Пенобетон на основе жидкого стекла
Жидкое стекло в качестве вяжущего используется для получения прочных теплоизоляционных материалов, способных работать при повышенных эксплуатационных температурах до 800 °С. Это очень ценное и важное свойство делает его незаменимым для теплоизоляции различных высокотемпературных трубопроводов на силовом и паросиловом энергетическом оборудовании.
В качестве пенообразователя вполне подходит обыкновенное хозяйственное мыло. Наполнителем могут выступать две формы кремнезема - кристаллического Si02 (обыкновенный песок) и аморфного SiO2 (тонкомолотое стекло, минеральная вата и т. д.).
Для изготовления жаростойкого пенобетона потребуется также натриевое жидкое стекло плотностью 1,3-1,45 г/см3 с силикатным модулем 2,45 и выше. В качестве отвердителя выступает кремнийфтористый натрий в виде технического порошка. Заполнитель - песок молотый до удельной поверхности в 4500 см2/г или минеральная вата.
|
Состав (в %) |
Содержание растворенного силиката, % |
°Ве (градусы Беме) |
Удельный вес (г/см3) |
Силикатный модуль жидкого стекла |
|
|
Na20 |
SiO2 |
||||
|
0,64 |
1,05 |
1,69 |
2,3 |
1,0061 |
1,69 |
|
1,90 |
3,13 |
5,03 |
8,0 |
1,0584 |
|
|
4,04 |
6,65 |
10,69 |
14,0 |
1,1069 |
|
|
6,02 |
9.91 |
15,93 |
20,4 |
1,1673 |
|
|
10,14 |
16,70 |
26,84 |
33,2 |
1,2970 |
|
|
12,04 |
19,82 |
31,86 |
39,2 |
1,3705 |
|
|
13,00 |
21,40 |
34,40 |
41,7 |
1,4037 |
|
|
13,93 |
22,94 |
36,87 |
44,4 |
1,4414 |
|
|
2,99 |
5,98 |
8,97 |
11.1 |
1,0829 |
2,06 |
|
4,50 |
9.00 |
13,50 |
17,0 |
1,1328 |
|
|
6,06 |
12,12 |
18,18 |
22,0 |
1,1789 |
|
|
8,43 |
16,86 |
25,29 |
30,5 |
1,2664 |
|
|
9,38 |
18,76 |
28,14 |
33 7 |
1,3028 |
|
|
10,53 |
21,06 |
31,59 |
33,7 |
1,3426 |
|
|
11,12 |
22,24 |
33,36 |
38,8 |
1,3653 |
|
|
11,55 |
23,10 |
34,65. |
40,3 |
1,3849 |
|
|
12,01 |
24,02 |
36,03 |
41,6 |
1,4023 |
|
|
12,43 |
24,86 |
37,29 |
42,8 |
1,4188 |
|
|
12,89 |
25.78 |
38,67 |
44.5 |
1,4428 |
|
|
17,20 |
34.40 |
51,60 |
55,6 |
1,6219 |
|
|
18,42 |
36,84 |
55,26 |
58,8 |
1,6821 |
|
|
0,52 |
1,21 |
1.73 |
2,1 |
1,0147 |
2,40 |
|
1,03 |
2,41 |
3,44 |
4,4 |
1,0313 |
|
|
3,02 |
7,06 |
10,08 |
12.4 |
1,0935 |
|
|
4,99 |
11,66 |
16,65 |
20,0 |
1,1600 |
|
|
8.29 |
19,64 |
27.93 |
32,3 |
1.2866 |
2,44 |
|
9,25 |
21,92 |
31,17 |
35,7 |
1,3266 |
|
|
10,20 |
24,17 |
34,37 |
39,8 |
1,3783 |
|
|
10,82 |
25,64 |
36,46 |
41,2 |
1,3969 |
|
|
11.40 |
27,00 |
38,40 |
43,1 |
1,4230 |
|
|
11.98 |
28,39 |
40,37 |
45,2 |
1,4629 |
|
|
0 55 |
1,80 |
2,35 |
2,6 |
1,0183 |
3.36 |
|
2.06 |
6,72 |
8,78 |
9.9 |
1,0733 |
|
|
3,03 |
9,89 |
12,92 |
14,8 |
1.1499 |
|
|
4,03 |
13,15 |
17,18 |
18,9 |
1,1137 |
|
|
5,08 |
16,58 |
21,66 |
23,5 |
1,1934 |
|
|
5,97 |
19,49 |
25,46 |
28,1 |
1,2404 |
|
|
6,49 |
21,18 |
27,67 |
30,4 |
1,2653 |
|
|
6,88 |
22,46 |
29,34 |
32.0 |
1,2832 |
|
|
7,47 |
24,38 |
31,85 |
34,9 |
1,3170 |
|
|
8,04 |
26,24 |
34,28 |
37,4 |
1,3476 |
|
Таблица 6.4-3 Зависимость удельного веса растворов жидкого стекла от процентного содержания растворенного силиката |
|
Концентрация хозяйственного мыла в пенообразователе, % |
Плотность получаемого пенобетона кг/м3 |
Прочность на сжатие пенобетона кг/см2 |
|
10 |
431 |
13,4 |
|
20 |
380 |
12,5 |
|
30 |
300 |
10,0 |
|
40 |
310 |
11,0 |
|
50 |
306 |
9,5 |
|
60 |
308 |
9,0 |
|
70 |
301 |
7,4 |
|
80 |
304 |
8,0 |
|
90 |
308 |
6,0 |
|
100 |
300 |
5,5 |
|
Таблица 6.4.1-1 Составляющие пенобетона, расход на 1 литр смеси |
Приготовление пенобетона на жидком стекле заключается в перемешивании жидкого стекла, отвердителя (кремнийфтористого натрия) с заполнителями и отдельно приготовленной пеной.
Твердеет он в естественных условиях при температуре более +5 °С в течение 1-2 суток. Сушка при температуре +60-80 °С сокращает процесс твердения до 10 часов.
Физико-механические свойства жидкостекольного пенобетона можно гибко менять, варьируя концентрацию мыльного раствора (см. таблицу 6.4.1-1):
Все составы изготавливались по следующей рецептуре:
- натриевое жидкое стекло плотностью 1,34 г/см3 - 250 г;
- кремнийфтористый натрий - 50 г;
- молотый песок - 150 г;
- пенообразователь - 36 см3.
Пенобетон на жидком стекле достаточно прочен. Он даже прочнее автоклавного газосиликата - при одинаковой плотности. Никакой другой вид пенобетона на цементной основе не может похвастаться подобным (см. таблицу 6.4.1-2).
Коэффициент теплопроводности пенобетона на жидком стекле, определенный методом постоянного источника тепла. Приведенные в таблице 6.4.1-3 Данные свидетельствуют, что теплопроводность пенобетона зависит не только от средней плотности, но и от строения веществ, входящих в его состав. При средней плотности в 200 кг/м3 коэффициент теплопроводности на аморфных формах кремнезема (тонкомолотое бутылочное стекло, минеральная вата) ниже, чем на кристаллических (молотый кварцевый песок) и составляет 0,066 и 0,071 Вт/(м^°С) соответственно.
Термическую стойкость пенобетона на жидком стекле проверяли на образцах-кубах с ребром размером 7.07 см.
|
Средняя плотность пенобетона кг/м3 |
Прочность пенобетона в кг/см2 |
|
|
Пенобетон на жидком стекле |
Ячеистый газосиликат |
|
|
100 |
0,9 |
- |
|
200 |
3,8 |
- |
|
300 |
10 |
- |
|
400 |
22 |
15 |
|
500 |
39 |
25 |
|
600 |
58 |
33 |
|
700 |
74 |
50 |
|
800 |
92 |
72 |
|
900 |
110 |
98 |
|
Таблица 6.4.1-2 Зависимость прочности пенобетонов различного вида |
|
Вид пенобетона |
Средняя плотность, кг/м3 |
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м^°С). |
Изменение теплопроводности пенобетона по отношению к пеностеклу(АХ), % |
|
|
Пенобетон на жидком стекле |
Пеностекло равной плотности из расплава (по СНиП, для сравнения) |
|||
|
Пенобетон на основе жидкого стекла с наполнителем из кристаллического SiO2 (молотый песок) |
100 |
0,051 |
- |
- |
|
150 |
0,062 |
- |
- |
|
|
200 |
0,073 |
0,0697 |
+ 4,7 |
|
|
250 |
0,081 |
0,081 |
0 |
|
|
300 |
0,093 |
0,093 |
0 |
|
|
350 |
0,109 |
0,102 |
+ 6,9 |
|
|
400 |
0,130 |
0,116 |
+ 12 |
|
|
То же, Наполнитель - аморфное SiO2 (молотое бутылочное стекло, мин. вата) |
204 |
0,066 |
0,0697 |
- 5,3 |
|
240 |
0,070 |
0,079 |
- 11,4 |
|
|
260 |
0,072 |
0,0837 |
- 13,9 |
|
Таблица 6.4.1-3 Теплопроводность пенобетона на жидком стекле в зависимости от плотности и вида заполнителя |
Образцы нагревали при 720 °С в течение 45 минут, затем извлекали из печи, охлаждали до +30-40 °С в потоке воздуха 0 °С и снова помещали в печь. До разрушения образцы выдержали 12 циклов смены температуры.
Предельная температура начала деформации образцов-цилиндров диаметром 36 и высотой 50 мм под нагрузкой 0.5 кг/см2 составила 760 °С. Таким образом, пенобетон на жидком стекле может быть использован при температуре до 800 °С.
