Шлакощелочной бетон представляет собой искусственный камень, получаемый после формования и последующего твердения смеси крупного и мелкого заполнителей, молотого шлака и раствора щелочного компонента.

В зависимости от назначения получают бетоны плотный, крупнопористой, поризованной и ячеистой структур. По зерновому составу заполнителей подразделяют на мелко – и крупнозернистые, а по плотности – на тяжелые и легкие. Тяжелые бетоны на шлакощелочном вяжущем относят к конструкционным бетонам, легкие бетоны разделяют на конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные.

Конструкционные легкие шлакощелочные бетоны классов В15…В50 (М200…М600) со средней плотностью 1500-1800 кг/ м3 изготовляют на керамзите, доменном гранулированном шлаке, аглопорите, известняке-ракушечнике, шлаковой пемзе, отходам древесины. Эти же заполнители применяют для конструкционно-теплоизоляционных бетонов со средней плотностью 500…1400 кг/ м3, которые характеризуются прочностью при сжатии 3,5…40 МПа и теплопроводностью 0,17…0,4 Вт/(м * 0С). Теплоизоляционные шлакощелочные материалы средней плотности 170…450 кг/ м3, прочностью при сжатии от 0,25…2МПа и теплопроводностью 0,059…0,13 Вт/(м * 0С) разработаны на основе вспученного перлита.

Тяжелый высокопрочный бетон на крупном заполнителе

Прочность щлакощелочных бетонов регулируют, главным образом, изменением плотности щелочного компонента, степенью влияния которой зависит от его природы. Наиболее ощутимо сказывается на повышении прочностных характеристик применение растворимых силикатов натрия. Бетоны на их основе являются высокопрочными. При использовании карбонатных щелочных компонентов прочность бетонов составляет 45…80 МПа. При этом в большей мере проявляется и влияние вида шлака, особенно ярко выраженное в бетонах естественного твердения, которые в более поздние сроки твердения продолжают интенсивно набирать прочность. При снижении модуля основности шлака и уменьшении его расхода прочность таких бетонов уменьшается на одну – полторы марки.

Наибольшей прочности при сжатии (120МПа) характеризуются пропаренные бетоны на основе нейтральных шлаков и низкомодульных (Мс=1…2) жидких стекол. С уменьшением силикатного модуля жидкого стекла прочность пропаренных бетонов увеличивается.

Тяжелые щлакощелочные бетоны выпускают следующих классов (марок) – В10 (200), В15 (250), В20 (300), В25 (400), В30 (500), В55 (800), В60 (900), В70 (1000), В820 (1100), В90 (1200), В100 (1300), В110 (1400).

В зависимости от условий работы изделий и конструкций предусмотрены следующие марки шлакощелочного бетона: по морозостойкости – F200, F300, F400, F500, F500, F600, F700, F800, F900, F1000; по водонепроницаемости – W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18, W25, W30.

Морозостойкость – одна из важнейших характеристик шлакощелочного бетона, обуславливающая его долговечность. Морозостойкость шлакощелрчного бетона в 2…3 раза превышает морозостойкость цементного бетона. В зависимости от вида шлака и щелочного компонента она соответствует 200…100 циклам попеременного замораживания и оттаивания.

Водонепроницаемость шлакощелочных бетонов определяется плотностью структуры затвердевшего камня, обилием замкнутых сферических глеевых пор и микропор, высокими адгезионными свойствами вяжущего по отношению к заполнителям и другими характеристиками.

В наиболее жестких условиях испытаний при попеременном увлажнении и высушивании, хранении в атмосфере углекислого газа коррозия арматуры в шлакощелочных бетонах ниже, чем в шлакопортландцементных.

Шлакощелочной бетон – коррозионно- и биостойкий материал (стойкость обусловлена свойствами вяжущего), в связи с этим его рекомендуют использовать в конструкциях, работающих в условиях агрессивных сред: в мягких и проточных водах – для элементов градирен ТЭЦ и ТЭС, облицовки оросительных каналов, элементов лотковых линий в сульфатных водах концентрацией до 50000 мг/л, для строительства морских сооружений и др.

Мелкозернистые бетоны.

Представляют собой искусственный камень, получаемый после отвердения рационально подобранной смеси молотого шлака, раствора щелочного компонента и мелкого заполнителя, в качестве которого служат мелкие пески и грунты в виде супесей и легких суглинков. Частицы песчаных фракций, активизированные щелочью и частично связанные продуктами гидратации глинистых минералов, равномерно распределенными в их массе, заполняя пустоты в песчаном каркасе, уплотняют структуру бетона. Допустимые соотношения между частицами разных фракций в заполнителе определяют экспериментально с учетом методов приготовления, укладки и обработки изделий.

Использование дисперсных заполнителей может привести к появлению усадочных трещин в бетоне. Во избежание этого рекомендуется из дисперсных заполнителей, содержащих глинистые фракции, и шлакощелочного вяжущего изготовлять безобжиговые бетонные гранулы и вводить их в состав бетона. На основе таких гранул и получают конструкционные шлакощелочные бетоны, обладающие повышенной трещиностойкостью.

Кроме дисперсных грунтов в бетонах из шлакощелочного вяжущего целесообразно применять мелкозернистые кварцевые пески с Мкр=0,7…1,2.

Мелкозернистые шлакощелочные бетоны выпускают классов В10..60. их свойства практически определяются теми же факторами, что и свойства тяжелых шлакощелочных бетонов на крупнозерновом заполнителе.

По результатам, полученным в КИСИ под руководством проф. В.Д.Глуховского, в таб. 1.и 2. приведены изменения прочности при сжатии мелкозернистого бетона и рекомендованы оптимальные составы бетона на дисиликате натрия.

Таблица 1. зависимость прочности при сжатии мелкозернистого бетона от расхода компонентов

Отношение раствора щелочного компонента

Таблица 2. составы бетона на дисиликате натрия

Жаростойкий шлакощелочной бетон.

Жаростойкие бетоны, изготовляемые на основе шлакощелочного вяжущего, предназначены для сооружения объектов с температурой эксплуатации 200..1500⁰С.

Жаростойкость шлакощелочного бетона обусловлена близостью значений коэффициентов термического расширения заполнителей и вяжущего, а также особенностями фазового состава продуктов гидратации последнего, в частности способностью гидратных новообразований к топотоксичной перекристаллизации в безводные вещества без развития значительных деструктивных напряжений в структуре обожженного искусственного маня.

Опыт использования разработанных композиций для футеровки магнитодинамических дозаторов и металлопроводов насосов, предназначенных для перекачивания расплавленных цементных материалов, показал, что остаточная прочность после взаимодействия с расплавом алюминия (t=1000⁰С) составляла 93..95%, а металлоустойчивость, определенная по стандартной методике, отвечала предъявляемым к ним требованиям. Футеровка магнитодинамичесих насосов после 6 месяцев эксплуатации не разрушилась, футеровка с жаростойкой смесью на основе глиноземистого цемента выдерживала не более 1..2 мес эксплуатации.

Шлакощелочной ячеистый бетон.

Использование шлакощелочного вяжущего в производстве автоклавного ячеистого бетона позволило получить высокопрочный, долговечный, малоэнергоемкий строительный материал.

Для получения шлакощелочных пенобетонов с низкой плотностью высокоразвитой пористостью, обеспечивающей материалу достаточно высокие звукопоглощающие свойства, используют молотый электротермофосфорный шлак с удельной поверхностью 350..400 м²/кг и щелочные растворы.

Способ поризации и стабилизации поровой структуры предусматривает приготовление устойчивой пеномассы с последующим введением в нее тонкомолотого шлака.

В качестве пенообразователей используют омыленный древесный песок, смолу древесную омыленную, белковые протеиносодержащие продукты и ряд других отходов производства. В поризованную шлакощелочную бетонную смесь вводят до 10% дегидратированной глины, которая, с одной стороны, стабилизирует пену, а с другой-способствует более полному связыванию щелочного компонента. Прочностные и деформативные показатели шлакощелочного ячеистого бетона приведены в таб.3.

Таблица 3. Прочностные и деформативные показатели шлакощелочного ячеистого бетона

Жаростойкие бетоны на основе вяжущих из природных и техногенных стекол

В свое время в МГСУ им. В.В.Куйбышева были разработаны алюмосиликатные вяжущие цеолитовой структуры путем гидротермального омоноличивания кислых вулканических стекол: перлитов, обсидантов, липаритов, литоидной пемзы и других и жароупорные бетоны на их основе.

Природные высококремнеземистые стекла по своему химическому составу (табл.4) можно отнести к алюмосиликатным системам.

Таблица 4. химический состав перлитов,%

По дисперсности Sуд=450 м²/кг перлитовые породы проявляют химическую активность вяжущего компонента. Такие вяжущие возможно легировать путем добавления в него таких микронаполнителей, как корунд, технический глинозем, тонкомолотый шамот и др. это позволяет в широких пределах менять химический и фазовый состав вяжущего, в частности соотношение основных оксидов SiO₂, Аl₂O₃ и соответственно термические свойства изделий.

Алюмосиликатные вяжущие обладают рядом существенных достоинств, обусловливающих техническую и экономическую целесообразность их применения при изготовлении жаростойких бетонов: повышение прочности бетона после нагрева на рабочую температуру; высокая реакционная способность при нагреве, позволяющая за счет применения специальных добавок управлять структурой синтезируемого вяжущего; возможность регулирования огнеупорности и термомеханических характеристик вяжущего изменения содержания кремнеземистого и щелочного компонентов.

На основе разработанного вяжущего и различных огнеупорных заполнителей получены жаростойкие и огнеупорные бетоны с температурой применения до 1550⁰С, в частности шамотный перлитобетон, легкие шамотные керамзитоперлитобетоны и ячеистые бетоны, муллитокорундовые, цирконовые и другие виды бетонов, которые характеризуются высокими термомеханическими эксплуатационными показателями, несложностью технологии, низкой энергоемкостью производства и себестоимостью. Достоинствами этих бетонов также являются: возможность форсированного первого разогрева на рабочую температуру со скоростью до 500⁰С в час; отказ от предварительной сушки перед началом монтажа, что обусловлено низкой влажностью изделий после автоклавной обработки; отсутствие для большинства изделий снижения прочности в интервале температур 600…900⁰С; высокая прочность после разогрева на рабочую температуру.

Поэтому применение природных вулканических стекол в качестве компонента вяжущего наиболее предпочтительно при получении алюмосиликатных жаростойких и огнеупорных бетонов. Эксплуатационные свойства такие материалы приобретают в процессе первого разогрева на рабочую температуру.

В жаростойких бетонах в процессе первого разогрева на рабочую температуру происходит перерождение вяжущего в керамический черепок.

Жаростойкий шамотный перлитобетон получают из гидроалюмосиликатного вяжущего на основе кислых вулканических стекол и шамота (табл.5).

Таблица 5. Составы шамотных перлитобетонов,% по массе

Основные физико-механические показатели жаростойкого шамотного перлитобетона, изготовленного на основе сырьевой шихты оптимального состава при использовании в качестве затворителя 8%-го раствора NaOH и раствора силиката натрия Мс=2,8, приведены в табл.6

Табица 6. Физико-механические свойства шамотных перлитобетов

Из приведенных данных следует, что жаростойкий шамотный перлитобетон по всем показателям, особенно по показателю термостойкости, превосходит мелкоштучные керамические изделия (ГОСТ 390-83), которые применяют в качестве футеровки обжиговых вагонеток предприятий строительной керамики.

Мелкозернистый циркониевый перлитобетон получают на основе циркониевого концентрата, используемого как заполнитель, молотой перлитовой породы в количестве 8% и добавки обезжелезненного циркона. В качестве затворителя используют раствор едкого натра 7,5%-ной концентрации.

Физико-химические показатели жаростойкого циркового перлитобетона

-Средняя плотность, кг/м3________________________________________________3450…3500
-Прочность при сжатии, МПа:
-после автоклавной обработки______________________________________28…30
-после обжига при 16000С__________________________________________100…105
-Пористость кажущаяся,%__________________________________________8…9
-Усадка огневая, %________________________________________________0,2
-Теплопроводность при средней температуре 8000С,Вт/(м∙0)_______________2,2
-Коэффициент линейного термического расширения,10-6∙0С-1______________3,8
-Температура начала деформации под нагрузкой 0,02 МПа, 0С___________1580

Циркониевый перлитобетон используют при футеровки индукционной печи для спекания металлических порошков вместо высокоглиноземистой керамики. Применение его позволило повысить давление прессования с 7 до 20 МПа, понизить количества брака по основному продукту. Достигнутый при этом экономический эффект составил 10 тыс. руб. в год на одну печь.

Блоки из жаростойкого циркониевого перлитобетона используют в качестве футеровки тигельных стекловаренных печей периодического действия вместо высокоглиноземистой керамики. Применение этого бетона увеличивает срок службы футеровки и улучшает качество выпускаемой продукции за счет повышения температуры варки стекла.

Жаростойкие бетоны на силикатно-натриевом композиционном вяжущем получают на основе тонкоизмельченной силикат-глыбы и огнеупорных заполнителей. отверждение происходит в процессе термообработки при температуре до 200⁰С. Разработана несложная технология производства изделий с низким расходом вяжущего.

Вид огнеупорного заполнителя должен соответствовать виду тонкомолотого огнеупорного компонента, входящему в состав вяжущего.

Вид вяжущего и огнеупорного заполнителя определяет предельно допустимую температуру применения, среднюю плотность, монтажную прочность и прочность при рабочей температуре жаростойкого бетона. От вида вяжущего и заполнителя зависит термическая стойкость данного бетона, а также стойкость в той или иной эксплуатационной среде. На силикатно-натриевом композиционном вяжущем получены жаростойкие бетоны с предельной допустимой температурой применения 900…1600⁰С.
Полученный бетон, согласно ГОСТ 20910-82, относится к 16-му классу. По своим свойствам он не уступает, а по термической стойкости превосходит в 2,5 раза обжиговые высокоглиноземистые изделия.

Основные физико-механические показатели свойств жаростойкого бетона на силикатно-натриевом композиционном вяжущем и муллитокорундовом заполнителе

-Огнеупорность, ⁰С________________________________________________________1800
-максимальная температура применения при одностороннем нагреве, ⁰С__________1600
-Прочность при сжатии после сушки, не ниже, МПа:
при 200⁰С_________________________________________________________________27
-при 1500⁰С_______________________________________________________________32
-Плотность средняя, кг/м³___________________________________________________________2400
-Усадка огневая, %_________________________________________________________0,5
-Пористость общая, %______________________________________________________19,5
-Термический коэффициент линейного расширения,10-6∙⁰С-1_________________________5,6…6,2
-Температура деформации под нагрузкой 0,02 МПа, 0С:
начало деформации________________________________________________________1530
4%-ная деформация________________________________________________________1560
разрушение_______________________________________________________________1600
-Теплопроводность, Вт/(м∙⁰С):
при 350⁰С_________________________________________________________________1,14
при 610⁰С_________________________________________________________________0,96

Шлакощелочной бетон представляет собой искусственный камень, получаемый после формования и последующего твердения смеси крупного и мелкого заполнителей, молотого шлака и раствора щелочного компонента.

В зависимости от назначения получают бетоны плотный, крупнопористой, поризованной и ячеистой структур. По зерновому составу заполнителей подразделяют на мелко – и крупнозернистые, а по плотности – на тяжелые и легкие. Тяжелые бетоны на шлакощелочном вяжущем относят  к конструкционным бетонам, легкие бетоны разделяют на конструкционные, конструкционна-теплоизоляционные и теплоизоляционные.

Конструкционные легкие шлакощелочные бетоны классов В15…В50 (М200…М600) со средней плотностью 1500-1800 кг/ м³ изготовляют на керамзите, доменном гранулированном шлаке, аглопорите, известняке-ракушечнике, шлаковой пемзе, отходам древесины. Эти же заполнители применяют для конструкционно-теплоизоляционных бетонов со средней плотностью 500…1400 кг/ м³, которые характеризуются прочностью при сжатии 3,5…40 МПа и теплопроводностью 0,17…0,4 Вт/(м * ⁰С).Теплоизоляционные шлакощелочные материалы средней плотности 170…450 кг/ м³, прочностью при сжатии от 0,25…2МПа и теплопроводностью 0,059…0,13 Вт/(м * ⁰С) разработаны на основе вспученного перлита.

Тяжелый высокопрочный бетон на крупном заполнителе. 

Прочность щлакощелочных бетонов регулируют, главным образом, изменением плотности щелочного компонента, степенью влияния которой зависит от его природы. Наиболее ощутимо сказывается на повышении прочностных характеристик применение растворимых силикатов натрия. Бетоны на их основе являются высокопрочными. При использовании карбонатных щелочных компонентов прочность бетонов составляет 45…80 МПа. При этом в большей мере проявляется и влияние вида шлака, особенно ярко выраженное в бетонах естественного твердения, которые в более поздние сроки твердения продолжают интенсивно набирать прочность. При снижении модуля основности шлака и уменьшении его расхода прочность таких бетонов уменьшается на одну – полторы марки.

Наибольшей прочности при сжатии (120МПа) характеризуются пропаренные бетоны на основе нейтральных шлаков и низкомодульных (Мс=1…2) жидких стекол. С уменьшением силикатного модуля  жидкого стекла прочность пропаренных бетонов увеличивается.

Тяжелые шлакощелочные бетоны выпускают следующих классов (марок) – В10 (200), В15 (250), В20 (300), В25 (400), В30 (500), В55 (800), В60 (900), В70 (1000), В820 (1100), В90 (1200), В100 (1300), В110 (1400). В зависимости от условий работы изделий и конструкций предусмотрены следующие марки шлакощелочного бетона: по морозостойкости – F200, F300, F400, F500, F500, F600, F700, F800, F900, F1000; по водонепроницаемости – W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18, W25, W30.

Морозостойкость – одна из важнейших характеристик шлакощелочного бетона, обуславливающая его долговечность. Морозостойкость шлакощелрчного бетона в 2…3 раза превышает морозостойкость цементного бетона. В зависимости от вида шлака и щелочного компонента она соответствует 200…100 циклам попеременного замораживания и оттаивания.

Водонепроницаемость шлакощелочных бетонов определяется плотностью структуры затвердевшего камня, обилием замкнутых сферических глеевых пор и микропор, высокими адгезионными свойствами вяжущего по отношению к заполнителям и другими характеристиками.

В наиболее жестких условиях испытаний при попеременном увлажнении и высушивании, хранении в атмосфере углекислого газа коррозия арматуры в шлакощелочных бетонах ниже, чем в шлакопортландцементных. Шлакощелочной бетон – коррозионно- и биостойкий материал (стойкость обусловлена свойствами вяжущего), в связи с этим его рекомендуют использовать в конструкциях, работающих в условиях агрессивных сред: в мягких и проточных водах – для элементов градирен ТЭЦ и ТЭС, облицовки оросительных каналов, элементов лотковых линий в сульфатных водах концентрацией до 50000 мг/л, для строительства морских сооружений и др.

Мелкозернистые бетоны.

Представляют собой искусственный камень, получаемый после отвердения рационально подобранной смеси молотого шлака, раствора щелочного компонента и мелкого заполнителя, в качестве которого служат мелкие пески и грунты в виде супесей и легких суглинков. Частицы песчаных фракций, активизированные щелочью и частично связанные продуктами гидратации глинистых минералов, равномерно распределенными в их массе, заполняя пустоты в песчаном каркасе, уплотняют структуру бетона. Допустимые соотношения между частицами разных фракций в заполнителе определяют экспериментально с учетом методов приготовления, укладки и обработки изделий.

Использование дисперсных заполнителей может привести к появлению усадочных трещин в бетоне. Во избежание этого рекомендуется из дисперсных заполнителей, содержащих глинистые фракции, и шлакощелочного вяжущего изготовлять безобжиговые бетонные гранулы и вводить их в состав бетона. На основе таких гранул и получают конструкционные шлакощелочные бетоны, обладающие повышенной трещиностойкостью.

Кроме дисперсных грунтов в бетонах из шлакощелочного вяжущего целесообразно применять мелкозернистые кварцевые пески с Мкр=0,7…1,2. Мелкозернистые шлакощелочные бетоны выпускают классов В10..60. их свойства практически определяются теми же факторами, что и свойства тяжелых шлакощелочных бетонов на крупнозерновом заполнителе.

По результатам, полученным  в КИСИ под руководством проф. В.Д.Глуховского,  в таб. 15.и 16. приведены изменения прочности при сжатии мелкозернистого бетона и рекомендованы оптимальные составы бетона на дисиликате натрия.

 Таблица 15. зависимость прочности при сжатии мелкозернистого бетона от расхода компонентов

*Отношение раствора щелочного компонента

Таблица 16. Составы бетона на дисиликате натрия

Жаростойкий шлакощелочной бетон.

Жаростойкие бетоны, изготовляемые на основе шлакощелочного вяжущего, предназначены для сооружения объектов с температурой эксплуатации 200..1500⁰С. Жаростойкость шлакощелочного бетона обусловлена близостью значений коэффициентов термического расширения заполнителей и вяжущего, а также особенностями фазового состава продуктов гидратации последнего, в частности способностью гидратных новообразований к топотоксичной перекристаллизации в безводные вещества без развития значительных деструктивных напряжений в структуре обожженного искусственного маня.

Опыт использования разработанных  композиций для футеровки магнитодинамических  дозаторов и металлопроводов насосов, предназначенных для перекачивания расплавленных цементных материалов, показал, что остаточная прочность после взаимодействия с расплавом алюминия (t=1000⁰С) составляла 93..95%, а металлоустойчивость, определенная по стандартной методике, отвечала предъявляемым к ним требованиям. Футеровка магнитодинамичесих насосов после 6 месяцев эксплуатации не разрушилась, футеровка с жаростойкой смесью на основе глиноземистого цемента выдерживала не более 1..2 мес эксплуатации.

Шлакощелочной ячеистый бетон.

Использование шлакощелочного вяжущего в производстве автоклавного ячеистого бетона позволило получить высокопрочный, долговечный, малоэнергоемкий строительный материал.

Для получения шлакощелочных пенобетонов с низкой плотностью  высокоразвитой пористостью, обеспечивающей материалу достаточно высокие звукопоглощающие свойства, используют молотый электротермофосфорный шлак с удельной поверхностью 350..400 м2/кг и щелочные растворы. Способ поризации и стабилизации поровой структуры предусматривает приготовление устойчивой пеномассы с последующим введением в нее тонкомолотого шлака.

В качестве пенообразователей используют омыленный древесный песок, смолу древесную омыленную, белковые протеиносодержащие продукты и ряд других отходов производства. В поризованную шлакощелочную бетонную смесь вводят до 10% дегидратированной глины, которая, с одной стороны, стабилизирует пену, а с другой - способствует более полному связыванию щелочного компонента. Прочностные и деформативные показатели шлакощелочного ячеистого бетона приведены в таб.17.
 
Таблица 17. Прочностные и деформативные показатели шлакощелочного ячеистого бетона

Жаростойкие бетоны на основе вяжущих из природных и техногенных стекол
 
В свое время в МГСУ им. В.В.Куйбышева были разработаны алюмосиликатные вяжущие цеолитовой структуры путем гидротермального омоноличивания кислых вулканических стекол: перлитов, обсидантов, липаритов, литоидной пемзы и других и жароупорные бетоны на их основе.

Природные высококремнеземистые стекла по своему химическому составу (табл.18) можно отнести к алюмосиликатным системам.
 
Таблица 18. Химический состав перлитов, %

По дисперсности Sуд=450 м2/кг перлитовые породы проявляют химическую активность вяжущего компонента. Такие вяжущие возможно легировать путем добавления в него таких микронаполнителей, как корунд, технический глинозем, тонкомолотый шамот и др. это позволяет в широких пределах менять химический и фазовый состав вяжущего, в частности соотношение основных оксидов SiO2, Аl 2O3 и соответственно термические свойства изделий.

Алюмосиликатные вяжущие обладают рядом существенных достоинств, обусловливающих техническую и экономическую целесообразность их применения при изготовлении жаростойких бетонов: повышение прочности бетона после нагрева на рабочую температуру; высокая реакционная способность при нагреве, позволяющая за счет применения специальных добавок управлять структурой синтезируемого вяжущего; возможность регулирования огнеупорности и термомеханических характеристик вяжущего изменения содержания кремнеземистого и щелочного компонентов.

На основе разработанного вяжущего и различных огнеупорных заполнителей получены жаростойкие и огнеупорные бетоны с температурой применения до 15500С, в частности шамотный перлитобетон, легкие шамотные керамзитоперлитобетоны и ячеистые бетоны, муллитокорундовые, цирконовые и другие виды бетонов, которые характеризуются высокими термомеханическими эксплуатационными показателями, несложностью технологии, низкой энергоемкостью производства и себестоимостью. Достоинствами этих бетонов также являются: возможность форсированного первого разогрева на рабочую температуру со скоростью до 5000С в час; отказ от предварительной сушки перед началом монтажа, что обусловлено низкой влажностью изделий после автоклавной обработки; отсутствие для большинства изделий снижения прочности в интервале температур 600…9000С; высокая прочность после разогрева на рабочую температуру.

Поэтому применение природных вулканических стекол в качестве компонента вяжущего наиболее предпочтительно при получении алюмосиликатных жаростойких и огнеупорных бетонов. Эксплуатационные свойства такие  материалы приобретают в процессе первого разогрева на рабочую температуру. В жаростойких бетонах в процессе первого разогрева на рабочую температуру происходит перерождение вяжущего в керамический черепок.

Жаростойкий шамотный перлитобетон получают из гидроалюмосиликатного вяжущего на основе кислых вулканических стекол и шамота (табл.19).

Таблица 19. Составы шамотных перлитобетонов, % по массе

Основные физико-механические показатели жаростойкого шамотного перлитобетона, изготовленного на основе сырьевой шихты оптимального состава при использовании в качестве затворителя 8%-го раствора NaOH и раствора силиката натрия Мс=2,8, приведены в табл.20
 
Таблица 20. Физико-механические свойства шамотных перлитобетов

Из приведенных данных следует, что жаростойкий шамотный перлитобетон по всем показателям, особенно по показателю термостойкости, превосходит мелкоштучные керамические изделия (ГОСТ 390-83), которые применяют в качестве футеровки обжиговых вагонеток предприятий строительной керамики.

Мелкозернистый циркониевый перлитобетон получают на основе циркониевого концентрата, используемого как заполнитель, молотой перлитовой породы в количестве 8% и добавки обезжелезненного циркона. В качестве затворителя используют раствор едкого натра 7,5%-ной концентрации.

Физико-химические показатели жаростойкого циркового перлитобетона

-Средняя плотность, кг/м³…………………………………....3450…3500
-Прочность при сжатии, МПа:
-после автоклавной обработки…………………………………….28…30
-после обжига при 1600⁰С……………………………………....100…105
-Пористость кажущаяся, %....................................................................8…9
-Усадка огневая, %....................................................................................0,2
-Теплопроводность при средней температуре 8000С,Вт/(м∙0С)……...2,2
-Коэффициент линейного термического расширения,10-6∙0С-1……....3,8
-Температура начала деформации под нагрузкой 0,02 МПа, 0С……1580

Циркониевый перлитобетон используют при футеровке индукционной печи для спекания металлических порошков вместо высокоглиноземистой керамики. Применение его позволило повысить давление прессования с 7 до 20 МПа, понизить количества брака по основному продукту. Достигнутый при этом экономический эффект составил 10 тыс. руб. в год на одну печь.

Блоки из жаростойкого циркониевого перлитобетона используют в качестве футеровки тигельных стекловаренных печей периодического действия вместо высокоглиноземистой керамики. Применение этого бетона увеличивает срок службы футеровки и улучшает качество выпускаемой продукции за счет повышения температуры варки стекла.

Жаростойкие бетоны на силикатно-натриевом композиционном вяжущем получают на основе тонкоизмельченной силикат-глыбы и огнеупорных заполнителей. Отверждение происходит в процессе термообработки при температуре до 200⁰С. Разработана несложная технология производства изделий с низким расходом вяжущего. Вид огнеупорного заполнителя должен соответствовать виду тонкомолотого огнеупорного компонента, входящему в состав вяжущего.

Вид вяжущего и огнеупорного заполнителя определяет предельно допустимую температуру применения, среднюю плотность, монтажную прочность и прочность при рабочей температуре жаростойкого бетона. От вида вяжущего и заполнителя зависит термическая стойкость данного бетона, а также стойкость в той или иной эксплуатационной среде. На силикатно-натриевом композиционном вяжущем получены жаростойкие бетоны с предельной допустимой температурой применения 900…1600⁰С. Полученный бетон, согласно ГОСТ 20910-82, относится к 16-му классу. По своим свойствам он не уступает, а по термической стойкости превосходит в 2,5 раза обжиговые высокоглиноземистые изделия.

Основные физико-механические показатели свойств жаростойкого бетона на силикатно-натриевом композиционном вяжущем и муллитокорундовом заполнителе

-Огнеупорность, 0С………………………………………………………………1800
-максимальная температура применения при одностороннем нагреве, 0С…..1600
-Прочность при сжатии после сушки, не ниже, МПа:
 при 2000С……………………………………………………………………………27
-при 15000С…………………………………………………………………………..32
-Плотность средняя, кг/м3…………………………………………………………2400
-Усадка огневая, %......................................................................................................0,5
-Пористость общая, %...............................................................................................19,5
-Термический коэффициент линейного расширения,10-6∙0С-1……………...5,6…6,2
-Температура деформации под нагрузкой 0,02 МПа, 0С:
начало деформации ……………………………………………………………….1530
4%-ная деформация………………………………………………………………..1560
разрушение…………………………………………………………………………1600
-Теплопроводность, Вт/(м∙0С):
при 3500С……………………………………………………………………………1,14
при 6100С……………………………………………………………………………0,96
при 8000С……………………………………………………………………………0,89
 
С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков и с анализом оборудования для производства цемента на основе шлаков Вы можете познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков:

www.newchemistry.ru