Дисциплина Материаловедение Технология конструкционных материалов Специальность 1 А

Дисциплина: «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» Специальность 1 А РАЗДЕЛ № 12. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТНЫЕ БЕТОНЫ Лекция № 21 Темы № 33, 34. Специальные бетоны. Особенности подбора составов специальных Время: 2 ч. цементных бетонов (окончание). Вопросы: 1. Кислотостойкий и цветной бетоны. 2. Полимерсодержащие бетоны. 3. Радиационно-защитный и жаростойкий бетон. Литература: 1. Учебник с. 154… 169 2/17/2018 1

КИСЛОТОСТОЙКИЙ БЕТОН (КСБ) жидкое стекло заполнители инициатор твердения тонкомолотый наполнитель Характеризуется высокой химической стойкостью к концентрированным серной, азотной, соляной и другим кислотам, за исключением плавиковой и фосфорной. Жидкое стекло натриевое Na 2 O·n. Si. O 2 (модуль 2, 9. . . 3, 1) 2/17/2018 калиевое K 2 O·n. Si. O 2 (модуль 2, 8. . . 2, 9) 2

Тонкомолотый наполнитель - мелкодисперсные вещества, получаемые из кислотостойких природных или искусственных кремнеземистых материалов (андезита, базальта, бештаунита, диабаза, кварцита, пемзы, кислотоупорной керамики и др. ). Мелкий заполнитель - природный кварцевый песок или песок, получаемый дроблением кислотостойких плотных горных пород. Щебень - двух- или трехфракционного состава из гранита, андезита, бештаунита и других кислотостойких горных пород. Добавки - активный кремнезем (опал, диатомит, трепел и др. ). Общее содержание Si. O 2 в добавках должно быть 84. . . 97 %, а активного кремнезема - 5. . . 22 %. Полимерные добавки - фуриловый спирт, фурфурол, смесь фурилового спирта с фурфуролом. 2/17/2018 3

Приготовление бетонной смеси 1) смешивают тонкомолотый наполнитель и кремнефтористый натрий, просеянные через сито № 03 (476 отв. /см 2); 2) смесь перемешивают в смесителе с песком и щебнем; 3) перемешивают с жидким стеклом, предварительно смешанным с полимерной добавкой. Бетонная смесь быстро загустевает и ее следует готовить в количестве, используемом в течение одного часа. Твердение КСБ происходит в воздушных условиях при относительной влажности воздуха 55. . . 60 % и температуре не ниже +10 °С. Плотность КСБ в большой мере зависит от водосиликатного отношения (отношение массы воды, содержащейся в жидком стекле, к массе силиката натрия или калия). 2/17/2018 4

ЦВЕТНОЙ БЕТОН Цветные бетоны - разновидность декоративных бетонов, отличающихся определенным цветом. ЦБ применяют для маскировки или камуфляжа различных объектов. Они используются в общевойсковом строительстве (казармы, общественные здания) в качестве отделочного материала, а также цветного выделения отдельных участков дорожных покрытий. Цветными могут быть тяжелые и легкие бетоны. 2/17/2018 5

Требования к материалам Вяжущие для ЦБ - цветные и белые портландцементы, смешанные белые с обычным цементом, обычные портландцементы с добавлением к ним минеральных или органических пигментов. Пески - рекомендуется применять наиболее светлые, промытые кварцевые или полевошпатовые как природные, так и дробленые. Они не должны содержать железистых и других соединений, снижающих декоративные свойства бетона. Крупный заполнитель - используют такой же, как и для обычного бетона, но обязательно промытый. 2/17/2018 6

ПОЛИМЕРСОДЕРЖАЩИЕ БЕТОНЫ Существенные недостатки цементных бетонов низкая коррозионная стойкость проницаемость для жидкостей и газов недостаточная прочность на растяжение при изгибе на осевое растяжение Могут быть значительно снижены путем модификации их полимерами. 2/17/2018 7

СПОСОБЫ МОДИФИКАЦИИ БЕТОНОВ ПОЛИМЕРАМИ введение полимерных добавок замена цементного вяжущего пропитка порового пространства 2/17/2018 8

Полимерцементные бетоны получают введением в цементное вяжущее полимерных добавок. - водных дисперсий полимеров (латекс - дивинилстирольный и др. ); - ПВАД в количестве 16. . . 20 % от массы цемента; - водорастворимых смол (эпоксидных, полиамидных, карбамидных). Эффективность ПЦБ заключается в повышении прочности бетона на изгиб и растяжение в повышение водонепроницаемости в снижении истираемости в снижение общей пористости цементного камня (на 10. . . 30%) обусловлено кольматацией полимерными фрагментами пор 2/17/2018 9

Полимербетоны (ПБ) - бесцементные, безводные бетоны, в которых в качестве связующего используются синтетические смолы, являющиеся высоконаполненными композиционными полимерными материалами, и содержащие по массе от 5 до 10 % полимерного связующего и 90. . . 95 % химически стойких минеральных заполнителей различной дисперсности. Наполнитель - тонкомолотый минеральный порошок (S = 2500. . . 3500 см 2/г), Ценные свойства ПБ непроницаемость для жидкостей и газов высокая химическая стойкость диэлектрические свойства высокая прочность на изгиб и растяжение быстрый рост прочности 2/17/2018 10

Недостатки ПБ высокая стоимость горючесть недостаточная теплостойкость токсичность компонентов повышенная усадка и ползучесть По структуре ПБ могут быть тяжелыми и легкими, плотными и пористыми, крупно- и мелкозернистыми. 2/17/2018 11

Специфические особенности технология ПБ: - необходимость предварительной сушки заполнителей и наполнителя; - повышенные точность дозирования и качество смешивания всех компонентов связующего и минеральной части смеси; - необходимость приготовления смеси в смесителях принудительного перемешивания; - предпочтительность раздельной технологии приготовления смеси — вначале полимерной мастики с последующим совмещением ее с минеральной частью; - потребность в периодической промывке оборудования, обусловливаемой повышенной налипаемостью смеси на металлические поверхности; - ограниченная жизнеспособность и высокая экзотермичность полимербетонной смеси; - потребность в термообработке изделий сухим теплом; - строгие требования к технике безопасности. 2/17/2018 12

Полимерсиликатные бетоны (ПСБ) Связующее в ПСБ - жидкое натриевое или калиевое стекло, модифицированное полимерной добавкой, обычно фуриловым спиртом. Заполнители и наполнители применяются только кислотостойкие. Твердение возможно либо в воздушно-сухих условиях при температуре не ниже +15 °С, либо при термообработке сухим прогревом в течение 8. . . 10 часов при температуре не выше 100 °С. Недостатки ПСБ - нестойкость к щелочам, отсутствие адгезии к цементному и полимерному бетонам. Основные области применения в условиях кислотной агрессии являются: - замазки и мастики для крепления отделочных плиток; - кладочные растворы; - конструкции фундаментов, технологических емкостей; - полы производственных помещений. 2/17/2018 13

Радиационно-защитный бетон - обладает способностью ослаблять вредное воздействие на людей и технику ядерных излучений, в особенности гамма-лучей и нейтронов, т. е. иметь высокую радиационную непроницаемость. Такими свойствами обладают особо тяжелые и гидратные бетоны. Особо тяжелые бетоны (2500 < m, b 5000 кг/м 3 ) Гидратные - содержащие значительное количество химически связанной воды. В качестве вяжущих - портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент (для гидратных бетонов). 2/17/2018 14

В особо тяжелых бетонах заполнители повышенной плотности: • некоторые виды железных руд; • лимонит (бурый железняк) m. Fе 2 О 3 n. Н 2 О, ; • магнетит (магнитный железняк) m. Fе. О·n. Fе 2 О 3; • чугунный скрап - металлические отходы (обрезки, стружка) • барит - тяжелую горную породу Ba. SO 4. В гидратных бетонах используются материалы, содержащие ядра легких элементов (лития, кадмия, бора): карбид бора, хлористый литий, сернокислый кадмий и др. 2/17/2018 15

Жаростойкий бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания специально подобранной смеси из связующего, воды, жаростойкого заполнителя и, при необходимости, специальных добавок. - должен выдерживать длительное воздействие температур выше 200 °С и значительные температурные перепады КЛАССИФИКАЦИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ Признак предельно допустимая температура применения термическая стойкость 2/17/2018 Вид Характеристика классы от 3 до 18 Номер класса – температура в сотнях C марки в водных теплосменах — Тw для D 1200. . . D 2900 - от Tw 5 до Тw 40 в воздушных — Тa для D 500. . . D 1100 — от Та 5 до Та 25 16

Требования к материалам Вяжущие - портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый и высокоглиноземистый цементы, ортофосфорная кислота, а также жидкое стекло. Искусственные крупные заполнители - керамзитовый и аглопоритовый гравий, бой из огнеупорных, тугоплавких изделий и глиняного кирпича, промышленные отходы: шлаки доменные, топливные и котельные. Естественные заполнители - щебень и песок из бескварцевых (в связи с полиморфизмом кварца, связанным с увеличением его объема при нагревании) плотных (базальта, диабаза, андезита) и пористых (туфа вулканического, пемзы) горных пород. 2/17/2018 17