![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Денисов А.С. Теплоизоляционные жаростойкие торкрет-массы на основе вермикулита
.pdfРис. 15. Номограммы «состав — свойство» для композиции № 3 после обжига при 1000°С
а — для предела прочности |
при сжатии в кгс/см-- |
б — для |
предела проч |
ности при изгибе в кгс/см2; |
в — для объемной |
массы в |
кг/м2- г — для |
суммарной усадки в % |
|
|
|
35
|
30 |
24 |
18 |
12 |
|
вссчинулит,----- |
|||
ш п и и е р о п |
ОдрооотамныО |
|
|
|
шпияерогл |
|
|
Рис. 16. Номограммы «состав — свойство» для композиции
№ 4 после обжига при 1000°С
а — для предела прочности при сжатии, в к г с / с м б — для предела прочности при изгибе в кгс/с.н2; в — для объемной массы в кг/м3- г — для суммарной усадки в %
нсупроч*нн&й |
неупрочненный |
3epпинуnui----7
иеупрочненньш
Рис. 17. Номограммы |
«состав— свойство» |
для композиции |
№ 5 |
||||
после обжига при 600°С |
сжатнн в |
кгс/см-; |
6 — для |
предела |
проч |
||
а — для |
предела прочности при |
||||||
ности |
при изгибе в |
кгс/см2; |
в — для |
объемной массы |
в кг/м3; г — |
для суммарной усадки в %
бврпикупит •••••• |
берпикупит ~~~~ |
неупрочненныи |
неупроѵменньш |
Рис. |
18. Номограммы |
«состав — свойство» |
для |
композиции |
|||
№ 6 после обжига при 1000°С |
|
|
предела |
||||
а — для предела |
прочности |
при сжатии в кгс/смг; б — для |
|||||
прочности при изгибе в |
кгс/смг\ а—для объемной |
массы |
в |
кг/м3; г— |
|||
для |
суммарной |
усадкн |
в |
%, |
|
|
|
изгибе данной композиции (рис, 13, а и б). Согласно рис. 13, о, пре дел прочности данного состава при сжатии составляет 20 кгс/см2, а определенный при помощи рис. 13,6 предел прочности при изгибе находится между 10 и 15 кгс/см2. Для более точного вычисления предела прочности при изгибе через точку М проводим прямую, приблизительно перпендикулярную изолиниям, соответствующим прочностям 10 и 15 кгс/см2. Определяем графическим способом размеры отрезков AM и МВ. Зная величину их отношения, а также то, что сумма этих отрезков соответствует градиенту прочности, равному 15—>10=5 кгс/см2, находим значение отрезка AM и при плюсовываем его к 10 (либо находим значение отрезка МВ и вы
читаем его из 15). Отношение |
AM: МВ равно |
1 :2, |
а |
величина |
от |
||||||
резка AM составляет 5: (2 + 1 ) 1 = |
1,67. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Отсюда предел |
прочности |
при |
изгибе |
для |
данного |
состава |
ра- |
||||
• вен: іи -і-і,о /=(Ш,о/ |
кгс/см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 19. |
Изменение |
технических |
|||||||
|
|
характеристик слоя в зависимости |
|||||||||
|
|
от температуры обжига |
|
сжа |
|||||||
|
|
1 — относительная прочность при |
|||||||||
|
|
тии или изгибе для массы на глино |
|||||||||
|
|
земистом |
цементе; 2 — то |
же, на |
сме |
||||||
|
|
шанном |
вяжущем; |
з — усадка |
для |
||||||
|
|
массы на |
глиноземистом |
цементе и |
|||||||
|
|
упрочненном |
вермикулите; |
4 — то |
же, |
||||||
|
|
на |
неупрочненном вермикулите; 5 — то |
||||||||
|
|
же, |
на неупрочненном |
вермикулите и |
|||||||
|
|
смешанном |
вяжущем |
|
|
|
|
Рис. 20. Потеря влаги гидратирбванным глино земистым цементом при повышении температуры
Учет режима эксплуатации слоя. Приведенные на рис. 13—18 номограммы характеризуют свойства торк рет-масс после их обжига при температуре 600°С. В тех случаях, когда рабочая температура слоя отличается от той, при которой проведено определение характерис тик, сравнительную оценку усадки и прочности обож женного слоя следует рассчитывать при помощи графи ков (рис. 19).
Основной причиной изменения объемной массы слоя при повышении температуры обжига является удаление воды, связанной гидратированным глиноземистым це ментом, и снижение величины остаточного водоцемент ного отношения. Остаточное водоцементное отношение
б&
(ВЩ) при изменении температуры службы слоя может быть определено при помощи графика (рис. 20) либо при помощи корреляционного уравнения:
ЩВ = 0,0383/—1,64, |
(5) |
где ЩВ — остаточное цементоводное отношение; / — рабочая тем пература слоя п °С (в пределах 90—800°С).
По этому уравнению ВЩ -оценивают с доверитель ным интервалом ±0,025 при 95%-ной вероятности. При температурах 800°С и выше остаточное ВЩ практиче ски равно нулю.
Объемная масса для рабочего диапазона темпера тур может быть рассчитана по остаточному ВЩ и ве совому содержанию цемента по следующей формуле:
|
Ya='Yi ( 100/Д+Уо) /( 100/Д + У ,), |
_ |
(6) |
|
где уI, |
уз — объемная |
масса торкрет-слоя соответственно |
после |
|
сушки |
и после обжига в кг/яі3; У,, У2 — остаточное |
В/Ц соответст |
||
венно |
после сушки и |
после обжига торкрет-слоя; |
Ц — весовое со |
|
держание цемента в сухой смеси в %. |
|
|
Величина объемной массы, рассчитанная по уравне нию (6), имеет тот же доверительный интервал, что и
исходная (базовая) |
оценка. |
|
ки |
Эксплуатационные параметры сооружаемой футеров |
|
(коэффициент |
теплопроводности, огнеупорность |
|
и |
др.) достигаются |
использованием в проектируемых |
составах соответствующих заполнителей в сочетании с жаростойким вяжущим, которые не образуют эвтектиче ских смесей.
Для сочетании керамзита или шамота с вермикули том и глиноземистым цементом на рис. 21 приведены термограммы ДТА до 1000°С. Следует отметить, что эффекты,. наблюдаемые на термограммах, характерны для теплоизоляционных материалов и бетонов на гли ноземистом цементе. Отсутствие в исследуемой массе фазовых переходов обусловливается применением в качестве заполнителей материалов, уже прошедших термическую обработку, что является положительным фактом. Об отсутствии фазовых переходов в торкретслое при его длительном обжиге свидетельствует также стабилизация величин прочностных характеристик уже после 15—20 ч (рис. 22).
3 -2419 |
65 |
Эксперименты показали (табл. 15), что торкрет-мас сы на основе вермикулита обладают достаточно хоро шими эксплуатационными характеристиками в широком диапазоне температур.
Главной эксплуатационной характеристикой тепло изоляционных материалов является коэффициент тепло-
Рис. 21. Термограммы (ДТА)' для различных составов
I — глиноземистый цемент : верми кулит : огиеупорная глина : керам
зит |
(4 3:30:7:20); 2 — глиноземис |
||
тый |
цемент: вермикулит : огнеупор |
||
ная |
глина |
(50:30:20); 3 — глинозе |
|
мистый |
цемент : огнеупорная гли |
||
на |
; керамзит (50:20:30); 4 — глино |
||
земистый |
цемент : шамот: верми |
||
кулит |
(43:30:27) |
Рис. 23. |
Зависимость |
коэф |
фициента |
теплопроводности от |
|
средней температуры и |
объем |
|
ной массы торкрет-слоя |
|
Рис. |
22. |
Изменение |
относи |
тельной |
прочности |
торкрет- |
|
слоя |
в |
зависимости |
от про |
должительности обжига
проводности, который, как известно, зависит от объем ной массы изоляции и ее средней температуры (рис. 23). Влияние же сос тава и комбинаций комтю- •нентов на величину коэф фициента теплопроводности может сказаться только че рез изменение объемной массы торкрет-слоя на ос нове вермикулита.
Теплопроводность тепло вой изоляции определяется не только теплопровод ностью основного материа ла, но и теплопровод ностью газовой среды, за полняющей внутреннее по ровое пространство изоля ции. Изменение давления и
состава газовой |
среды, |
в |
которой работает |
тепло- |
|||
вал |
изоляция, не |
влиіяет |
на |
теплопроводность |
основ |
||
ного |
материала, |
но |
может |
изменить теплофизиче- |
|||
скпе |
характеристики |
газа, |
заполняющего внутреннее |
поровое пространство, и, следовательно, изменить об щую теплопроводность изоляции. При этом повышение давления окружающей газовой среды оказывает значи
тельно |
меньшее влияние |
|
|
|
|
|||||
на |
теплотіроводность |
га |
|
|
|
|
||||
зовой |
среды |
по |
сравне |
|
|
|
|
|||
нию с изменением |
тепло |
|
|
|
|
|||||
проводности, вызваииым |
|
|
|
|
||||||
изменеиием химического |
|
|
|
|
||||||
состава |
газа, |
окружаю |
|
|
|
|
||||
щего тепловую изоляцию |
|
|
|
|
||||||
и |
замещающего |
воздух, |
|
|
|
|
||||
заполнявший |
поры. |
Так, |
|
|
|
|
||||
например, замена |
возду |
|
|
|
|
|||||
ха в порах материала во |
Рис. 24. Линейное |
расширение |
||||||||
дородом, |
имеющим в 4 ра |
торкрет-слоя |
на |
основе |
верми |
|||||
за |
больший коэффициент |
кулита |
|
|
|
|||||
|
коэффициент |
теп |
||||||||
теплопроводности |
[22], увеличивает |
лопроводности тепловой изоляции, имеющей объемную массу 500—900 кг/м3, соответственно на 50—30%.
Т а б л и ц а 15
Огнеупорность и температурная деформатнвность торкрет-масс
Температура в ’С деформации при
|
|
|
нагрузке |
|
JÄ компози |
Огнеупорность |
|
|
|
ции |
и С |
начала |
•1 -НОft |
20%-пой |
|
|
|||
|
|
деформации |
деформации |
деформации |
1 |
1230 |
890 |
950 |
1000 |
2' |
1310 |
1080 |
1210 |
1250 |
|
1380 |
1180 |
1280 |
1320 |
4 |
1320 |
1100 |
1230 |
1250 |
5 |
1250 |
870 |
950 |
980 |
■ 6 |
1350 |
1140 |
1250 |
1300 |
7 |
910 |
780 |
820 |
880 |
П р и м е ч а н и е . 'Композиция № 7 составлена из врученного вермикулита, керамзита и отвердителя (кремнефторнстып натрий), затворенных растворимым натриевым стеклом.
Увеличение температуры службы торкрет-массы од новременно с изменением величины коэффициента теп лопроводности изменяет и - величину коэффициента линейного расширения (рис. 24).
В заключение необходимо отметить, что для приго товления торкрет-масс могут быть использованы мате риалы, характеристики которых отличаются от харак теристик материалов, использованных для построения описанных графиков и математических моделей. Поэто му эти графики и модели в каждом конкретном случае должны быть откорректированы путем испытания конт рольных образцов, изготовленных способом торкретиро вания.
Г л а в а III
ПРИГОТОВЛЕНИЕ И НАНЕСЕНИЕ СПОСОБОМ СУХОГО ТОРКРЕТИРОВАНИЯ МАСС НА ОСНОВЕ ВСПУЧЕННОГО ВЕРМИКУЛИТА
Г~j риготовление теплоизоляционных торкрет-масс. * 'Специфичность требований, предъявляемых как к компонентам торкрет-масс, так и к самой массе, а так же необходимость обеспечения высокой точности дози рования составляющих и надежного контроля за их качеством делают предпочтительным изготовление тор крет-массы в заводских условиях. При этом предпола гается подача на строительную площадку готовой смеси компонентов. Однако в настоящее время в нашей стра не не существует специализированных заводов или це хов по приготовлению готовой сухой теплоизоляционной торкрет-массы, поэтому организации, использующие торкрет-массы, вынуждены разрабатывать технологиче ские схемы приготовления масс в условиях строитель ной площадки:
Технология приготовления торкрет-масс заводским способом предусматривает (схема 3) следующие основ ные операции: подготовку сухих компонентов; их дози рование и смешение; упаковку готовой массы [24].
Подготовка вермикулйта включает обжиг вермику литовой руды, отделение вспученного вермикулита от
В ермнкулнгсиая |
Комовая |
Порош кообраз- |
Керамзитовый |
руда |
глина |
ное вяж ущ ее |
гравий (бой |
|
|
|
ш амотны х и з |
|
|
|
делий) |
Обжиг |
Прпготоиле- |
|
Дробление |
I |
пне ш ликера |
|
|
Обогащение |
I |
|
Отсев пыли и |
I |
Ф |
|
ф ракции > 5 мм |
|
|
|
|
І_>. Дозирование |
|
|
|
|
Ф |
|
Сушка |
П еремеш ивание |
|
|
Ф
Отсев комков
\
Сушка
Ф
Д озирование
Ф
П еремеш ивание
ф
Затаривание, хранение
Схема 3
невспучеииых частиц породы и упрочнение вспученного вермикулита клеящим материалом (глиняным шлике ром). Изучение физико-механических свойств торкретмасс на основе вспученных вермикулитов различных -месторождений показало, что наилучшими свойствами обладают массы на основе вспученного вермикулита Потанинского месторождения. Руда этого месторожде ния обладает мелкокристаллическим строением и дает при вспучивании до 95% вермикулита наиболее при годной для приготовления торкрет-масс средней фрак ции (размер зерен от 0,6 до 5 мм). При использовании средней фракции вермикулита, например, из руды Ковдорского месторождения была получена торкрет-масса, имевшая после нанесения значительно большую объем ную массу при тех же прочностных показателях.
Доставляемая на склады завода вермикулитовая руда имеет относительно высокую влажность: мелкие фракции (фракции, составляющие до 90% смеси фрак ций руды Потанинского месторождения) могут содер жать до 50% влаги [15]. Это значительно увеличивает