и воздухововлекающие (мылонафт и Абиетат натрия); комплексные добавки - СДБ и мылонафт, СДБ и СНВ.

   Оптимальный состав бетона: В = 155 л, Ц = 287 кг, Щ = 1340 кг, П = 655 кг. 

9.Полимерные бетоны.

   Полимербетоны изготовляют на основе полиэфирных, эпоксидных, фенолоформальдегидных, фурановых и других полимеров. Заполнители используют в зависимости от вида агрессивной среды. Для кислых сред применяют кислотостойкие заполнители — кварцевый песок и щебень из кварцита, базальта или гранита, а также кислотоупорный кирпич, как и графит.

   По  плотности различают: 1) конструкционный  тяжелый поли-мербетон на тяжелых  плотных заполнителях; 2) конструкционно-теплоизоляционный  легкий бетон на минеральных пористых заполнителях (например, керамзите) и 3) теплоизоляционный особо легкий бетон на высокопористых заполнителях (пенопласте, пробке, древесине, вспученном перлите и т. п.). Механические свойства полимербетона повышаются при армировании его стальной или стеклопластиковой арматурой. Из стале- и стеклополимербетона изготовляют элементы шахтной крепи, опоры контактной сети, шпалы, коллекторные кольца. Разработаны и находят применение в практике комбинированные несущие конструкции, в сжатой зоне которых располагают цементный железобетон, а в растянутой — армополимербетон. Такое сочетание существенно повышает трещиностойкость растянутой зоны, поскольку предельная растяжимость полимербетона примерно в 10 раз, а прочность при растяжении в 5 раз выше, чем у цементного бетона.