Оценка свойств жаростойкого бетона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра ТСМИК

Реферат по дисциплине

"Исследование строительных материалов на основе неорганического сырья"

на тему

"Оценка свойств жаростойкого бетона"

Выполнил: Мартьянов М.А.

Принял: Морозов Н.М.

Казань 2015 г.

Введение

Настоящий стандарт распространяется на жаростойкие бетоны (далее - бетоны), предназначенные для применения при эксплуатационных температурах до 1800 °С.

Жаростойкие бетоны по праву заняли одно из главных мест в строительстве, нефтехимической и химической промышленности, энергетической отрасли, промышленности строительных материалов и др. Жаростойкие бетоны успешно применяют во многих тепловых агрегатах и строительных конструкциях, в том числе фундаментах тепловых агрегатов - фундаменты доменных и мартеновских печей, дымовых трубах, туннельных печах и вагонетках на предприятиях строительных материалов, в подземных наземных газоходах, коллекторах, пылевых камерах, различных реакторах, стеклоплавильных печах, газораспределительных решетках, печах нефтехимии, нефтепереработки и других промышленных печах.

Жаростойкие бетоны применяют для различных строительных элементов зданий и сооружений. Из них изготовляют панели для стен и перекрытий отстраиваемых зданий, пролетные строения мостов, фермы, плавучие средства. В общем объеме производства строительных конструкций из железобетона изделия из жаростойких бетонов на пористых заполнителях составляют в настоящее время около 10% и предусматривается дальнейшее увеличение их выпуска. бетон жаростойкий строительство

Применение изделий из жаростойких бетонов позволяет укрупнить монтажные элементы, уменьшить общую массу сооружения, улучшить качество строительства и повысить производительность труда. При уменьшении массы бетона на каждые 10% стоимость конструкции снижается примерно на 3%. Применение жаростойких бетонов дает возможность на 30...40% снизить массу зданий, примерно на 20% сократить трудоемкость их возведения, на 30...40% уменьшить транспортные расходы, не менее чем на 6...10% снизить общую стоимость строительства.

Требования настоящего стандарта следует соблюдать при разработке новых, пересмотре действующих стандартов, технических условий, проектной и технологической документации и при производстве сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, монолитных и сборно-монолитных сооружений из этих бетонов.

Физико-механические свойства бетонов определяют:

· прочность бетона на сжатие в проектном возрасте, отпускную прочность, прочность в промежуточном возрасте и остаточную прочность - по приложению 1;

· класс бетона по предельно допустимой температуре применения - по приложению 3;

· термостойкость - по приложению 4;

· водонепроницаемость - по ГОСТ 12730.5;

· морозостойкость - по ГОСТ 10060 или ГОСТ 26134;

· среднюю плотность - по ГОСТ 12730.2;

· усадку - по приложению 5.

Жесткость и подвижность бетонной смеси определяют по ГОСТ 10181.0 и ГОСТ 10181.1.

Проверку качества добавок и заполнителей проводят на:

· устойчивость при воздействии высоких температур - по приложению 2;

· тонкость помола добавок - по ГОСТ 310.2;

· среднюю плотность пористых заполнителей - по ГОСТ 9758;

· химический состав добавок - по ГОСТ 2642.0 - ГОСТ 2642.12;

· активность отвердителя - по приложению 6.

Метод определения прочности бетона

Испытания

1. Для определения прочности бетона на сжатие:

· в проектном возрасте;

· отпускной;

· промежуточном возрасте;

· остаточной, а также при необходимости прочности бетона в горячем состоянии образцы подготовляют и испытывают в соответствии с ГОСТ 10180 и настоящим приложением.

2. Прочность бетона на сжатие в проектном возрасте определяют после режимов твердения и сушки в соответствии с табл.6.

3. Отпускную прочность бетона и прочность бетона в промежуточном возрасте определяют после режимов твердения в соответствии с табл.6.

4. Для установления остаточной прочности определяют прочность бетона после нагрева до предельно допустимой температуры применения для бетонов классов И 3-И 7 и до температуры нагрева 800 °С - для бетонов классов И 8-И 18.

Нагреву подвергают образцы бетона после температурно-влажностного режима твердения и сушки согласно табл.6.

Образцы бетона нагревают в камерной электрической печи со скоростью подъема температуры 150 °С/ч, выдержкой при требуемой температуре 4 ч и остыванием вместе с печью до комнатной температуры.

После остывания образцы бетона помещают на сетчатый стеллаж, расположенный в ванне над водой. Слой воды в ванне должен быть не менее 10 см. Расстояние от нижней поверхности образцов бетона до уровня воды и от верхней поверхности образцов до крышки ванны должно быть (4±1) см. Образцы выдерживают в ванне 7 сут, затем вынимают, осматривают и определяют прочность на сжатие по ГОСТ 10180.

Испытание на сжатие по ГОСТ 10180

При испытании на сжатие образцы-кубы и цилиндры устанавливают одной из выбранных граней на нижнюю опорную плиту пресса (или испытательной машины) центрально относительно его продольной оси, используя риски, нанесенные на плиту пресса, дополнительные стальные плиты или специальное центрирующее устройство.

Между плитами пресса и опорными поверхностями образца допускается прокладывать дополнительные стальные опорные плиты.

Образцы-половинки призм при испытании на сжатие помещают между двумя дополнительными стальными плитами. Дополнительные плиты центрируют относительно оси пресса, используя риски, нанесенные на плиту пресса, и дополнительные стальные плиты, или специальное центрирующее устройство.

После установки образца на опорные плиты пресса (дополнительные стальные плиты) совмещают верхнюю плиту пресса с верхней опорной гранью образца (дополнительной стальной плитой) так, чтобы их плоскости полностью прилегали одна к другой. Далее начинают нагружение.

В случае разрушения образца по одной из дефектных схем (по приложению 7) при определении средней прочности серии этот результат не учитывают.

Схема характера разрушений образцов при испытаниях на сжатие

1 - нормальное разрушение; 2, 3, 4, 5 - дефектное разрушение

Если после нагрева или выдержки над водой в образцах появились трещины, дутики или околы, то бетон бракуют.

5. Остаточную прочность бетона на сжатие , %, определяют по формуле

, (3)

где - прочность бетона на сжатие после нагрева по п.3.4;

- прочность бетона на сжатие в проектном возрасте.Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 7.

Класс бетона по предельно допустимой температуре применения	Температура нагрева , °С
И 3	300
И 6	600
И 7	700
И 8, И 9, И 10, И 11	800
И 12, И 13, И 14	900

6. Прочность бетона на сжатие для каждой требуемой температуры нагрева не выше указанной в табл.7 определяют после режимов твердения и сушки в соответствии с табл.6 и после нагрева в камерной печи в соответствии с п.3.4 в охлажденном состоянии.

Прочность бетона на сжатие для несущих конструкций в нагретом состоянии () бетонов классов по предельно допустимым температурам, указанным в табл.7, определяют по формуле

Размещено на http://www.allbest.ru/

где - прочность бетона на сжатие после нагрева до температуры, указанной в табл.7;

- температура, при которой определяют прочность бетона на сжатие в нагретом состоянии, °С;

- температура, указанная в табл.7, при которой определяют прочность бетона на сжатие после нагрева, °С;

- предельно допустимая температура применения.

7. В журнал заносят результаты испытаний образцов бетона по ГОСТ 10180, а также показатели:

· вид и класс бетона по предельно допустимой температуре применения и по прочности на сжатие;

· температуру нагрева образцов;

· прочность в проектном возрасте и остаточную прочность.

Метод определения устойчивости заполнителей и добавок при воздействии высоких температур

Сущность метода состоит в проверке способности заполнителей и добавок не разрушаться при нагреве, а также после него.

Испытания

1. Для испытания необходимо иметь заполнитель, приготовленный дроблением шамотного кирпича и рассеянного на фракции 0-5 и 5-20 мм в соответствии с требованиями пп.1.5.7 и 1.5.9 настоящего стандарта.

2. Приготовляют бетонную смесь, состоящую из портландцемента, проверяемой добавки и чистого шамотного заполнителя в долях 1:0,3:4.

3. Из бетонной смеси изготовляют шесть образцов-кубов с ребром длиной 7 или 10 см. Образцы выдерживают в условиях согласно табл.4.

4. Три образца испытывают после высушивания при температуре (105±5) °С.

5. Для бетонов марок И 8-И 16 нагревают три образца до температуры 800 °С; бетоны других марок нагревают до предельно допустимой температуры применения.

6. Тонкомолотую добавку считают пригодной, если после нагрева и последующей выдержки над водой в течение 7 сут образцы не имеют дутиков, трещин, а остаточная прочность отвечает требованиям п.1.4.5 настоящего стандарта.

7. Для проверки качества заполнителя приготовляют бетонную смесь, состоящую из портландцемента, добавки и проверяемого заполнителя (1:0,3:4); возможна проверка на рабочем составе.

8. Изготовление, хранение, испытание образцов, а также оценку пригодности заполнителя осуществляют в соответствии с пп.3.3-3.6 настоящего приложения.

9. Керамзитовый заполнитель допускается проверять прокаливанием и последующим кипячением.

10. Среднюю пробу керамзитового гравия массой 0,5 кг прокаливают в течение 3 ч при температуре 800 °С.

11. Прокаленную пробу керамзита после остывания помещают в сосуд, заливают водой и кипятят в течение 4 ч. После остывания воду сливают, а керамзит рассыпают тонким слоем на металлический лист, выбирают разрушенные зерна и взвешивают.

12. Партию керамзита считают пригодной для применения в качестве заполнителя в бетоне, если разрушенные зерна в высушенном состоянии до постоянной массы составят не более 5% первоначальной навески.

13. Окончательное заключение о пригодности керамзита составляют после получения результатов испытания, предусмотренных пп.3.7-3.8 настоящего приложения.

Метод определения температур, соответствующих 4 и 40%-ной деформациям под нагрузкой

По настоящему методу определяют температуры, соответствующие 4 и 40%-ной деформациям под нагрузкой, для установления класса бетона по предельно допустимой температуре применения в соответствии с требованиями табл.2.

Испытания

1. Перед загрузкой с механического устройства криптоловой печи необходимо снять характеристики холостого хода. Твердение и сушку изготовленных образцов осуществляют в соответствии с требованиями табл.4. Образцы из бетона на жидком стекле дополнительно подвергают термообработке по режиму: подъем до температуры 800 °С со скоростью 200 °С/ч, выдержка при 800 °С 1 ч и охлаждение до температуры воздуха в помещении.

2. Для определения температуры деформации бетона под нагрузкой испытывают один образец.

3. Нагрузку на образец выбирают таким образом, чтобы в поперечном сечении образца, перпендикулярном к действию сжимающей силы, создать напряжения, равные МПа:

· 0,2 - для бетонов средней плотности 1500 кг/ми более;

· 0,15 - для бетонов средней плотности от 1000 до 1500 кг/м;

· 0,10 - для бетонов средней плотности менее 1000 кг/м.

4. Образец устанавливают на стержень по центру печи так, чтобы середина его высоты находилась в центре визирной трубки, используемой для измерения температуры образца. Сверху и снизу образца между стержнями и образцом устанавливают угольные прокладки диаметром 50 и толщиной 10 мм. Сверху образца устанавливают стержень и механическое устройство для нагружения и измерения деформации образца.

5. Скорость подъема температуры при испытании не должна превышать, °С/мин: 10 - при нагреве до 800 °С; 5 - при нагреве св. 800 °С.

6. Температуру измеряют:

· платино-платинородиевой термопарой при нагреве до 1300 °С;

· параллельно термопарой и оптическим пирометром при нагреве от 1000 до 1300 °С;

· оптическим пирометром при нагреве св. 1300 °С.

При измерении температуры горячий спай термопары следует располагать на уровне середины высоты образца бетона; спай не должен касаться внутренней нагреваемой поверхности печи.

Оптическим пирометром измеряют температуру боковой поверхности бетонного образца через визирную трубку из высокоогнеупорного материала внутренним диаметром 10-12 мм, установленную в футеровке печи в середине зоны наименьшей температуры нагрева. Снаружи трубку закрывают заслонкой, открываемой только на время измерения температуры.

7. После достижения температуры 400 °С температуру и деформацию бетонного образца измеряют каждые 5 мин.

Результаты измерений записывают в журнал. Испытание заканчивают в тот момент, когда деформация бетонного образца достигнет 40%-ной первоначальной его высоты или произойдет разрушение образца.

8. Результаты определения деформаций под нагрузкой оформляют в виде диаграммы "Температура - деформация" (черт.1).

Диаграмма "Температура - деформация"

1 - кривая для бетонного образца с пластичным

разрушением; 2 - то же, с хрупким разрушением

9. На диаграмме "Температура - деформация" отмечают температуру:

· начала размягчения, определяемую по точке НР, лежащей на 3 мм ниже наивысшего положения этой кривой;

· соответствующую 4%-ной деформации бетонного образца, определяемую по точке, лежащей на 20 мм ниже наивысшего положения кривой;

· соответствующую 40%-ной деформации бетонного образца, определяемую по точке, лежащей на 200 мм ниже наивысшего положения кривой;

· при которой произошло внезапное разрушение образца.

Температурный интервал размягчения определяют, как разность между температурой, соответствующей 40%-ной деформации образца (или температурой разрушения ТР), и температурой начала размягчения.

10. Результаты испытания округляют до целых десятков градусов Цельсия.

В журнале испытаний отмечают внешний вид образца после испытания (например, бочкообразный, оплавленный, с трещинами на поверхности и т.п.).

11. Результаты испытания признают недействительными и испытания повторяют, если при визуальном осмотре испытанного бетонного образца обнаружено:

· грибовидная форма, свидетельствующая о неравномерном нагреве образца по высоте;

· перекос - смещение в сторону верхнего основания относительно нижнего на 4-5 мм или разница в высоте образца по его периметру более 2 мм;

· одностороннее оплавление или другие признаки неравномерного нагрева образца.

12. Погрешность определения результатов испытаний по данной методике не должна превышать ±20 °С.

13. Температуры 4 и 40%-ной деформации должны быть не ниже значений, приведенных в табл.2 для данного класса бетона по предельно допустимой температуре применения.

Метод определения термостойкости бетона

Сущность метода заключается в определении способности образцов бетона выдерживать резкие смены температур от предельно допустимой температуры применения до 20 °С для классов по предельно допустимой температуре применения бетонов И 3-И 7 и от 800 °С до 20 °С - для классов бетонов И 8-И 18.

Испытания

1. Образцы после изготовления выдерживают в условиях согласно табл.6, затем подвергают визуальному осмотру и взвешивают.

Образцы, на которых обнаруживают трещины, бракуют.

2. Для бетонов средней плотности 1500 кг/ми более термостойкость определяют в водных теплосменах в следующем порядке.

2.1. Образцы помещают в печь, предварительно разогретую до расчетной температуры, и выдерживают при этой температуре 40 мин. Колебания температуры в печи допускаются в пределах ±20 °С. Время отсчитывают с момента, когда в печи установится необходимая температура.

2.2. По истечении 40 мин образцы вынимают из печи и погружают в ванну вместимостью 10 л с водой комнатной температуры.

2.3. Образцы охлаждают в воде в течение 5 мин, после чего вынимают из воды и выдерживают при температуре (20±5) °С в течение 10 мин. Затем нагревание повторяют. После каждой теплосмены воду в ванне необходимо менять.

3. Для бетонов средней плотности менее 1500 кг/ми ячеистой структуры термическую стойкость определяют в воздушных теплосменах в следующем порядке.

3.1. После высушивания образцы помещают в печь, предварительно разогретую до расчетной температуры, и выдерживают при той температуре 1 ч. Колебания температуры в печи допускаются в пределах ±20 °С.

3.2. Через 1 ч образцы вынимают из печи и охлаждают струей воздуха комнатной температуры из вентилятора в течение 20 мин. Затем нагревание повторяют.

4. Каждый нагрев и охлаждение в воде или на воздухе являются теплосменой. После каждой теплосмены остывшие образцы осматривают, отмечают появление трещин, характер разрушения (выкрошивание или окол материала) и определяют потери в массе.

5. Число теплосмен, вызвавших разрушение образцов или потерю бетоном 20% первоначальной массы, принимают за термическую стойкость бетона в водных или воздушных теплосменах.

Метод определения усадки жаростойких бетонов

Сущность метода заключается в определении изменения размеров образца бетона после нагрева до предельно допустимой температуры применения бетонов классов И 3-И 12 и до температуры эксплуатации - для бетонов классов И 13-И 18.

Схема штатива с индикатором часового типа

1 - основание; 2 - стойка; 3 - кронштейн;

4 - шаровая опора; 5 - индикатор

Испытания

1. После режима твердения в соответствии с табл.6 образцы измеряют с помощью индикатора часового типа. Среднее значение трех измерений принимают за размер образца после твердения ().

2. Затем образцы термообрабатывают по режиму: подъем до (105±5) °С со скоростью 50 °С/ч, выдержка при (105±5) °С 48 ч и охлаждение до температуры воздуха в помещении.

3. После сушки образцы нагревают до температуры эксплуатации. Скорость подъема температуры - 150 °С/ч, время выдержки - 4 ч.

4. После нагревания и охлаждения образцов до температуры воздуха в помещении их подвергают визуальному осмотру. При наличии поверхностных трещин шириной раскрытия более 0,1 мм или признаков оплавления образцы бракуют.

Образцы измеряют согласно п.3.1 и определяют среднее значение трех измерений образца после нагревания ().

5. Усадку , %, вычисляют по формуле

, (5)

где - среднее значение размера образца после твердения, мм;

- среднее значение размера образца после нагревания, мм.

6. Для бетонов устанавливают требования по предельным значениям усадки после нагрева до предельно допустимой температуры применения бетонов классов И 3-И 12 и до температуры применения бетонов классов И 13-И 18, которые не должны превышать, %:

· 1,0 - для бетонов плотной структуры со средней плотностью 1500 кг/ми более;

· 1,5 - для бетонов плотной структуры со средней плотностью менее 1500 кг/м;

· 2,0 - для бетонов ячеистой структуры.

Если деформации усадки превышают эти значения, то бетон бракуют.

Метод определения активности отвердителя

Сущность метода состоит в проверке способности отвердителя обеспечивать затвердение жидкого стекла.

Испытания

1. 200 г тонкомолотого шамота смешивают со 100 г отвердителя (нефелинового шлама, саморассыпающегося шлама) или 30 г отвердителя (кремнефтористого натрия), затворяют жидким стеклом плотностью 1,36 г/см до получения теста нормальной густоты.

2. Из полученной массы изготовляют лепешку, которую сразу же помещают в полиэтиленовый пакет.

3. После выдерживания лепешки в пакете при температуре не ниже 20 °С в течение 24 ч ее вынимают и осматривают.

4. Отвердитель считают активным, если он обеспечивает однородное твердение раствора по всему сечению.

Список использованной литературы

1. ГОСТ 20910-90. "Бетоны жаростойкие. Технические условия". Переиздан в 2002 г. Действующий.

2. ГОСТ 10180-90. "Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам"

Размещено на Allbest.ru

...