Кислотостойкие полимерсиликатные бетоны
В цехах большинства промышленных предприятий химической промышленности, черной и цветной металлургии присутствуют агрессивные технологические среды, содержащие минеральные и органические кислоты. Из-за недостаточной герметичности оборудования и трубопроводов и неудовлетворительной эксплуатации системы канализации промышленных стоков большое количество агрессивных жидкостей постоянно попадает на строительные конструкции, вызывая их интенсивное разрушение.
По данным исследований, pH жидкостей, попадающих на строительные конструкции, характеризуется величиной 2—4. Грунтовые воды многих цехов подкислены до pH 3—5, что представляет опасность для фундаментов и подземных сооружений, выполненных из бетона и железобетона. Масштаб разрушений, вызываемых только кислотной агрессией, приводит к большим потерям. Ущерб, вызываемый коррозией конструкций и сооружений, дополняется затратами на их ремонт и восстановление. Ежегодно только в химической промышленности полные прямые затраты на противокоррозионные мероприятия в среднем превышают 1 млрд. р., в том числе на коррозионное исполнение оборудования и строительных конструкций расходуется 215 млн. р., на противокоррозионную защиту оборудования и сооружений в условиях строительно-монтажной площадки— 287 млн. р., на текущий ремонт — 260 млн. р. [1].
Огромный размах промышленного строительства в стране требует всемерного увеличения выпуска химически стойких материалов. Задача повышения долговечности строительных конструкций, подвергающихся воздействию кислот, при условии снижения материалоемкости и трудовых затрат решается использованием для этих целей специальных химически стойких бетонов. Среди них наиболее дешевыми, недефицитиы- ми, нетоксичными и негорючими являются материалы на жидком стекле. Они обладают почти универсальной кислото- стойкостью, в том числе к подогретым и окисляющим кислотам, а введение различных модифицирующих добавок придает им высокую кислотонепроницае- мость.
Свойства жидкого стекла позволяют использовать его для создания материалов самого различного назначения. Работы в этом направлении проводятся у нас в стране и за рубежом. Разработкой композиций на жидком стекле занимаются фирмы ФРГ («Farbwerke Hoechst AG», «Clasfaser AG», «Bayer AG»), США («The Cementation Coin. LTd> «Corrinng Class Works», «Chemical Corporation»), Японии («Асахи касэй Коге КК», «Kubota Ltd», «Мацусима дэнко КК»), Великобритании («Imperial chemical Indastries Ltd», «National Research Development Co»).
Зарубежные исследования направлены в основном на использование жидкого стекла для создания негорючих, термостойких теплоизоляционных материалов с использованием различных искусственных пористых заполнителей и волокнистых материалов, а также на разработку изоляционных огнеупорных материалов и огнестойких пеносиликатных и ячеистых бетонов.
Основное направление исследований в нашей стране — создание материалов на основе жидкого стекла для изготовления химически стойких конструкций различного назначения, а также для монолитной или штучной футеровки. Сюда относятся монолитные конструкции, твердеющие в нормальных температурно-влажностных условиях, а также сборные элементы полной заводской готовности, твердеющие по ускоренному режиму.
Изучением кислотостойких замазок, растворов и бетонов на основе жидкого стекла занимались в нашей стране еше в 30-е годы. Было выяснено, что бетоны на жидком стекле наряду с положительными свойствами имеют и некоторые недостатки: относительно высокую пористость, невысокую водостойкость, водонепроницаемость и т. д. Качественный скачок в развитии жидкостекольных материалов наблюдается после модификации их полимерными добавками различного назначения [2]. Такие материалы названы полимерсиликатными бетонами (ПСБ). Это весьма перспективное направление получило развитие и работах НИИЖБ. ЦНИИПромзданин, ВНИИК, ВНИПИТеплопроекта, ВНИИГалургин, САНИИРИ им. В. О. Журина, Гидропроекта им. С. Я. Жука, Проектхимзащиты.
Другое направление связано с разработкой материалов на жидком стекле и активных тонкомолотых наполнителях (шлаках, шламах, перлите, кремнеземе и др.). Оно получило развитие в работах НИИЖБ, Одесского инженерно-строительного института, Алма-Атинскоп? ИИИстрома, Челябинского Промстрой, НИИироекта и др. [3, 4]. .
В настоящее время на основе жидкого стекла разработана широкая гамма бетонов различного назначения (см. рисунок), которые можно разделить на две основные группы — на модифицированном жидком стекле и с активными тонкомолотыми наполнителями. Такое разделение определяется существенным различием в технологии их изготовления Бетонные смеси первой группы приготовляют и уплотняют подобно цементным бетонам. Их твердение осуществляется В воздушно-сухих условиях или при сухом прогреве. Бетонные смеси второй группы твердеют в условиях гидротермальной обработки в автоклаве.
Для изготовления мелкоштучных материалов из бетонных смесей на жидком стекле (облицовочная плитка, черепица и др.) предложен метод горячегт прессования под давлением 10—15 МПа при температуре +170~-200сС с исполь зованнем многоступенчатых прессов.
Принципиальное различие в составах > технологии изготовления двух групп бетонов на жидком стекле отражается и на их свойствах (см. таблицу). Полимерсиликатные бетоны с различными полимерны мн модифицирующими добавками харак тернзуются сравнительно невысокой прочностью (25—45 МПа), высокой кислотостойкостью, непроницаемостью и со- .нестойкостью, в то время как использование активных тонкомолотых наполнителей позволяет получать плотные кислотостонкие бетоны с прочностью npi сжатии 70—110 МПа.
На основе жидкого стекла разработа ны тяжелые и высокопрочные коиструк ционные, а также легкие конструкцией ные и конструкционно-теплоизоляпиои ные бетоны на искусственных пористый заполнителях.
По техническим условиям и регламенту НННЖБ Тульский Промстройпроект Минтяжстроя СССР выполнил технический проект завода по производству конструкций из высокопрочного перлптобе- тона в г. В. Пышма (Свердловская обл.), а также рабочие чертежи опытно-промышленной линии по производству изделий из высокопробного кислотостойкого бетона для Первоуральского завода ЖБИ № 1.
При более широком внедрении кислотостойких бетонов на жидком стекле следует обратить внимание на разработку использование новых эффективных добавок, заполнителей, наполнителей и отвердителей, позволяющих улучшить структуру и свойства материалов, а также на более глубокое и всестороннее изучение свойств кислотостойких бетонов и их долговечности.
Учитывая необходимость организации промышленного производства химически стойких конструкций и изделий из бетона на жидком стекле, исследования следует направить на улучшение технологических свойств бетонов и совершенствование заводской технологии их изготовления.
Следует также расширить области применения бетонов на жидком стекле путем разработки новых легких негорючих конструкционных и теплоизоляционных материалов.