Aprospect.ru

Агентство недвижимости
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

1. 7 Твердение бетона

1.7 Твердение бетона

Твердение бетона. Нормальный рост прочности бетона происходит при положительной температуре (15. 25° С) и постоянной влажности.

Соблюдение этих условий особенно важно в первые 10. 15 суток твер­дения, когда бетон интенсивно набирает прочность (рис. 18).

Что бы поверхность бетона предохранить от высыхания, ее покрывают песком, опилками, периодически ув­лажняя их. Эффективна за­щита поверхности бетона от испарения влаги полимер­ными пленками, битумны­ми и полимерными эмуль­сиями.

В зимнее время твердею­щий бетон предохраняют от замерзания различными ме­тодами: методом термоса, когда подогретую бетонную смесь защищают тешгоизоляционными материалами, и подогре- ‘ вом бетона во время твердения (в том числе и электропрогрев).

На заводах сборного железобетона для ускорения твердения бетона приме­няют тепловлажностную обработку — прогрев при постоянном поддерживании влажности бетона насыщенным паром при температуре 85. 90° С. При этом время твердения железобетонных изде­лий до набора ими отпускной прочности (70. 80 % марочной) сокращается до 10. 16 ч (при твердении в естественных условиях для этого требуется 10. 15 дн).

Рисунок 18 Кривые нарастания прочности бетона:

1 — нормальное твердение при 20°С; 2 — пропаривание при 85°С; 3 — авто­клавная обработка в среде насыщенно­го пара при 175°С (давление пара 0,8 МПа)

Для силикатных бетонов используют автоклавную обработку в среде насы­щенного пара высокой температуры175. 200 0 С и при давлении 0,8. 1,3 МПа. В этом случае процесс твердения длится 8. 10 ч (рис. 19).

Для ускорения набора прочности бетоном применяют быстротвер-деющие (БТЦ) и особо быстротвердеющие (ОБТЦ) цементы. Быстрее других достигает марочной прочности (за три дня) бетон на глинозе­мистом цементе, однако последний нельзя использовать при темпера­туре окружающей среды во,время твердения выше 30. 35° С.

Рисунок 19 Влияние условий хранения на нарастание прочности бетона: 1 – постоянное водохранение; 2 – постоянное воздушное хранение; воздушное хранение после начального водного хранения: 3 – 3 сут.; 4 – 7 сут.; 5 – 14 сут.; 6 – 28 сут.

1.8 Тепловлажностная обработка бетона. Особенности зимнего бетонирования

При возведении монолитных конструкций на строительной площадке бетон твердеет в условиях, которые зависят от вре­мени года и климатических особенностей местности.

На рост прочности бетона большое влияние оказывают температурно-влажностные условия твердения. Снижение влажности воз­духа вызывает испарение воды с поверхности отформованно­го изделия, что приводит к обезвоживанию бетона, прекра­щению набора прочности в условиях дефицита воды (рис. 19) и формированию дефектной, водопроницаемой структуры.

Поэтому бетон необходимо хранить во влажном состоянии при нормальных условиях (температура 20 ± 2°С, влажность 95 — 98%) не менее 7 суток после бетонирования, а при более вы­соких температурах твердения до достижения 50—70% мароч­ной прочности.

Снижение температуры твердения, что имеет место при производстве бетонных работ в осенне-весенний период, вследствие снижения химической активности воды, заторма­живает процесс набора прочности (рис. 20), что в большей степени характерно для портландцементов с минеральными добавками ( ШПЦ, ППЦ). Установлено, что при понижении температуры до отрицательной (—5°С) твердение бетона очень замедленно продолжается за счет незамерзающей воды, со­держащейся в мельчайших порах (рис. 20).

Дальнейшее по­нижение до -10°С и ниже прекращает процесс гидратации. Последующее нарастание прочности при оттаивании бетона и набор марочной прочности зависят от происшедших структур­ных изменений в бетоне.

Если замораживание произошло сразу после укладки бетона в конструкцию, то дальнейшее повыше­ние температуры приводит к оттаиванию бетона и набору им заданной марки.

Если бетон замерз после набора той «крити­ческой» прочности, когда сформировавшаяся структура бетона уже способна к восприятию без разрушения давления замер­зающей воды, то потери конечной прочности будут малы. Зна­чительный недобор прочности (30-40%) может иметь место только при условии замораживания бетона на стадии форми­рования структуры, когда напряжения, возникающие от дав­ления льда, вследствие увеличения его объема по отношению к воде на 9% выше, чем прочность контактов между кристал­лическими продуктами гидратации.

Бетонирование в зимний период

Технологии строительства с применением бетонирования и получения искусственного камня, переходом однородной пластичной бетонной массы в твердое состояние рассчитаны на теплое время года. Летом монолитная плита набирает 70 % прочности в течение 7 суток от момента укладки. Зимой для этого требуется месяц. Останавливать строительство на холодный период нерационально. Укладку строительных смесей, когда средняя температура за сутки температура опускается ниже 5 0 С называют зимним бетонированием. Показатель регламентирован СП 70.13330 и СНиП 3.03.01.

Чем отличается зимнее бетонирование от летнего

Бетонная смесь представляет пластичное тесто. Она получена соединением цемента, воды, инертных наполнителей – песка и щебенки. Цемент состоит из кальциевых силикатов C2S, C3S, алюминатов C3A, и четырехкальциевого феррита C4AF. В соединении с водой образуется бетонный камень. Происходит кристаллизации сложных гидратов. Процесс неспешный, основанный на получении комплексов гидросиликатов. Результат – набор прочности монолитом в течение 28 суток при температуре массы 5-20 градусов.

Читайте так же:
Тяжелый цементный бетон свойства

Химизм процесса получения искусственного камня из бетонного теста:

  • C3S трехкальциевый силикат 3CaOxSiO2 участвует в реакции кристаллизации во все периоды нарастания прочности камня. Реакция экзотермическая, греет заливку до начала твердения.
  • C3A, формула 2CaOxAl2O3 начинает создавать структуру скелета с самого начала схватывания и активен первые дни, наиболее важные в зимних условиях.
  • C2S и C4AF соединения проявляют активность через месяц, продолжая упрочнять конструкцию.

В холоде скорость реакции гидратации замедляется до нуля, вода превращается в лед и разрушает структуру за счет внутреннего давления. Если жидкий бетон перемерз до вступления в реакцию гидратации, камень не образуется. Это значит, на практике нужно выполнить 3 условия:

  • Ускорить процесс твердения массы за счет повышения температуры всех компонентов до смешения.
  • Использовать химические добавки, ускоряющие гидратацию бетона и снижающие температуру образования льда.
  • Подогревать бетонное тесто до застывания энергией, поступающей извне.

Все способы зимней укладки основаны на комбинации перечисленных условий схватывания и твердения искусственного камня.

С достижением критической прочности бетона (50 % от марочной), разрушительные усилия воды сводятся к минимуму. Но следует учесть, распалубку можно проводить при твердении искусственного камня до 70 %. Главная задача зимнего бетонирования – создать условия, чтобы массив отвердел в кратчайшие сроки.

Плюсы и минусы зимней заливки

Работа с цементными составами зимой сложна, но остановить стройку на длительный период – оставить рабочих без заработка, остановить заводы ЖБИ – недопустимо.

  • Зимой компоненты для производства бетона стоят дешевле.
  • По замерзшему грунту легче доставить материалы, не разбивая дорогу на болотистой местности.
  • Можно устанавливать фундамент на слабом или сыпучем грунте.
  • Проще найти рабочих на тяжелый физический труд.
  • Требуется систематический контроль за температурой массы бетона на этапах заливки, схватывания и упрочнения бетона.
  • Применение портландцемента и химических ингредиентов, влияющих на процесс набора прочности и снижающих температуру образования льда в смеси.
  • Ограниченное время на транспортировку смеси с РБУ.
  • Высокие энергозатраты.

Методы зимнего бетонирования

Чтобы прочность массива при зимней заливке соответствовала нормативам, используют две технологии:

  • Холодный способ.
  • Теплая укладка.

Конечная цель – набор прочности камня в результате кристаллизации гидратированных частиц. Предотвращение образования в цементном тесте льда.

Укладка цементного теста холодным способом

Схватывание и твердение смеси происходит в результате химических реакций с выделением тепла. Но повышение температуры на 2-3градуса в холодное время недостаточно. Важно сохранить температуру бетона, утепляя поверхность и бока специальными матами.

В зимних композициях применяется портланд цемент, глиноземистый и другие быстротвердеющие марки. Для быстрого набора прочности бетона зимой рекомендуется использовать цемент маркой выше, чем заложено в проекте. Ускорит процесс уплотнения при заливке вибраторами и снижение количества воды в бетонном тесте.

При нулевой температуре процесс схватывания прекращается. Зимой на РБУ необходимо использовать подогретые ингредиенты, изменить порядок смешивания компонентов. Применять специальные химические добавки, ускоряющие процесс набора прочности и предотвращающие замерзание бетона.

Как подогреть массу бетона до укладки

В зимний период РБУ готовят теплую смесь для бетонирования. В нагретую воду добавляют инертные материалы не уличного хранения, потом цемент.

Виды цементаТемпература воды 0 СТемпература массы на выходе
Пуццолановый, шлакопортландцемент8035
Быстротвердеющий портландцемент6030
Глиноземистый4025

Общий замес продолжается в полтора дольше летнего, к месту заливки раствор доставляется нагретым до 20-30 градусов. Заливается смесь ускоренно, чтобы избежать охлаждения. В теплой массе схватывание начинается быстро, транспортное плечо должно быть коротким. При заливке массива обязательно применение бетононасоса. В зимнее время правило непрерывной укладки должно соблюдаться неукоснительно.

Важно, конструкции под прием подогретой массы также готовятся. С них счищается снег и наледь, прогревается ранее уложенное основание.

Прогрев и уплотнение обеспечивают равномерность структуры бетона его прочности. На период застывания теплую массу накрывают специальными теплоизоляционными плитами, рулонными материалами.

Использование противоморозных добавок

Дополнительные химические соединения в бетон добавляют в расчетных количествах, ориентируясь на показатели окружающей среды, толщину слоя и марку цемента. Использование противоморозных добавок понижает образования льда и ускоряет гидратацию.

Химические добавки зимой полезны для заливки бетона любым способом. Выбирать их нужно в соответствие обстоятельствам. Следует соблюдать инструкции по введению противоморозных добавок.

Применяемые зимой соли, образующие в растворе электролиты агрессивны, могут позже проявлять себя высолами на поверхности бетона, ускорять коррозию металла в железобетонных конструкциях. Готовые комплексные смеси ускоряют прирост марочной прочности, повышают адгезию с арматурой, служат ингибиторами коррозии. Составы улучшают пластичность бетона, обладают ингибирующими свойствами. На ответственных объектах рекомендуется применять комплексы с пластификаторами.

Существует 3 группы зимних добавок в цементную массу.

  • Группа веществ, способных вызвать слабую экзотермическую реакцию. В нее входят соли-электролиты карбамид, органические многоатомные спирты.
  • Модификаторы на основе хлорида кальция – разогревают массу длительное время, ускоряют гидратацию, но заменены формиатами кальция и натрия или готовыми добавками заводского изготовления.
  • Трехвалентные сульфатные соли железа и алюминия – ускоряют гидратацию, но почти не повышают температуру массы.
Читайте так же:
Цемент марки 900 применение

Цена противоморозных добавок зависит от стоимости их получения и эффективности в малых дозах.

У строителей пользуются спросом недорогие соли-электролиты поташ, нитрит натрия, применяемые в пропорции.

Однако необходимо помнить хлориды и натриевые соли приводят к коррозии арматуры. Их нельзя использовать, если смесь содержит высокощелочной цемент с алюмосиликатами С3А. Специалист по технологии силикатов подбирает добавку, эффективно работающую в конкретных условиях. Необходимо учитывать инструкцию по применению состава, напечатанную на упаковке.

Промышленность предоставляет готовые стандартные составы с пластификаторами, например:

  • гидрозим;
  • лигнопан;
  • победит-антимороз;
  • гидробетон С-3М-15, и другие.

Технология теплой укладки

Нагревание уложенного массива, близлежащей зоны внешними источниками тепла в период набора монолитом критической плотности называют теплым бетонированием. За счет подогрева массы до 50 0 С происходит быстрый набор жесткости и прочности монолита. Нагревание можно обеспечить, используя электрическую энергию. Бетонное тесто нагревают не выше 70 градусов. Подобные условия обеспечивают быстрое твердение монолита.

  • Электродный подогрев через опалубку, когда тепло выделяется при прохождении тока сквозь бетонную толщу.
  • Инфракрасным нагревом воздействуют на арматуру и специальный укрывной материал, прогревающих массив.
  • Используют разложенные на поверхности залитой массы сетки из проводов, выделяющие тепло при прохождении электричества.
  • Индукционный метод, когда тепло от индуктора передается в монолит через арматуру.

Все перечисленные способы энергозатратны, что негативно влияют на стоимость строительства.

Применение тепловых пушек

Шатровой обогрев выполняют подачей разогретого воздуха или пара под герметичный купол, установленный над бетонным пирогом. Испытанное оборудование – тепловые пушки. Шатер представляет тент из ПВХ материала. Пушки устанавливаются внутри, на временный каркас. Для набора критической плотности с применением тепловых пушек требуется до 3 суток.

Метод термоса

Если монолит массивный, с малой площадью контакта с окружающей средой, применяется сохранение тепла, полученного в ходе реакции гидратации. Заливка в утепленную опалубку, укрытие минматами и пленкой ПВХ даст возможность сохранить температуру объекта на момент набора критической плотности.

Технология низкотемпературной заливки способом термоса в последние годы стала более совершенной. Используют смеси с электроподогревом в бункере до 70-80 0 С. Нагрев скорый, в 2 этапа, перед самой укладкой в утепленное ложе. При этом лабораторный контроль сопровождает процесс до полного остывания массы. Для этого в массиве формируются скважины в контрольных точках. Их расположения и размеры регламентированы стандартом.

Для ленточных фундаментов, монолитной плиты подходит метод горячего термоса. Основание под заливку – керамзитовая крошка, нагретая до температуры 200-300 градусов. После остывания поверхности до 100 0 С заливается теплый бетон с уплотнением. Весь массив закрывается утепляющими матами и герметичной пленкой.

Когда применяют паровой прогрев цементного теста

Тонкостенные конструкции с большой открытой площадью интенсивно испаряют воду при нагревании. Недостаток воды затрудняет гидратирование монолита, ведет к растрескиванию поверхности. Использование парового прогрева снимает перечисленные проблемы. В паровую рубашку подается насыщенный пар, нагретый до 80-95 0 С. При этом сам материал не должен нагреваться выше 70 0 . Кратковременный нагрев ускоряет твердение цементных композитов.

Если используется воздушный обогрев, необходимо обеспечить герметичность кожуха, чтобы отходящие газы не уносили влагу.

Заключение

Выполнять бетонирование строительных конструкций зимой можно. К весне фундамент приобретет нужную структуру. Главное, не допустить перемерзания раствора и довести объект до критической плотности, используя предложенные методы. Тогда качество заливки будет соответствовать расчетным показателям прочности. Если вы сомневаетесь в своих возможностях – обратитесь к специалистам компании ЕвроБетон. Воспользуйтесь контактным телефоном и получите бесплатную консультацию.

Огнеупорный (огнестойкий) бетон: виды и область применения

Железобетонные конструкции кажутся нам надежными преградами огню, но обычные бетонные смеси, используемые при их создании, часто не выдерживают резкого нагрева до высокой температуры, становятся хрупкими, начинают быстро разрушаться. Поэтому при возведении ряда объектов, для защиты оборудования необходим жаропрочный бетон.

Что это такое и назначение

Жаростойкий, огнестойкий бетон, по определению ГОСТ 25192-2012, устанавливающего классификацию и технические требования ко всем видам бетонов – это бетон назначением которого является эксплуатация при высоких температурах в диапазоне 800-1800 ℃.

От других видов бетонных смесей этот специфический по назначению и применению вид строительных материалов отличается не только стойкостью к открытому огню, длительному воздействию высокотемпературных тепловых потоков, но и не снижением в этих жестких условиях основных эксплуатационных параметров – сохранением прочности, отсутствием деформации, поверхностного, глубокого разрушения структуры.

Достигается это добавками в основу из огнестойких цементов различных связующих (специальных добавок) прошедших при получении высокотемпературный обжиг. Поэтому в процессе затвердевания огнеупорного бетона образуется прочная, подобная природному камню, структура, не требующая обжига перед эксплуатацией, но готовая к огневым, тепловым нагрузкам.

Читайте так же:
Сульфоалюминатный цемент что это

Соответственно, этот материал не используют при возведении типовых зданий, а применяют в виде товарных огнестойких бетонных смесей, готовых изделий – огнеупорных блоков, монолитных конструкций при строительстве особо важных объектов, в том числе транспортной инфраструктуры, например, автомобильных, железнодорожных тоннелей, подземных инженерных коммуникаций.

Используется также при возведении промышленного оборудования, работающего в высокотемпературном диапазоне – для монолитной футеровки котлов ТЭЦ, доменных, мартеновских печей, агрегатов обжига минеральных материалов; для облицовки ковшей транспортировки, розлива чугуна, стали, других расплавленных металлов.

по физическим свойствам

По физическим свойствам, области применения огнеупорные бетоны подразделяют на два вида:

  • Тяжелые или конструкторские, используемые для отливки строительных конструкций, подовых оснований печей, котлов.
  • Легкие (ячеистые) или теплоизоляционные, применяемые для футеровки стенок, сводов корпусов печного оборудования, торкретирования внутренней поверхности аппаратов химической промышленности.

от рабочей температуры

В зависимости от рабочей, пиковой температуры эксплуатации различают три вида огнестойких бетонов:

  • Жаропрочный с рабочей температурой до 1000 ℃, выдерживающий кратковременный нагрев до 1500 ℃.
  • Огнеупорный, эксплуатирующийся в температурном диапазоне от 1500 до 1800 ℃.
  • Высоко огнеупорный с температурой эксплуатации до 1800℃, выдерживающий пиковый нагрев до 2300 ℃.

Отечественная продукция в виде сухих готовых смесей на рынке представлена следующими товарными марками:

  • АСБС – алюмосиликатные огнеупорные бетоны.
  • СБК – с корундовыми добавками.
  • ШБ-Б – с шамотным боем.
  • «БОСС-200» – бетонная огнеупорная сухая смесь.
  • ТИБ – теплоизоляционный бетон.
  • ВГБС – с высоким содержанием огнестойкого глиноземистых цементов.
  • ССБА – смесь сухая бетонная армирующая.
  • СБС – самовыравнивающая бетонная смесь.

От зарубежных компаний производителей:

  • Pro cast 12 – наливной бетон для доменных печей.
  • Calcestruzzo refrattario.
  • Promacret-PF.
  • Rath CARATH.

Различия образцов огнеупорного бетона

Состав и свойства

Основа огнестойкого бетона – это огнеупорный цемент, являющийся вяжущим элементом, скрепляющим все другие компоненты в однородную, целостную структуру.

  • Портландцементы высоких марок.
  • Основа из портландцемента с добавлением зольных, металлургических шлаков, обладающая повышенной вязкостью.
  • Глиноземная цементная основа с добавлением силикатов (жидкого стекла).
  • Глиноземистый цемент (ГЦ) с содержанием оксида алюминия до 55 %, температура плавления которого доходит до 1500 ℃.
  • Высокоглиноземистый цемент (ВГЦ), в котором содержание Al2O3 доходит до 70 %, с температурой плавления – до 1800 ℃.

Применение огнеупорного бетона в металлургии

Применение огнеупорного бетона в металлургии

Наиболее применяем ВГЦ, являющийся гидравлической связкой при производстве как тяжелых, так и легких (ячеистых) бетонов с высокой стойкостью к огню, сильному нагреву.

Глиноземистые цементы – это весьма распространенные компоненты сухих готовых смесей для получения огнестойкого бетона: торкрет-масс, кладочных растворов. К их положительным свойствам относят:

  • Быстрое нарастание прочности – до 70 МПа после заливки, торкретирования.
  • Выделение тепла при затвердевании, что позволяет проводить работы при отрицательной температуре без подогрева.
  • Высокая плотность бетона огнеупорного, полученного на их основе – до 2 тыс. кг/м 3 .
  • Устойчивость к агрессивному воздействию среды, что позволяет использовать их в качестве защитного слоя в аппаратах химических производств с высокой температурой технологического режима.
  • При воздействии открытого пламени, высокотемпературных тепловых потоков происходит спекание бетона, изготовленного на основе глиноземистых марок огнеупорного цемента в однородную керамическую массу.

Второй неотъемлемый компонент огнеупорного бетона – это негорючий наполнитель, в качестве которого используют:

  • Бой шамотного, магнезитового кирпича.
  • Магнезит, андезит.
  • Хромитовую руду.
  • Металлургические шлаки.
  • Золу тепловых станций.
  • Базальт, диорит, корунд.
  • Вулканическую пемзу.
  • Обожженную каолиновую глину.

Все виды наполнителей при производстве и подготовке к использованию измельчаются до необходимых по стандартам фракций, проходят термическую обработку, поэтому их свойства под воздействием огня, сильного нагрева неизменны, как и не происходит химических, физических изменений, влияющих на целостность, прочность структуры жаростойкого бетона.

Эксплуатационные характеристики

Основные характеристики огнеупорных бетонов, кроме высокой огнестойкости:

  • Надежная термоизоляция.
  • Высокая прочность, неразрушимость даже при резких перепадах температуры.
  • Усиление свойств в процессе эксплуатации.
  • Отсутствие необходимости в обжиге после окончания работ по заливке, торкретированию.
  • Снижение затрат при использовании готовых смесей, которые несложно довести до требуемой консистенции непосредственно на строительном объекте.

Часто у возникает вопрос – как сделать огнестойкий бетон своими руками?

Необходимо это для того, чтобы выполнить из него стационарную печь для барбекю, тандыр или камин.

Невзирая на советы «диванных гуру» из интернета, недостаточно добавить к обычной бетонной смеси специальные огнестойкие добавки, а также невозможно самостоятельно подобрать необходимые ингредиенты согласно заводской рецептуре огнеупорного бетона. В любом случае получившийся материал будет походить на желаемое лишь названием, не обладая требуемыми эксплуатационными характеристиками, но, изготовить жаропрочный бетон в домашних условиях все же возможно.

Читайте так же:
Цементные трубы для забора

Монтаж печи с использованием огнеупорного бетона

Монтаж печи с использованием огнеупорного бетона

Для этого необходимо:

  • Приобрести сухую смесь заводского производства с необходимыми свойствами.
  • Использовать для приготовления заливочного, кладочного раствора именно то количество воды на 1 кг смеси, как это указано в инструкции по применению.
  • Для перемешивания нужно использовать лопастную бетономешалку с электроприводом, так как вручную невозможно получить однородную консистенцию бетонного раствора.
  • При сушке необходимо сбрызгивать поверхностный слой водой для равномерной гидратации бетонной структуры, увеличения ее прочности.
  • Не следует прежде установленных сроков окончательного отвердевания производить нагрев, эксплуатацию печей, каминов, где для заливки, кладки применялся огнеупорный бетон.

Кроме того, большинство готовых огнеупорных смесей обладают короткими сроками гарантийного хранения, поэтому стоит приобретать их незадолго до использования.

Требования нормативных документов (норм)

Изложены в следующих государственных стандартах:

    – о классификации огнеупоров, дающий определение огнеупорной бетонной массе, как смечи огнеупорного цемент, наполнителей, добавок и жидкости, готовой к использованию. – о регламенте подготовки образцов огнеупорных бетонов для сертификационных испытаний. – о применении ультразвукового метода контроля качества огнеупорных бетонных изделий.

Кроме того, с 01.04.2019 года вступит в действие ГОСТ 34470-2018, который установит технические условия для огнеупорных бетонов.

Область применения

Пожаростойкий, огнеупорный бетон востребован в следующих отраслях промышленного производства, строительства:

  • На предприятиях черной, цветной металлургии при возведении, ремонте доменных, мартеновских печей, индукционных печей выплавки алюминия, меди, цинка; для футеровки транспортных, разливочных ковшей, отливочных форм.
  • Как носитель химических катализаторов технологических процессов по переработке углеводородного сырья, в органическом синтезе.
  • Для футеровки котлов тепловых, технологических теплоэлектростанций.
  • Для термоизоляции подов, корпусов, сводов промышленного оборудования.
  • Для печей, каминов в качестве заливочного, кладочного раствора, в том числе при устройстве дымоходов, труб, противопожарных разделок, отступок.
  • При производстве малоразмерных огнеупорных изделий.

А также в других случаях, когда к бетонным конструкциям предъявляются требования по стойкости к огню, постоянному сильному нагреву, перепадам температуры, с сохранением прочности, физической, химической стабильности используемого материала в таких жестких условиях.

Огнеупорные и кислотоупорные цементы в строительстве

жаропрочный, кислотоупорный цемент и их применение

Одним из актуальных эксплуатационных свойств цементов являются их огне- и кислотостойкость. Обычные растворы на основе портландцемента теряют прочность уже при 250 °С, а при 500 °С начинают активно разрушаться. Содержание кислот в окружающей среде также пагубно влияет на прочность и долговечность строительного материала.

Как высокая температура и кислоты разрушают изделия из цемента

В составе цементных растворов содержится гидроксид кальция – продукт гашения извести водой. При нагревании происходит его разложение до оксида кальция и воды, испаряющейся в окружающую среду. После остывания образовавшийся оксид кальция (негашеная известь) начинает интенсивно впитывать влагу из воздуха, вступая с ней в реакцию.

Кислоты, содержащиеся в воде, вступают во взаимодействие с соединениями кальция, постепенно вымывая их из цементного раствора. Даже слабая угольная кислота, образующаяся при растворении углекислого газа в воде, оказывает весьма разрушительное действие. Сохранить термическую устойчивость и противостоять кислотам позволяет специальный химический состав.

Производство и компоненты

Для придания материалу свойства термической стабильности применяются два пути:

  • введение в состав обычного портландцемента специальных химических добавок, препятствующих возникновению оксида кальция при нагревании. В качестве таких добавок применяется кремнезем (оксид кремния) и фосфаты щелочных металлов. При повышении температуры образуются силикаты или фосфаты кальция, практически не подверженные дальнейшему температурному воздействию;
  • использование специальных, не чувствительных к нагреву композиций. Наиболее популярным и используемым является высокоглиноземистый цемент.

В состав материала входят очищенные бокситы с высоким содержанием глинозема (оксида алюминия) и известняк (карбонат кальция). Конечное содержание глинозема составляет не менее 60 %, а оксида кальция – не более 35-40 %. Примеси оксидов других элементов незначительны и составляют в сумме 3-5 %.

Получение термостойкого цемента заключается в тщательном смешивании компонентов и последующем обжиге. Образующиеся при этом конгломераты или брикеты называются клинкером и подвергаются дроблению и просеиванию.

В состав кислотоупорного цемента входит кремнезем как наполнитель, кремнефтористый натрий (фторосиликат натрия) как ускоритель затвердевания и силикат натрия (жидкое стекло). Кремнефтористый натрий придает смеси дополнительные водоотталкивающие (гидрофобные) и кислотоустойчивые свойства.

Пропорции кремнезема и жидкого стекла составляют примерно 4 к 1 (в зависимости от нужных свойств и задачи). Содержание фторосиликата натрия в цементах, используемых для приготовления бетонов, составляет 8 %. Если цемент используется для замазок стыков и дефектов, доля фторосиликата не превышает 4 %.

Готовят кислотоупорный цемент путем заливки смеси фторосиликата и кремнезема жидким стеклом. Полученная смесь применяется только на воздухе, в связи с участием углекислого газа из воздуха в процессе схватывания.

Упаковки огнеупорного и кислотоупорного цементов

Как выглядит кислотоупорный цемент Кислотоупорный цемент Как выглядит огнеупорный цемент Огнеупорный цемент

Эксплуатационные свойства жаропрочного цемента

Приготовленные на основе портландцемента смеси имеют классические показатели прочности. Допустимый предел при проверке на сжатие составляет от 200 до 600 МПа/см2.

Читайте так же:
Раствор цементный м50 приготовление

Следует отметить, что термическая стабильность таких составов проявляется при температурах не более 400-500 °С. Длительное воздействие открытого пламени или раскаленных предметов уменьшает прочность цементов и приводит к возникновению дефектов.

Наиболее жаростойкие цементы, выполненные на основе глинозема, выдерживают все достижимые в быту температуры. Высокоглиноземистые покрытия обладают термостабильностью порядка 1600 °С и выше. Повышение температуры эксплуатации приводит к увеличению жаропрочности, поскольку происходит спекание цементной массы до керамического состояния.

Платой за высокую огнестойкость глиноземистого цемента является меньшая прочность. Выдерживаемое давление таких растворов составляет 25-35 МПа/см2.

Пример использования жаропрочного цемента для изготовления садового барбекю:

Кислотоупорные цементы – ограниченная сфера применения

Прочность кислотоупорных цементов составляет 30-40 МПа/см2. Стойкость материала к действию кислот увеличивается с повышением концентрации кислоты. Единственным веществом, активно разрушающим кислотоупорное стекло, является фтористоводородная (плавиковая) кислота.

Причины разрушения кислотоупорного цемента со временем эксплуатации следующие:

  1. Водная среда – несмотря на относительную твёрдость цементного раствора, под воздействием воды составляющие компоненты из него вымываются. Для повышения гидрофобности цемента используются различные покрытия, ставящие цель оградить поверхность от контакта с водой.
  2. Щелочная среда эксплуатации – чем выше pH среды, тем быстрее будет происходить разрушение. Причина заключается во взаимодействии оксидов алюминия в составе цемента с щелочью.
  3. Воздействие пониженных температур. Высокая хрупкость «жидкого стекла» обуславливает невозможность его использования в сильные морозы (ниже -20 °С).

Особенности работы – приготовление и использование растворов специальных цементов

Порядок подготовки огнеупорных составов принципиально не отличается от приготовления портландцемента:

  • в бетономешалке готовится сухая смесь компонентов в заданных пропорциях (отношение цемент : песок обычно составляет 1 : 4);
  • после перемешивания добавляется вода до получения тестообразной консистенции. Поскольку жаропрочные материалы имеют особые параметры вязкости и высокую скорость затвердевания, при добавлении воды лучше пользоваться рекомендациями производителя. Добавляя воду «на глаз», легко ухудшить прочностные характеристики строящейся конструкции;
  • использование раствора для заливки в формы, опалубку или для кладки огнеупорного кирпича. В случае высокоглиноземистого цемента после добавления воды нужно действовать оперативно, чтобы не допустить преждевременного схватывания раствора;
  • сразу по окончании работ следует почистить и вымыть строительное оборудование – убрать затвердевший через день раствор окажется непростой задачей.

При небольшом объёме огнеупорных растворов на основе портландцемента смешивание компонентов можно проводить вручную в широких емкостях – тазах, ночвах или ванне. Для глиноземистых цементов необходимо применение бетономешалки.

Кислотоупорные цементы готовятся путем разведения и смешивания сухой смеси (песок и ускоритель схватывания) с жидким стеклом в рекомендованных производителем пропорциях. На промышленных стройках существуют налаженные приспособления для получения раствора. В домашнем строительстве готовить смеси удобно в широкой и достаточно глубокой емкости (ведро, глубокий таз).

Если цементный раствор с жидким стеклом заливается в подготовленную форму, необходимо обеспечить доступ воздуха к цементной смеси. В противном случае скорость твердения будет недостаточно высокой и часть состава успеет вытечь через трещины в опалубке.

Плюсы и минусы цементов – оцениваем материалы

Подведем итоги положительных и отрицательных сторон огне- и кислотостойких цементов, оценивая их показатели в виде таблицы.

Характеристика материалов по пятибалльной шкале

ПараметрОгнестойкий цементКислотостойкий цемент
Цена«4» — в зависимости от условий применения, можно выбрать составы на основе дешевого портландцемента или более дорогого (20-25 руб./кг) высокоглиноземистого цемента«1» — самый дорогой из существующих на рынке цементов. Стоимость достигает почти 100 руб./кг
Практичность«4» — работать со смесями, отличающимися быстрым схватыванием, не очень удобно«2» — возможно применение лишь для узких задач. Для широкого применения кислотостойкий цемент слабо пригоден
Внешний вид«5»«5»
Простота изготовления«4» — введение дополнительных компонентов увеличивает производственные затраты«3» — приготовление гомогенного раствора на основе жидкого стекла – утомительное занятие
Трудоемкость при использовании«5»«3» — довольно сложно аккуратно перемешать клейкую и вязкую субстанцию
Экологичность«4» — перчатки, очки и респиратор должны быть всегда под рукой при работе с цементом«2» — кислотостойкий цемент нежелательно использовать при возведении зданий для хранения пищевых продуктов

Несмотря на ряд эксплуатационных сложностей и высокую цену, огне- и кислотостойкие цементы необходимы как в частном, так и крупнотоннажном строительстве. При футеровке печей, каминов, выполнении химически стойких отводов и сливов нельзя обойтись без специальных вяжущих средств. Держать «про запас» такие материалы не стоит – длительное хранение никогда положительно не сказывалось на качестве цементной смеси.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector