Серный бетон производство

Виды термической резки бетона и железобетона

Категория:

Термическая резка

Виды термической резки бетона и железобетона

Далее: Краткие сведения о сталях

Бетон и железобетон режутся кислородным, прутково-кислород-ым, порошково-кислородным копьем, газопорошковой реактивной ггруей, порошково-кислородным резаком, плазменной струей и дугой косвенного действия.

Наиболее освоенной и широко применяемой в СССР является кзка железобетона кислородным копьем (рис. 1).

Копье представляет собой стальную трубку с наружным диаметром 10—60 мм и длиной 3—6 м с различным поперечным сечением, расто употребляются водогазопроводные трубы (ГОСТ 3262—75) F наружным диаметром 10,2 мм и более. Согласно стандарту водогазопроводные трубы подразделяются на легкие, обыкновенные и усиленные.

Для прожигания отверстий в бетоне целесообразно пользоваться усиленными трубами с увеличенной толщиной стенки. Для копья можно использовать трубки некруглых сечений: плоскоовальные (ГОСТ 8644—68), прямоугольные (ГОСТ 8645—68), звездообразные, крестообразные, каплевидные, ромбические и др. Возможно также применение трубки с заложенными внутрь прутками или обмотанной снаружи проволокой из низкоуглеродистой стали. Такое копье называют прутковым.

Рис. 1. Резка железобетона прутковым копьем: а — процесс резки, б — копье с сердечником из прутков, б — копье с тремя прихваченными наружными прутками, г — копье с проволочной навивкой; д — копье с сердечником из прутков и с проволочной наьивкой; 1 — трубка, 2 — пруток, 3 — проволочная навивка

Для зажигания копья в трубку подается кислород под давлением 0,5 кгс/см2. При этом рабочий торец копья нагревается сварочной дугой или газокислородным пламенем до температуры горения стали; время нагрева—5—10 с. Нагретый металл начинает окисляться (гореть), давление подаваемого кислорода повышается до рабочего, металл на конце трубы интенсивно горит, развивая температуру до 2000 °С.

Следует различать горение копья в свободном состоянии и горение копья в процессе прожигания или резки. Расход кислорода при свободном горении копья значительно меньше, чем при резке, поэтому и подача его соответственно должна меняться.

Ориентировочно для сгорания 1 кг низкоуглеродистой стали требуется 300 дм3 кислорода. Фактический расход кислорода при свободном горении копья составляет до 600 дм3 в зависимости от диаметра и толщины стенки трубки, диаметров стержней и их количества. Чем полнее обтекает кислородная струя торец копья, тем меньше затрачивается кислорода при свободном горении.

При прожигании бетона или железобетона копье с пламенем направляется в изделие с определенной силой. Под действием высокой температуры пламени копья и продольной силы, создаваемой резчиком, бетон плавится и разрушается.

При резке или прожигании железобетона копьем кислород расходуется не только на горение стали, но и на выдувание из области реза продуктов горения копья и плавления бетона.

При давлении кислорода в момент зажигания копья более 0,5 ат нагреваемый металл будет охлаждаться из-за сильного перепада давления, что затруднит зажигание копья. Только после воспламенения копья и достаточного углубления его в бетон давление кислорода повышают до рабочего.

В процессе прожигания копье прижимают горящим концом к бетону с достаточно большим усилием; углубляясь в бетон, оно образует приблизительно круглое отверстие.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ОГНЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ ПРИ ПОЖАРЕ

Вследствие испарения воды, а также из-за разности температурных деформаций цементного камня и зерен заполнителя бетон становится непрочным, в нем возникают трещины, рыхлость, выкрашивание частиц, что облегчает плавление и отрыв нерасплавленных частиц. Расплавленные и оторвавшиеся частицы бетона, продукты горения стали выдуваются наружу кислородом и парами, образуемыми при нагреве бетона, через зазор между копьем и стенками прожигаемого отверстия. Для лучшего удаления расплавленной и рыхлой массы из области реза необходимо периодически совершать копьем возвратно-поступательные и возвратно-вращательные движения. Величина продольного усилия должна быть максимально возможной для резчика. В то же время чрезмерное усилие, в особенности при большой толщине железобетона, когда нагретое докрасна копье на 1—2 м и более углублено в железобетон, может вызвать искривление копья и изменить направление образуемого отверстия. Ориентировочно величина усилия прижатия копья должна составлять от 5 до 10 кгс, а при прожигании глубоких отверстий, когда необходимо преодолевать сопротивление застывающих шлаков, усилие прижатия должно достигать 10—50 кгс.

Данные по прожиганию отверстий в железобетоне в горизонтальном положении, полученные в МИСИ, приведены в табл. 30 и 31.

Копьем размером 10X8 мм с сердечником из 8 прутков диаметром 2 мм можно прожигать отверстия в бетоне со скоростью 5 м/ч на глубину до 200 мм. С повышением толщины прожигаемого бетона диаметры трубы и прутков необходимо увеличивать.

При прожигании отверстий кислородным копьем изменение свойств и снижение прочности бетона от нагрева происходят в радиусе 30—200 мм пропорционально толщине прожигаемого бетона.

Скорость прожигания отверстий прутковым копьем в потолочном положении достигает 10 м/ч.

По сравнению с пневмоинструментом копье прожигает отверстие более чем в 4 раза быстрее, стоимость работ при этом значительно ниже.

Порошковое копье отличается от пруткового тем, что на место реза подается железный порошок или смесь его с каким-либо другим (например, алюминиевым), при сгорании порошка выделяется дополнительное тепло. Подача порошка (флюса) выполняется автоматизированным устройством, как в установках для кислородно-флюсовой резки. Это усложняет оборудование для резки порошковым копьем.

Резак для кислородно-флюсовой резки сталей может быть использован и для резки неметаллов. Однако пользоваться им удобно лишь при разделительной резке бетона толщиной до 400 мм.

Разделительную резку можно также осуществлять прутковым и порошковым копьями последовательным образованием ряда отверстий с последующим разрушением перемычек механическим способом.

Резка реактивной газовой струей находит применение для прожигания отверстий в горных породах и железобетоне.

В настоящее время созданы специальные горелки, в которых жидкое горючее (преимущественно керосин) в смеси с кислородом сжигается в топке; пламя выбрасывается через узкое отверстие со сверхзвуковой скоростью до 2000 м/с; температура пламени — 2500—2750° С. Эта струя нагревает поверхность обрабатываемого тела, а при подаче воды оно разрушается и частицы выносятся газами из зоны реза. Разделительная резка этим способом бетонных плит толщиной 100—150 мм происходит со скоростью 8—10 м/ч. Хороших результатов достигают при прожигании отверстий реактивной струей.

Прожигание отверстий диаметром до 100 мм в железобетонных плитах успешно осуществляется угольной дугой косвенного действия. Для этого применяют угольные электроды диаметром 50—100 мм и силу тока 500—1000 А. Необходимость пользоваться светофильтром для глаз снижает эффективность резки угольной дугой.

Применение термической резки бетона и железобетона необходимо для образования проемов в стенах и перекрытиях, круглых небольшого диаметра сквозных отверстий, срезки старых фундаментов для постройки новых под более мощное оборудование и в других случаях — вместо трудоемкой и дорогостоящей механичен ской резки, сопровождающейся вибрациями, разрушениями и сильным шумом.

Резка копьем по сравнению с другими видами является наиболее универсальной, позволяющей резать бетон и железобетон толщиной до 4 м в различных пространственных положениях как при ремонтных работах, так и в новом строительстве. При этом оборудование для резки относительно несложно.

Читать далее:

Краткие сведения о сталях

Статьи по теме:

Реклама:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Серобетон

Серобетон – искусственный камневидный материал, представляющий собой затвердевшую серобетонную смесь.

Бетонная проблема

По составу, серобетон, композиционный материал состоящий из , в состав которого входит серное вяжущее, инертные заполнители и наполнители.

Спектр применяемых инертных наполнителей и заполнителей широк. В этом качестве могут  использоваться применяться щебень, песок, гравий, металлургические шлаки и прочие породы, так же применяемые для традиционного бетона.  

В результате научных экспериментов было установлено, что предпочтительно использование модифицированной серы при производстве сернистых бетонов на её основе.

Серобетон начал активно исследоваться в Северной Америке в 70-х годах 20-го века, когда было доказано, что серобетон и сероасфальт безопасны для окружающей среды. Позднее уже в 80-90-х годах с увеличением добычи углеводородов выросла и добыча серы как продукта, сопутствующего нефти и газу. Поиск новых направлений (областей) методов использования серы стали вести крупные нефтяные и газовые компании. В результате появились новые разработки по производству и применению бетона и асфальта на основе серного вяжущего. Уже тогда были выявлены его преимущества по отношению к традиционному бетону на основе портландцемента. Позже экспериментально было установлено, что предпочтительно использование модифицированной серы. Свойства серобетона является следствием его внутренней структуры, которая довольно подробно была изучена североамериканскими учеными. Сера без добавления наполнителя представляет собой вещество с гомогенной структурой, что означает плотное расположение молекул относительно друг друга. Присутствие наполнителя приводит к тому, что молекулы серы «скрепляют» молекулы наполнителя и заполняют внутренние пространства получаемого вещества таким образом, что пористость становится почти незаметной (даже под микроскопом). Низкая пористость серобетона во многом обусловила сферы его применения. Это касается использования серобетона как основного материала для сооружения  хранилищ отходов, коллекторов и очистительных установок сточных вод, свай, труб, канализационных лотков, различных сборных конструкций, словом, всех подземных  инженерных коммуникации, а так же морских сооружений и плотин.

Основными преимуществами серобетона перед обычным являются его более высокие прочностные характеристики (на сжатие и на изгиб), возможность этого материала работать на растяжение, высокая химическая (коррозийная) стойкость, низкое водопоглощение, водонепроницаемость, морозостойкость, быстрый набор прочности, отвердение на морозе, возможность вторичной переработки, незначительная усадка.

При этом по себестоимости обычный бетон и серобетон приблизительно равны, но изготовление серобетона возможно даже на мелких песках (обычный бетон  просто развалится на таком песке либо потребует громадного перерасхода вяжущего вещества). И если традиционные бетоны как минимум трехкомпонентные, то серобетон состоит из двух:  сера и любой из наполнителей.

Однако необходимо отметить, что свойства серобетона в большей степени, нежели в случае с цементным бетоном, зависят от  точного  соблюдения и контроля технологического процесса и контроля качества входного сырья и на всех этапах производства. В настоящее время строительные материалы на основе серы в нашей стране производятся небольшими фирмами, как правило, в кустарных условиях. Эти производства могут нанести серьезный ущерб имиджу материалов на основе серы. В результате дилетантского подхода и отсутствию сверхточного оборудования, способного регулировать нагрев смеси в пределах плюс-минус один градус, «кустарные» серобетоны могут достигнув температуры 150 градусов выделять сероводород и сернистый ангидрид – газы, которые обладают нервно-паралитическим действием и представляют угрозу человеку. Поэтому особую актуальность приобретает создание производств, которые могут выпускать большие объемы серобетона в строгом соответствии с обязательными технологическими стандартами.

Производя серобетон, асфальтобетонный завод может быть загружен на работой круглогодично.

Сравнительная характеристика свойств серного
и портландцементного бетонов

Типовые результаты физических испытаний

Серный бетон

Бетон из ПЦ

Прочность на сжатие, МПа

62,0

34,5

Прочность на растяжение, МПа

7,4

2,6

Модуль упругости

3 – 4 x 104

2,8 – 3,7 x 104

Линейный коэффициент расширения /ºC

8,3 x 10-6

8.3 x 10-6

Плотность

2400 кг/м3

2400 кг/м3

Влагостойкость

Время набора прочности  100%, ч.

Истираемость,%

Количество связующего

297 кг/м3

371 кг/м3

Наименование свойства (испытания)

Серобетон

Бетон

Влагостойкость

1,0

0,8

Химическая стойкость (к кислотам)

84%

23%

Морозостойкость (при 100% влажности)

Истираемость,%

3%

17%

Прочность на сжатие, МПа

Прочность на изгиб, МПа

Прочность на растяжение, МПа

Время набора прочности, ч.

0,3

Одним из самых распространенных материалов на земле является сера. Нет ничего удивительного в том, что человек придумал, какое применение найти этому веществу в строительной сфере. С развитием нефтяной и химической отраслей, в которой сера является одним из обязательных отходов производства, этот вопрос стал еще более активно обсуждаться. Следовало только придумать способ, как с пользой утилизировать серу? Конечно же, использовать ее в производстве стройматериалов.

Начиная с 17-го столетия, когда с помощью серы люди соединяли металл с камнем (изготовление корабельных якорей, к примеру), стали известны вяжущие свойства этого вещества. В строительстве же серу начали применять в семидесятых годах прошлого столетия все промышленные страны (США, СССР и т.д.). В этот период вместе с ростом обширной сырьевой базы возросла потребность в долговечных и химически стойких строительных материалах. К тому же, нельзя не учитывать тот факт, что использование серосодержащих отходов, серы или серного вяжущего в строительстве зданий и обустройстве дорог выгодно экономически.

Состав серобетона и его свойства

В качестве наполнителей для серобетона используются те же материалы, что и для обычного (на основе цемента). Это гравий, песок, щебень, керамзит, доменный шлак и т.д. Конечно же, за исключением тех материалов, которые не способны выдержать высокую температуру (например, пенополистирол). Ведь серу непосредственно перед соединением с наполнителем нагревают до температуры свыше 140 градусов. А чтоб в момент смешивания сера не остыла, наполнители также нагревают. Естественно, из-за высокой температуры приготовления смеси вода для приготовления серобетона не используется вообще.

Нагреваясь, сера выполняет роль жидкого составляющего. Наполнитель в составе серобетона после остывания представляет собой структурообразующую основу, на поверхности которой происходит кристаллизация серы. Твердение смеси происходит в процессе ее остывания, все составляющие серного бетона превращаются в монолитную структуру.

Конструкция, изготовленная из смеси легкого серобетона обладает высокими теплотехническими показателями, устойчива к химическому воздействию солей, кислот и масел. Что касается прочности, сцепление арматуры с серным бетоном не ниже прочности сцепления с обычным цементным. Иногда в целях повышения прочности в состав раствора могут добавлять стекловолокнистую фибру или ее аналоги (в общем количестве составляющего до 5% от общей массы смеси). Благодаря низкому радиоактивному фону, композиции с серой используются сегодня в строительстве различных объектов специального назначения. Высокие эстетические и архитектурно-выразительные качества позволяют использовать конструкции из серобетона в жилищном строительстве. Кстати, одним из перспективных направлений использования серных композиций сегодня является также производство труб различного назначения.

Достоинства и недостатки бетонов с серой

Что касается качественных показателей, серобетон превосходит цементный практически во всем (исключение – термостойкость). Сравнивая эти два материала, можно сказать, что бетон с серой превосходит своего цементного аналога по влагостойкости на 20%, более устойчив к низким температурам (в 6 раз!), к воздействию кислот (почти в 4 раза), к стиранию (в 6 раз). Что касается прочности, бетон с серой имеет более высокий показатель на сжатие (примерно в 2-3 раза), на изгиб (в два раза), на растяжение (от 20% до 100%)!

Температура плавления бетона

Кстати, серобетон можно формовать при температуре ниже 0 градусов.

Кроме неустойчивости в условиях высокой температуры, к недостаткам бетона с серой, пожалуй, следует отнести необходимость поддерживать температуру раствора свыше 140 градусов в процессе замеса. И естественно, весь процесс приготовления смеси, его формовка должны строго контролироваться. .

Использование серы в дорожном строительстве

Использование серы в дорожном строительстве (производство сероасфальтобетона) является особым направлением. Ведь сама по себе асфальтобетонная смесь с серой обладает большей подвижностью, что значительно улучшает возможность ее укладки в покрытие.

Серобитумная композиция способна снизить расход битума до 35%. За счет более низкой вязкости серы при температуре 150 градусов (если сравнивать с битумом), смесь не только удобнее укладывать, но и за счет повышения термостойкости можно повысить качество самого дорожного покрытия и срок его эксплуатации. Асфальтобетонная композиция с серой пригодна и для ремонта дорог. Сегодня данная технология с успехом используется для изготовления и ремонта таких конструкций, как защитные дорожные или указательные столбики, лотки, защита и укрепление откосов, разные плиты и т.д.

Развитие производства серобетона и его значение

Какие проблемы может решить развитие производства серных композиций в нашей стране? Помимо технико-экономических, в последнее время весьма актуален вопрос экологии. И это касается не только нашей страны, но и всего мира. Немало усилий и ресурсов направляется на то, чтобы регулярно разрабатывались новые композиционные материалы, которые бы обеспечили надежную защиту от фонового радиоактивного излучения. И нет ничего удивительного уже в том, что сегодня на основе серобетонных композиций сооружаются объекты спецназначения (к примеру, подземные лаборатории, где проводятся исследования термоядерных процессов, изучаются свойства нейтрино и т.п.).

Сера давно и стабильно применяется в разных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве. Но ее физические и химические свойства позволяют расширить область ее применения и удачно использовать серу в монолитном жилом строительстве.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *