Заполнители

4. Заполнители

Заполнители, применяемые в жаростойких бетонах, могут быть промышленного изготовления или приготовлены на месте производства работ дроблением соответствующих материалов.

Виды заполнителей для жаростойких бетонов, нормативные документы и рекомендуемая область применения заполнителей приведены в табл. 4.

Кусковой шамот и шамот из вторичных огнеупоров должны иметь водопоглощение не более 12 % массы материала. Для боя шамотных изделий и других заполнителей водопоглощение не нормируется.

Таблица 4

№ п.п.	Заполнитель	Нормативные документы и требования дополнительные	Содержание основных компонентов, %	Рекомендуется применять для бетона
				с предельно допустимой температурой применения, 0С, не более	с вяжущим
1	Из доменных отвальных шлаков	ГОСТ 5578	СаО и MgO -в сумме не более 48, в том числе MgO - не более 10, сульфатов в пере-счете на SO3 -не более 5, свободных СаО и MgO -в сумме не более 2	700	Портландцемент, шлакопортландцемент
2	Аглопоритовые	ГОСТ 11991	Свободных СаО и MgO -в сумме не более 2, карбонатов - не более 2	900	То же
3	Из боя глиняного кирпича	-	То же	800	“
4	Шлаковая пемза (средняя плотность не более 750кг/м3)	ГОСТ 9760	Свободных СаО и MgO - в сумме не более 1, Fe2O3 - не более 5,5; сульфатов в пересчете на SO3 - не более 0,3	800	“
5	Из топливных шлаков и золошлаковая смесь	ГОСТ 25592	SiO2 и Аl2О3 -в сумме не менее 75, СаО - не более 4, Потери при прокаливании не более 8, сульфатов в пересчете на SO3 -не более 3	800	Портландцемент, шлакопортландцемент
6	Из литого шлака (устойчивый против любого вида распада)	ГОСТ 5578	СаО и MgO - в сумме не более 48, в том числе MgO -не более 10, сульфатов в пересчете на SO3 - не более 5, свободных СаО и MgO - в сумме не более 2	800	То же
7	Гранулированный шлак	ГОСТ 5578	То же	600	“
8	Бетонный из лома жаростойких бетонов с шамотным заполнителем на портландцементе	ТУ 49-80	СаО - не более 41, Аl2О3 - не менее 14	1100	Портландцемент
9	Бетонный из лома жаростойких бетонов с шамотным заполнителем на жидком стекле	ТУ 15-76	Na2O - не более 4	1000 1200	Жидкое стекло с кремнефтористым натрием Жидкое стекло с нефелиновым шламом или саморассыпающимися шлаками
10	Шамотные кусковые или из боя изделий или из вторичных шамотных огнеупоров (лом амотный)	ГОСТ 23037, ТУ 14-8-173 - 75	Аl2О3 - 28 - 45, Fe2O3 - не более 5,5	1000 1200 1300 1400	Жидкое стекло с кремнефтористым натрием Жидкое стекло с нефелиновым шламом или саморассыпающимися шлаками, портландцемент Глиноземистый цемент Высокоглиноземистый цемент, ортофосфорная кислота 70 %-й концентрации
11	Из шлаков ферромарганца, силикомарганца	-	SiO2 - 29 - 35, Al2O3 - 8 - 9, CaO - 42 - 45, MgO - 7 - 8, MnO - 4,5 - 8, Fe2O3 - 0,7 - 1, SO3 - 2,5 - 2,7	800	Жидкое стекло с саморассыпающимися шлаками
12	Карборундовые	ТУ 14-261-73, ТУ 63-156-1-83	-	1100	Жидкое стекло с нефелиновым шламом или саморассыпающимися шлаками
13	Из предельного феррохрома	-	SiO2 -26 -35	1200	Глиноземистый цемент
14	Кордиеритовый	ГОСТ 20419-83*	Содержание минерала кордиерит не менее 80, MgO - в пределах 12-14, Fe2O3 - не более 2,5	1100	Портландцемент, жидкое стекло с нефелиновым шламом или саморассыпающимися шлаками
15	Титаноглиноземистый	-	Al2O3 - не менее 68, СаО - не более 17, ТiO2- не более 12	1400	Высокоглиноземистый цемент
16	Хромо глиноземистый шлак	-	А12Оз не менее 75, СаО - не более 10, MgO - не более 2, Сг2О3 - не более 9	1600	То же
17	Периклазошпинельные	-	MgO - cв. 40 до 80, Al2O3 -15 -55	1600	Жидкое стекло с отвердителями
18	Муллитокордиеритовые	ГОСТ 20419-83**	Кордиерита не менее 15, MgO -в пределах 3 -4, Fe2O3 - не более 2,5	1300	Глиноземистый цемент
19	Муллитокорундовые	ГОСТ 23037 -78*	А12О3 св. 72-90, Fe2O3 - не более 1,5	1500 1800	То же Ортофосфорная кислота 70 %-й концентрации
20	Корундовые	ГОСТ 23037 -78*, ТУ 14-8-384-81	А12O3 - не менее 90 Fe2O3 -не более 1	1700 1800	Высокоглиноземистый цемент Ортофосфорная кислота 70 %-й концентрации
21	Магнезитовые	ГОСТ 23037 -78*	MgO - не менее 80, СаО -не более 4	1400	Жидкое стекло с отвердителями
22	Из боя шамотных легковесных изделий	ГОСТ 23037 - 78*	-	1300	Ортофосфорная кислота 50 %-й концентрации
23	Вспученный перлит (средняя плотность не менее 350 кг/м3)	ГОСТ 10832-83*	-	600 800 1100	Портландцемент Жидкое стекло с отвердителями Глиноземистый цемент, Высокоглиноземистый цемент
24	Вспученный вер- микулит (содержание недовспученных зерен вермикулита определяют по прил. 6)	http://www.complexdoc.ru/ntd/487211ГОСТ 12865-67	-	800 1000 1100	Жидкое стекло с кремнефтористым натрием Портландцемент Глиноземистый цемент
25	Керамзит (качество заполнителя для жаростойкого бетона определяют прил. 7)	ГОСТ 9759-83	Свободных СаО и MgO -в сумме не более 2, карбонатов - не более 2	800 1000 1100	Жидкое стекло с кремнефтористым натрием Жидкое стекло с нефелиновым шламом или саморассыпающимися шлаками Портландцемент Глиноземистый цемент
26	Асбестовые	-	SiO2 - не менее 38, MgO - не менее 42, СаО - не более 1,4, Fe2 O3 - не более 4,5	1000 1100	Портландцемент
27	Из отходов обогащения асбеста	ТУ 21 РСФСР-1.297-84	SiO2 - 40 - 45, MgO-23-37, СаО - 1 - 9	1200	Портландцемент, жидкое стекло с саморассыпающимися шлаками
28	Диабазовый, базальтовый	-	SiO2 -40 -52	700	Портландцемент, шлакопортландцемент, жидкое стекло с отвердителями
29	Диоритовый, андезитовый	-	SiO2 - 52 - 65	700	То же

Для заполнителей, используемых в бетоне с предельно допустимой температурой применения выше 1200 °С, огнеупорность должна быть не менее величин, указанных в табл. 5.

 

Таблица 5

Заполнитель	Огнеупорность, °С, не менее
Шамотный и из боя шамотных легковесных изделий	1580
Титаноглиноземистый	1650
Хромоглиноземистый	1700
Периклазошпинельный	1800
Муллитокорундовый	1850
Корундовый	1900
Магнезитовый	Более 1900

Для заполнителей, применяемых в бетоне со средней плотностью после сушки менее 900 кг/м³, средняя насыпная плотность заполнителя должна быть не более величин, указанных в табл. 6

 

Таблица 6

Заполнитель	Средняя насыпная плотность, кг/м3
Перлит Керамзит Вспученный вермикулит Из боя шамотных легковесных изделий	300-500 350-800 100-200 500-800

Рекомендуемый зерновой состав заполнителей для жаростойкого бетона, кроме керамзита:

Таблица 7

Заполнитель	Максимальная крупность зерен, мм	Полный остаток, % массы, на сите с отверстиями размером, мм
		20	10	5	2,5	1,2	0,6	0,3	0,14
Мелкий	5	-	-	0,5	10-30	20-55	40-70	70-95	80-100
Крупный	20	0-5	30-60	90-100	-	-	-	-	-
“	10	-	0-5	90-100	-	-	-	-	-

Рекомендуемый зерновой состав керамзитового заполнителя:

 

Таблица 8

Размер отверстий сита в свету, мм	20	10	5	1,25	0,14
Полный остаток на ситах, % массы	0-5	25-40	45-65	70-75	80-100

Особое внимание следует уделять чистоте заполнителя. Наличие в заполнителе включений известняка, доломита, гранита и др. не допускается.

Заполнители для жаростойкого бетона, получаемые кратковременным обжигом природных пород (перлит и вермикулит), не должны содержать недовспученных зерен.

Расчет состава жаростойкого бетона

Для расчета определяют: активность цемента; количество частиц менее 0,14 мм в мелком заполнителе; кажущуюся плотность заполнителя (плотность в куске); оптимальную насыпную плотность смеси мелкого и крупного заполнителей (без зерен мельче 0,14 мм) ; плотность материала.

Усредненные характеристики заполнителей, которые можно использовать только для расчета ориентировочного расхода материалов, приведены в таблице. Для получения более точных данных необходимо определять опытным путем насыпную плотность и водопоглощение.

Расход смеси мелкого и крупного заполнителей Р₃, кг на 1 м³ бетонной смеси, определяется по формуле

Р₃ = 1000/( + ) (1)

где Киз - коэффициент избытка вяжущего теста;

 - кажущаяся плотность заполнителей, г/см³

 - насыпная плотность заполнителей, г/см³,

 - пустотность заполнителя.

α = 1-ρ_З/ ρ_З.К. (2)

Коэффициент избытка вяжущего теста К_из является одной из важнейших величин, обеспечивающих заданную удобоукладываемость бетонной смеси и влияющих на прочностные характеристики жаростойких бетонов.

Для жаростойких бетонов на жидком стекле коэффициент избытка определен экспериментальным путем и составляет 1,5.

Для жаростойких бетонов на цементных вяжущих для определения коэффициента избытка устанавливают водовяжущее отношение В/В_в, необходимое для обеспечения заданной прочности бетона, по формуле

В/В_В = nA_B/(R+ l,3nA_B) (3)

где n коэффициент качества заполнителя (см. таблицу) ; R - контрольная прочность на сжатие, МПа; А_B - активность вяжущего (0,5-0,75 А_Ц).

А_В = А_Ц/(1+д) (4)

где А_Ц - активность цемента, МПа; д - количество тонкомолотой добавки в частях массы цемента.

Коэффициент избытка вяжущего теста определяют по формуле

lgK_ИЗ = 0,64 - B/B_BlgЗy (5)

где у - удобоукладываемость бетонной смеси, с.

Расход смеси мелкого и крупного заполнителей (сумма объемов) на 1 м³ бетонной смеси находится в пределах 0,9 -1,4 м³.

Для тяжелых и облегченных бетонов расход заполнителя составляет 0,9 1,1 м³ , для легких - 1 - 1,4 м³.

Заполнитель	Насыпная плотность г/см3	Кажущаяся плотность (плотность в куске), г/см3	Плотность, г/см3	Водопоглощение, %	Коэффициент качества заполнителя n
Из боя обыкновенного глиняного кирпича	1,2	1,7	2,53	15-20	0,35
Керамзитовый и аглопоритовый	0,3-0,8	0,6-1,7	2,55	-	0,3-0,4
Шамотный	1,4	2-2,25	2,65	5-15	0,4
Муллитовый	1,8	2,3-2,6	2,9-3,1	2-5	0,6
Муллитокорундовый	2,2	2,45-3	3,1-3,6	2-5	0,6
Корундовый	2,7	2,8-3,1	3,6-4	0,8-5	0,6
Кордиеритовый	1,3	1,85	2,6	7	0,4
Магнезитовый	2	2,7	3,4-3	4-9	-
Периклазошпинельный	2,8	3,3	3,7	4-9	-
Из доменных литых, отвальных и гранулированных шлаков	0,6-2,2	1,8-2,7	2,75	2-12	0,5
Шлаковая пемза	1,2	1,7	-	-	-
Из шлаков титаноглиноземистых (ферротитана)	1,7	2,3	2,9	0,1-1	0,6
Базальтовые	1,8	3	3,1	0-1	0,6
Диабазовые	1,8	3	3,1	0-1	0,6
Андезитовые	1,7	2,9	3	0-1	0,6
Диоритовые	1,7	2,9	3	0-1	0,6
Бетонные из лома жаростойких бетонов с шамотным заполнителем	1,4	2	2,65	10-15	0,4

Примечание. Коэффициент n является эмпирическим и учитывает влияние вида и прочности заполнителя на прочность бетона

Расход мелкого Р_З.М и крупного - Р_З.К заполнителей для бетона на цементных вяжущих определяют по формуле

Р_З.М = Р_З.К = Р_З/2 (6)

где Р_З - см. формулу (1).

Расход мелкого и крупного заполнителей для бетона на жидком стекле определяют по формулам:

Р_З.К = Р_З/1,65 (7)

Р_З.М = Р_З - Р_З.К (8)

Расход глиноземистого и высокоглиноземистого цементов и шлакопортландцемента вычисляют по формуле

Р_Ц = (1000 - Р_З/ρ_З.К)/(0,33 + В/В_В) (9)

где Р_З, ρ_З.К - см. формулу (1).

Количество глиноземистого и высокоглиноземистого цементов и шлакопортландцемента на 1 м³ тяжелых и облегченных бетонов составляет 400-600 кг, легких - 200-350 кг.

Расход портландцемента Р_Ц, кг, и тонкомолотой добавки Р_Д, кг, для бетонов на портландцементе вычисляют по формулам:

Р_Ц = (1000 - ρ_З/ ρ_З.К/ 0,33 + д/ρ_Д + (1 + д)·В/В_В (10)

P_Д = Р_Ц · д (11)

где Р_З; ρ_З.К - см. формулу (1), д - см. формулу (4), ρ_Д - плотность тонкомолотой добавки, г/см³.

Количество портландцемента на 1 м³ тяжелых и облегченных бетонов составляет 300-500 кг, легких 200-350 кг.

Количество тонкомолотой добавки всех видов (кроме силикат-глыбы) в жаростойком бетоне на портландцементе составляет 0,3 частей по массе, силикат-глыбы - 0,1 частей по массе цемента.

Расход воды Р_В, кг (л), на 1 м³ бетонной смеси на цементных вяжущих определяют по формуле

Р_В = P_ЗW/100 + (Р_Ц + Р_Д) В/В_В (12)

где Р_З - см. формулу (1); W - водопоглощение заполнителя, %; Р_Ц - см. формулу (9); Р_Д - см. формулу (11).

Расход жидкого стекла вычисляют по формуле

Р_С.Ж = Р_З α ρ_З.Ж (К_ИЗ - 0,3)/ ρ_З (13)

где Р_З, α, К_ИЗ, ρ_З - см. формулу (1); ρ_З.Ж - плотность жидкого стекла, г/см³.

Расход тонкомолотой добавки определяют по формуле

Р_Д = 0,6V_С.Ж·ρ_Д (14)

где V_С.Ж - объем жидкого стекла, который вычисляется по формуле (15)

V_С.Ж = Р_С.Ж/ρ_С.Ж (15)

где ρ_Д - плотность материала, из которого изготовлена тонкомолотая добавка, г/см³

Расход отвердителя Р_О зависит от расхода жидкого стекла по массе и составляет: для кремнефтористого натрия - 0,1-0,12 частей по массе для бетонов со всеми тонкомолотыми добавками (кроме магнезита) и бетона с тонкомолотым магнезитом - 0,08-0,1 частей по массе.

Для нефелинового шлама, саморассыпающегося шлака со всеми (кроме магнезита) тонкомолотыми добавками - 0,3 частей по массе с тонкомолотой добавкой из магнезита - 0,12 частей по массе.

Ориентировочно количество жидкого стекла на 1 м³ бетона составляет 250-400 кг.

Список использованной литературы

1. Пособие к СНИП 3.09.01 3.03.01

2. Технология бетонов. Учебник Ю. М. Бженов – М.: издательство АСВ, 2002.