Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов (стр. 2 )

Как видно из рисунков 1-3, условия твердения оказывают значительное влияние на набор конечной прочности бетона различных составов. Наилучшие результаты показывают бетонные образцы на ЗПЦ с добавкой МК. Это можно объяснить тем, что МК в результате пуццолановых реакций связывает свободную известь в золе, а также как высокодисперсный компонент уплотняет структуру бетона. При введении добавки Д1 также наблюдается значительный прирост прочности, как по сравнению с бетоном на бездобавочном ЗПЦ, так и с контролем, причём с увеличением содержания добавки в вяжущем прочность повышается. Несмотря на то, что в нормальных условиях прочность бетона на чистом ЗПЦ практически не уступает контролю, при ТВО эти составы показывают снижение прочности, что более наглядно проявляется при дальнейшем твердении. Это объясняется деструктивными явлениями, возникающими в золосодержащих материалах при ускоренном твердении бетона.

1-Контроль; 2- Контроль+ УП-2; 3- 65 % ПЦ + 35% БУЗ №1; 4- 35% БУЗ №1+5% Д1; 5-35% БУЗ №1+1% Д2; 6-35% БУЗ №1+3% Д1; 7-35% БУЗ №1+5%МК; Д1,Д2-химические добавки

Рисунок 1 –Прочность при сжатии бетона М 200 на ЗПЦ (БУЗ №1) в зависимости от условий твердения

1-Контроль; 2- Контроль+ УП-2; 3- 65 % ПЦ + 35% БУЗ №2; 4- 35% БУЗ №2+5%Д1; 5-35%БУЗ №2+1%Д2; 6-35%БУЗ №2+3% Д1; 7-35% БУЗ №2+5% МК; Д1,Д2-химические добавки

Рисунок 2 –Прочность при сжатии бетона М 200 на ЗПЦ (БУЗ №2) в зависимости от условий твердения

1- Контроль; 2- Контроль+ УП-2; 3- 65 % ПЦ + 35% БУЗ №3; 4- 35% БУЗ №3+5%Д1; 5-35%БУЗ №3+1%Д2; 6-35%БУЗ №3+3% Д1; 7-35% БУЗ №3+5% МК; Д1,Д2-химические добавки

Рисунок 3 –Прочность при сжатии бетона М 200 на ЗПЦ (БУЗ №3) в зависимости от условий твердения

Таким образом, заменяя часть цемента ВКЗ, мы не только получаем более дешёвое вяжущее, но и бетон на его основе с высокими прочностными свойствами. Добавление в ЗПЦ различных химических и минеральных добавок позволяет повысить прочность бетона на 35-60%.

СПИСОК литературЫ

1. Патрахина изменения состава и свойств золоцементных вяжущих и бетонов на их основе: Автореф. дисс. канд. техн. наук. – Барна0. – 21 с.

УДК 666.9.043.2

д-р техн. наук, профессор

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

, инженер

-ВКК»

, , магистранты

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

ЭФФЕКТИВНЫЕ ЖАРОСТОЙКИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ БЕТОНЫ

НА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ

Для повышения эффективности работы промышленных печей и тепловых агрегатов наряду с тяжелой футеровкой необходимо еще применение огнеупорных легковесов - весьма дорогостоящих и дефицитных керамических теплоизоляционных штучных изделий с пониженной теплопроводностью.

Низкая теплопроводность теплоизоляционных огнеупорных материалов обеспечивается созданием в них большого количества пор, заполненных воздухом.

При изготовлении пористых огнеупорных теплоизоляционных изделий часто используются методы введения в огнеупорную массу выгорающих добавок или газообразователей. Однако для производства шамотных и диатомитовых легковесных огнеупоров со средней плотностью 400-800 кг/м3 широко используется пеноспособ, т. е. введение заранее приготовленной пены для получения пористой структуры изделия.

В практике строительства жилья из ячеистых бетонов преимущество в эксплуатации имеют пенобетоны, нежели газобетоны. Основной недостаток газобетонов заключается в образующейся структуре, которая в основном состоит из сквозных пор. Пенобетонная технология, напротив, позволяет сформировать структуру материала, состоящую в основном из замкнутых пор, что положительно сказывается и на теплозащитных показателях.

Целью данной работы являлась разработка технологических параметров производства теплоизоляционного жаростойкого пенобетона на базе гидравлических вяжущих: ПЦ, ШПЦ ГЦ, ВГЦ.

Особенностью получения жаростойкого бетона на портландцементе является необходимость введения тонкомолотых добавок, которые связывают свободную известь. Выделение свободной извести обусловлено реакциями гидратации минералов портландцемента, главным образом, алита-трёхкальциевого силиката (3CaO·SiO2). Выделяющаяся при твердении свободная известь может гаситься влагой воздуха при нагреве, в результате чего происходят увеличение объёма, нарушение структуры и разрушение цементного камня.

В качестве тонкомолотых добавок используют в основном огнеупорные материалы, содержащие достаточное количество кремнезема SiO2, глинозёма Al2O3, оксида хрома Сr2O3, которые взаимодействуют с гидрооксидом кальция. К ним относятся: шамот, хромит, огнеупорная глина, гранулированный доменный шлак, пемза, артикский туф, лессовидный суглинок, зола-унос, керамзит, диатомит и другие. Уже при твердении портландцемента активная гидравлическая добавка (микронаполнитель) частично связывает гидрооксид кальция и переводит его в гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. При определённых условиях химическая реакция между активными добавками может продолжаться в затвердевшем бетоне. Реакция в твёрдой фазе между свободным оксидом кальция портландцемента и активной составляющей добавок происходит с образованием новых соединений: силикатов, алюминатов кальция, устойчивых при высоких температурах. Связывание свободного оксида кальция цементного камня делает невозможным её гашение влагой воздуха после охлаждения бетона [1].

Из литературных источников [2] известно, что на основе жаростойких вяжущих, включая гидравлические цементы, жидкое стекло и фосфатные связующие, были получены теплоизоляционные газобетоны и пенобетоны с регулируемой плотностью от 400 до 800 кг/м3. Для проведения исследований в качестве тонкомолотых огнеупорных добавок в композиции с гидравлическими вяжущими использовались алюмосиликатные и высокоглиноземистые техногенные продукты с предприятий Самарской области:

- керамзитовая пыль - попутный продукт, в производстве искусственного пористого заполнителя;

- отработанный катализатор ИМ-2201 - алюмохромистый тонкодисперсный отход нефтехимии;

- отработанная окись алюминия - гранулированный отход химической промышленности;

- алюминатный шлам - отход, образующийся в результате щелочного травления алюминиевых изделий на предприятиях цветной металлургии.

В результате экспериментальных исследований разрабатывались технологические параметры производства жаростойкого пенобетона способом изменения толщины стенок получаемой пены. Известно, что регулировать толщину стенок у пены возможно путем изменения ее кратности и применения ее минерализации. Этот способ получения пенобетона включает в себя следующие технологические операции: приготовление пены пониженной кратности, первичная минерализация пены сухим порошком вяжущего; вторичная минерализация тонкомолотыми или грубодисперсными огнеупорными компонентами. Достоинствами этого способа являются низкое водосодержание смеси, сравнительная простота и возможность регулирования структуры получаемой пены и пеномассы.

С целью получения толстостенных перегородок в ячеистой структуре пеномассы использовались пены пониженной кратности (до 7). Как известно [2], толстые жидкие пленки низкократных пен позволяют ввести в их структуру при вторичной минерализации более грубодисперсные огнеупорные компоненты, что невозможно при традиционной технологии, базирующейся на применении тонкостенных пен высокой кратности (более 15).

В связи с этим в работе использовался отечественный пенообразователь типа ПБ-2000 по ТУ 2481-185-05744685-01 производства , г. Иваново. Он позволяет получать пеномассы с кратностью до 7. Результаты исследований показали, что введение огнеупорных наполнителей в состав пенобетона повышает его прочность, способствует стабилизации пеноструктуры и увеличивает ее устойчивость.

По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработана технологическая схема производства теплоизоляционного жаростойкого пенобетона, которая включает в себя: помол гранулированных высокоглиноземистых отходов; приготовление сухой смеси вяжущего с тонкомолотой огнеупорной добавкой, приготовление пены и пеномассы путем введения при необходимости огнеупорных наполнителей. При формовании пенобетонных изделий с тяжелыми огнеупорными наполнителями возможно применение вибрирования смеси. Область применения, срок эксплуатации и эффективность жаростойких пенобетонов определяются совокупностью физико-механических и термических показателей.

Для повышения физико-термических показателей жаростойких пенобетонов гидравлического твердения и с целью повышения его первоначального электросопротивления были исследованы смешанные высокоогнеупорные связующие с применением тонкодисперсного алюмохромистого отхода нефтехимии - отработанный катализатор ИМ-2201, алюминатного шлама и различных гидравлических вяжущих.

Для получения смешанных высокоогнеупорных связующих в качестве глиноземосодержащего компонента использовали отработанный катализатор ИМ-2201, гидравлические цементы: портландцемент ПЦ-400-Д0, шлакопортландцемент ШПЦ-400. При введении указанных компонентов в композицию с отработанным катализатором образуются смешанные связующие, обладающие иными свойствами, чем чистый гидравлический цемент. Огнеупорности смешанных связующих возрастают практически прямо пропорционально количеству глинозёмсодержащего отхода, введённого в композицию. Сроки схватывания смешанных связующих удлиняются, но даже при введении 60-80% отхода ИМ-2201 сохраняется способность жаростойкого связующего схватываться в воздушных условиях и приобретать прочность. Первоначальное электросопротивление цементного камня также возрастает.

На основе проведенных исследований установлена возможность получения широкой гаммы жаростойких пенобетонов со средней плотностью 400-800 кг/м3, с прочностью при сжатии 0,5-6,5 МПа, теплопроводностью 0,22-0,37 Вт/м0С, термостойкостью 25-40 воздушных теплосмен, с температурой применения 900-15000С.