Строительніе статьи 1996

Жаростойкие бетоны на основе модифицированного портландцемента


Жаростойкие бетоны на основе портландцемента с гонкомолотой жароупорной добавкой являются одними из самых распространен­ных при производстве конструк­ций и изделий, подверженных воз­действию повышенных и высоких температур. Их широкое распро­странение обусловлено низкой, но сравнению с другинш бетонами этого класса, стоимостью, отрабо­танной технологией изготовления конструкций и изделий на их ос­нове, а также достаточно высоки­ми прочностиыми свойствами. Од

Нако при воздействии высоких температур у таких бетонов на­блюдается резкое снижение проч­ности, которое достигает 60- 70 %. Основные причины этого явления: дегидратация и разложе - ■ ние высокоосновных гидросили­катов и алюминатов кальция, вто­ричная гидратация оксида каль­ция, разность между температур­ными деформациями заполнителя п цементной) камня и др.

Авторы ставили перед собой за­дачу разработать жарос тойкий бе­тон на основе портландцемента не только с высокими прочностными показателями, но и без резкого па­дения их в интервале высоких температур.

Снизить потери прочности жа­ростойкого бетона можно следую­щими технологическими приема­ми: использованием в качестве ог­неупорной тонкомолотой добавки и заполнителя материалов с близ­кими показателями термических деформаций, увеличением их про­центного содержания в бетоне, мо­дифицированием с труктуры хими­ческими добавками жаростойкого вяжущего и бетона на его основе.

Эти приемы можно использовать как комплексно, так и раздельно.

Повышение количества тонко - молотой добавки в бетоне имеет как положительные, так и отрица­тельные стороны. С одной сторо­ны, увеличение расхода тонкомо­лотой добавки в материале сопро­вождается повышением его оста­точной прочности после воздейст­вия высоких температур. Так, по­сле воздействия температуры

800 °С остаточная прочность об­разцов бетона с соотношением тонкомолотой добавки к порт­ландцементу 0,33 равна 46 %, а с соотношением 1,2 — 67 % [1].

С другой стороны, согласно проведенным исследованиям [1], жаростойкий бетон, содержащий более 1,2 части тонкомолотой до­бавки по отношению к портланд­цементу, легко разрушается пара­ми воды в процессе сушки и нагре­ва за счет относительно низкой начальной прочности.

—В— исследованиях - рассматрива­лась возможность увеличения со­держания тонкомолотой добавки сверх 1,2 части от количества портландцемента, а также сниже­ния количества портландцемента в бетоне при сохранении достаточ­но высоких (до 400 кг/см2) его прочностных характеристик. Бы­ли применены добавки, понижаю­щие водоиотребность бетонной смеси и создающие условия для образования низкоосновных гид­росиликатов кальция.

П роектирован ие жаростойкого вяжущего (ЖВ) осуществлялось при использовании результатов исследований в области жаростой­ких вяжущих на основе портланд­цемента [1, 2] и вяжущих низкой водопотребности (ВНВ) [3, 41. Со­гласно электронно-микроскопиче­ским исследованиям, проведен­ным в работе [3], было определе­но, что гидратные новообразова­ния цементного камня -на основе ВНВ представлены преимущест­венно длинноволокнистыми низ­коосновными гидросиликатами кальция при отсутствии крупно­блочных соединений и видимых дефектов структуры. Отмечено пониженное содержание гидроок­сида кальция в цементном камне. Использование ВНВ в качестве вяжущего изменяет характер по- ровой структуры бетона Снижа­ется количество капилярных и увеличивается доля гелевых пор. Например, в бетоне, где в качестве вяжущего используется ВНВ (со­держание 100 %), количество ге­левых и капиллярных пор пример­но одинаково, тогда как в обыч­ном тяжелом бетоне капиллярная пористость превышает гелевую в 20—30 раз [3].

Таким образом, жаростойкий бетон на основе ЖВ отличается от жаростойкого бетона на портланд­цементе тем, что в структуре це­ментного камня преобладают низ­коосновные гидраты, имеющие значительную прочность и малое количество гидрооксида кальция. Это значительно повышает огне­упорные свойства жаростойкого бетона [2] и снижает потери проч­ности лри воздействии высоких температур. Предполагалось, что бетонные смеси с использованием ЖВ требуют значительно меньше­го количества воды затворения при равной удобоукладываемости. чем смеси на основе портландце­мента.

ЖВ получали путем совместно­го помола в шаровой мельнице портландцементного клинкера или портландцемента и тонкомо­лотой шамотной добавки в при­сутствии поверхностно-активных веществ.

Для подтверждения приведен­ных выше предположений прово­дили сравнительные исследования по определению технологических свойств бетонных смесей на осно­ве ЖВ и портландцемента (зависи­мости удобоукладываемости от водопотребности), жаростойких свойств (определение прочносч - них характеристик бетонов при действии различных температур; и стойкости к термоудару.

В работе использовали ЖВ с различным содержанием порт­ландцемента в нем — от 20 до 60 %. В качестве заполнителя при­меняли бой шамотных изделий, также шамот различной грануло­метрии, с максимальным диамет­ром зерен — 5 мм. Водопоглоще - ние заполнителей соответственно

14 и 8 %. Заполнитель, используе­мый в исследованиях, имел нуле­вую влажность. Жесткость бетон­ных смесей измерялась прибором Красного.

Испытания бетона на одноосное сжатие проводились на образцах - кубах с ребром 7 см, в возрасте

28 сут, нормального твердения. Одна часть образцов испытыва­лась в нормальных условиях, дру­гая — в нагретом состоянии после одного часа изотермической вы­держки. третья — спустя один час - после окончания термовоздейст­вия. Перед нагреванием образцы высушивали до постоянной массы при температуре 100 °С.

Образцы, испытываемые на гермоудар без предварительного высушивания помещали в му­фельную печь, разогретую до тем­пературы 800 °С. Через 30 мин на­хождения в печи их вынимали, ох­лаждали в течение 30 мин на воз­духе и осматривали. Образцы, вы­державшие испытание без разру­шения или видимых трещин, ис­пытывали на прочность при сжа­тии.

Составы исследуемых бетонов приведены в таблице, результаты испытании - на рис. 1 и 2 и в таб - _лиде^

На рис. 1 представлены резуль­таты исследовании зависимости жесткости бетонной смеси и проч­ности образцов от расхода воды затворения.

Анализируя полученные дан­ные, можно сделать вывод о том, что водонотребность жаростойко­го бетона на основе ЖВ значи­тельно ниже, чем на основе порт­ландцемента, а прочность выше. Чем большее количество порт­ландцемента содержится в ЖВ, тем водонотребность у бетонов меньше. Анализ результатов изме­рения жесткости бетонной смеси свидетельствует о том, что для смесей на основе ЖВ характерна высокая чувствительность к изме­нению количества воды затворе­ния.

Например, для бетона на основе ЖВ (с содержанием портландце­мента в нем 30 %) с количеством заполнителя по отношению к вя­жущему, равным 2, изменение же­сткости на 10 с соответствует из­менению водовяжущего отноше­ния (В/В) на 0,8 %. В то же время для бетонной смеси на основе портландцемента (состав № 6, табл. 1) такое же изменение жест­кости соответствует изменению В/В на 1,8 %.

Существенным 'фактором, вли­яющим на технологические и прочностные свойства жаростой­кого бетона на основе ЖВ, являет­ся водопотребность используемо­го заполнителя. Так, например, при приготовлении бетонных сме­сей равной жесткости (10—15 сек) на основе ЖВ с содержанием порт­ландцемента 20 % и соотношени­ем заполнитель — вяжущее, рав­ным 2, где в качестве заполнителя использовали шамот и бой шамот­ных изделий, В/В было равно со­ответственно 0,43 и 0,5. В этом случае прочность бетона на ша­мотном бое была ниже на 16 %. Для приготовления жаростойкого бетона на основе ЖВ предпочти­тельнее использовать заполни­тель с малым водопоглощением.

Зависимость прочности от В/В (см. рис. 1) имеет экстремальный характер. Левая ветвь означает не­достаток воды затворения (в ре­зультате малого количества воды возникают трудности равномерно­го распределения ее в сухой сме­си). Правая ветвь указывает на не­который избыток воды затворе­ния. Максимум прочности прихо­дится на расход воды затворения, при котором жесткость смеси рав­на 35—45 сек. Отметим, что для различных составов удобоуклады - ваемость бетонных смесей, соот­ветствующая максимальной проч­ности при сжатии, при возраста­нии количества шамота в бетоне (тонкомолотого или в качестве крупного заполнителя) смещается в сторону увеличения жесткости.

Результаты исследований влия­ния температуры на прочность бе­тонов представлены на рис. 2. Анализируя полученные данные приходим к выводу, что проч­ность бетонов на основе ЖВ при повышенных и высоких темпера­турах значительно превосходит аналогичные показатели бетона на портландцементе с одинаковым расходом цемента и тонкомолотой добавки. Прочность бетона на ос­нове портландцемента при высо­ких температурах снижается ин­тенсивнее, чем у бетона на основе ЖВ. Это можно объяснить нали­чием в ст руктуре бетона на основе ЖВ низкоосновных гидратов, ко­торые связывают меньшее коли­чество воды и отдают ее при более высоких температурах. При тем-

№ состава

Количество

Портландцемента

Соотношение

Тонкомолотого

Соотношение за­полнителя и вяжу­

Начальная прочность. МПа

Прочность после термоудара

В вяжущем, Г/(

Шамота н порт­ландцемента

Щего

МПа

%

1

20

4

О

270

321

118

1 °

20

4

2

250

3

30

3,3

2

375

4

50

1

2

515

5

30

3,3

2,5

350

345

99

1 6

50

I

2,5

500

400

80

7

30

3,3

2

170

115

65

//'ричсчанип. 1. 13 составах 1—6 применяли ЖВ. В составе 7 применяли портландцемент с тонкомолотой добавкой. 2. Все испытанные образцы после термоудара не имели разрушений. 3. В составе 1, 3—7 в качестве заполнителя использовали шамот. В составе 2 в качестве заполнителя использовали бой шамотных изделий.


20

- 10

4 Ї

 

Я)

 

40

 

40

 

10

 

20

 

ЇО

 

7 с Мнершпу[ш.°С

 

Рис 2. Зависимость прочности бетона

 

Жаростойкие бетоны на основе модифицированного портландцемента

034 036 038 0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 В/В Рис.! Зависимость прочности бетона и жесткости смеси от водовяжущего отно­шения: ---------- жесткость, ------------------- - прочность

 

Жаростойкие бетоны на основе модифицированного портландцемента Жаростойкие бетоны на основе модифицированного портландцемента Жаростойкие бетоны на основе модифицированного портландцемента

УДК 666.9

А. Н. МОКРУШИН, С. В. РАСКОПИН, кандидаты техн. наук (Пермский Г ТУ)

Строительніе статьи 1996

Пневматический вибратор

,С каждым годом расширяется область применения вибрацион­ная техники и технологии в строи­тельстве. Широкое распростране­ние получили вибрационный ме­тод уплотнения бетонных смесей, вибрационные методы выгрузки и транспортирования сыпучих мате­риалов и т. д. …

Методика определения рациональных составов тяжелого бетона

(В порядке постановки вопроса) Одной из проблем технологии бетона является создание стандарт­ной методики но оперативному подбору рациональных составов тяжелого бетона. Разработке тако­го стандарта в определенной степе­ни мешает отсутствие общеприз­нанной простой …

Способы предотвращения на керамическом кирпиче

Опубликован аналитический обзор видного ученого и области технологии керамических стеновых магери - алон И. А. Альперовича, посвященный подробному анализу современных отечественных и зарубежных способов предотвращения высолов на керамическом кирпиче 11 …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.