книги из ГПНТБ / Денисов А.С. Теплоизоляционные жаростойкие торкрет-массы на основе вермикулита

ТЕПЛО­

ИЗОЛЯЦИОННЫЕ

ЖАРОСТОЙКИЕ ТОРКРЕТ-МАССЫ

A.С. ДЕНИСОВ

НА ОСНОВЕ

B. А.ШВЫРЯЕВВЕРМИКУЛИТА

A.С. ДЕНИСОВ;

B.А. ШВЫРЯЕВ

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ

ЖАРОСТОЙКИЕ ТОРКРЕТ-МАССЫ

НА ОСНОВЕ ВЕРМИКУЛИТА

МОСКВА

СТРОЙИЗДАТ 1973

• р отечественной и зарубежной практике строительст- *-^ва широко используется способ пневматического на­ несения растворов и бетонов. Развитие и совершенство­ вание этого способа позволило использовать его не только для нанесения тонких отделочных и защитных покрытий, но и для возведения отдельных конструкций. Особенно широко способ пневмонанесения приме­ няется в гидротехническом строительстве при облицов­ ке плотин, экранов, оснований трубопроводов и т. п. конструкций, а также в горном деле для создания по­ крытий тоннелей, плотно связанных с окружающей по­ родой. Эти покрытия успешно воспринимают давление горных пород и уплотняют трещиноватые породы. В обычном строительстве этот способ чаще всего исполь­ зуется для ремонта и усиления бетонных, железобетон­ ных и каменных конструкций, выполнения тонкостен­ ных конструкций, а' также ремонта дорожных и аэрод­ ромных покрытий, причем наиболее эффективно пнев­ монанесение при укладке покрытий со сложной криво­ линейной конфигурацией, а также при ремонте защит­ ных покрытий. Именно этим, например, обусловлено сравнительно широкое применение пневмобетонирования в металлургической промышленности, где благодаря со­ кращению сроков ремонтных работ достигается огром­

ный экономический эффект [1].

Замена традиционных компонентов торкрет-масс — портландцемента и кварцевого песка — материалами, обладающими специальными свойствами (огнеупорно­ стью, кислотостойкостью и т. п.), позволяет использо­ вать способ пневмонанесения при футеровке емкостей и аппаратов химической промышленности [2], а также в других отраслях при тепловой защите различного рода оборудования, работающего при температурах выше 200°С [3].

пользован для создания пористых тепло- и звукоизоля­ ционных покрытий. Это подтверждает отечественный и зарубежный опыт [4, 5].

Для приготовления отечественных торкрет-масс до последнего времени, как правило, использовались срав­ нительно тяжелые материалы (керамзит, шамотный лег­ ковес и т. п.). Использование в составе масс, наносимых пневмоспособом, легковесных материалов, например вспученного вермикулита, в большинстве случаев позво­ лило снизить объемную массу нанесенного слоя, но од­ новременно привело к резкому снижению его механиче­ ской прочности. Лишь сравнительно недавно (1968— 1970 гг.) работами ВНИПИ Теплопроект, НИИЖБ и других организаций было доказано, что на основе лег­ ковесных материалов могут быть подучены достаточно прочные и легкие торкрет-массы.

Целью настоящей книги является ознакомление ра­ ботников научно-исследовательских и проектных органи­ заций, а также инженерно-технического персонала про­ изводственных организаций, занятых изучением и при­ менением теплоизоляционных жаростойких пневмобето­ нов, с требованиями к технологии приготовления и ре­ жиму нанесения теплоизоляционных жаростойких тор­ крет-масс на основе вспученного вермикулита, а также с основными правилами проектирования составов упо­ мянутых масс.

ВИДЫ ПНЕВМОУКЛАДКИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ РАСТВОРОВ И БЕТОНОВ

D настоящее время существуют два основных вида пневматического способа нанесения теплоизоляци­ онных защитных слоев: сухое и мокрое торкретирова­ ние, или пневмобетонирование. Способ мокрого торкре­ тирования был разработан значительно позднее, чем способ полусухого торкретирования, однако после вы­ явления преимуществ этого способа мокрое торкрети­ рование и его разновидность—-нанесение шликера в ря­ де областей — вытеснило полусухое торкретирова­

ние.

Принципиальная картина образования защитного слоя при любом способе пневмонанесения практически одинакова. Вначале с защищаемой твердой поверхно­ стью сцепляются смоченные водой (или другой увлаж­ няющей жидкостью) частицы цемента и мелкие части­ цы заполнителя. Более крупные и зачастую более упру­ гие частицы заполнителя, обладающие в момент выле­ та из сопла торкрет-аппарата значительной кинетиче­ ской энергией, не поглощаемой полностью при ударе о защищаемую поверхность, в начальный период торкре­ тирования упруго отскакивают и могут выпасть из струи торкрета, образуя так называемый отскок. Часть этих частиц подхватывается струей торкрета и снова нано­ сится на защищаемую поверхность. После образования на защищаемой поверхности пленки, состоящей из воды (увлажняющей жидкости), цемента и тонких фракций заполнителя, величина отскока резко снижается. В этот период отскок образуется в основном за счет выпада­ ния из струй торкрета крупных частиц, отскочивших от твердой поверхности частиц, уже внедрившихся в по­ верхностную пленку.

Установлено, что толщина слоя цементного молока и тонких фракций заполнителя, способного поглотить энергию удара крупных частиц заполнителя и тем са­ мым-создать условия для-удержания крупных частиц, обычно составляет 1 —1,5 мм. На количество отскока большое влияние оказывает ориентация защищаемой поверхности: отскок от вертикальной поверхности со-

ставляет в среднем '15—20%, от потолка — 25—35% и от пола — 5—10%. Величина отскока также снижается при увеличении содержания в исходном составе смеси тонкой фракции заполнителя и цемента: по данным проф. М. Э. Симонова [6], с увеличением содержания зерен размером менее 0,2 мм с 17 до 60% отскок сни­ жается с 50 до 20%- Менее значительно влияют на от­ скок расстояние от сопла до торкретируемой поверхно­ сти, скорость вылета частиц (давление воздуха) и на­ правление струи. Влияние этих факторов обусловливает­ ся изменением условий захвата струей торкрета от­ скочивших частиц, а также возможностью срыва струей

крет-массы являются расстояние от сопла до защищае­ мой поверхности — 90—ПО см и угол между осью соп­ ла и защищаемой поверхностью, равный 90°.

Увеличение количества воды, вводимой в состав на­ носимой массы, повышает ее адгезионную способность в период нанесения и снижает количество отскока. Этим обстоятельством, в частности, определяется несколько меньшее количество отскока при мокром торкретирова­ нии, чем при сухом.

Сцепление частиц легкого заполнителя с защищае­ мой поверхностью имеет некоторые особенности. В то время как зерна тяжелого заполнителя, обладающие в момент вылета из сопла большой кинетической энерги­ ей, могут легко внедриться в первоначально образовав­ шийся слой цементного теста, зерна легковесных запол­ нителей удерживаются на защищаемой поверхности в основном адгезионными силами. Упругость зерен боль­ шинства легковесных заполнителей незначительна, по­ этому выпадания их из струи торкрета за счет упругого удара о твердую защищаемую поверхность или о по­ верхность ранее внедрившихся зерен практически не наблюдается. В основном их выпадение из струи тор­ крета вызывается срывом их с поверхности нанесенно­ го слоя выходящей из сопла воздушной струей и сдува­ нием струями воздуха, отраженными от защищаемой поверхности. Малая упругость зерен легковесных запол­ нителей и их значительная неупругая деформативность

упругих зерен других заполнителей о поверхность нане­ сенного слоя. Опыты показывают, что при введении в

состав торкрет-массы на основе прочных, упругих за­ полнителей 5—30% волокна [7], мелких комков — гра­ нул целлюлозы, вопученного вермикулита и т. п. мате­ риалов резко снижается количество отскока.

Разрушение зерен или гранул легковесных материа­ лов при их подаче по материальному шлангу торкретаппарата и при ударе о твердую поверхность в отдель­ ных случаях может играть положительную роль. В основном это относится к материалам с пластинчатым или волокнистым строением. Отдельные пластинки или волокна, образующиеся при разрушении материалов, налипают на защищаемую поверхность в определенном порядке: как правило, плоскости пластинок и оси воло­ кон располагаются параллельно защищаемой поверхно­ сти, что повышает сопротивляемость нанесенного слоя растягивающим напряжениям, параллельным 'защищае­ мой поверхности, его растяжимость и термостой­ кость.

Процесс торкретирования при использовании легких заполнителей несколько усложняется возможной воз­ душной сепарацией смеси, обусловливаемой существен­ ным различием плотности зерен заполнителей и цемен­ та. В тех случаях, когда подача смеси по материально­

му шлангу имеет пульсирующий характер (например, в случае использования цемент-пушек С-320), такого ро­ да сепарация смеси приводит к ярко выраженной сло-->^ истой структуре нанесенного слоя. Аналогичный дефект нанесенного слоя наблюдается и в тех случаях, когда для нанесения теплоизоляционных масс используются негерметичные торкрет-аппараты, в которых воздух про­ ходит сквозь слой загруженной в них торкрет-массы. При этом возможен вынос значительного количества легковесных частиц в верхние участки загруженного слоя и, следовательно, различный количественный состав разных участков слоя.

Следует подчеркнуть, что указанные недостатки свой­ ственны способу полусухого торкретирования. Предва­ рительное увлажнение частиц легкого заполнителя во­ дой или другой смачивающей жидкостью (например, глиняным шликером) предотвращает сепарацию смеси при ее нахождении в торкрет-аппарате и подаче по ма­ териальному шлангу.

Полусухое торкретирование

Сущность этого метода заключается в использовании сухой смеси вяжущего с заполнителями, увлажняемой в момент прохождения их сквозь сопло торкрет-аппарата. В случае использования в качестве вяжущего жидкого материала (водорастворимого связующего) последний подается непосредственно к соплу и смешивается с про­ ходящими сквозь него сухими компонентами смеси.

Схема нанесения теплоизоляционного слоя методом полусухого торкретирования (схема 1) включает дозиро­ вание и перемешивание сухих компонентов смеси, их по­ дачу сжатым воздухом по материальному шлангу и увлажнение сухих компонентов массы водой или другой смачивающей жидкостью в период их перемещения внут­ ри сопла и частично на пути от сопла до защищаемой поверхности.

Схема 1

Вылетающие из сопла торкрет-аппарата частицы об­ ладают значительной скоростью (100—130 м/сек), поэ­ тому от момента соприкосновения сухих компонентов массы со смачивающей жидкостью до их налипания на защищаемую поверхность проходит в среднем около 0,01 сек. Короткий промежуток времени от замачивания массы до ее укладки составляет одно из важнейших преимуществ метода полусухого торкретирования. Имен­ но это позволяет укладывать способом полусухого тор-

кретироваиия массы, схватывающиеся в течение не­ скольких минут и по этой причине не могущие быть уложенными (или даже приготовленными) обычными способами. Некоторые преимущества имеет способ полу­ сухого торкретирования и при укладке масс на основе нормально схватывающихся вяжущих, например на ос­ нове портландцемента. Преимущество обусловлива­ ется присутствием в составе портландцемента 2—15% трехкальциевого алюмината, сроки схватывания которо­ го исчисляются несколькими минутами. При обычномприготовлении растворов и бетонов на основе портланд-

Рис. 1. Структурная прочность глиноземисто­

го цементного теста

а—при увеличении срока твердения: /—для ВЩ=0,3;

цемента образующаяся в первые минуты кристалличе­ ская структура новообразований гидратированного трех­ кальциевого алюмината разрушается в процессе пере­ мешивания компонентов с водой до укладки раствора или бетона. При торкретировании гидратированный трехкальциевый алюминат кристаллизуется после ук­ ладки раствора или бетона, в результате чего нанесен­ ный слой приобретает достаточную механическую прочность в первые минуты после нанесения. Увеличе­ нию начальной прочности свеженанесенного слоя спо­ собствует также малая водопотребность растворов и бе­ тонов (как правило, не превышающая 30% веса цемен­ та), укладываемых способом полусухого торкретирова­ ния (рис. 1). Достаточно высокая начальная прочность свеженанесенного слоя позволяет использовать метод полусухого торкретирования при защите потолочных и вертикальных поверхностей. При этом толщина одновре­ менно нанесенного слоя при вертикальном расположе­ нии защищаемой поверхности может достигать 200— 250 мм, а при защите потолков — 120—-150 мм.

Дополнительно начальная прочность массы, нанесен­ ной способом полусухого торкретирования, может быть