The effect of different admixture on the properties of refractory concrete with portland cement

Abstract

The effect of admixtures, such as disperse chamotte, microsilica, low – density liquid glass and alumina cement (Gorkal 40) on Portland cement hydration by measuring the temperature due to exothermic reaction is investigated. The admixtures differently affect Portland cement hydration: microsilica and alumina cement accelerate, while low density (1025 – 1050 kg/m3) liquid glass retards Portland cement hydration. When the density of the liquid glass reaches 1100 kg/m3, it accelerates the Portland cement hydration as well. Thermal shock resistance of refractory concrete with Portland cement, chamotte aggregates and various admixtures is studied. It was found that a complex admixture of disperse chamotte, microsilica and low – density liquid glass allows the thermal shock resistance of concrete to be increased, thereby indirectly demonstrating the capability of these admixtures to effectively bind CaO.

Daugelio šilumos agregatų eksploatacijos temperatūra neviršija 1100 – 1200 ºС. Todėl jų išklojoje naudojami kaitrai atsparūs betonai su aliuminatiniu cementu, kuriame Al2O3 yra ne daugiau kaip 40 %. Vienas iš galimų būdų tokiems kaitrai atspariems betonams atpiginti – naudoti portlandcementį, kuris yra apie 4 kartus pigesnis už aliuminatinį cementą. Nagrinėjant portlandcemenčio akmens atsparumą aukštoms temperatūroms, reikia pažymėti kietėjimo metu susidariusio Ca(OH)2 įtaką išdegto cemento akmens ir betono irimui. Ca(OH)2 kristalai kaitinimo metu virsta CaO kristalais. Kadangi CaO paviršius labai didelis, jis gana greitai pakartotinai hidratuojasi. Drėgnomis sąlygomis šis procesas vyksta dar greičiau. Antrosios hidratacijos metu Ca(OH)2 tūris padidėja apie 40 %. Dėl to cemento akmuo visiškai suyra. Tam, kad galima būtų naudoti portlandcementį kaitrai atspariam betonui, buvo tiriamas betonas su įvairiais priedais - SiO2 dulkėmis, mažo tankio skystuoju stiklu, aliuminatiniu cementu ("Gorkal 40”). Darbe nustatyta priedų įtaką cemento hidratacijos charakteristikoms (egzotermijos temperatūrai). Skirtingai nuo įvairių tradicinių dispersinių priedų, kurie suriša CaO, tiriamieji priedai skirtingai veikia portlandcemenčio hidrataciją: SiO2 mikrodulkės ir aliuminatinis cementas spartina, mažo tankio (1025 – 1050 kg/m3) skystasis stiklas stabdo, o kai jo tankis siekia 1100 kg/m3 – spartina PC hidrataciją. Atlikti kaitrai atsparaus betono su portlandcemenčiu, šamoto užpildais ir įvairiais priedais fizikinių ir mechaninių charakteristikų ir terminio patvarumo tyrimai. Nustatyta, kad SiO2 mikrodulkių ir mažo tankio skystojo stiklo kombinuotas priedas leidžia padidinti betono su portlandcemenčiu ir šamoto užpildais terminį patvarumą ir kitas betono charakteristikas ir tai netiesiogiai rodo, kad šie priedai gali efektyviai surišti CaO.