Смесь для изготовления жаростойкого бетона
Владельцы патента RU 2330825:
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ДГТУ) (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для футеровки тепловых агрегатов металлургической промышленности. Технический результат - повышение температуры применения жаростойкого бетона. Смесь для изготовления жаростойкого бетона, включающая муллитокорундовый заполнитель и вяжущее, содержащее силикат-глыбу, тонкодисперсный корунд и наполнитель, содержит указанный корунд электроплавленный, а в качестве наполнителя - дегидратированный боксит при следующем соотношении компонентов, мас.%: силикат-глыба 1,8-2,0, указанный боксит 6-7, указанный корунд 10-11, муллитокорундовый заполнитель - остальное. 2 табл., 1 ил.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для футеровки тепловых агрегатов металлургической промышленности.
Известна сырьевая смесь для изготовления огнеупорного бетона, включающая тонкомолотую силикат-глыбу, доломит, цирконовый концентрат и тонкомолотый циркон [1].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является сырьевая смесь для изготовления жаростойкого бетона, включающая, % по массе: силикат-глыбу 1,8-2; мел 6-7; тонкодисперсный корунд 10-11; муллитокорундовый заполнитель - остальное [2].
Недостатком указанных сырьевых смесей является низкая прочность при высоких температурах и соответственно температура применения изделий из них.
Целью изобретения является повышение температуры применения жаростойкого бетона.
Поставленная цель достигается тем, что смесь для изготовления жаростойкого бетона, включающая муллитокорундовый заполнитель и вяжущее, содержащее силикат-глыбу, тонкодисперсный корунд и наполнитель, содержит указанный корунд электроплавленный, а в качестве наполнителя - дегидратированный боксит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| силикат-глыба | 1,8-2,0 |
| указанный боксит | 6-7 |
| указанный корунд | 10-11 |
| муллитокорундовый заполнитель | остальное |
Использованы следующие сырьевые материалы:
Силикат-глыба (ГОСТ 13079-81 силикатный модуль 2,7-3,0) следующего химического состава, мас.%: SiO2 - 72; Na2O - 26,1; Al2О3 - 1,5; Fe2О3 - 0,07; остальные примеси - 0,33.
Дегидратированный при 800°С боксит, представляющий собой высокодисперсную аморфную форму Al2О3.
Электроплавленный корунд Тохвинского глиноземного завода, характеризующийся следующим химическим составом, мас.%: Al2O3 - 98,11-98,79; SiO2 - 0,13-0,15; Fe2О3 - 0,58-1,40; Na2O - 0,27-0,45.
Муллитокорундовый заполнитель ТУ 14-8-374-89 марки ММКТ-80 с содержанием Al2О3 более 80%.
Для определения прочности на сжатие при различных температурах обжига из жаростойкого бетона с использованием вышеуказанных компонентов были изготовлены образцы-цилиндры d=25 мм и h=85 мм. Аналогичные образцы были изготовлены также из жаростойкого бетона состава, приведенного в прототипе с применением в качестве огнеупорного наполнителя мела (табл.1).
Вяжущее для жаростойкого бетона готовили путем совместного измельчения компонентов вяжущего в шаровой мельнице до удельной поверхности 2500-3000 см2/г.
Затем отдозированные вяжущее и муллитокорундовый заполнитель, затворенные водой при В/Т=0,2, перемешивали в бетономешалке принудительного действия в течение 5-6 минут до получения гомогенной смеси. Из полученной бетонной смеси формовали образцы и после термообработки их при 180-200°С подвергали испытаниям для определения свойств предлагаемого жаростойкого бетона. Результаты испытаний приведены на чертеже и в табл.2.
Отсюда следует, что в интервале температур 800-1600°С прочность на сжатие образцов из жаростойкого бетона с использованием дегидратированного боксита почти в 2 раза выше прочности образцов из жаростойкого бетона с использованием в качестве наполнителя мела.
Это объясняется тем, что в жаростойком бетоне с использованием наполнителя мела при высоких температурах, наряду с высокоогнеупорными соединениями 2CaO·SiO2, СаО·Al2О3, СаО·2Al2О3, муллит образуются соединения с температурой плавления 1600°С и ниже (геленит, метасиликат и др.), влияющие на прочность при сжатии, при нагреве и в целом на температуру применения. А при введении в состав жаростойкого бетона в качестве наполнителя дегидратированного боксита, начиная с 1200-1600°С, при взаимодействии с силикатом натрия (силикат-глыба) и корундом обнаружено образование высокоогнеупорных соединений α-Al2О3 и муллита, повышающих огнеупорные свойства бетона.
В табл.2 приведены свойства смесей различных составов (см. табл.1) известного и предложенного жаростойкого бетона.
Как видно из табл.2, по сравнению с известным при одинаковых составах смеси предложенный жаростойкий бетон с наполнителем из дегидратированного боксита обладает высокими эксплуатационными свойствами. А прочность на сжатие при нагреве до 1300°С на 50-60% выше, чем у известного.
Таким образом, результаты испытаний предлагаемого жаростойкого бетона показывают, что, вводя в состав вяжущего наряду с силикат-глыбой дегидратированного боксита и электроплавленного корунда при сохранении определенных соотношений между компонентами, можно существенно улучшить термомеханические характеристики и тем самым повысить температуру применения жаростойкого бетона.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Компоненты | Состав смеси, мас.% | |||||||||
| Предлагаемая | Известная | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Мел | - | - | - | - | - | 5 | 6 | 6,5 | 7 | 8 |
| Дегидратированный боксит | 5 | 6 | 6,5 | 7 | 8 | - | - | - | - | - |
| Электроплавленный корунд (тонкодисперсный) | 9 | 10 | 10,5 | 11 | 12 | - | - | - | - | - |
| Силикат-глыба | 1,5 | 1,8 | 1,9 | 2 | 3 | 1,5 | 1,8 | 1,9 | 2 | 3 |
| Корунд (тонкодисперсный) | - | - | - | - | - | 9 | 10 | 10,5 | 11 | 12 |
| Муллитокорундовый заполнитель | 84,5 | 82,2 | 81,1 | 80 | 77 | 84,5 | 82,2 | 81,1 | 80 | 77 |
| Таблица 2 | ||||||||||
| Физико-механические показатели | Номер состава | |||||||||
| Предлагаемая | Известная | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Предел прочности при сжатии, МПа: | ||||||||||
| после сушки | 22 | 30 | 37 | 40 | 46 | 12 | 21 | 26 | 30 | 35 |
| при нагреве до 1300°С | 1,15 | 1,23 | 1,20 | 1,03 | 0,21 | 0,69 | 0,73 | 0,71 | 0,61 | 0,12 |
| Остаточная прочность, % | ||||||||||
| после нагрева до 1200°С | 100 | 118 | 123 | 126 | 115 | 93 | 112 | 116 | 120 | 108 |
| после нагрева до 1600°С | 109 | 130 | 137 | 148 | 142 | 100 | 120 | 130 | 140 | 135 |
| Средняя плотность, кг/м | 2590 | 2546 | 2490 | 2440 | 2386 | 2450 | 2400 | 2350 | 2300 | 2250 |
| Термическая стойкость 1300°С водных теплосмен | 16 | 21 | 24 | 27 | 31 | 10 | 14 | 18 | 20 | 25 |
| Температура применения, град | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 | 1600 | 1600 | 1600 | 1600 | 1600 | 1400 |
| Огнеупорность, град | 1997 | 1994 | 1982 | 1970 | 1670 | 1850 | 1830 | 1815 | 1800 | 1510 |
| Теплопроводность Вт/(м·°С) | 0,91 | 0,77 | 0,72 | 0,65 | 0,66 | 1,00 | 0,80 | 0,75 | 0,70 | 0,70 |
Источники информации
1. SU 1168537 А, Кл. С04В 28/26, Бюл. №27, 1985. Сырьевая смесь для изготовления огнеупорного бетона.
2. SU 1337365 A1, Кл. С04В 28/26, Бюл. №34, 1987. Смесь для изготовления жаростойкого бетона.
Смесь для изготовления жаростойкого бетона, включающая муллитокорундовый заполнитель и вяжущее, содержащее силикат-глыбу, тонкодисперсный корунд и наполнитель, отличающаяся тем, что она содержит указанный корунд электроплавленный, а в качестве наполнителя - дегидратированный боксит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| силикат-глыба | 1,8-2,0 |
| указанный боксит | 6-7 |
| указанный корунд | 10-11 |
| муллитокорундовый заполнитель | остальное |
