Широке поширення жаростійких бетонів для обмурівки топкових камер н газоходів потужних котлів дозволило в більшості випадків позбутися від цегла -ної кладки і дорогих фасонних вогнетривів. При-сування бетонів значно знизило вартість моно-літної блоків, виготовлених завчасно, праце-витрати і терміни виконання робіт. Для огорож сучасних потужних котлів з високим ступенем екрані-вання вогнетривкість і жаростійкість шамотобетонов виявилися цілком достатніми для тривалої експлуа-тації. Через особливу важливість бетонів як основних ма-ріалів для огорож доцільно зупинитися на них більш докладно. Бетонами називаються камнеподоб - ні маси, які складаються з суміші так званих за-полнітелей з щебінки і піску з в'яжучими речовинами. Крупним заповнювачем є щебінка, виготовляючи-ється дробленням основного вогнетривкого матеріалу, що входить до складу бетону, до розміру фракцій від 10 до 25 мм, а дрібним - щебінка у вигляді піску з того ж матеріалу з розміром фракцій до 5 мм. При замішуванні водою суміші певного вагового складу з заповни-телей з цементом або іншим гідравлічним в'яжучим маса схоплюється і поступово твердне, перетворюючись в моноліт. Форма опалубки, в яку маса попередньо-тельно укладається, визначає необхідну конструк-цію вироби. Швидкість затвердіння залежить від в'язкої речовини і температури. Найбільшого поширення для огорож котлів отримали шамотобетони, перебуваючи-щие з шамотних заповнювачів і цементу в якості вяза-жущего речовини. Шамотобетони иа звичайних цементно - вяжушіх речовинах є жаростійкими, так як їх вогнетривкість меіее 1580 ° С, а робоча температура не перевищує 1100-1300 ° С. В якості в'яжучого вещест-ва застосовуються цементи глиноземистий і портландский. Відповідно до цих в'язким бетони називають «шамотобетон на глиноземному цементі» і «шамотобетон на портландцементі».
Бетон на портландцементі
Портландцемент має в своєму складі від 40 до 50% трехкальциевого силікату 3CaOSiC> 2, який є основним в'язким. Реакція гідратації відбувається з виділенням вільної окису кальцію (СаО):
3Ca0Si02 - f 5Н.20 = 2CaSi02-4H20 + Са (ОН) 2.
Інші компоненти при твердінні вільного гідрату вапна не виділяють. Надалі при нагре-вання відбувається втрата води гідратом окису кальцію: Са (ОН) 2 -> - СаО + Н20.
При остиванін бетону на його поверхні знову про-виходить гідратація окису кальцію за рахунок поглинання вологи нз повітря. Так як вапно СаО при гідратації різко збільшує свій обсяг (до 2,5 разів), то відбувається із-дять розтріскування і руйнування бетону. Усередині бетону при утворенні СаО з гідрату Са (ОН) 2 відбуваються випаровування води, усадка цементного каменю, в результаті чого з'являються тріщини і розриви. Ці процеси в бе-тоні відбуваються при порівняно низьких температу-рах- в межах 550 ° С. Таким чином, застосування ша - мотобетонов на портландцементах без особливих мероприя-тій- введення в їх склад спеціальних компонентів, що усувають описані процеси, виключається. Для запобігання утворенню вільної вапна СаО при нагріванні бетону запропонований спосіб зв'язування її в твердій фазі. Для цього до складу бетону вводиться тонко-мелена добавка з кремнезему або шамоту, внаслідок чого при нагріванні відбувається зв'язування СаО в ко-кінцевого з'єднання CaSi02. В інтервалі температур від 500 до 800 ° С реакція ндет повільно, при температурі понад 800 ° С швидкість реакції зростає. Для забезпе-ня цих реакцій у твердій фазі тонкість помелу добав-ки повинна відповідати тонкості помелу цементу, т. Е. Бути не більше 40-60 мкм. Мінімальна кількість до-надбавки практично має становити не менше 30% мас-си цементу. Шамотобетони на портландцементі з тонко-меленої добавкою поступаються бетонів на глиноземному цементі: максимальна робоча температура їх примі-вати не повинна перевищувати 1100 ° С.
Уральським філією ОТІ запропонований состає шамо - тобетоіа на портландцементі з введенням в нього 3-5% триполифосфата натрію (Na5P3Oio) замість тонкомоло-тій добавки. При наявності в складі бетону тріполіфос-фата натрію в ньому відбуваються хімічні реакції, свя-зувати вільну вапно. Розроблено два склади бетонів, які називаються ПФБТ'-важкий бетоні об'ємною масою 1,8 т / м3 і ПФБЛ-легкий з об'ємною масою 1,3 т / м3. Легкий бетою, крім шамотного запол нітелей, має в своєму складі близько 10-12% азбесту. Найбільша робоча температура застосування обох бе-тонів не більше 1200 ° С. Бетони ПФБ зручні при запро-ленні і в укладанні.
Бетон иа глиноземному цементі
2 (Са0-А1203) + 10Н20 = 2СаОА12Оя # 9632; 7НгО + 2А1 (ОН): 1.
У глиноземному цементі не міститься трехкальці - евий силікат, тому вільна вапно майже не виокрем-ляется, і він не має недоліків бетону на портланд-цементі. Жаростійкий шамотобетон на глиноземному цементі для свого приготування не вимагає ЗАПРОВАДЖУВАТИ До його складу будь-яких додаткових компонентів. Та-кою бетон зручний в роботі, швидко твердне і при-змінюється при температурах до 1300 ° С. При нагріванні До 300 ° С його міцність майже не змінюється, в інтервалі від 400 до 600 ° С міцність становить 50% міцності при 110 ° С, яка приймається за 100%, при темпера-турі більше 900 ° С міцність бетону збільшується. Сни-ються міцності до 50% в процесі нагрівання ие ис-ключает його застосування в обмуровке огорож, так як при нормальній міцності бетону 100-110 кгс / см2 навіть знижена на 50% міцність виявляється доста-точною. Крім того, шамотобетон на глиноземному це-мент має більш задовільну структуру. По-цьому при сушінні і першому розігріві бетону не виникає тріщин і розривів в обмуровке, які часто мають місце у бетонів на портландцементі (див. Гл. 12). Шамо-тобетон на глиноземному цементі застосовується з 1950 р і зарекомендував себе найкращим чином, особливо при ремонтних роботах, коли потрібні швидке за-твердіння і наростання міцності. Практично вже че-рез добу його міцність досягає приблизно 70% конеч-ний і дозволяє укладати иа нього наступні шари інших матеріалів. Ці властивості шамотобетона на гли-ноземістом цементі дозволяють його рекомендувати як цілком перевірений і надійний жаростійкий матеріал.
Бетон на шлакопортландцементі
До групи шамотобетонов на портландцементі відно-сятся бетони на шлакопортландцементі. Ці бетони об-ладан низькою якістю і застосовуються при темпера-турі до 600-700 "З. Незважаючи иа недоліки, шамотобе - тоіи на шлакопортландцементі іноді знаходять примі-ня при низьких робочих температурах, однак цього слід уникати.
Бетон на рідкому склі
Бетони на рідкому склі мають в своєму складі ша-матню заповнювач і в якості в'яжучого рідке нат-ріїв скло Na2Si03. Максимальна робоча темпера-туру застосування для бетону иа рідкому склі складаючи-ет приблизно 900 ° С. Встановлено, що затвердіння бетону иа рідкому склі по всьому масиву відбувається тільки в присутності кремнефторнстого натрію NaaSiFe. Оптимальна кількість креміефторістого натрію дол-жно складати близько 12% маси рідкого скла. Для забезпечення затвердіння бетону на рідкому склі не-обходима точне дозування Na2SiFe по всій масі, а сам крем нефторістий натрій повинен бути якісно чис-тим.
Затвердіння бетону відбувається - тільки в теплій повітряно-сухій атмосфері. Оптимальною температурою затвердіння є температура 30-40 ° С. Необ-хідні умови затвердіння для бетону на рідкому склі на монтажних майданчиках забезпечити не завжди можливо, з цих причин застосування таких бетонів в огорожах котлів не набуло поширення. Перевагою бетону на рідкому склі є по-щення його міцності зі збільшенням температури.
У зв'язку з необхідністю застосування жаростійких бетонів для робочих температур вище 1300 ° С, наприклад для футерування горелочіих амбразур, запропоновані і раз-роблені іовие склади Бето, які проходять про- промислове освоєння. Такими бетонами є:
1. Високотемпературний бетон для застосування при робочих температурах до 140 (^ 0 з шамотною заповніть-лем на зв'язці з ортофосфорної кислотою.
2. Бетон для робочої температури до 1500 ° С з ви-сокогліноземістим заповнювачем і цементом.
3. Хромомагіезітовий бетон для робочої температу-ри до 1600 ° С зі зв'язкою на рідкому склі з додаванням третьому кремнефторнстого натрня. Цей бетон стійкий по від-носіння до шлакам, що містить в надлишку основні оксиди.
Отр виборі цих бетонів слід мати на увазі Дефі-цітность високогліноземнстого цементу н таких же за-полнітелей. При призначенні рецептури (складу) цих бетонів і технології виконання з них футерування НЕ-обходимо в кожному випадку отримувати вказівки від спеціа-лу організацій (НДІЗБ, ОРГРЕС і ін.).