Жаростойкий теплоизоляционный бетон на базе мухор-талинских перлитов

Как показал опыт проектирования строительства, использование лепного жаростойкого бетона позволяет значительно уменьшить массу футеровки тепловых агрегатов и снизить ее стоимость. Такие бетоны должны иметь не большую объемную массу, достаточною мехаинческую прочность и низкий коэффициент теплопроводности. Этим требованиям удовлетворяют разработанные во ВНИИТЕПЛОПРОЕКТ составы жаростойких- перлитобетонов на различных минеральных вяжуоцих. В качестве заполнителя в этих составах применялись вспученный перлитовый песок и щебень месторождений Армении и Закарпатья.

В настоящее время промышленное производство вспученного перлитового щебня организовано только из сырья Муxop-Талинского месторождения Бурятской АССР, в Иркутске. Красноярске. Улан-Удэ и Братске. Их технические показатели отличаются от перлитов Армении и Закарпатья. Поэтому в ТЕПЛО- ПРОЕКТе разработаны и исследованы составы жаростойких бетонов на мухор - талниского перлита.

Песок объемной массой 230-260 кг ч содержал около 10% по объему зереч размером более 5 мм, 65% от 1 до 5 мм и 25% от 0 до 1 мм. Щебень содержал фракции 5—10 и 10—20 мм. В связи с те,м. что в задачу исследований входили получение перлитобетона с высокими теплоизотяционными свойствами (объемной массой ие более 900 кг/м3), фракцию 10—20 ми че применяли. Обьемная масса фракции 5—10 мм была в пределам 550 450 к и3, прочность сжатием в цилиндре 10—12 кГ/см2. водопоглощение — 40% по массе. Вяжущими служили портландский и глино нечистый цемент М400. В бетой на портлаидцементе добавляли тонкомолотый шамот класса А (по Л1 РТУ-7-3 60)  объемной массой 1147 кг/м3. Тонкость по мола шамота обеспечивата прохождение через сито № 009 80% материала.  Химический состав его следующий (в %); SiOo—56; М,03 + ТЮ2- 373; Fe20-,-4.7: Са б—0,7; MgO—0,4; SO —0,05.

Состав перлитобетона подбирали при различных соотношениях перлитового песка и щебня. Установлено, что это соотношение находится в пределах 40—60% ил ка и 60—40% щебня (но об нему). Гранулометричский состав песка следующий фракции 1.2 5 мм—70—80%, фракции 0—4,2 мм - 10 —20%. Содержание частиц крупнее 5 мм в песке и 10 мм в щебне не должно превышать 10%.

Оптимальным следует считать следующий состав перлитобетона; портландцемента — 250 кг; тонкомолотот шамота 166 кг; вспученного перлита фракций 5—10 и 0—5 «и — по 690 г, воды- 250- -300 л. Объемная масса бетона такого состава после 7 сут нормального хранения — 1070 кг/м3 и прочность при сжатии — 46 кГ/см2. Высушенный при 60°С до постоянной массы, он имел объемную массу 825 кг/м3 и прочность 60 кГ/см2 После обжига при 600°С остаточная прочность бетона падает до 30— 50%, а затем после 800°С несколько повышается до 40—<70%, что объясняется связыванием свободной окиси кальция и появлением температуростойких новообразований.

Увеличение расхода цемента и шамота на 25—50 кг заметно не влияет на свойства бетона. Изменение соотношений перлитового песка и щебня в указанных выше пределах также существенно <не отражается на его свойствах.

Для перлитобетона на глиноземистом цементе принято соотношение песка к щебню 60-40 три расходе глиноземистого цемента примерно 300 кг/м3. Объемная масса в высушенном состоянии — 800—900 кг/м3. Примерный расход компонентов на 1 XI3 бетонной смеси; глиноземистый цемент — 300 кг; вспученного пе пита фракций 54-10 и 0 4-5 мм — 520 и 9.30 л; воды — 280 л.

При изменении объемной массы вспученного перлитового заполнителя (песка м щебня) расход компонентов может несколько меняться. Бетон такого состава после 3 сут. твердения при температуре 205С имеет объемную массу 990 кг/м3 и прочность 50 кГ/см2, после сушки при 10°С— соответственно 860 кг/м3 и 40 кГ/см2. Обжиг бетона при температурах 800 и 1000°С ведет к снижению объемной массы соответственно до 835 и 820 кг/м3 -и падению прочности до 36 кГ/см2.

Коэффициент теплопроводности перлитобетона, определенный по ГОСТ 7076—66, при средней температуре 20°С составил для бетона па портландцементе 0,16- 0,18 кмм/( н-ч-°С) и па глинозомистом цементе 0.14—0,17 ккал/м-ч-°С). при средней температуре 450=С — соответственно 0,27— 28 ккал/(м- ч-°С) и 0,25—0,28 ккал/(н-ч-°С). Линейная огневая усадка при температуре 800°С равна 0 5—0,7% для обоих видов бетона. Коэффициент термического расширения перлитобетона на портландцементе при нагревании в интервале температур 20—800°С колеблется в пределах 5-5,6- 10,6. для бетона на глиноземистом цементе в интервале температур 20— 1000°С— 5-5,7-10-6.

Чтобы проверить эксплуатационные свойства футеровок из перлитобетона на глиноземистом цементе в полузаводских условиях, были изготовлены панели размерами 1000X3000 и 750X4000 мм, толщиной 200 мм и проведены их стендовые кеш,даипя. Составляющие смеси перемешивали в бетономешалке тт-р шудитель- Ного действия. Смесь не позднее 40 мин после приготовления укладывали В металлические формы, чтобы полный отсос воды пористыми заполнителями происходил после ее укладки Смесь в течение 60 сек уплотняли вибрешригрузом. создававшим давление-20 Г на 1 сж2 поверхности панели. Твердение панелей происходило во влажной среде при температуре 15—20°С, для их засыпали опилками, которые периодически смачивали. По окончании твердения панели взвешивали (их объемная масса была 980—1060 кг/м3, а прочность 45— 55 кГ/см2) и перевозили к месту монтажа.

Для кладки перлитобетонных панелей применяли раствор объемной массой в высушенном состоянии 700 кг.и3 и прочностью 18—20 кГ/сн2 состава; глиноземистый цемент — 280 кг; глина—70 кг; вспученный перлитовый песок фракции до 5 мм — 297 кг; вода— 350 А.

Эксплуатационные свойства сборной футеровки из перлитобетонных панелей проверяли на огневом стенде з условиях, имитирующих реальные: односторонний нагрев двух фрагментов размером 1000Х2500 ми каждый Фрагмент состоял из металлического листа-кожуха абестового листа и трех панелей Испытание заключалось в нагреве фрагментов до температур 800 и 1050°С их выдержке при этих температурах около 200 ч и охлаждении. Замеренные температуры и тепловые потоки в стационарном режиме испытаний показали, что коэффициент теплопроводности при средней температуре 450°С равен 0,28 ккал/(мч°С). а при 630°tC — 0.29 ккал/(м ч-с С). Это хорошо согласуется с результатами лабораторных исследований <и значительно ниже, чем у других видов известных легких жаростойких бетонов с пористыми заполнителями.

Анализ деформаций и осмотр футеровки посте испытания подтвердили возможность использования панелей из жаростойкого перлитобетона на глиноземистом цементе для ненесущих. защищенных от механических воздействий, футеровки при работе в температурном режиме до 1000Х, а панелей перлнтобетона — до 800°С.

Жаростойкий перлитобетои на порт ландцементе применен при строитетьстве тепловых агрегатов Измирского нефтеперерабатывающего завода в Турции. Институтом Ленинпрогаз жаростойкий перлитобетон на глиноземистом цементе использовании в качестве футеровки при проектировании ряда крупных секционных печей нефтеперерабатывающей промышленности. Строительство первой должно начаться в этом го ду. Объем перлитобетонных панелей одну печь составляет 1000 м3. В текущем году по предложению ТЕПЛОПРОЕКТа будут сооружены печи с применением перлитобетона на и Камском химкомбинате. Конструкции из жаростойких теплоизоляционных перлитобетонов в тепловых агрегатах дадут значительный экономический эффект как в период строительства, так и при эксплуатации печи.