耐熱混凝土配合比設(shè)計(jì)及介紹

(完整(完整word版)耐熱混凝土協(xié)作比設(shè)計(jì)及介紹以下內(nèi)容均來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)，鄭廣偉整理。耐熱混凝土是一種能長(zhǎng)期承受高溫作用〔200℃以上)，并在高溫作用下保持所需的物理力學(xué)性能的特種混凝土。而代替耐火磚用于工業(yè)窯爐內(nèi)襯的耐熱混凝土也稱(chēng)為耐火混凝土。依據(jù)所用膠結(jié)料的不同,耐熱混凝土可分為:硅酸鹽耐熱混凝土；鋁酸鹽耐熱混凝土；磷酸鹽耐熱混凝土;硫酸鹽耐熱混凝土;水玻璃耐熱混凝土；鎂質(zhì)水泥耐熱混凝土;其他膠結(jié)料耐熱混凝土。依據(jù)硬化條件可分為：水硬性耐熱混凝土；氣硬性耐熱混凝土；熱硬性耐熱混凝土.耐熱混凝土已廣泛地用于冶金、化工、石油、輕工和建材等工業(yè)的熱工設(shè)備和長(zhǎng)期受高溫作用的構(gòu)筑物，如工業(yè)煙囪或煙道的內(nèi)襯、工業(yè)窯爐的耐火內(nèi)襯、高溫鍋爐的根底及外殼。耐熱混凝土與傳統(tǒng)耐火磚相比,具有以下特點(diǎn)：、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)潔，通常僅需攪拌機(jī)和振動(dòng)成型機(jī)械即可;、施工簡(jiǎn)潔,并易于機(jī)械化；4、耐熱混凝土窯襯整體性強(qiáng)，氣密性好，使用得當(dāng),可提高窯爐的使用壽命；、建筑窯爐的造價(jià)比耐火磚低;、可充分利用工業(yè)廢渣、廢舊耐火磚以及某些地方材料和自然材料.1.硅酸鹽耐熱混凝土硅酸鹽耐熱混凝土所用的材料主要有硅酸鹽水泥、耐熱骨料、摻合料以及外加劑等.1、原材料要求1.硅酸鹽耐熱混凝土硅酸鹽耐熱混凝土所用的材料主要有硅酸鹽水泥、耐熱骨料、摻合料以及外加劑等.1、原材料要求〔1)硅酸鹽水泥 可以用礦渣硅酸鹽水泥和一般硅酸鹽水泥作為其膠結(jié)材料一般應(yīng)優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥,并且礦渣摻量不得大于20％.如選用一般硅酸鹽水泥，水泥中所摻的混合材料不得含有石灰石等易在高溫下分解和軟化或不得大于20％.如選用一般硅酸鹽水泥，水泥中所摻的混合材料不得含有石灰石等易在高溫下分解和軟化或熔點(diǎn)較低的材料。的C3S和C2S的水化產(chǎn)物Ca(OH〕2在高溫下脫水,生成的CaO與礦渣及摻合料中的活性SiO2和A的C3S和C2S的水化產(chǎn)物Ca(OH〕2在高溫下脫水,生成的CaO與礦渣及摻合料中的活性SiO2和A12O3又反響生成具有較強(qiáng)耐熱性的無(wú)水硅酸鈣和無(wú)水鋁酸鈣，使混凝土具有肯定的耐熱性?！?〕耐熱骨料 一般混凝土耐熱性不好的主要緣由是一些水泥的水化產(chǎn)物為Ca〔OH)2，水化鋁酸鈣在高溫下脫水，使水泥石構(gòu)造破壞而導(dǎo)致混凝土碎裂；另一個(gè)緣由是常用的一些骨料，如石灰石、石英砂在高溫下發(fā)生較大體積變形，還有一些骨料在高溫下發(fā)生分解，從而導(dǎo)致一般混凝土構(gòu)造的破壞，強(qiáng)度降低。因此，骨料是配制耐熱混凝土一個(gè)很關(guān)鍵的因素。變形，還有一些骨料在高溫下發(fā)生分解，從而導(dǎo)致一般混凝土構(gòu)造的破壞，強(qiáng)度降低。因此，骨料是配制耐熱混凝土一個(gè)很關(guān)鍵的因素。常用的耐熱粗骨料有碎黏土磚黏土熟料碎高鋁耐火磚礬土熟料等細(xì)骨料有鎂砂碎鎂質(zhì)耐火磚含A12O3較高的粉煤灰等。 (3)摻合料摻合料的作用主要有兩個(gè)：一是可增加混凝土的密實(shí)性，削減在高溫狀態(tài)下混凝土的變形；二是在用一般(3)摻合料摻合料的作用主要有兩個(gè)：一是可增加混凝土的密實(shí)性，削減在高溫狀態(tài)下混凝土的變形；二是在用一般硅酸鹽水泥時(shí)，摻合料中的A12O3和SiO2與水泥水化產(chǎn)物Ca〔OH〕2的脫水產(chǎn)物CaO反響形成耐熱性好的無(wú)水硅酸鈣和無(wú)水鋁酸鈣，同時(shí)避開(kāi)了Ca〔OH〕2脫水引起的體積變化.所以，摻合料應(yīng)選用熔點(diǎn)高、高溫下不變形且含有肯定數(shù)量三氧化鋁的材料。 硅酸鹽水泥耐熱混凝土配制時(shí)，可摻加減水劑以降低硅酸鹽水泥耐熱混凝土配制時(shí)，可摻加減水劑以降低W/C，削減混凝土構(gòu)造內(nèi)部的孔隙率.減水劑宜承受非引氣型. 2、硅酸鹽水泥耐熱混凝土的協(xié)作比該品種耐火混凝土的協(xié)作比設(shè)計(jì)用計(jì)算法比較繁瑣，一般常承受閱歷協(xié)作比為初始協(xié)作比，再通過(guò)試配調(diào)該品種耐火混凝土的協(xié)作比設(shè)計(jì)用計(jì)算法比較繁瑣，一般常承受閱歷協(xié)作比為初始協(xié)作比，再通過(guò)試配調(diào)整，得到適用的協(xié)作比。2。鋁酸鹽水泥耐熱混凝土2。鋁酸鹽水泥耐熱混凝土鋁酸鹽水泥是一類(lèi)沒(méi)有游離CaO的中性水泥，具有快硬、高強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好、耐火度高等特點(diǎn)。在冶金、石油化工、建材、水電和機(jī)械工業(yè)的一般窯爐上得到廣泛的應(yīng)用，其使用溫度可到達(dá)1300～石油化工、建材、水電和機(jī)械工業(yè)的一般窯爐上得到廣泛的應(yīng)用，其使用溫度可到達(dá)1300～1600℃，有的甚至能到達(dá)1800℃左右，所以又稱(chēng)為鋁酸鹽耐火混凝土.它屬于水硬性耐熱混凝土，也屬于熱硬性耐熱混凝土。1、膠結(jié)材 鋁酸鹽水泥耐熱混凝土的膠結(jié)材主要有礬土水泥、低鈣鋁酸鹽水泥、純鋁酸鹽水泥。 〔1〕〔1〕高鋁水泥〔一般鋁酸鹽水泥)高鋁水泥是由石灰和鋁礬土按肯定比例磨細(xì)后,承受燒結(jié)法和熔融法制成的一種以鋁酸—鈣〔CA)為主要成分的水硬性水泥。 高鋁水泥水化的產(chǎn)物主要有C3AH6、AH3、CAH10、C2AH8，而上述產(chǎn)物在高溫作用下會(huì)發(fā)生脫水，脫水產(chǎn)物之間發(fā)生反響。如：生脫水，脫水產(chǎn)物之間發(fā)生反響。如：300～500℃C3AH6→CaO+C12A7+H2O AH3→A12O3+H2O 500～1200℃A12O3+CaO→CAA12O3+C12A7→CAA12O3+C12A7→CA(或CA2〕A12O3+CA→CA2(在A12O3較多時(shí))500500～900間的二次反響物組成；1000℃開(kāi)頭發(fā)生固相燒結(jié)；1200℃以上時(shí)變?yōu)樘沾山Y(jié)合的耐火材料. 〔2〕純鋁酸鹽水泥 的以CA2的以CA2或CA為主要礦物的水硬性水泥。其中CA2和CA含量總和在95％以上,CA2占60％～65％，另外含有少量C12A7和C2AS.純鋁酸鹽水泥的水化硬化及在加熱過(guò)程中強(qiáng)度的變化與高鋁水泥類(lèi)似。由于該水泥的化學(xué)組成中含有更多的A12O3，因此在1200℃發(fā)生燒結(jié)產(chǎn)生陶瓷結(jié)合后，具有更高的燒結(jié)強(qiáng)度和耐火度,其最高使用溫度可達(dá)1600℃以上。 22、骨料由于純鋁酸鹽水泥可以配制較高溫度下工作的耐熱混凝土，因此，承受的骨料應(yīng)為耐火度更高的骨料，如礬土熟料碎高鋁磚、碎鎂磚和鎂砂等。如使用溫度超過(guò)1500℃,最好用鉻鋁渣、電熔剛玉等。 3、摻合料為提高耐熱混凝土的耐高溫性能，有時(shí)在配制混凝土?xí)r摻加肯定量的與水泥化學(xué)成分相進(jìn)的粉料，如剛玉3、摻合料為提高耐熱混凝土的耐高溫性能，有時(shí)在配制混凝土?xí)r摻加肯定量的與水泥化學(xué)成分相進(jìn)的粉料，如剛玉粉、高鋁礬熟料粉等。粉料的細(xì)度一般應(yīng)小于lμm。 3.磷酸或磷酸鹽耐熱混凝土3.磷酸或磷酸鹽耐熱混凝土該耐熱混凝土是以磷酸鹽或磷酸作膠結(jié)劑和耐熱骨料等配制而成的混凝土。它是一種熱硬性耐熱混凝土.磷酸鹽耐熱混凝土使用溫度一般為1500磷酸鹽耐熱混凝土使用溫度一般為1500～1700℃，最高可達(dá)3000℃。而磷酸鹽耐高溫混凝土可以經(jīng)受-30～2023℃的屢次冷熱循環(huán)而不破壞。由于磷酸鹽及磷酸耐熱混凝土一般用于溫度較高的構(gòu)造物中，因此其所用的耐火骨料也應(yīng)選用耐火度高的由于磷酸鹽及磷酸耐熱混凝土一般用于溫度較高的構(gòu)造物中，因此其所用的耐火骨料也應(yīng)選用耐火度高的1、膠結(jié)劑1、膠結(jié)劑(1)磷酸鹽 主要有鋁、鈉、鉀、鎂、銨的磷酸鹽或聚磷酸鹽，其中用得最多的是鋁、鎂和鈉的磷酸鹽。主要有鋁、鈉、鉀、鎂、銨的磷酸鹽或聚磷酸鹽，其中用得最多的是鋁、鎂和鈉的磷酸鹽。也可用含有結(jié)合狀態(tài)的堿性氧化物〔如硅酸鹽水泥〕作促硬劑。 磷酸鈉鹽一般用正磷酸鈉〔Na3PO4〕、磷酸二氫鈉、聚磷酸鈉。 (2)磷酸(2)磷酸磷酸有正磷酸〔H3PO4〕、焦磷酸〔H3P2O7〕及偏磷酸(HPO3)等,常用的主要是正磷酸.正磷酸本身無(wú)膠結(jié)性，但與耐熱骨料接觸后,會(huì)與其中的一些氧化物〔如氧化鎂、氧化鋁)反響形成酸式磷酸鹽,從而表現(xiàn)出良好的膠凝性。 2、耐火骨料2、耐火骨料材料，常用的有碎高鋁磚、鎂砂、剛玉砂等。 3、摻合料 磷酸鹽耐熱混凝土加熱時(shí)因水分蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生較大的收縮，因此在配制時(shí)應(yīng)參加一些微米級(jí)耐火材料，如剛玉粉、石英粉等。磷酸鹽耐熱混凝土加熱時(shí)因水分蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生較大的收縮，因此在配制時(shí)應(yīng)參加一些微米級(jí)耐火材料，如剛玉粉、石英粉等。由于磷酸鹽和磷酸對(duì)人體具有很強(qiáng)的腐蝕性，因此，在施工時(shí)必需留意安全，應(yīng)穿好防護(hù)服、防護(hù)鞋，戴好防護(hù)手套、防護(hù)目鏡等。4.水玻璃耐熱混凝土4.水玻璃耐熱混凝土水玻璃耐熱混凝土是以水玻璃為膠結(jié)料，與各種耐火骨料、粉料等按肯定比例配制而成的氣硬性耐熱混凝土。它具有高溫下強(qiáng)度損失小、耐磨、耐腐蝕、熱震穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。適用溫度為800~1200℃，是抱負(fù)土。它具有高溫下強(qiáng)度損失小、耐磨、耐腐蝕、熱震穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。適用溫度為800~1200℃，是抱負(fù)的耐火混凝土品種。5。耐熱混凝土的用途、材料組成及設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)2500長(zhǎng)時(shí)間承受高溫作用外，還會(huì)承受加熱冷卻的反復(fù)溫度變化作.耐熱混凝土是指能夠長(zhǎng)期承受高溫〔250~1300性能的特種混凝土，耐熱混凝土主要用于工業(yè)窯爐根底、外殼、煙囪及原子能壓力容器等處，長(zhǎng)時(shí)間承受高溫作用外，還會(huì)承受加熱冷卻的反復(fù)溫度變化作.〕耐熱混凝土按其膠結(jié)材料不同為水泥耐熱混凝土和水玻璃耐熱混凝土。其中水泥耐熱混凝土又耐熱混凝土按其膠結(jié)材料不同為水泥耐熱混凝土和水玻璃耐熱混凝土。其中水泥耐熱混凝土又700～1200〕〔耐熱溫度700～900℃)和高鋁水泥耐熱〔耐熱溫度1300～1400℃〕等幾種。水玻璃耐熱混凝土的耐熱溫度為600～1200℃.耐熱混凝土的材料選用有如下要點(diǎn)。耐熱混凝土的材料選用有如下要點(diǎn)?！?〕42。5MPa，水泥中所摻的混合材料不得含有石灰?guī)r類(lèi)熔點(diǎn)低且在高溫下易于分解軟化的材料。(2(2700時(shí)摻入的具有耐熱作用的細(xì)粒粉料.參加摻合料首先可以增加混凝土的密實(shí)性，削減高溫變形;其時(shí)摻入的具有耐熱作用的細(xì)粒粉料.參加摻合料首先可以增加混凝土的密實(shí)性，削減高溫變形;其次某些摻合料可以與水泥水化物起化學(xué)反響而減輕水泥水化物在高溫下的體積變化。摻合材料次某些摻合料可以與水泥水化物起化學(xué)反響而減輕水泥水化物在高溫下的體積變化。摻合材料〔〕鎂磚)、粉煤灰及高爐重礦渣等。 會(huì)發(fā)生較大的體積變形〔1.3～會(huì)發(fā)生較大的體積變形〔1.3～1.5〕因此耐熱混凝土的集料應(yīng)選擇在高溫積變形小且化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的材料.可用黏土熟料、因此耐熱混凝土的集料應(yīng)選擇在高溫積變形小且化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的材料.可用黏土熟料、鋁礬土熟料、耐火磚碎料、紅磚碎料、高爐礦渣、碎鎂磚、燒結(jié)鎂砂、鉻鐵礦、玄武巖及輝綠巖水玻璃用量〕在滿(mǎn)足和易性要求下應(yīng)盡量削減，其坍落度應(yīng)比一般混凝土小10水玻璃用量〕在滿(mǎn)足和易性要求下應(yīng)盡量削減，其坍落度應(yīng)比一般混凝土小10~20mm；宜1～2熱混凝土宜在15～25℃的潮濕環(huán)境中養(yǎng)護(hù)，水玻璃耐熱混凝土宜在15～30℃的枯燥環(huán)境中養(yǎng)護(hù)；水泥耐熱混凝土在氣溫低于+7℃、水玻璃耐熱混凝土在低于+10℃時(shí)施工，即應(yīng)依據(jù)冬期施工規(guī)定執(zhí)行，并不得摻用化學(xué)促凝劑。 耐火混凝土的用途、材料組成及設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)耐火混凝土的用途、材料組成及設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)900~1600熱混凝土有很多共同之處，在一些資料中甚至不將二者加以區(qū)分。它與耐熱混凝土的區(qū)分主要廣泛運(yùn)用于冶金、石油、化工及核電等工業(yè)窯爐中，廣泛運(yùn)用于冶金、石油、化工及核電等工業(yè)窯爐中，主要代替耐火磚用作窯爐的膛壁內(nèi)襯或主體構(gòu)造，它比耐火磚生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)潔，施工效率高,本錢(qián)低，易于滿(mǎn)足異形部位施工與修理，其壽命較耐火磚可提高1～2耐火混凝土品種繁多，其材料組成也因具體工作要求不同而多種多樣，可大致作如下分類(lèi)。耐火混凝土品種繁多，其材料組成也因具體工作要求不同而多種多樣，可大致作如下分類(lèi)。(1(1①水硬性耐火混凝土膠它的強(qiáng)度形成與一般混凝土一樣，都是由于水泥水化反響生成膠凝物質(zhì)與集料界面嚴(yán)密結(jié)合，形成具有設(shè)計(jì)強(qiáng)度的整體。 料僅在混凝土澆筑成型后的一段時(shí)間由水泥水化產(chǎn)物產(chǎn)生料僅在混凝土澆筑成型后的一段時(shí)間由水泥水化產(chǎn)物產(chǎn)生膠凝作用,形成混凝土的初期強(qiáng)度,對(duì)結(jié)300～1200℃階段，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生一系列化學(xué)反構(gòu)造，強(qiáng)度顯著提高，成為工作所需要的耐火混凝土?！?200構(gòu)造，強(qiáng)度顯著提高，成為工作所需要的耐火混凝土。③氣硬性耐火混凝土膠結(jié)材料為水玻璃并用氟硅酸鈉作固化劑〔③氣硬性耐火混凝土膠結(jié)材料為水玻璃并用氟硅酸鈉作固化劑〔〕玻璃耐熱混凝土粗集料常用鎂磚碎塊或黏土熟料塊，細(xì)集料常用鎂砂或黏土熟料砂，摻合料常用鎂磚粉或黏土熟料粉。 〔2〕按集料成分分類(lèi)〔2〕按集料成分分類(lèi)〔Al2O31800800〔SiO2〕1200凝土主要成分為氧化鎂(MgO800(3〕(3〕按堆密度，耐火混凝土可分為一般耐火混凝土〔所用集料為自然石材)與輕質(zhì)耐火混凝 土〔所用集料為自然輕集料、人造輕集料及工業(yè)廢渣輕集料)。 耐火混凝土的配比設(shè)計(jì)有如下要點(diǎn)。耐火混凝土的配比設(shè)計(jì)有如下要點(diǎn)。①施工條件允許的前提下，要盡可能降低水灰比,削減用水量。這是由于耐火混凝土在高溫下①施工條件允許的前提下，要盡可能降低水灰比,削減用水量。這是由于耐火混凝土在高溫下水分簡(jiǎn)潔散失，致使混凝土孔隙增加、強(qiáng)度降低。 ②在滿(mǎn)足和易性和常溫強(qiáng)度的前提下要盡可能削減膠結(jié)材料和水泥的用量這是由于通常集料的耐火程度要高于膠結(jié)材料，高溫膠結(jié)材料先于集料發(fā)生軟化、變形。 細(xì)粉料。40％~60鋼筋，由于鋼筋的熱膨脹系數(shù)與耐火混凝土差異很大，高溫下會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂剝落，鋼筋氧滲鋁抗氧化、用型鋼或埋入冷卻水管等。卻水管等。養(yǎng)護(hù)同耐熱混凝土。6。耐高溫混凝土協(xié)作比設(shè)計(jì)本次協(xié)作比設(shè)計(jì)目標(biāo)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，耐熱溫度為700℃,工作性滿(mǎn)足要求本次協(xié)作比設(shè)計(jì)目標(biāo)商品混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35,耐熱溫度為700℃，工作性滿(mǎn)足要求，經(jīng)濟(jì)合理。為保證所設(shè)計(jì)的協(xié)作比具有較強(qiáng)的有用性,盡可能的不轉(zhuǎn)變預(yù)拌商品混凝土目前使用的原材料品種。一、商品混凝土材料受熱后作用機(jī)理和裂縫以及強(qiáng)度和彈性模量的下降.受熱作用主要分為兩個(gè)方面：1、水泥水化產(chǎn)物受熱作用機(jī)理；2、骨料受熱作用機(jī)理;3、水泥石和骨料界面受熱作用機(jī)理.水泥水化產(chǎn)物受熱作用具體過(guò)程如下:100℃時(shí)毛細(xì)孔開(kāi)頭失水；100—150℃時(shí)由于水蒸氣蒸發(fā)促進(jìn)熟℃℃商品混凝土中的碳酸鈣分解。一般硅酸鹽水泥配制的商品混凝土在900℃時(shí)游離水、結(jié)晶水及水化物的脫水根本完畢，商品混凝土強(qiáng)度幾乎喪失。同時(shí)必需留意由于氫氧化鈣的脫水，碳酸鈣的分解，商品混凝土中生溫轉(zhuǎn)變了鈣礬石的形成機(jī)理,使商品混凝土內(nèi)部形成粗大的孔構(gòu)造。各種巖石成分的骨料,受熱變形也不一樣。含有石英巖的骨料(如石英砂、砂巖等石英質(zhì)骨料〕,在575℃以下，體積漸漸膨脹，而在575℃時(shí)，突然膨脹;含有石灰?guī)r的材料，在750─900℃條件下分解成氧化鈣，250℃。300℃時(shí)商品混凝土中的骨料開(kāi)頭膨脹，隨著溫度的連續(xù)上升，水泥收縮和骨料膨脹加劇，兩者結(jié)合被破壞產(chǎn)生界面破壞,伴隨著水泥水化產(chǎn)物的受熱破壞以及骨料的晶型轉(zhuǎn)換,界面破壞加劇。同時(shí)由于商品混凝土外表溫度上升比內(nèi)部快得多以及骨料和水泥石之間的熱不相容造成的內(nèi)外溫差和應(yīng)力差也會(huì)引起商品混凝土開(kāi)裂和強(qiáng)度下降.二、耐熱商品混凝土協(xié)作比設(shè)計(jì)要點(diǎn)依據(jù)上述商品混凝土材料受熱后作用機(jī)理可以得出協(xié)作比設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1、水泥品種的選擇依據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，本次商品混凝土耐熱度在700℃,為確保安全實(shí)際爭(zhēng)論過(guò)程中提高至750℃，根本已經(jīng)到達(dá)了硅酸鹽水泥耐熱商品混凝土溫度上限.為確保所設(shè)計(jì)協(xié)作比的有用性，爭(zhēng)論中照舊以硅酸鹽質(zhì)水泥為硅酸鹽質(zhì)水泥能夠配制出符合目標(biāo)要求的耐高溫商品混凝土材料。2、水泥用量的選擇由于所用的水泥品種主要為硅酸鹽質(zhì)水泥,其受熱變化過(guò)程和機(jī)理不行避開(kāi)強(qiáng)度的前提下應(yīng)盡量減小水泥用量。由于本公司膠凝混合材質(zhì)量一般，28天、35天齡期商品混凝土強(qiáng)度未見(jiàn)明顯增長(zhǎng),因而將水泥用量定在270kg左右，但是從商品混凝土耐高溫角度而言,該水泥用量有進(jìn)一步下降的空間.建議：可以適當(dāng)提高混合材質(zhì)量等級(jí)或者以較長(zhǎng)齡期〔比方56天〕作為評(píng)價(jià)商品混凝土材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，從而降低水泥用量。3、摻合料的選擇為避開(kāi)Ca(OH)2的分