автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Жаростойкий бетон на комплексном вяжущем

Ррстовская-на-Дону государственная академия строительства

г Г и С Д

» 8 МАР На правах рукописи

Парамазова Фарида Шамильевна

УДК 666.974.2

Жаростойкий бетон на комплексном вяжущем (технология и свойства)

Специальность: 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Ростов-на-Дону 1996

- г -

Работа выполнена в Дагестанском Государственном техническом университете.

Научный руководитель - академик РИА, доктор технических наук, профессор Б.Д.ТОТУРШЕВ

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Невский В.А. - кандидат технических наук, старшлй научный сотрудши Чернов А.В.

Ведущая организация - Опытное научно-производственное . предприятие Минстроя РД

Завдта состоится марта 1996 г, в_часов на заседании диссертационного совета Д.063.64.01 в Ростовской-на-Дону го- .сударственной академии строительства по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, ауд. 232

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Просим Вас принять учазтие в защите и направить отзыв по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону. уд. Социалистическая, 162, РГАС

Автореферат разослан " февраля 1256 г. >>-_

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических кау$

-Л

Ю.Л.В£Ш£В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность , Перспективным направлением, отвечающим возросшим эксплуатационным требованиям и повьшенко экономической эффективности футеровки тепловых агрегатов предприятий черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов. нефтехимической промышленности и пр., является совершенствование жаростойких Сетонов,на основе которых можно изготовить сборные крупноразмерные изделия или монолитные конструкции. Применение при строительстве и ремонте тепловых агрегатов дает возможность механизировать производство, снизить их трудоемкость, повысить срок службы и производительность самих агрегатов.

Наиболее распространены жаростойкие бетоны на портландцементе, однако они обладают нивкой остаточной прочностью, термостойкостью и температурой применения.

В последние годы в ДГТУ. МГСУ, НШБе разработаны композиционные вяжущие на безводном силикате натрия и тонкомолотых огнеупорных наполнителях ( шамот, магнезит, кварцит и др.).

Активное управление структурой и эксплуатационными свойствами бетонов на их основе путем изменения .различных технологических Факторов.* содержания силиката »атрия.' вида и количества тонкомолотых огнеупорных добавок, гранулометрии, вида и природы крупного заполнителя, режимов н способов уплотнения бетонных и растворных смесей, их исходного водосодержания и т.п. позволило создать надежную технологию жаростойких бетонов различного, назначения, обеспечивающую получение материала с заданными свойствами. недостатком таких бетонов является необходимость для приобретения вяжущих свойств композиции и последующего упрочнения, специального режима' сушки при температуре 200°С отформованных изделий, при этом снижается оборачиваемость формооснастки. Этот процесс усложняется яри монолитней! исполнении футеровочного элемента конструкции теплового агрегата.

Из вышеизложенного вытекает актуальность исследования, направленных на совершенствование технологии получения жаростойких бетонов с высокими эксплуатационными свойствами на основе безводных силикат-натриевых композиционных вяжущих и портландцементе. 4

Исследования проведены в соответствии с научно-технической

программой " Строительство" Министерства науки, высшей школы и технической политики РФ и планом НИР ДТП 67.09.31;67.09.55.

цел* д-иссертациочнов работы-повдаение эксплуатационных свойств яаростсйксго шамотного бетона, путем применения комплексного вящего, твердеющего при низкотемпературной обработке.

Для достижения цели работы была принята рабочая гипотеза., основа которой заключалась 5 обеспечении низкотемпературного Твердения жаростойких силикат-«натриевых композиционных вяжувдх, а также повышения остаточной прочности и термостойкости бетонов на портландцементе путем получения комплексного вяжукего на основе тонкхадолотых немота, безводного силиката натрия и псртланд-цементного клинкера/

При этом предполагалась йюокая химическая активность' безводного силиката натрия, нознолящая интенсифицировать процесса твердения и формирования структуры цементного камня за счет образования водонерастворишх и высокотемпературных соединений,

Доказательство принятой рабочей' гипотезы потребовало решения сдедуюзщ частных задач;

- установления влияния технологнчесш факторов иа основные свойства комплексного вяжущего; .

- выбора рационального состава комплексного вяд-даго "и определения его основных свойств; ' '

- изучения физико-химических процессов, • протсказда 8 комплексном вяжущем при обычных н высоких эксплуатационных температурах;

- разработки принципов проектирования состава вдростойкого шамотного бетона на комплексном вякущем;

- изучения основных свойств кзростойксго Сетона на комплексном вякущем и влияния на них отологических секторов;

- исследования тепдофизических и термс^ш^ич-гсгах свойств разработанного Сеюма;

- определения «еккико-эксжсшческса производства и применения яаростойкого бетона иа иэшшкзкзд вакукем по предаете иной технологии с апробацией в сроюшвклых услозаях.

Н а у ч а а я в о в и г я а состоит а те-првтатгесга! оСос1;о;;.н;н л зкеперккектальнем яодхверждеш: -¿¿п отоспи получения комплексного вяжущего на основе силикат--даровой коилози-

- Б -

вди и портлакдцемёнтного клинкера, твердеющего при низкотемпературной обрайотке.

Предложен научно-обоснованный состав жаростойкого шамотного бетона на комплексном вяжущем с повышенными эксплуатационными свойствами и установлены закономерности изменения прочностных свойств вяжущего от дисперсности* водовяжудего отношения, содержания плавня (силикат-глыбы), температуры нагрева, способов приготовления, формования и реашов тенловлажяостнсй оорабетки.

С помощью современных методов технологических, физике-химических, теплофиаичеекж и теристхакическах исследований и применения математического аппарата: рассчитан Гранулометрический состав, водотвердоэ отношение и оодерзкания важу&его, выявлены закономерности средней плотности, прочности при сжатии после тепловлажкостной обработки и нагретом до 1360°С состоянии: установлены основные закономерности протыкания Физмко-химических процессов в вяжущем и каростойком бетоне на"его-основе в период твердения и эксплуатации: определен качестшшйй состав нойооб' разовааий яри различных'температурах нагрева а выявлены закономерности изменения терыомелашго&еких и теплофиэнческйх характеристик разработанного бетона от температуру нагрева до 3400°С.

Практическая ценность, заклйчаетей в совершенствовании даростойкггх бетонов на портландцементе и скли-кат-натриевых коыпозициокных,'В!адшк и1" раевнреяии области их применения.

Получен новый вид вяжущего, твердощгго при низкотемпературной обработке и на его основе разработан жаростойкий шамотный бетон с повышенными эксплуатационными свойствами.

Опредед-эны технологические параметры производства жаростойкого валютного бетона, обеспечивающие получение изделий и конструкций со стаоялыпая галанными свойствами.

Твердение разработанного. жаростойкого бетона яри низкотемпературной обработка позволяет изготавливать сборные и моноли- -нш конструкции тепловых агрегатов с использованием стандартного оборудования еаводов ДБК.

Простая и доступная технология изготовления изделий и конструкций- ва основе разработанного жаростойкого бетона и расчет технико-экономической эффективности производства подтвердили целесообразность замены яаростойкр бетонов на портландцементе и

силикат-натриевых композиционных вяжущих.

Внедрение результатов работы.

Согласно лабораторным И опытно-промышленным испытаниям технические характеристики разработанного жаростойкого бетона удовлетворяют требованиям ГОСТ 20910-82. ГОСТ. 23383-87 и соответствуют классу 14.

опытно-промышленное опробирование технологии изготовления жаростойких шамотных бетонных изделий на разработанном вяжущем й применение их в качестве футеровочного материала для пола и стен кольцевой лечи обжига кирпича АО "Дагфос" показало возможность промышленного изготовления изделий с высокими эксплуатационными свойствами и организации производства в условиях действующих предприятий с использованием стандартного оборудования.

По результатам выполненной работы и технике-экономического обоснования разработанных решений, наличия площадей и необходимого промышленного оборудования, а также исходя из потребностей многих предприятий и заводов Республики Дагестан в жаростойких материалах. Опытное научно-производственно? предприятие Минстроя РД приняло решение о создании мощностей по производству сухих смесей и жаростойких бетонных изделий на основе предложенного комплексного вяжущего.

в настоящее время- проводятся научно-исследовательские и проектные работы по перепрофилированию Шамхальского завода керамзитового гравия ОНЩ Минстроя РД на производство шамота и жа- ; ростойких изделий из него.

Расчетный экономический эффект от блочной и монолитной Фу-теровок кольцевой печи обжига кирпича из предложенного жаростойкого бетона по сроднесложившимся ценам на 01.06.1995г. составляет 15.1 млн. руб.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке нового вида вяжущего, состоящего из тонкодисперги-ровакннх безводного N320*2,83102, огнеупорного шамота и лорт-ландцементного клинкера, получаемого путем совместного сухого помола этих компонентов:

- основные закономерности протекания физито-химических процессов в комплексном вяжущем и жаростойком бетоне за его основе з период естественного твердения, тепловлажностиой обработки и

- 7 -

/

эксплуатации при высоких температурах:

- зависимости термомехаличГеских. теплофизических и других свойств жаростойкого бетона от его' состава, технологических параметров изготовления и температура нагрева;

- результаты - опытно-промышленного внедрения;

технико-экономическое обоснование технологии производства вяжущего и жаростойкого бетона на его основе.

Апробация и публикация работ и.

Основное содержание работы било положено па.:

- выездной сессии Академии естественных наук РФ /г. Махачкала, 1994г./:

- научно-технических 1язяференшях Дагестанского Государст-" венного технического университета /1990-1895 гг./.

Основные регула тэты диссертационной работы отражены в 7 научных работах.

Структура и -объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глаз, обда выводов, списка литературы и гравожоний. Работа излажена на 190 страницей 'иэпияописного те;сста. вкйзигэщего 44 рисунков и 29 таблиц.

, СОДЕРЙШЕ РАБОТУ ■

Анализ современного состояния вопросов,связанных с разработкой составов заростойкйх вагонов на различи« вздвх вякупсос.а таюЕЭ опыт внедрения з ярзжшку зешшмойташж работ крупноблочных и монеятшх футеровск, пснйзиз&&т актуальность исследований. направленных на созорзегсгесгаяиз и создание новых гехжмЗ-гкчеемк визов ааростойш тж/ш и бетс?.оз.

Особое' внимание в рзЗето' уделено анализу 'существующих пз-мотных бэтелез ка поришязцекеме н салккатах натрия, щшэняэ-Т!щхся в прошяисаием лечеетроззш. Обстедотся преимущества и недостатки , различных гязюз веросгояш: бетонов применительно к конкретным условиям их экзязуаткпа.

ЗГТУ.МГСУЛВШОВоы и др. ,прьголягся всесторонние теоретические я з'.кпорпменгаакио исследования зЗфзктивнкх видов бесклин-корных вяжущих и на их основа заароетойга« батонов с температурой применения до 1б00°С. Полуиена Еффективиые виды безводных сиди-

кат- натриевых композиций. Вследствии высоких' адгезионных свойств Оевводного силиката натрия и когезионной прочности клеевых контактов. обеспечивается получение достаточно высокой прочности и термостойкости материала, однако, для образования этого процесса требуется температура до 200°С и продолжительность тепловой обработки 8 - 12 ч, в зависимости от вида и массивности жаростойких бетонных изделий. .

При разработке комплексного вяжущего и жаростойкого бетона на его основе использовались положительные качества сшшкат-натриевой композиции и портландцемента, обеспечивакзего возможность твердения бетона в.естественных условиях или при тепловлажяост-ной обработке, с получением монтажной прочности, а при эксплуатационной температуре - кеоОходший уровень остаточной прочности и термостойкость.

Комплексное вякуцее готовили путем'совместного сухого помола компонентов силикат-натриевой кошозшт С силикат- глыба, иа-wotj и портландцементного клинкера до удельной поверхности 3000сы2/г. . Такой помол компонентов позволил получить гомогенную смесь,активировать поверхность зерен силикат-глыбы, шамота и портландцементного клинкера за счет термокшашческого воздействия, приьодпцего к повышению энергетического уровня и лефеот-ности поверхностных, слоев измельченных верек.

, Исследования провоишись ' поэтатио: первоначально изучалось влияние технологических параметров ка-оспозкые свойства различных составов 'вякущего и бетова. fia втором этапе проводилась оптимизация состава бетона и исследование основных теплофизичес-ких, термомехшиесгах свойств и структурно-- Фазовых превращений, при к:.-реве. „Апробашш разработанного технологического решшя, уточнение технологических ¡зарамэтроз г; jîx влкшие на свойства изделия осуществлялись »'.заводских условиях га третьей этапе.

Сырьевые материалы..В качестве безводного силиката натрия использовалась силикат-глыба АО " ДагОгни " по гост 13С7Й-81 с силикатным модулем 2,7 - 3. силикат-глгба -это твердая масса охлажденного расплава, полученного плаихект; смеси кварцевого песка с содой или сульфатом катрия при К-СО^С -1400°С.Хн>шеский сосяаз с1Ш!ка?-гжй» сгэздазй.Х tSIOs- 72; КагО - 26 Д; AI2O3- 1.5; Fess&j - 0,07; оссахьно& лршееи -0,03.

з&нтвп-еяеи язя бегоног к ¡гоЕкомаяотой дсйазкоа у ьякуцего

являлся шахют Часовярского комбината, химический состав которого Д1£0з - 47,97: S102 - 53,15; Ге20з ~ 2,45; TIO- -1,05; приые-си-1,5.

Портландцемента^ клинкер минералогического состава в Z : C3S-49,35; 0¿S -30,45; С3А - 15,42; C4AF - 1,62. Химический состав клинкера.Z: SIO2 -21,3 : AI2O3 - 6.91: РегОз- 3.74 ; СаО -67,57 ; MgO -1.35 í SO3- 0,57; KgO + Ma¡¡p - 0.59; п - 2,0 ; р - • 1,S5 ; кН - 0,92. ' *

Вода для, затзодения смесей удсвдетзоряла требованиям гост 23732-79. , -

Рентгенсфавовкм и дифференциально- термическим анализом выявлен качественный состаз новообразований при-различных температурах нагрева исходных сырьевых материалов и обоснована возможность получения на их основе комплексного вяжущего' и яаростойко-го бетона с высокнш эксплуатационная свойства*.«} согласно принятой рабочей гипотезе.

• Методика исследований, В соответст-4 вии с действующими ГОСТага производились исследования свойств ковдексного вн^зго. заполтштеля и жаростойкого бетона" па их основе. Формулами вариационной статистики определялось необходимое чнслэ опнтоз для получения достоверных данных, если число экспериментов не реглзгеяткрозалось соответствующими ГОСТами.

Изучение теркенехаккчесзсм, физяко-хиуических, теплофизкчес-юи и других свойств и влияние технологических факторов проводилось при' проектировании состава комплексного вякукего. и жаростойкого бетона.Зти задачи резались'с применением математических уетодсз планирования зкслэртг^лта п построением sbm зксперя-• кгнталыот-статическия кодэдей. ' ' .

Комплексное о г п *е у п ,£> р з .о е вядущее Основное влияние на свойства шшокспого вяяуаего оказывает процентное ссщеряанйе з зем яортланщементного клинкера, силикат-натриевой композиции, црнчзи существенное влияние на начальную прочность и прочность лрн высоких температурах, огпеу-перззеть имеет модгсзстао саикат-глыбы з его составе.

Безводный силикат-натриз. в виду его очень медленной раст-ггуЕюсти в холодной ооде зе оказывает влияния на схватывание и кнзэтику твердения цементного камня в композиции, а в процессе проваривания скорость растворения его резко возрастает. При этом

Прочность при спогии, !.!Пз

Прочность при сзегии, МП я

OJ t го 1 H 1 OSE

¿i РЗ о я

о о ti K о

к: s; Го

Л M extr

M M 03 К « о

<!> <0 » ел

* ; - и «

f j rï 1 fr*

£K te К и; -Г-

О о OJ cu ta

tí» Ol CS t-э TI г i

очз г» t")

ы а Ы ÎD Vittf .4 те о

«<Í о

и t~ 1 ¿> « m

fit xn К о

о а 8g ••> « ы Р» о

г> <"> tv>n fe го

о о 8 Oo CJ << и ё

»3 HI

s рт ■ Í1

ш ^ ► Г -

i-i го км

г- &

н »3

« V» сч са И И

î-t

\л1ГО НОИ » II Ion

о ы

« оЯйияянн

О о O'CÍ пз О

•aso о о В к

CD Oí К ТВ СИ си а: о ООО - Оw о а »ЭЧЗ QBOOM« .-. О Î5" « ob! «к Ы О О KOfQE Ъ"<<

а - я « к =»

о и is «а я 13 мчз

МО _ cû О

Ктсяш л m rnoo'ao««

m « га ça »э о

«о - I «и I о

<г> ^ tn о; roo >з

ы «о laorj s . ta К caOti

ело аз о

зч es wow м

о «о m "

; о

H ubi I о

О s=>n:o . »з О о ra О to : G

О о о. н «а

о о »а и

<э .о о " со

И со sr.

« Нол» to «

ачз о м

го ' О

i>i

О

-Р О

о

<т\ о

о

•-J •о

. и «в

ян

•о а

fcá ю.

'SÎT

W « №

о п>

О ТЛ +Э » 3

г: te О К

'S

о

ы

' ?)

Ь4

(S -з

)

-S - ■ • A

/

) /

/ Y/

7 -

Él Ci

О t

и ГО

си лига? натрия, гидратируясь и быстро растворяясь, взаимодействует с ггарооксилом кальция, выделявшимся при гидратации и твердении лорглакдцеменгнсго ганккерз, образует гидроскликатк нальиия к свободную щеяочг., которая энергично взаимодействует с умегашися в композщи товксмазотгш кремнеземистыми вевества-ми. не ока?-®?," отрицательного влияния на гидратации цемента. Ь определенных технологически условиях, тонколгодотый силикат пат-. рия действует как эффективный компонент, способный ускорят), твердение композиции и вызывать суцественкые изменения в Сформировании структуры цементного каиня. Как вкдао из получении1-: данных рис.1, кривая 3, с увеличением количества силикат-глкба до 5% наолклается рост начальной срочности цементного камня, затем до 20% - снижение, а дальнейшее увеличение содержания силикат-глыбы до 507. существенного влияния на прочность цементного камня не оказывает.

Совсем иной характер изменения кривой прочности при сгатии имеет памот-сижтат-натриевая композиция. . По характеру левых восходящих ветвей кривой {• можно- сделать- вывод о ведэстатк---1 си-ликат-гдюзы в композиции, что делает невозмсжиь-м создание оптимального числа ¡слеевых контактов. Максимум прочности приходите;! на содержание ¡^ЗЮз в системе <0 - 30%, такое содержание силикат-глыбы е -.гомкогвдионнон вякуяем соответствует наибольшему • (предельному .) числу клеев«?, ковтастов: Даиьнейпее увеличение содеркаакч силикат-глыби из-за возрастания в материале целого нежелательно, гак как при этом существенно снижается огнеупорность вяжущего и рабочая температура харостойксго бетона на его основ

При тепловлахкостной обработке тсикодисперсяой сист'-м'^ аяю-мосидакатного шамота, силиката натрия и портлакдцементного клинкера достигается смонсдичкьание всей вягг/шей системы (комплексного вяжущего) путем химического взаимодействия составляет»:. За счет Физико-химических процессов происходят;« в интервале темп- -ратур 600°.- 1000°С (активный кремнезем - силикат натрия взаимодействует с другими тоикшелотааш компонентами с образованием високспрочньи;,водостойких и термостойких соединений, таких как дзухкальциевыа силикат к муллит) обеспечивается достаточная остаточная прочность комплексного вяхущего.

В результате анализа зависимости ( рис.2 .) прочности вяку-

него от температуры установлен наиболее рацион атъный состав комплексного вяжущего, X по массе: тонкомолотый пшот - 64; силикат-глыба- 16; портландцементиый клинкер - 20. При этом соотношения компонентов вязгдего, прочность при сжатии составляет МПа, остаточная прочность при 1С00°С - 68 Ша.

В комплексном вяжуцем процесс структуросбразоБаннд зависит не только от гидравлических свойств портлаядцеыентного клинкера, но и ст многих факторов, важнейшим из которых можно считать приобретение безводным силикатом натрия (его токкодисперсными частицами) адгезионных свойств. опр<.'Делякшх клеящую способность этого компонента и когезиоиную прочность клеевых конгш-ггов, обеспечивающих механическую прочность композиции. Совместный помол компонентов вяжущего обеспечивает полидисперсность смеси и, следовательно, более плотную упаковку, что снижает пористость материала, создает условия для полноты и ускорения прохождения химической реакции и. как следствие, формирование структуры в процессе твердения и при высоких температурах эксплуатации материала.

Установленной зависимостью прочности и плотности от водовя-жущето отношения ( рис.3 ) определено, что зода в начальный период необходима только для обеспечения удобоукладкзаеаооти смеси и гидратации клинкерных-минералов в ней. С повыпением темперагу-ры в процессе пропаривали происходит интенсивное растворение безводного силиката натрия с потреблением оставшейся после гидратации клинкера воды. Максимальная прочность вяжущего, при прочих равных условиях, обеспечивается водовяхуким отаоденмем 0,18 - 0,2.

Твердение вяжущего при низкотемпературной обработке в естественных условиях или в условиях пропарки обусловлено образованием гидросиликата кальция и появлением новых фаз в цементном камне, как прази^ больвего объем?.» чем исходные продукты, зы?.-!-вз'Еее уплотнение и тем самым позызгение плотности и прочности . По результатам исследования был определен оптимальны!! режим теп-ловлажностой обработки 2+4+2 часа при ¿0° - '?0°С.

С Ц'?лг!о выявления эшкуатэдиоиных свойств вянузего при ¿и-сских температур?:«: были проведены физаксмеханические ксаеггаш (табл.1 .1, результатами которых подтвержден оптимальный осота» комплексного ьякуцэге. Приготовление вя;,сунего осугестьляется

совместным помолом компонентов з шаровой мельнице до удельной поверхности 2500 - XG0 см2/г.

Жаростойкий бетон. В процессе эксплуатации :карос?ойга!Х бетонов в тепловых агрегатах разрушение происходит не только из-за воздействия и смены высоких температур, но и под влиянием механических усилий, химических реакций при контакте с различными веществами, возникновения температурного градиента п

г

t . /4 .

Модно- выделить ряд условий,которым должны отвечать sapo-стойкие бетсны независимо.от их конкретного функционального назначения - "то достаточная механическая прочность при нормальных условиях и высоких рабочих температурах, минимальная огневая усадка, термостойкость и огнеупорность.

Известна, что мелкозернистые жаростойкие материалы характеризуются наиболее высокой термической стойкостью, чем крупнозернистые. Яс;<одя из -этого и результатов проведенных исследований верх ни"; предел крупности зерен заполнителя, с учетом оптимальной прочности при сжатии после нагревания, принят равным 5 км. Кола-чественно^ сс-стясвекиэ мезду отдельными фракциями определялись с помэдго симплекс- решетчатого метода планирования на математической модели м состав-свойство ".

Нэт-лучаее сочетания основных свойств" жаростойкого бетона было получено при следующем соотношении Фракций заполнителя: Фракция 5 - 3 «м*- 45., .505; фракция 0,63 - 0,14км - 50. ..552.

Гомогенность бэтояной Ъыеси обеспечивалась путем последовательной загрузки мел кой фракции и* вяяутего при смевтваяии 3 мин. затон загрузки остальной части заполнителя и смешявгляя 3-4 мин, jswpíh.« зэдсй 5-о мил. Перемешваш? производилось в смесителе прлг'/днтрлчного действия. При оптимальном ьодствердсм отношении смеси паг-асч 0,09 - 0,11.

Прессов?ниэ двухступенчатое в прэссформе обеспечивает наи-заспуя прсч.чс-сть при сяатаи 60.6'Ша, однако в реальных условиях Сил гкбрзн спс-ссо ийрофрмсвания с пригрузом 0,0015 Ша. с кро-до;пателм5ССГ5Ю зкбраш! ЯО сек., при частоте - 50 Гц, амплитуда - 0,3 т, прс"лсс!ь при сжатии 40,3 Mía.

Тепдовлазгасстяая обработка производилась по режиму: подъем температуры до ¿0-00°С - 2 часа; изотермический прогрев - 4 часа а остывание - 2 чеса.

Тазлщз í.

Физика-механический свойства комплексного ьтауЕдго.

.......... fï^iiîsit'fîOSSiin 3

COCTa- ЮМПОН6НТОВ

SOB

п=р?- • шЗМЭТ- Средняя Прочность OCT £70'ч H ЗЛ ^

екгккат- ПЛОТНОСТЬ, При прочность

рентный глыбз CÁl¿T15ii J о

KJuHKuÇp ( &0420 } КГ Ai3 МПЬ

Аь МЗС. л

* D 100 1730 on

Г, с лс î5w» 1852 C'-íj 66

i 3 10 • SO 18S0 er .-1 Do

: 4 .rv. so ГУПГГ iOO/ 62 68

5 30 70 1890 65 45

i 6 40 60 1895 öS 40

о о

>5

50 ¿5 20 15

0,08

- ----¡-------,----------, — . — I i 1 ! i 1 • .... , . .... ...

J jr' i г_________,T>s

I г ^

rt--- ¡ í

2 f ......1. -

U, 1С

;ос'- Í

Ьодэхзердое отношение ï,/ï, st

t!5 ; 2 - с ост as ¡A ; 3 - cosías

..С,-U

Заькспкоогь й?с«восгв жоросгс&когэ snaoruoro С?2 er js/T о 2 я оме ¡i к г» и со-лешь сыеси :

?асл с.

Основные свойства жаростойкого шамотного бетона, такие как прочность, деформативность должны определяться на образцах в нагретом состоянии. В связи с этим были проведены исследования по определению термсмеханических свойств аедэстожого памотного бетона на комплексном вяжуцеы.

Составы исследуемого бетона приведены в таблице ?.. Как показали испытания, при повыпеши температуры нагрева от ?о°с до 1350°С характер кривых прочности для всех рассмотренных составов идентичен. Однако значение прочности различны. При высоких температурах ошгвызе у бетонов, в составе которых содергдтся мень-пе силиката натрия.

Выл рекомендовал для применения состав бетона с содержанием . аауоткого заполнителя - 80, тонксмолотого шзмота - 12,8, сили-кзт-глыбы -3.2 и портдандцеыентного клинкера АХ. по массе; образ-вд бетона из этого состава показата прочность при сжатии 30 Ша после термовлагшостнсй обработки и 0,4 Ша при температуре нагрева 1350°С.

Учитывав, что в футеровке тепловых агрегатов в жаростойких материалах напряжения сжатия не превышают 0,2 Ша, исследование температуры нача!а деформация производились под нагрузкой о.2Ша для всех состазоз приведенных в таблице 1. Получено суммарное значение, деформации ссуслоаденвое термическим расширением, усадкой и ползучесть». В результате установлено: температуры разрушения ст'1450°Сдо 1С00°С,"в зависимости от содержания в составе силиката натрия и портлзндцементного ¡шнкера.

Дилатометрические исследования проводились при первом и повторном нагреве на • высокотемпературном дилатометре дск-еоо конструшш ВШП07РИ. Получены суммарные значения коэффициента термического лияойного расширения и усадки бетона. Необратимая относительная линейная деформация бетона после нагрева до 9С0°С составили 0,032, При повторном нагреве каких-либо линейных изменений, кроме плавного удлинения не было отмечено.

В работ? были тжда исследованы теплофизкческие свойства разработанного жамотного жаростойкого ос-тона при высоких температурах. Результаты этих исследований и другие основные показатели свойств зачотиого ."жаростойкого Сетона на комплексном вяжущем приведены ъ таблице 3.

Проверку результатов исследований, детализацию технически

ТаОлицз 2 Составы жаростойкого каютного .бетона на комплексном вяжущей

Состав Компоненты бетона Состав Сетона,х по

комплексного массе -

вяжущего

Силикат-натриевое заполнитель €0 80 70

композиционное « .— . — —,

вякуцее вя-уц-зе 10 20 30

портлакдцемэншай

клинкер

Ншгр состава 1 2 3

20 ВО £0 70

10 шлоныЯ огуот ' 7,2 14,4 21,6

■ сгагакат-глкба 1.8 3,6 5.4

поршвдцбкевгдай

'кишкер • - Л 2 3

Номер состава .4 6' "*6

80 ЕШОТ 90 80 70

' 20 ■ иожо-шй втот 6,4' 12,8 19.2

силикат-глаза 1,6 2,2 4,8

портмндце^ентиый

каянкер 2 4 6

Номер сосгага 7 8 3

70 ШУО® £0 60 ТО

30 полотый сауот 3.65 11,2 16.8 |

силикат-глыба 1,4 2,8 А.2. \

хюртдзндцаиентный

. клинкер 3 6 Я

Таблица 3

Основные показатели свойств шамотного жаростойкого бетона на комплексном внямгам

)»» Наименование свойств Значения показателей

П/П

1 Огнеупорность, °С 1650

п Максимальная температура применения при одностороннем .

нагреве. °С 1400

о о средняя плотность," г/сн3 . 1,95 - 2,05

Прочность при сжатии, Ша

- после пропарки при 80-90°с 33-40

- после обжига при 1350°С 42 - 44

5 Термический коэффициент .линейного расширения.

Е Ю"^"1 .. ' 9,6

5 Температура деформации лод нагрузкой 0,2 (Ша, °С •

- юта деформация 1350 - 1380

разрушения ' . 1440 - 1450. '

7 Термическая стойкость.

теилссмэи (1200°С - вода) • ■ ' 33-40

3 ' Теялспрозодйость-при 1000°С,

В*/ы К 0.92 1 (

резокйй и изггйюйроаку техвюаогзчвет параметров оркиеаительио .{' зродгззепя^ оборудована осуаесталяли путем запуска опыт-но-прас-гззгскяой бяоисв см к пола имьиевой печи лая об-тзо-а гжрпичх па голкгсаэ бекеш» шеяий АО " Датсос .

йстсгйчесш! эффект;®гость производства шамотного жаро-«сйкс-го бетона на здшенгга* явдпек раасчигава применительно проапл^йой я сирьозой б.»ы рэспу&яаеи Дагестан, с г.рпэ:.»;сг рьгр^отх;! к дэйстзуяз&ку Сшзнсуу ааучйо-вроивводст-3«Г,Ш®..у Т>?ЗД1рдаЮ18 га.

г.г.с'.гсльгй гкакаавдвиа от овынко-прошалейногб

•¿ведро!:тя из ¡ггдготяого язрзетеаиого бетона на комплекс-

пси улга 01,03,1025 г, по еразшш) о аналогичными

ззроссйЖсам бетозяш яа сюикат-ватрлёвсш композгащ-

сетш •сгугу; сйсгагяэ 13.1 гш, руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждена возможность совершенствования технологии получения жаростойких бетонов с высокими эксплуатационными свойствами на безводных силикатах натрия и портландцементе.

2. В подтверждение рабочей гипотезы разработаны ■ теоретические и экспериментальные основы производства и применения комплексного вякущего и жаростойкого бетона нг=. его основе. Состав вяжущего, X по массе 80:20 ( тпамот-силикат-натриевая композиция: портландцементный клинкер ) обусловлен тем, что формирование структуры в начальный период происходит за счет гидратации клинкерных минералов. С помощью современных методов физико-химического анализа ■установлен состав продуктов взаимодействия силиката натрия с -минералами портлавдцементного клинкера. Продуктами взаимодействия являются гидросиликаты кальция, гидроалшикаты, ферриты и гидрогранаты кальция, а при высоких эксплуатационных температурах - высокотемпературные силикатные новообразования типа двухкалъциевого сшкката, алюмината кальция', муллита и др.

3. Установлены рациональные технологические Факторы, о5ус-лавлизаюшке' свойства комплексного вяжущего: водовякушее отв'о-еэниэ - 0.18-0,2, тонкоото пшола - 25С0-Ю00 см-/г, ре.?ли теп-ловлаглостной обработки - подбей температуры до 80-е0°С в течение 2-х часов, изогер^кесий прогрев - 4 часа,' охлаждение - 2 часа. Приготовлена вкжущ&го осуществляется совместным помолом компонентов в паровой шлышцз до оораэошшя тонкодисперской сн$си. . _ ' .

. Высокиэ Еязг/гиа и гершгческиэ свойства комплексного вяжущего на основе тоштаюдотнх забота, силикат-глыбы и портлавд-цементного клинкера, при ' кспогьвовании в качестве заполнителя шамота, позволили разработать ¡жаростойкий Оетон с позленной остаточной прочность» и термической стойкость».

5. Зксперимевташшыи исследованиями с использованием математического метода планирования выявлены оптимальный состав бетонкой смеси и гранулометрия ваполнителя: шаыотнйй заполнитель - ВО. комплексное вяжущее - 20Х по массе; при зтоы гранулометрия шамота долхиа находиться в пределах: фракция 5-Змм - 60-45; 0. &3-0.14ш - Б0-Б5Х. Еаросторлкй бетон такого состава к>.»ост

монтажную прочность' 33-10 МПа, прочность после обжига при 1350°С - 42-44 МПа и термостойкость при 1200°С - 36-40 водных теплосмен,

6. Установлены следующие рациональные технологические параметры изготовления жаростойких бетонных изделий:

- приготовление бетонной смеси в лопастном смесителе при загрузке мелкой фракции и вяжущего с перемешиванием 3 мин., далее остальная часть заполнителя - смешивание 3-4 мин., затво-рение водой В/Т - 0,09-0.11 и смешивание 5-6 >дан.:

- виброформование с пригрузом 0р013 МПа. с продолжительностью вибрации 90 е., при частоте - 50 Гц., амплитуде - 0,3мм.;

Тепловлажностная обработка производилась по режиму: подъем температуры до 80-90°С - 2 часа, изотермический прогрев - 4 часа, остывание - 2 часа.

7. Комплексные термомеханические, дилатометрические и теп-лофизические исследования, а также изучение других эксплуатационных свойств жаростойкого бетона позволили качественно оценить эффективность его производства и применения в различных тепловых агрегатах с рабочей температурой 800-1400°С.

8. Опытно-промышленное опробирование технологии изготовления жаростойких шамотных бетонных изделий на разработанном комплексном вяжущем и применения . их в качестве футеровочного материала для стен и пола кольцевой печи обжига кирпича в условиях АО " Дагфос •• полностью подтвердила справедливость рабочей гипотезы и рекомендации по параметрам технологического процесса,показало возможность промышленного изготовления и организации производства жаростойкого бетона и изделий с высо-к-ими эксплуатационными свойствами в условиях .действующих предприятий с использованием стандартного оборудования.

9. Ожидаемая технико-экономическая эффективность производства шамотного жаростойкого бетона на комплексном вяжуяем рассчитана применительно к условиям промышленной и сырьевой базы республики Дагестан, с привязкой разработки к действующему Опытному научно-производственному предприятию Минстроя Ра.

Экономический эффект от опытно- промышленного внедрения изделий из ¡каютного жаростойкого бетона на комплексном вяжущем, рассчитанный в оптовых ценах 01.06.1595 г., по сравнению с ана-логичякми тамотнкми жаростойкими бетонами на силикат-натриевом композиционном вяжущем составил 15,1 млн. руб.

Список публикации 1. Тотурбиев В.Д. .Парамазова Ф.Ш. и др. Местные строительные материалы , получаемые по ресурсосберегающим экологически чистым и наукоемким технологиям. В сб.Фундаментальные и прикладные вопросы естественных наук Лйтериалы выездкой сессии Академии естественных наук, том 11. - Махачкала. 1984. - С. 12 - 16 ..

2. Тотурбиев Б.Д.. Парамазова Ф.Ш. Исследование термомехани^ ческих характеристик каростойких бетонов на портландцементе и силикат-натриевом композиционном вяжущем. Научно-тематический сборник / Актуальные проблемы строительства. - Махачкала, 1995. - С. 26 - 30.

3. Тотурбиев Б.Д.. Карамазова Ф.Ш. Двухслойный конструктивный элемент для футеровки тепловых агрегатов. Информационный листок ^ 6? - 95 .'- Махачкала, 1995. - 4 с.

4. Тотурбиев В.Д.", Парамазова Ф.П1. и др.. Использование отходов для получения композиционных вяжущих. Обзорно-аналитический материал. Росинформресурс^, - Махачкала,.1935. - 24 с.

5. Тотурбиев В.Д.. Парамазова Ф.Ш. и др. Влияние рн среды в жаростойком шамотном бетоне в процессе смешиЕания с предварительным разогревом смеси. Обзорно-аналитический материал.Росин-формресурс.. - Махачкала, 1995. - 10 с.

6. Парамазова Ф.Ш. Анализ производства'и применения жаростойких бетонов. Росинформресурс..- Махачкала. 1895. - 24 с.'

7. Парамазова Ф.П1. Жаростойкий бетон яа снованном вяжуием.Информационный листок ^ 66 - 95. - Махачкала. 1895. - 2 с.