Растворимое и жидкое стекло

Применение жидкого стекла Ния добавок как органической, так и неорганической природы при для производства жарОСТОЙКИХ бетОНОВ

Выведении системы на «грань стабильности», но в пределах агрега.

Тивной устойчивости стекла; добавка-модификатор может вво. Жидкое стекло является наиболее распространенным и широко диться как при варке (растворении) стекла [44], так и в уже го. освоенным связующим для жаростойких бетонов. Жаростойкие товое стекло [42]; зетоны [45,46] предназначены для сооружения тепловых агрега-

Разработка высокоактивных вяжущих композиций в системе'08 в различных отраслях промышленности: нефтехимической, «жидкое стекло — добавка» с использованием как твердых, так и химической, машиностроительной, строительных материалов, ме- жидких отвердителей; галлургической, целлюлозно-бумажной и др. В соответствии с тре-

Применение специальных приемов активации поверхности бованиями ГОСТ 20910—82 и ГОСТ 25192—82, предельно до - зерен кварцевого песка, обеспечивающих проявление высоко - пустимая температура применения таких бетонов устанавливается прочных адгезионных контактов на границе «жидкое стекло — от 300 до 1800 °С. Бетоны, предназначенные для эксплуатации при кварц»; высоких температурах, делятся на жароупорные с огнеупорностью

Оптимизация технологических приемов приготовления смесей 1° 1580 °С и огнеупорные с огнеупорностью выше 1580 °С. Такие с позиций обеспечения полного и своевременного взаимодействия бетоны являются продуктами твердения бетонных смесей, состоя - компонентов смеси (последовательность введения компонентов, тих из огнеупорного заполнителя, связующего и различных доба - Способ введения и др.); совершенствование агрегатов, обеспечи-вок — отвердителей, пластикаторов, регуляторов сроков схваты­вающих тщательное смешение компонентов смеси при низком вания и т. д. Твердение бетонов осуществляется самопроизвольно содержании жидкого стекла и низкой влажности смеси. за счет химического взаимодействия связующего и отвердителя

Таким образом, снижение содержания жидкого стекла в сме-или при нагреве до температур в интервале 100—600 °С. Норми - си — первый и основной прием улучшения выбиваемости. руются такие свойства бетона, как плотность (объемная масса) —

Вторым направлением улучшения выбиваемости жидкосте - в пределах от 300 до 1800 кг/м3, по термической стойкости в водных кольных смесей является применение добавок-разупрочнителей. и воздушных теплосменах, по морозостойкости, по водонепрони - В процессе прогрева формы при заливке металла происходит тер- цаемости и т. д. Принято различать тяжелые бетоны — с плот - моразупрочнение (деструкция) или выгорание добавки, приводя - ностью свыше 1500 кг/м3 и легкие — с плотностью менее 1500 кг/м3. щее к ослаблению структуры формы (стержня). В качестве до - При этом легкие бетоны с плотностью выше 1000 кг/м3 применяют бавок такого типа используют сахар - и крахмалсодержащие ве - для несущих конструкций и теплоизоляционных покрытий, а с щества и промышленные отходы, специальные синтетические до - плотностью менее 1000 кг/м3 — только в качестве теплоизоляции, бавки на основе переработки технических Сахаров, а также Жаростойкие бетоны могут быть использованы вместо штучного комплексные добавки, включающие фенолформальдегидные смо - огнеупора в виде блоков или монолитных конструкций. Процесс лы, растворы и эмульсии, содержащие полистирол, битум, латексы производства изделий из жаростойкого бетона аналогичен произ - и т. д. водству изделий из обычного бетона. Экономическая эффектив-

Третье направление улучшения выбивки жидкостекольных фор - кость применения жаростойких бетонов обусловлена более низкой мовочных смесей включает принципиальное изменение состава и по сравнению с огнеупорными изделиями стоимостью и увеличе- физико-химической природы жидкого стекла. Это возможно за нием производительности труда при строительстве, счет перехода в область высокомодульных жидких стекол (поли - Для отверждения жидкого стекла в составе жаростойких силикатов) со значением силикатного модуля 4—40 и при исполь - бе гонов применяют кремнефтористый натрий, а также вещества, зовании в качестве жидкого стекла силикатов органических осно - содержащие двухкальциевый силикат — нефелиновый шлам (по - ваний, прежде всего силикатов четвертичного аммония. (Сведения путный продукт переработки щелочных алюмосиликатов на глино - об этих двух группах веществ приведены в главе 2.) В случае при - зем) [47], шлаки феррохрома, ферромарганца, некоторые виды менения полисиликатов значительно уменьшается щелочность и. сталерафинировочных шлаков, содержащих у-форму Ca2Si04. как следствие, высокотемпературное спекание системы, а при ис - Взаимодействие отвердителей с жидким стеклом обеспечивает пользовании силикатов органических оснований спекания смеси не необходимую сырую (манипуляторную) прочность и требуемую происходит, наблюдается полное разупрочнение смеси при заливКе конструкционную прочность, в формировании которой участвует металла. также термоупрочнение за счет прогрева бетона. В дальнейшем,

Работы в этом направлении пока еще не вышли на стади10 в ходе высокотемпературной эксплуатации, наблюдается характер - промышленного применения. ное терморазупрочнение бетона, составляющее для бетонов н. а

Жидком стекле 30—60%. Это терморазупрочнение связано с д^-

Гидратацией продуктов твердения жидкого стекла. В определенно/} степени оно компенсируется процессами высокотемпературного спекания компонентов бетона с участием продуктов твердения жидкого стекла. Несмотря на низкую собственную огнеупорность («800 °С) жидкостекольной связки, огнеупорные бетоны различ­ного состава на ее основе могут характеризоваться высокой огне­упорностью (до 1600 °С). Высокотемпературные процессы, проис­ходящие в силикатной связке при высоких температурах, зависят от вида примененного отвердителя и включают удаление адсорб­ционной воды (воды, связанной гелем кремнекислота), дегидра. тацию гидросиликатов натрия и гидросиликатов кальция, а также образование натриево-кальциевых силикатов и, вероятно, низко­основных силикатов кальция. При температуре свыше 1000 °С в системе появляется расплав, при охлаждении образующий стек - лосвязку. Высокотемпературные процессы, происходящие в систе­ме «жидкостекольная связка — огнеупорный наполнитель», значи­тельно более сложные и изучены недостаточно. Огнеупорный на­полнитель в тонкодисперсном состоянии вступает в заметное взаимодействие с продуктами твердения жидкого стекла при тем­пературе свыше 600 °С. Продукты этого взаимодействия, как пра­вило, не являются равновесными фазами в соответствующих систе­мах (например, в системах MgO—Na20—Si02, А1203—Na20—Si02 и т. д.) и представляют собой в ряде случаев аморфные фазы переменного состава, различные полупродукты, конгломераты трудноидентифицируемых соединений и др.

Жидкое стекло применяется для изготовления основных трех видов бетона — кремнеземистых, алюмосиликатных и магнезиаль­ных. В кремнеземистых бетонах заполнителями и тонкомоло­тыми компонентами являются кварцит и динас. В зависимости от конкретного состава бетона содержание жидкого стекла в бетон­ной смеси находится в пределах 6,5—18%. С увеличением плотно­сти жидкого стекла от 1,2 до 1,4 г/см3 сроки схватывания квар - цитовых бетонов увеличиваются, возрастает также прочность бе­тона на сжатие. Примеры составов и свойств огнеупорных бетонов приведены в табл. 41. Бетоны соответствуют марке 200, кроме бето­на с использованием керамзита (марки 150). Фазовый состав кремнеземистых бетонов при температурах службы характеризует­ся кристаллическим сростком полиморфных модификаций SiOz и жидкой фазой, содержание которой пропорционально количеству связующего [46]. При увеличении количества жидкого стекла с 4 до 15% огнеупорность бетона падает с 1700 до 1560 °С.

В алюмосиликатных бетонах используют шамотные, муллито - кремнеземистые и муллитовые заполнители, обеспечивающие тем­пературу эксплуатации таких бетонов до 1600 °С. В высокоглино­земистых бетонах применение жидкого стекла нецелесообразно. К магнезиальным бетонам на жидком стекле относится груПІіа составов, включающая в качестве заполнителей периклаз, магне зиально-шпинелидные заполнители (периклазохромитовые, хр°

Митовые, периклазошпинелидные и др.), а также магнезиально - силикатные заполнители (периклазофорстеритовые, форстерито- хромитовые, форстеритовые и др.).

Бетонные смеси, включающие жидкое стекло, огнеупорный иаполнитель и добавки, применяют для изготовления, наряду с Тяжелыми бетонами, также легких и ячеистых бетонов. В легких огнеупорных бетонах в качестве заполнителя используют керам­зит. Пористая структура газобетона формируется за счет введения в состав тон'комолотой массы газообразователя с последующим автоклавным твердением бетона.

Анализируя особенности применения жидкого стекла для жаро­стойких и огнеупорных бетонов, можно отметить следующее. С ПО­ЗИЦИЙ формирования огнеупорных свойств бетонов, и прежде всего огнеупорности, огневой усадки и др., содержание жидкого стекла в бетоне должно быть сведено к минимуму. Однако это может быть сделано лишь при высоком уровне вяжущих свойств жидкого стек­ла, обеспечивающем (при его небольшом содержании в составе бетона) требуемый уровень прочностных свойств. Повышение вяжущих свойств жидкого стекла возможно за счет его модифици­рования, а также за счет правильного и обоснованного выбора твердеющей композиции: жидкое стекло — отвердитель — актив­ный заполнитель. Последний прием в огнеупорной промышленно­сти частично используется, когда жидкое стекло применяют в ка­честве компонента цементов — смесей тонкомолотых наполните­лей, жидкого стекла и некоторых отвердителей, например силикат - "о-кальциевых. Тем не менее, исходя из представленных в гл. 2 Данных, прием целенаправленного отверждения жидкого стекла 6 технологии жаростойких бетонов требует дальнейшего развития.

Таким образом, отверждение жидкого стекла, и особенно модифц. Цирование, с позиций повышения его вяжущих СВОЙСТВ И снижения Содержания в бетонах составляют определенный резерв для раз­работки новых перспективных жаростойких и огнеупорных бето­нов. Вторая задача, возникающая при оценке перспектив примене­Ния жидкого стекла в технологии жаростойких и огнеупорных бе­тонов, — повышение температуры плавления собственно жидко - Стекольной связки и, как следствие, огнеупорности изделий на ее основе. Решение такой задачи возможно путем снижения щелоч­Ности жидкого стекла при применении как высокомодульных жидких стекол, полисиликатов, золей кремнезема (п. 2.5), так и си­ликатов органических оснований, образующих бесщелочную крем­неземистую связку при температуре выше 300 °С. Опыт примене­ния этих водорастворимых силикатов в технологии жаростойких бетонов отсутствует, за исключением составов на основе золя кремнезема.