Жаростойкий и химически стойкий бетоны
Жаростойкий бетон предназначен для конструкций, испытывающих в процессе эксплуатации длительное воздействие высоких температур.
При нагреве бетона, изготовленного на портландцементе, происходят процессы дегидратации Са(ОН)2 и разложения гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, образовавшихся в процессе твердения цемента. В результате прочность бетона значительно уменьшается, а оксид кальция в последующем под воздействием влаги гидратируется и увеличивается в объеме. Это приводит к растрескиванию конструкций.
Для придания бетону на портландцементе необходимой стойкости к действию высоких температур в его состав вводят тонкодисперсные добавки, содержащие активный аморфный кремнезем, который способен связывать оксид кальция при температуре 700...900°С благодаря реакциям в твердом состоянии. В качестве добавок применяют пемзу, золу ТЭС, шамот, доменный гранулированный шлак. Заполнителями в жаростойких бетонах служат огнеупорные материалы: шамот, бой огнеупорного магнезитового кирпича, корунд, хромитовая руда. В качестве вяжущих используют жидкое стекло, глиноземистый и высокоглиноземистый цементы, периклазовый цемент, фосфатное связующее. Тип вяжущего вещества и заполнителей для жаростойкого бетона выбирают с учетом температуры эксплуатации конструкции.
По степени огнеупорности жаростойкие бетоны разделяют на следующие группы: высокоогнеупорные с огнеупорностью в пределах 1580... 1770 °С и жароупорные с огнеупорностью ниже 1580 °С.
Установлены классы жаростойкого бетона по прочности на сжатие (от В1 до В40). В зависимости от предельно допускаемой температуры применения жаростойкие бетоны подразделяют на классы от 3-го (Т = 300 °С) до 18-го (1800 °С).
Тяжелый и легкий жаростойкие бетоны применяют для футеровки печей, котлов, устройства дымовых каналов, труб в сооружениях различных отраслей промышленности: черной и цветной металлургии, химической, энергетической, при производстве строительных материалов.
Химически стойкий бетой изготовляют на специальных вяжущих — синтетических смолах, жидком стекле с полимерной добавкой.
Такой бетон оценивают с помощью коэффициента химической стойкости Кхс, равного отношения прочности образцов, подвергавшихся воздействию агрессивной среды, к прочности контрольных образцов. Чем выше этот коэффициент, тем большей стойкостью обладает бетон. Различают бетоны высокой стойкости (КХС > 0,8), стойкие (0,5...0,8), относительно стойкие (0,3...0,5) и нестойкие (Кхс < 0,3).
Необходимая стойкость бетона обеспечивается применением стойких связующих веществ и заполнителей. К связующим относят фурфурол-ацетоновую, полиэфирную, карбамидную или фурано-эпоксидную смолу, жидкое стекло. Заполнители также должны быть кислотостойкими: кварцевый песок, гранитный щебень. Для повышения плотности бетона и сокращения расхода дорогостоящих смол в бетон вводят кислотостойкие наполнители — кварцевую или андезитовую муку.
Марки химически стойких бетонов по прочности на сжатие находятся в пределах М300...М1000, морозостойкость — 300...1000 циклов.
Бетоны на основе полимерных связующих называют полимербетонами, а на основе жидкого стекла с добавками полимеров — полимерсиликатами. Химически стойкие бетоны применяют для изготовления конструкций на предприятиях по производству кислот, минеральных удобрений, цветных металлов, искусственного волокна, целлюлозы, сахара, т.е. в тех случаях, когда бетон на портландцементе быстро разрушается.