WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Анализ работ, посвящённых жаростойким тяжёлым и ячеистым бетонам (жаростойкому пенобетону и газобетону), технологии обычных неавтоклавных пенобетонов и действию суперпластификаторов на гидратацию цементов разного минералогического состава, а также фибробетонов плотной и ячеистой структуры показывает, что до настоящего времени отсутствуют сведения по разработке жаростойкого ячеистого бетона, обладающего хорошими физико-механическими и огневыми свойствами, термической стойкостью при частых колебаниях температур и пониженной огневой усадкой. На основании литературного обзора была составлена рабочая программа проведения исследований по разработке жаростойкого фибропенобетона с высокими эксплуатационными свойствами и достаточно простой технологией изготовления.

Во второй главе приведены характеристики применяемых материалов, приборов и методов экспериментальных исследований.

При получении жаростойкого фибропенобетона в качестве вяжущего использован глинозёмистый цемент ГЦ-40 Пашийского цементного завода по ГОСТ 969-91. В качестве тонкомолотого заполнителя для жаростойкого фибробетона использовали шамотный порошок с удельной поверхностью 2000 см2/г, с содержанием Аl2О3 – 32 %. Суперпластификатор С-3 по ТУ 5745-004-43184789-05 производства Новомосковского завода органического синтеза. Вату муллитокремнезёмистую, производства ООО «Станкопромышленная компания», г. Челябинск, предназначенную для теплоизоляции и изготовления теплоизоляционных изделий, по ТУ 9300-002-00126238-99, с содержанием Аl2О3 - 55 % использовали для дисперсного армирования жаростойкого фибропенобетона. Пенообразователь «Пеностром», производства предприятия «СПО Щит», г. Шебекино, Белгородская область, по ТУ 2481-001-22299560-99.

Исследование физико-механических и деформативных свойств жаростойкого пенобетона и фибропенобетона осуществлялись по стандартным методикам ГОСТ 20910 – 90 с учётом нормативно-технических документов, приведённых в данном стандарте.

Для исследования различных функциональных зависимостей «состав – свойства» использованы методы математического планирования экстремальных экспериментов с дисперсионными и регрессионными анализами, проверкой адекватности полученных уравнений регрессии.

Третья глава. Посвящена разработке составов и изучению основных физико-механических свойств жаростойкого пенобетона на чистом глинозёмистом цементе, с добавкой суперпластификатора С-3 и с тонкомолотым шамотом.

Недостатком пенобетонов является повышенная усадка ячеистой смеси, по причине большого водотвёрдого отношения. Анализ литературных источников позволяет утверждать, что добавка суперпластификатора существенно снижает водосодержание смеси без изменения подвижности, кроме того добавка тонкомолотого шамота, обожжённого и прошедшего значительный период эксплуатации при высоких температурах способствует образованию контактов, препятствующих возникновению усадочных деформаций при сушке и обжиге жаростойкого ячеистого бетона.

Следует учитывать и то, что характеристики смеси и конечное качество пенобетона являются случайной величиной, зависящей от многих, не только количественных, но и качественных факторов, часть из которых не всегда может быть выявлена и управляема в ходе эксперимента.

В связи с этим было применено математическое планирование экспериментов, математико-статическая обработка результатов экспериментов. Что позволило получить математические модели зависимостей физико-механических свойств жаростойкого пенобетона от состава смеси. Эксперимент проводили поэтапно, по причине сложностей одновременного варьирования большого числа факторов и неизбежностей их корреляции, а следовательно невозможности получить уравнения регрессии адекватно описывающие свойства пенобетона.

Поскольку пластифицирующее действие пенообразователя изменяет подвижность смеси, а вязкость влияет на стабильность и устойчивость смеси от разрушения, и, в тоже время, создаёт при более высокой концентрации пенообразователя более стабильную пену, то первоначально исследовалась зависимость средней плотности жаростойкого пенобетона от расхода концентрата пенообразователя. Два эти фактора прямо противоположно влияют на структуру пенобетона и необходимо было найти зависимость физико-механических свойств пенобетона: «плотность – прочность» от расхода пенообразователя при стабилизированных прочих факторах.

Графическая интерпретация зависимостей средней плотности и прочности пенобетона от расхода пенообразователя представлена на рис. 1, 2. Уравнения регрессии имеют вид:

Y (о110) = 286,5 – 298х + 11,3х2; (1)

Y (Rсж110) = 8,2 – 0,72х + 0,03х2. (2)

Рис. 1. Зависимость средней плотности

жаростойкого пенобетона от расхода

концентрата пенообразователя, мл/л

раствора.

Рис. 2. Зависимость прочности жаростойкого пенобетона после сушки от расхода концентрата пенообразователя, мл/л раствора.

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что средняя плотность пенобетона снижается с увеличением расхода пенообразователя до определённого предела. Дальнейшее увеличение расхода пенообразователя вновь приводит к увеличению средней плотности. Вероятно это связано с кольматацией пор при переходе порога критической концентрации мицеллообразования.

Изучение зависимости изменения В/Т смеси жаростойкого пенобетона от расхода суперпластификатора С-3 позволило оценить снижение содержания воды при постоянной вязкости – реологической характеристики, которую фиксировали при помощи вискозиметра Суттарда.

Графическая интерпретация модели искомой зависимости: В/Т = f(С-3) представлена на рис. 3. Уравнение регрессии имеет вид:

Y(В/Т) = 0,69 – 0,32х + 0,09х2. (3)

Из приготовленных смесей жаростойкого пенобетона с различным В/Т отношением параллельно изготавливали образцы – кубы и после твердения и сушки при 110°С определяли среднюю плотность и прочность при сжатии жаростойкого пенобетона для каждой серии образцов.

Графическая интерпретация найденной функциональной зависимости дана на рис. 4. Уравнение регрессии имеет вид:

Y() = 1618 – 1466х + 549х2. (4)

Рис. 3. Зависимость изменения В/Т от расхода С-3 для равноподвижных смесей жаростойкого пенобетона.

Рис. 4. Зависимость средней плотности жаростойкого пенобетона от расхода суперпластификатора С-3.

Результаты исследования зависимости прочности при сжатии жаростойкого пенобетона представлены на рис. 5. Уравнение регрессии имеет вид:

Y(Rсж110) = 9,1 – 9,4х + 3,2х2. (5)

Дальнейшее совершенствование состава было направлено на изучение физико-механических свойств жаростойкого пенобетона, в составе которого часть глинозёмистого цемента заменяли на добавку тонкомолотого шамота.

Были апробированы составы с соотношением (глинозёмистый цемент/шамот) – 1,5; 2,75; 4. Максимально возможным признано количество тонкомолотой добавки 25 %. В/Т изменялось от 0,3 до 0,4. Параллельно были испытаны составы из пенобетона без добавки тонкомолотого шамота.

На основании экспериментальных данных построили графики, отражающие зависимость прочности после сушки жаростойкого пенобетона без шамота и с добавкой шамота, в зависимости от его средней плотности, представленные на рис. 6.

Рис. 5. Зависимость прочности жаростойкого пенобетона от расхода суперпластификатора С-3.

Рис. 6. Зависимость прочности при сжатии жаростойкого пенобетона с добавкой шамота и без, от средней плотности.

На основании проведённых исследований определена оптимальная дозировка концентрата пенообразователя. Установлено, что для ГЦ-40 за счёт водоредуцирующего действия суперпластификатора С-3 может быть достигнуто снижение В/Т с 0,7 до 0,4 при оптимальной дозировке С-3 1,5% от массы сухих компонентов.

Применение суперпластификатора С-3 позволяет значительно снизить среднюю плотность, повысить прочность жаростойкого пенобетона.

Четвёртая глава посвящена теоретическому обоснованию и экспериментальному подтверждению целесообразности дисперсного армирования жаростойкого фибропенобетона муллитокремнезёмистой ватой, способной выдерживать воздействие температур до 1150 С.

По показателю сопротивления разрушающим воздействиям тяжёлый фибробетон может в 15 – 20 раз превосходить бетон без добавки различных волокон. Это обеспечивает ему высокую технико-экономическую эффективность при применении в строительных конструкциях и при их ремонте.

Влияние дисперсного армирования на прочность и долговечность ячеистого фибробетона изучено до настоящего времени недостаточно. Все исследования проведены в основном для газо- и пенобетонов, дисперсно армированных синтетическими высоко- и низкомодульными волокнами, асбестом или стекловолокном, предназначенных для эксплуатации в обычных строительных конструкциях, не подвергающихся воздействию высоких температур.

Вначале было решено опробовать щелочестойкое стекловолокно и затем муллитокремнезёмистую вату.

Чтобы определить перспективность использования стекловолокна в жаростойком пенобетоне были испытаны составы, содержащие глинозёмистый цемент, тонкомолотый шамот, суперпластификатор С-3, пенообразователь и волокно, длиной 15 и 30 мм, для сравнения влияния длины волокна на свойства пенобетона.

После обжига при 800 °С прочность при сжатии 0,7 МПа, огневая усадка 1,4 %, максимальная средняя плотность 560 кг/м3.

Огнеупорность стекловолокна 900 °С и в этой связи максимальная температура службы такого пенобетона не должна превышать 800 °С. Он может быть использован в качестве открытой или закрытой теплоизоляции.

Для разработки оптимального состава жаростойкого фибропенобетона с алюмосиликатным волокном и выявления влияния каждого из компонентов на конечные свойства материала был спланирован и проведён активный факторный эксперимент второго порядка для двух переменных. По его результатам получены уравнения регрессии второго порядка, адекватно описывающие зависимости изменения средней плотности и прочности при сжатии после сушки и после обжига от расхода компонентов.

Из серий, давших наилучшие показатели по прочности при сжатии, оставляли по два образца для стандартных испытаний на показатель по термической стойкости при попеременном нагревании и охлаждении по ГОСТ 20910.

Прочность при сжатии, среднюю плотность и огневую усадку определяли также по ГОСТ 20910.

Зависимость средней плотности после сушки образцов жаростойкого фибропенобетона от расхода суперпластификатора С-3 и муллитокремнезёмистой ваты, представлена на рис. 7, уравнение имеет вид:

0110 = 514 – 93х1 – 48х2 + 49,5х12 + 254,5х22 +140х1х2. (8)

Следующим критерием качества является средняя плотность после обжига при высоких температурах, которая и является в известной степени, конечным критерием материала, который будет работать при нагреве.

Зависимость средней плотности после обжига образцов фибропенобетона от расхода суперпластификатора С-3 и муллитокремнезёмистой ваты, представлена на рис. 8, уравнение имеет вид:

01000 = 423– 121х1 – 59,2х2 + 282х22 +131х1х2. (9)

Рис. 7. Зависимость средней плотности жаростойкого фибропенобетона от расхода суперпластификатора С-3 и ваты после сушки.

Рис. 8. Зависимость средней плотности жаростойкого фибропенобетона после обжига при 1000°С от расхода суперпластификатора С-3 и ваты.

Зависимость прочности при сжатии образцов жаростойкого фибропенобетона после сушки и обжига при 1000 °С от расхода суперпластификатора С-3 и ваты, представлена на рис. 9 и 10 соответственно, уравнения имеет вид:

Rсж110 = 2,9 – 3,4х1 – 2,7х2 + 4,8х12 + 10,5х22 + 5,2х1х2. (10)

Rсж1000 = 1,2 – 1,3х1 – 0,84х2 + 1,3х12 + 2,5х22 + 0,9х1х2. (11)

Рис. 9. Зависимость прочности при сжатии жаростойкого фибропенобетона после сушки от расхода суперпластификатора С-3 и ваты.

Рис. 10. Зависимость прочности при сжатии образцов жаростойкого фибропенобетона после обжига при 1000°С от расхода суперпластификатора С-3 и ваты.

Результаты эксперимента по исследованию изменения прочности в зависимости от средней плотности представлены на рис. 11, 12, уравнения имеют вид:

Rсж110 = -9,7 + 0,03х; (12)

Rсж1000 = -2,1 + 6,710-3х (13)

Рис. 11. Зависимость прочности при сжатии после сушки от средней

плотности.

Рис. 12. Зависимость прочности при сжатии после обжига при 1000°С от средней плотности.

Таким образом проведенные исследования показали, что жаростойкий пенобетон дисперсно армированный щелочестойким стекловолокном можно изготовить плотностью 500 – 560 кг/м3. Температура службы такой теплоизоляции ограничена огнеупорностью стекловолокна и не должна превышать 800 °С. По этой причине лучше использовать более дешёвые жаростойкие вяжущие с более низкой температурой службы, нежели глинозёмистый цемент, который лучше использовать для изготовления ячеистого бетона дисперсно армированного муллитокремнезёмистой ватой, предназначенной для условий эксплуатации при температуре до 1150 °С.

Установленные закономерности позволяют назначать составы, как теплоизоляционного, так и конструктивно-теплоизоляционного фибропенобетона со средней плотностью от 350 до 1000 кг/м3 и более, и остаточной прочностью после обжига при 1000 °С от 0,7 до 8 МПа в указанном диапазоне, что соответствует лучшим маркам легковесных и ультралегковесных огнеупоров.

Исследована зависимость Rсж1000 – f (0) (прочность – плотность), дающая возможность практически выбирать нужный материал для конкретных условий эксплуатации теплового агрегата.

В пятой главе исследовалось влияние различных дозировок суперпластификатора С-3 на реологические свойства цементного теста, и прочностные показатели цементного камня. Определялось его влияние на минералогический и фазовый состав новообразований.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»