Жаростойкий бетон

Жаростойкий бетон при длительном воздействии высоких температур должен сохранять в заданных пределах свои физико-механические свойства. Такой бетон изготавливают с применением вяжущего (в которое в необходимых случаях вводят еще и минеральные тонко меленые добавки), воды и жаростойких заполнителей.

Как вяжущее для жаростойкого бетона применяют портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент и жидкое стекло. Для улучшения структуры цементного камня и сохранения прочности к вяжущему добавляют минеральные добавки (хромитов руду, бой шамотного, магнезитового или обычного кирпича, андезит, пемзу, лессовидный суглинок, гранулированный доменный шлак, топливный шлак). Тонкость помола должна быть такой, чтобы через сито № 008 проходило не менее 70% добавок для бетона на портландцементе и не менее 50% для бетонов на жидком стекле.

Как мелкий и крупный заполнитель для жаростойкого бетона применяют следующие измельченные материалы: хромитов руду, бой магнезитовой шамотной и обыкновенного глиняного кирпича, кусковой шамот, доменный отвальный шлак, базальт, диабаз, андезит, туф.

Максимальная крупность щебня для массивных конструкций не должна превышать 40 мм, а для остальных - 20 мм. Мелких частиц размером менее 0,14 мм в заполнителях - не более 15% по массе. В процессе нагрева начальная прочность жаростойкого бетона на цементных вяжущих существенно снижается, поэтому при выборе их состава нужно стремиться получить бетон максимально возможного предела прочности. Образцы бетонов с размером 10x10x10 см на портландцементе испытывают после твердения в течение 7 суток, а на глиноземистом цементе и жидком стекле - через 3 суток.

Образцы бетона на портландцементе выдерживают во влажных условиях и на жидком стекле - в воздушно-сухих условиях при температуре (18 ± 3 ° С). Перед испытанием образцы высушивают при температуре (100 ... 110 ° С) в течение 32 ч, затем охлаждают.

Для жаростойкого бетона определяют остаточную прочность при сжатии после нагревания. Остаточная прочность в процентах - это отношение предела прочности при сжатии образцов бетона, которые испытали после нагрева образцов бетона до 800 ° С (для бетона с предельной температурой эксплуатации выше 800 ° С), к пределу прочности контрольных высушенных образцов. Скорость нагрева образцов бетона 150 ... 200 ° С в час, продолжительность выдержки при 800 ° С -4 час. После охлаждения образцы выдерживают в течение 7 суток над емкостью с водой и испытывают на сжатие.

Портландцемент с тонко молотыми добавками и специальными заполнителями позволяет получить жаростойкий бетон с температурой эксплуатации до 1700 ° С.
Цемент можно применять для бетона, предназначенного для службы при температуре ниже +700 ° С. Если содержание шлака при этом менее 50%, то в бетон вводят любую тонко меленую добавку (кроме золы-уноса), которая составляет 30% массы шлакопортландцемента.

Применение обычного бетона на портландцементе допускается в элементах конструкций с температурой службы не выше +200 ° С. При этом марку бетона нужно выбирать с учетом того, что при длительном воздействии температуры около +200 ° С прочность бетона при сжатии снижается на 25%. Снижение прочности бетона на изгиб и растяжение в таких условиях может быть до 50%.

Жаростойкий бетон на портландцементе не применяют при действии на конструкцию кислого агрессивной среды. В таком случае можно использовать жаростойкий бетон на жидком стекле. Но такой бетон не выдерживает постоянного действия среды с водяным паром или водой. Для твердения бетона на жидком стекле при нормальной температуре в бетонную смесь добавляют кремнефтористый натрий.
Бетон на глиноземистого цементе применяют при условии, что температура в теле бетона в течение первых суток твердения не будет превышать +40 ° С. Иначе возможно резкое снижение прочности бетона.

Средняя плотность свежеуложенный жаростойких бетонов на Портландцемент, цемент глиноземистый и жидком стекле в зависит от вида заполнителей составляет, кг/м3:

• бетон на хромитов - 2900 ... 3200;
• бетон на магнезит - 2500 ... 2800;
• бетон на диабаз, бальзат, андезито - 2300 ... 2500;
• бетон на кирпичном или туфовом щебень - 1600 ... 1900.

При изготовлении жаростойких бетонов нужно стараться, чтобы количество воды или жидкого стекла по возможности было минимальным. Осадку стандартного конуса принимают не более 2 см. Водопотребность таких смесей -170 ... 190 л воды на 1 м3 бетона. После определения состава бетона делают пробные замесы, для первого замеса принимают 170 л воды на 1 м3. Испытания ведут по обычной методике с учетом особенностей определения марки жаростойких бетонов.

Средняя плотность жаростойкого бетона в высушенном состоянии меньше, чем в свежеуложенному состоянии примерно на 150 ... 200 кг / м.