АРМУВАННЯ БЕТОНІВ
Термостійкі (вогнетривкі) матеріали з дисперсними заповнювачами (бетони) мають достатню міцність на стиск, проте міцність на розтяг і на вигин у них на порядок нижче.
Найбільш раціональним при побудові термостійких матеріалів є їх армування текстильними структурами на основі базальтових або кремнеземних волокон, сумісних у композитах з мінеральною матрицею. Практичний інтерес представляє створення матриць мінеральних композитів на основі високоглиноземистих цементів (тривала працездатність до 1900 К) та силікатних складів (тривала працездатність до 1700 К). Мінеральний композиційний матеріал складається з армуючого каркасу та матриці, що формується з мінеральної термостійкої пасти.
Паста на основі цементів є рухомою, еластичною та липкою сумішшю, що містить сполучне на цементній основі, термостійкі тонкодисперсні заповнювачі, пластифікатор та воду.
Після затвердіння матриці конструкція з мінералкомпозиту стає твердим монолітним тілом. Час повного набору міцності матеріалом становить близько 3-х діб.
Необхідні характеристики конструкції - такі як форма, розміри, габарити, міцність та ін обумовлюють склад паст для формування мінеральної матриці, вибір наповнювача і схеми армування.
Як термостійкі заповнювачі для високоглиноземистих паст використовуються тонкомолоті шамотні склади - (Аl2О3 + СаО + SiO2)> 70% за масою, з максимальним діаметром частинок dmax = 60÷100 мкм. Як пластифікатор застосовується каолін - (Аl2О3 + SiO2) > 98% за масою.
Для матриць на основі силікатних складів можна застосовувати більшість технологічних методів формоутворення, розроблених для полімерних композиційних матеріалів. Для товстостінних конструкцій (товщина стінки більше 5 мм) як отверджувач оптимальне застосування кремнійфтористого натрію. Для тонкостінних конструкцій достатня обдування двоокисом вуглецю (15 сек.) з подальшим дотвердженням СО2 повітря протягом трьох діб. Найбільш прийнятний як заповнювач тонкомолотий обпалений каолін.
Тривале збереження працездатності конструкцій з армованих композиційних мінеральних матеріалів поряд з термостійкістю матриці визначається також термостійкістю армуючого каркаса. Структури на основі кремнеземних та базальтових волокон у поєднанні з матрицями, розглянутими вище, забезпечують тривалу працездатність (місяць, кілька років) при температурах експлуатації до 1600 К. Вони можуть працювати короткочасно при температурах до 1750 К. Теплофізичні властивості цих матеріалів характеризуються лінійною залежністю від температури .
Можливості застосування термостійких композиційних мінеральних матеріалів в техніці великі. Вони мають конструкційне, теплозахисне та теплоізоляційне призначення або реалізують комбінацію призначень та можуть застосовуватись на наступних об'єктах:
• котельні установки теплових станцій - футерувальні покриття трубчастих екранів котлів (практичний досвід показав, що футерування трубчастих екранів котлів типу ПТВМ на ряді КТЗ працює без ремонту ось уже три роки в порівнянні з проектною «шамотно-глино-земною», яка вимагала ремонту після кожного опалювальний сезон); монолітні теплозахисні вкладиші для обрамлення сопел газо-мазутних пальників, оглядових лючків та монтажних люків; димарі длятранспортування продуктів згоряння палива, інші фасонні та трубчасті елементи;
• елементи теплонавантажених конструкцій - паропроводи, патрубки, внутрішній теплозахист металевих конструкцій, що працюють в умовах граничних температурних режимів;
• вогнестійкі пожежозахисні конструкції – вогнезахисні екрани, пожежозахисні вентиляційні канали, вогнестійкі опорні силові конструкції та ін.
Література
1. «Інструкція з виготовлення жаростійких бетонів» під ред. С.Н.Гунько. Держбуд СРСР. № 26, 1979. СН 156-79. 2. Кузнєцов Т.В., Кудряшов І.В., Тімашов В.В. «Фізика і хімія в'яжучих матеріалів» (підручник). М: Вища школа. 1989. 3. «Довідник з композиційних матеріалів», кн. 2 підред. Дж. Любіна, (переклад з англійської), М: Машинобудування. 1988. 4. Асланова М.С., Колесов Ю.І., Хазанов В.Є. "Скляні волокна". М: Хімія. 1979.
З поточною ситуацією та прогнозом розвитку українського ринку добавок для бетонів, цементу, ССС можна ознайомитись у звітах Академії Кон'юнктури Промислових Ринок «Ринок добавок для бетонів, цементу та сухих будівельних сумішей в Україні».
Д.т.н. С.В. Бухаров, професор МАТІ-РДТУ, доцент А.Д. Парашин, А.С. Паньшин, ТОВ «Трубосервіс»