Применение жидкого стекла в бетоне

Постоянная рубрика » Полезный совет относительно работы с бетоном » от #Днепростройкомплект#бетон#Днепр#ДСК

Жидкое стекло – это особый строительный клей, представляющий собой водный щелочной раствор силикатов калия или натрия. Применяется он в ремонтных работах, сталелитейном производстве, а также для изготовления огнеупорных красок, полиролей, пропитки тканей и деревянных изделий для придания им влагоотталкивающих свойств. Добавляютжидкое стекло в бетон при возведении гидротехнических сооружений, бассейнов, колодцев, печей, при закладке фундамента, стяжки, для придания ему влагоотталкивающих и огнеупорных свойств.

Как правильно использовать ?

Замешивая бетонный раствор в домашних условиях, необходимо точно соблюдать пропорции. Малейшая ошибка может привести к растрескиванию и даже к обрушению конструкции. Правила можно свести к следующим пунктам:

Жидкое стекло в изготавливаемые бетонные растворы добавляется в пропорциях не более 10 % от общей массы. В промышленных масштабах на 1 куб состава мешают 72 л клея, то есть примерно 7%, что позволяет создать изделие с наилучшими техническими характеристиками. В домашнем применении пропорцию соблюдают 1 к 10.Нельзя добавлять силикаты в готовый раствор.Запрещается добавлять воду прямо в смесь.

Сначала нужно развести водой склеивающий материал, только после этого можно в него замешивать цементный сухой порошок.Часто жидкое стекло применяется в бетоне для повышения скорости схватывания. Поскольку оно провоцирует ускорение застывания, необходимо готовить раствор либо маленькими порциями, либо с помощью миксера или бетономешалки. Схватывание зависит от пропорций и занимает от минуты до часа, поэтому закладку и заливку нужно производить максимально быстро.

После использования строительного клея нужно тщательно вымыть руки и инструменты.

В бетоне на жидком стекле вяжущим является водный раствор сили­ката натрия при Na2O* nSiO2* mH2O, который в результате физико-химического взаимодействия с кремнефтористым натрием или другими до­бавками (реагентами твердения) разлагается с выделением Si(0H)4, коагулирует и склеивает между собой зерна заполнителей в монолитный конгломерат. Жидкое стекло обладает высокими адгезионными свойст­вами по отношению ко всем материалам, применяющимся в огнеупор­ной промышленности. Его клеящая способность в 3—5 раза выше, чем цементов, что обеспечивает получение на его основе высококачествен­ных жаростойких бетонов.

В отличие от бетонов на гидравлических вяжущих твердение бетона происходит не в результате гидратации минералов, а в результате образо­вания коллоидного клея Si (ОН) 4, который приобретает максимальную прочность после высушивания и перекристаллизации в Si02с выделе­нием воды. Бетон твердеет в воздушно-сухих условиях при температуре воздуха не ниже 15 °С. При более низких температурах процесс тверде­ния практически не происходит наиболее благоприятные температуры твердения 25—50 °С.

Наиболее удовлетворительными свойствами обладает жидкое стекло, в котором кремнеземистый модуль (молярное отношение SiO2и Na2O) колеблется в пределах от 2,5 до 3. Кремнеземистый модуль называется также модулем стекла. Процесс схваты­вания и твердения бетона происходит только в момент выделения кремнегеля из коллоидного раствора:

Схватывание и твердение бетонов на жидком стекле с добавкой кремнефтористого натрия или других реагентов твердения представ­ляет собой сложный коллоидно-адсорбционный процесс, обусловленный коллоидно-химическим взаимодействием реагента твердения со щелоч­ным силикатом натрия. В упрощенном виде химическое взаимодействие кремнефтористого натрия со щелочным силикатом натрия, у которого силикатный модуль равен двум, можно выразить следующей схемой:

Na2SiF6+ 2 (Na2О* 2SiO2) + 10Н2О = 5Si (ОН) 4+ 6NaF;

Кремнефтористый натрий вследствие малой растворимости в воде (0,6 %) реагирует с жидким стеклом медленно.

Процесс схватывания и твердения в зависимости от количества добавляемого кремнефторида, от температуры и модуля жидкого стекла на­чинается через 30—60 мин.

В течение этого времени свежеприготовлен­ная масса достаточно пластична и хорошо формуется. Количество кремнефтористого натрия должно обеспечивать нормальные сроки схватывания и твердения бетона, а также необходимую прочность бетона к моменту распалубки. При этом не следует забывать, что кремнефтористый натрий является сильно действующим плавнем, понижающим огнеупорные свойства бетонов на жидком стекле.

Кроме кремнефтористого натрия для твердения бетона на жидком стекле иногда применяют нефелиновый шлам, феррохромовые шлаки, обожженный серпентинит, который применяется также как заполнитель, обеспечивающий получение огнеупорного бетона с более быстрыми сроками твердения (10—30 мин.).

При нагревании затвердевшего жидкого стекла с добавкой кремнефтористого натрия, основная часть влаги (80 %) удаляется при 100 °С, при нагревании до 200 °С удаляется еще 12 % влаги. Остатки влаги (8 %) удаляются при нагревании до 300 °С, вследствие обезвоживания гелия кремниевой кислоты при кристаллизации Si02. В результате удаления влаги в бетоне наблюдается усадка, которая при правильном подборе состава бетона не превышает 0,8 %, а при применении бетона с тонкомо­лотым магнезитом 0,25 %.

Нагревание до 800—900 °С приводит к частичному спеканию бетона. При введении огнеупорных тонкомолотых добавок спекание бетона происходит при более высоких температурах, его огнеупорность воз­растает.

Для приготовления тонкомолотых добавок используют шамот, маг­незит, хромит, хромомагнезит, кварц, дунит, серпентинит, тальк, анде­зит, диабаз и т.п. Степень измельчения всех видов добавок должна быть такой, чтобы через сито 0,09 мм (4900 отв/см2) проходило не менее 50 % массы материала.

Выбор того или иного вида добавки зависит от требуемой огнеупор­ности бетона и условий службы футеровки. Применение тонкомолото­го магнезита и хромомагнезита в наибольшей степени повышает огнеу­порность.

Чем меньше плотность жидкого стекла, тем ниже прочность бетона, например, при использовании жидкого стекла плотностью 1,25 предел прочности составляет всего 50 % от прочности при сжатии высушенного бетона (25—30 Н/мм2), приготовленного на жидком стекле плотностью 1,36 г/см3.

При увеличении расхода жидкого стекла увеличивается количество воды в бетоне, в результате чего повышается его пористость, а проч­ность снижается. Так, при увеличении содержания жидкого стекла с 400 до 500 кг на 1 м3бетона прочность при сжатии снижается пропор­ционально содержанию Na2O.

В результате обжига прочность бетона при сжатии изменяется незна­чительно по сравнению с прочностью высушенного бетона. Нагревание до 300—400 °С вызывает упрочнение его структуры за счет обезвожива­ния геля; при 400—600 °С наблюдается некоторые снижение прочности; с повышением температуры до 800—1000 °С прочность для большинства составов не изменяется или несколько повышается.

Виды тонкомолотых добавок влияют на прочность бетона при нагре­вании. Она наиболее высокая у бетона с тонкомолотой магнезитовой и шамотной добавками. Добавка тонкомолотого кварцита значительно снижает прочность вследствие его модификационного превращения при 575 °С.

Большое влияние на прочность бетона оказывают степень и методы его уплотнения. Для обеспечения подвижности бетона при уплотнении вибрированием в бетон с шамотными заполнителями необходимо вводить не менее 16 % жидкого стекла от общей массы бетона. Умень­шить расход жидкого стекла при этом методе уплотнения нельзя, так как бетон имеет большую вязкость и не уплотняется вибрированием.

Для получения высокопрочного безусадочного бетона с содержанием жидкого стекла 10—14 % необходимо применять трамбование пневматическими трамбовками. При этом крупность заполнителя в бетоне не должна превышать 5 мм, так как укрупнение приводит к измельче­нию трамбовкой и снижению прочности бетона.

При применении трамбования полусухих смесей предел прочности при сжатии бетона на жидком стекле увеличивается в 1,5—2 раза. При этом усадка в процессе сушки и нагревания почти не наблюдается, это имеет большое значение при футеровке индукционных плавильных печей для плавки алюминия.

Увеличение содержания кремнефтористого натрия в бетоне снижает огнеупорность и прочность при высоких температурах, так как он является сильным плавнем.

Наибольшую температуру применения имеет бетон на жидком стекле с тонкомолотой добавкой и заполнителями из боя магнезитового кирпича (1300—1400 °С). Такой бетон начинает размягчаться под наг­рузкой 0,2 Н/мм2при 1250-1300 °С и разрушается при 1400-1450 °С.

Широкое применение в индукционных печах для плавки алюминия получил бетон на жидком стекле с тонкомолотым магнезитом и шамот­ными заполнителями. Этот бетон имеет высокую термостойкость и устойчив против восстановительного действия расплава алюминия благодаря тому, что шамотные зерна в этом бетоне покрыты оболочкой магнезитового цементного камня.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11-3/2016 ISSN 2410-700Х_

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 691.33

Акулова Марина Владимировна

Советник РААСН, д.т.н., профессор, Степанова Екатерина Александровна

аспирант,

Петров Александр Николаевич

магистрант, ИВГПУ, г. Иваново, РФ Е-mail: ekateriiinkas@mail.ru

ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ ЖИДКОГО СТЕКЛА НА СВОЙСТВА БЕТОНА

Аннотация

В работе исследована зависимость свойств пенополистиролбетона от вида и количества термостойких добавок. Разработаны составы теплоизоляционного полистиролбетона с добавкой жидкого стекла. Проведены исследования влияния термостойких добавок (жидкого стекла и шамота) на свойства полистиролбетона.

Ключевые слова

Жидкое стекло, термостойкие добавки, бетон, полистиролбетон.

Жидкое стекло находит широкое применение в производстве различных бетонов: на его основе получают бетоны, которые можно использовать в широком диапазоне температуры от 200 до 1600°С. Применение жидкого стекла как вяжущего компонента, так и в качестве заполнителя позволяет получать не только тяжелые бетоны, устойчивые к воздействию температур, со средней плотностью более 1500 кг/м3, но и легкие бетоны: теплоизоляционные, конструкционные, ячеистые [1].

Одним из современных теплоизоляционных материалов является полистиролбетон, состоящий из цементного камня и, в качестве заполнителя, пенополистирола (III 1С) [2]. По своим физическим свойствам полистиролбетон превосходит пенобетон и газосиликат [3].

В данной работе была исследована зависимость свойств пенополистиролбетона от вида и количества термостойких добавок. Подбирая рациональный состав бетона, в качестве добавок вводились жидкое стекло, шамот, суперпластификатор С-3.

Составы подбирались для полистиролбетона плотностью 600 кг/м3. Исследуемые составы приведены в таблице 1.

Таблица 1

Составы полистиролбетона

№ состава Сырьевые компоненты

Вода, л Цемент, кг (М 500) Песок, кг Шамот, кг Жидкое стекло, кг ППС, л С-3, кг

1 0.98 2.38 – 1.0 – 6.3 0.021

2 0.98 2.38 – 1.0 – 8 0.200

3 0.98 2.38 0.50 0.50 – 6.3 0.021

4 0.98 2.38 0.75 0.25 – 6.3 0.021

5 0.98 2.38 0.25 0.75 – 6.3 0.021

6 0.98 2.38 0.75 0.25 – 6.3 0.021

7 0.98 2.38 – 1.00 0.119 6.3 0.021

8 0.98 2.38 – 1.00 0.238 6.3 0.021

9 0.98 2.38 0.50 0.50 0.119 6.3 0.021

10 0.98 2.38 0.50 0.50 0.238 6.3 0.01

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №11-3/2016 ISSN 2410-700Х_

Из полученных смесей формировали образцы-кубики 100×100 мм.

Были проведены исследования по определению термостойкости в соответствии с ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия». Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2

Изменение свойств полистиролбетона различного состава после его нагрева до t=2500C в течение 1 часа

№ образца Предел прочности при сжатии, МПа Потеря прочности, % Потеря массы в % Внешний вид и дефекты

До термообработки После термообработки

1 0,0132 0,012 9 2-5 Появились трещины, полистирол вверху выгорел, стал хрупким.

2 0,0044 0,004 9 2-5 Появились трещины, полистирол большей частью вверху выгорел, стал очень хрупким.

3 0,0112 0,0093 16 2-5 Появились трещины, полистирол большей частью вверху выгорел, стал очень хрупким.

4 0,015 0,0072 52 2-5 Появились трещины, полистирол большей частью вверху выгорел, стал очень хрупким.

5 0,011 0,0072 34,5 2-5 Появились трещины, полистирол большей частью вверху выгорел, стал очень хрупким.

6 0,012 0,01 11,3 2-5 Появились трещины, полистирол большей частью вверху выгорел, стал очень хрупким.

7 0,0045 0,0034 24,4 2-5 Появились трещины, полистирол большей частью вверху выгорел, стал очень хрупким.

8 0,0054 0,0046 14,8 2-5 Появились трещины, полистирол большей частью вверху выгорел, стал очень хрупким.

9 0,016 0,012 28,8 2-5 Появились трещины, полистирол большей частью вверху выгорел, стал очень хрупким.

10 0,008 0,005 41,4 2-5 Появились трещины, полистирол большей частью вверху выгорел, стал очень хрупким.

Исследования показали, что наименьшую потерю прочности показывают составы, не содержащие песчаную составляющую, содержащую в качестве мелкого заполнителя шамот. Из составов, содержащих совместную добавку жидкого стекла и шамота, наименьшую потерю массы при термической нагрузке показал состав, не содержащий песка (№8), этот состав по сравнению с традиционными составами такой же средней плотности показал на 30-50% большую устойчивость полистиролбетона к высокотемпературным воздействиям.

Таким образом, введение жидкого стекла и шамота в состав полистиролбетона улучшает свойства и увеличивает его термостойкость.

Список использованной литературы:

1.

Жаростойкие бетоны на жидком стекле повышенной долговечности. Хлыстов А.И., Горюшинский И.В., Власов А.В. Огнеупоры и техническая керамика. 2013.

№ 4-5. С. 22-27.

2. Строительные материалы: Учебник для вузов / В.Г. Микульский, Г.И. Горчиков, В.В. Козлов и др.; под общ. ред.

В.Г. Микульского. – М.: АСВ, 2000. – 536 с.

3.

Рыбьев Н.А. Строительное материаловедение. Учебное пособие для строительных вузов – М.: Высшая школа, 2003. – 701 с.

©Акулова М.В., Степанова Е.А., Петров А.Н., 2016

Бетон давно пришелся по душе людям за его прочные характеристики. Но ничего нет вечного на земле, пористая структура материала также имеет свой ресурс.

Научные методы не стоят на месте, и инженеры придумали специальные составы для укрепления бетонных смесей, увеличения прочностных свойств. Одну из особенных позиций среди таких составов занимает жидкое стекло. Почему строители предпочитают обратиться к нему?

Жидкое стекло – главные особенности

Состав нравится за его доступную цену простоту использования и еще несколько важных в строительстве параметров.

В зависимости от цели работ, выбирается жидкое стекло определенного вида. Клей с калиевой основной предназначается для защиты гидроизоляции, натриевый вариант – для получения огнестойких конструкций, упрочняющий бетон. В качестве термического защитного материала для фундамента зданий применяется литиевая основа жидкого стекла.Часто для защиты газобетона от влаги также обращаются к жидкому стеклу.

Подробнее правила замешивания смеси о преимуществах и недостатках жидкого стекла можно посмотреть тут http://cemgid.ru/dobavlenie-zhidkogo-stekla-v-betonnyj-rastvor.html. Газобетонный блок на 75% имеет пористую поверхность, способную впитывать влагу. Так ухудшаются его теплоизоляционные свойства.

Также жидкое стекло отлично показало себя при строительстве бассейнов, где устанавливается опалубка, применяется арматура в каркасе. Здесь главное правильно приготовить раствор: для этого песок и цемент смешиваются. К этому замесу прибавляют растворенное в воде жидкое стекло, и заливается основание.Полученные на базе жидкого клеящего состава смеси обладают устойчивостью к высоким температурам, наделены теплоизоляционными качествами, антигрибковым эффектом.Повышенный процент прочности достигается за счет адгезии силикатов на уровне молекул.

Что важно знать при работе с жидким стеклом?

Частые ошибки при использовании жидкого стекла

Безграмотное использование добавки может возыметь обратный результат.

Некоторые любят добавить побольше, тем самым ухудшая качества бетона. Добавку не следует добавлять более 5% от общего раствора.Жидкое стекло добавляют в готовый раствор. Это делать нельзя! Предварительно нужно разбавить его водой.При заливке бетонного пола с добавкой в растворе, необходимо сразу начать выравнивать поверхность, смесь застывает быстро.

Покупая жидкое стекло для улучшения прочности бетона, необходимо обращать внимание на надежность изготовителя.

Источники:

• www.dbc.dp.ua
• markmet.ru
• cyberleninka.ru
• rosgranitsa.ru