Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




25.04.2019


23.04.2019


23.04.2019


22.04.2019


22.04.2019


21.04.2019


21.04.2019


19.04.2019


17.04.2019


09.04.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Новые области использования шлакощелочного бетона

Новые области использования шлакощелочного бетона

31.03.2016

Особенно эффективно применение шлакощелочных композиционных материалов в специальных областях, в том числе нестроительных.
Бетоны повышенной кислотостойкости на основе шлакощелочного вяжущего с добавками дегидратированных магнийсиликатных или цеолитсодержащих пород использованы в условиях Тернопольского объединения «Текстерно» при изготовлении подстилающего слоя полов в насосной склада серной кислоты и при изготовлении плит покрытия дренажных каналов на участке химической водоочистки. В результате обследования состояния конструкций полов на складе химикатов после трех лет эксплуатации и плит покрытия после 8 мес эксплуатации в условиях воздействия кислых промывочных вод признаков повреждения поверхности и появления трещин не обнаружено.
Технико-экономическая эффективность шлакощелочных материалов повышенной кислотостойкости обусловливается снижением энергозатрат и материалоемкости изделий, уменьшением стоимости сырьевых компонентов, повышением долговечности эксплуатируемых конструкций .
Опыт использования жаростойких шлакощелочных композиций для футеровки магнитодинамических дозаторов и металлопроводов насосов, предназначенных для перекачивания расплавленных цветных металлов, показал, что остаточная прочность после взаимодействия с расплавом алюминия (Т = 1073 К) составляла 93—95 %, а металлоустойчнвость, определенная по стандартной методике, отвечала требованиям, предъявляемым к аналогичным конструкциям. Футеровка магнитодинамических насосов после 6 мес эксплуатации не разрушилась (для сравнения — футеровка их жаростойкой смесью на основе глиноземистого цемента выдерживала не более 1—2 мес эксплуатации).
Определенный практический интерес представляют термостойкие композиции для тампонажных растворов. В процессе разработки цемента с повышенной адгезией и термостойкостью в качестве основного компонента использован никелевый шлак. Для его активизации и образования в условиях повышенных температур малопроницаемого тампонажного камня за счет термостабильных гидратных новообразований применяли растворимое стекло плотностью 1100—1300 кг/м3 с кремнеземистым модулем Mc = 2,7. Выявлено, что цементный камень из предлагаемого вяжущего обладает высокой адгезией к металлу и горным породам, которую можно косвенно охарактеризовать предельным напряжением сдвига при выдавливании цилиндрического цементного образца из металлического кольца. Предельное напряжение сдвига растет с увеличением плотности жидкости затворения и температуры твердения и может превысить 9 МПа. Газопроницаемость цементного камня зависит от соотношения компонентов вяжущего, плотности растворимого стекла, температуры и длительности твердения. При оптимальных условиях можно получить практически непроницаемый камень.
Оптимизированные составы вяжущих позволяют синтезировать цементный камень, характеризующийся высокой прочностью, низкой газопроницаемостью, повышенной адгезией к обсадной трубе и горным породам, что обеспечивает надежное крепление нефтяных и газовых скважин. Температура применения разработанных алюмосиликатных вяжущих составляет 358—473 К.
Опытным заводом ВНИИЭМ совместно с НИИ вяжущих материалов на основе данных экспериментальных работ были внедрены в производство высокопрочные и термостойкие композиции для заполнения тыльной стороны гальванопластических копий в матрицах технологической оснастки электропроводных бетонов. Установлено, что в стальных обоймах матриц шлакощелочной бетон опробованного состава не разрушается даже при давлении 250 МПа. Бетон устойчив к действию температур, превышающих 573 К. Важнейшее достоинство шлакощелочного бетона — его высокая жесткость, обеспечивающая хорошую опору гальвано-пластической копии независимо от температуры эксплуатации. Экспериментальные исследования на образцах высотой 35 мм показали, что коэффициент жесткости, определяемый как отношение удельного давления к полученной образцом деформации сжатия, составляет для шлакощелочного бетона (0,8—1,2)*10в4 МПа/м, в то время как для известной металлополимерной композиции, даже при нормальной температуре, этот показатель почти на порядок ниже (1,7/1,9)*10в3 МПа/м. При повышении температуры до 373—393 К жесткость бетона понижается. Отметим, что для стали коэффициент жесткости равен (1,8/2)*10в4 МПа/м, т. е. близок к аналогичному показателю для бетона.
Шлакощелочной бетон оптимального состава практически безусадочен, что обеспечивает высокую формоустойчивость и точность матриц, однако он отличается невысокой теплопроводностью. Недостаток можно устранить, применив металлические наполнители и вставки, соприкасающиеся с копией. Этой же цели служат металлические трубки, заформованные в заливочную массу, по которым подают охлажденную воду.
Также эффективно использование шлакощелочных композиций при производстве штампов для холодной обработки металлов давлением. Интерес к этому направлению обусловлен не только большими объемами применения (объем бетона в штампе средней крупности превышает 1,5 м3 по сравнению с 0,0005 м3 в пресс-форме), но и тем, что при использовании шлакощелочного бетона в штампованной оснастке открывается возможность реализации таких специальных свойств, как высокая ударная вязкость и твердость.
Как показали результаты исследований, надежность пластмассовобетонных штампов значительно повышается за счет создания конструкционного слоя из высокопрочного шлакощелочного бетона. При этом исключается продавливание формообразующего пластмассового слоя. Кроме того, высокие физико-механические характеристики шлакощелочного бетона, а также адгезия к пластмассе и металлу способствуют снижению массы штампов, предназначенных для изготовления крупных автомобильных деталей за счет уменьшения толщины конструкционного слоя.
В настоящее время разработка шлакощелочного бетона продолжается в направлении создания материалов, удовлетворяющих по ударной вязкости, твердости и истираемости требованиям, предъявляемым к рабочему слою штамповой оснастки. Это позволяет отказаться от использования пластмасс для изготовления формообразующего слоя в результате замены двухслойной конструкции штампов на монолитную бетонную.
Возможность получения шлакощелочного бетона с управляемыми специальными свойствами: логарифмическим декрементом затухания и усадкой открывает широкие перспективы применения их в станкостроении при изготовлении элементов корпусных деталей станков.
Мелкозернистый шлакощелочной бетон, армированный дисперсными базальтовыми волокнами, отличающийся улучшенным виброгашением в диапазоне средних и высоких частот от 500 до 1000 Гц, использован на ПО «Маяк» (Киев) при изготовлении станин станков для обработки прецизионных поверхностей.
Составы шлакощелочных материалов с заданными деформативными характеристиками были применены для изготовления элементов корпусных деталей трехшпиндельного токарного и сверлильно-фрезерного гибких производственных модулей АМП-1363 и АМП-1364 для ПО «Арсенал» (Киев).
Контрольные образцы элементов корпусных станков характеризуются пределом прочности при сжатии и изгибе соответственно Rm = 85 МПа, Rbt = 7,5 МПа, логарифмический декремент затухания равен 0,024. Улучшение виброгашения испытываемых образцов в диапазоне средних и высоких частот (500—10 000 Гц), по сравнению с виброгашением корпусных деталей из вибростойкого чугуна, позволяет повысить точность обрабатываемых поверхностей изделий. Применение шлакощелочного бетона с регулируемыми демпфирующими характеристиками способствует увеличению периода стойкости режущего инструмента, используемого в гибких производственных модулях. В результате замены традиционно применяемого вибростойкого чугуна на шлакощелочной бетон масса деталей станков уменьшилась в 1,5 раза, а стоимость снизилась в 2,5 раза.
На сохранение природных ресурсов и окружающей среды направлены исследования по применению шлакощелочных композиций для локализации и долговременного захоронения радиоактивных отходов (РАО).
Эффективный способ решения проблемы — обезвреживание РАО — основан на моделировании природных процессов минералообразования, протекающих при температурах и режимах, используемых в строительстве.
Применение для названной цели шлакощелочных композиций позволяет получать искусственный камень, отличающийся высокой химической стойкостью, низкой скоростью выщелачивания радионуклидов водой, термической и радиационной стойкостью.
В плане рассмотренной проблемы интересны разработки составов специальных композиций для переработки радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности, в частности, отверждения их введением в искусственные минералоподобные формы, пригодные для последующего безопасного хранения. Вяжущие композиции, включающие смесь кальциевого низкотемпературного цеолита состава CaO*Al3O3*(2—4)SiO2*nH3O, каолина и гидроксида кальция, позволяют связывать по 20—25 % радиоактивных карбонатов щелочных металлов от общей массы захороняемого материала, при этом скорость выщелачивания ионов щелочных металлов не превышает 0,7*10в-6 г/(см2*сут).
Также представляет практический и научный интерес опыт использования шлакощелочных композиций для переработки радиоактивных отходов щелочных жидкометаллических теплоносителей ядерных энергетических установок с целью их долговременного и безопасного захоронения. Получаемый, согласно предложенной технологии, искусственный конгломерат, включает щелочные радионуклиды (в том числе цезий-137), которые химически связываются в соединения, аналогичные природным минералам типа цеолитов.
Разработанные композиционные материалы, предназначенные для обезвреживания жидких радиоактивных отходов АЭС, отличаются большой емкостью по содержанию щелочного металла и высокой водостойкостью. Скорость выщелачивания радионуклидов цезия-137 составляет 3*10в-6 г/(см2*сут).
В заключение необходимо отметить широкие возможности использования шлакощелочных цементов и композиционных материалов на их основе при реализации природоохранных технологий. Так, по данным, перспективна утилизация гальванических шламов (без их предварительной обработки — сушки и помола) в составе шлакощелочных композиций. При твердении последних происходит химическое связывание тяжелых металлов, входящих в состав гальванических шламов, в водонерастворимые комплексные соединения. Формирование водостойкой и высокопрочной структуры шлакощелочного камня обеспечивает надежное обезвреживание и захоронение названных отходов.
Опыт применения композиционных материалов и бетонов на основе шлакощелочных вяжущих как в строительстве, так и в специальных отраслях промышленности, свидетельствует об их высокой технико-экономической эффективности, достигаемой за счет снижения материало- и энергоемкости, решения экологических проблем путем использования и захоронения отходов различной токсичности, а также повышения качества и долговечности изготавливаемых конструкций и сооружений.