Для направленного формирования прочностных свойств бетонов в изделиях широко применяются железобетонные конструкции, но они резко теряют прочность уже при температурах выше 700 К. Наиболее рациональным при построении термостойких материалов представляется их армирование текстильными структурами на основе базальтовых или кремнеземных волокон, совместимых в композитах с минеральной матрицей. Практический интерес представляет создание матриц минеральных композитов на основе высокоглиноземистых цементов (длительная работоспособность до 1900 К) и силикатных составов (длительная работоспособность до 1700 К). Минеральный композиционный материал состоит из армирующего каркаса и матрицы, формируемой из минеральной термостойкой пасты. Паста на основе цементов является подвижной, эластичной и липкой смесью, содержащей связующее на цементной основе, термостойкие тонкодисперсные заполнители, пластификатор и воду. После отверждения матрицы конструкция из минералкомпозита становится твердым, монолитным телом. Время полного набора прочности материалом составляет около 3-х суток. Требуемые характеристики конструкции - такие как форма, размеры, габариты, прочность и пр. обуславливают состав паст для формирования минеральной матрицы, выбор наполнителя и схемы армирования. В качестве термостойких заполнителей для высокоглиноземистых паст используются тонкомолотые шамотные составы - (Аl2О3 + СаО + SiO2)> 70% по массе, с максимальным диаметром частиц dmax = 60÷100 мкм. В качестве пластификатора применяется каолин - (Аl2О3 + SiO2) > 98% по массе. Для матриц на основе силикатных составов применимо большинство технологических методов формообразования, разработанных для полимерных композиционных материалов. Для толстостенных конструкций (толщина стенки более 5 мм) в качестве отвердителей оптимально применение кремнийфтористого натрия. Для тонкостенных конструкций достаточна обдувка двуокисью углерода (15 сек.) с последующим доотверждением СО2 воздуха в течение трех суток. Наиболее приемлем в качестве заполнителя тонкомолотый обожженный каолин. Длительное сохранение работоспособности конструкций из армированных минеральных композиционных материалов наряду с термостойкостью матрицы определяется также термостойкостью армирующего каркаса. Структуры на основе кремнеземных и базальтовых волокон в сочетании с матрицами, рассмотренными выше, обеспечивают длительную работоспособность (месяцы, несколько лет) при температурах эксплуатации до 1600 К. Они могут работать кратковременно при температурах до 1750 К. Теплофизические свойства данных материалов характеризуются линейной зависимостью от температуры.
|