Сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного фибробетона
Владельцы патента RU 2361847:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (ВолгГАСУ) (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству легких огнеупорных фибробетонов. Технический результат: повышение прочности материала на сжатие и на растяжение при сохранении малой плотности, высокой огнеупорности и времени отверждения. Сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного фибробетона включает, мас.%: алюминиевая пудра 3-4, ортофосфорная кислота 60%-ной концентрации 24-26, глиноземистый шлак 32,5-34,5, сернокислый шлам 13-15, вермикулит фракции 0-5 мм 18-26, фибровые волокна из проволоки «Хромель Т» диаметром 0,5 мм, длиной 30 мм 1,5-2,5. 2 табл.
Заявляемое изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству легких огнеупорных фибробетонов.
Наиболее близкой по достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является сырьевая смесь, состоящая из алюминиевой пудры, ортофосфорной кислоты 60% концентрации, глиноземистого шлака, сернокислого шлама и вермикулита при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминиевая пудра 3-4; указанная ортофосфорная кислота 22-25; глиноземистый шлак 40-42; сернокислый шлам 12-14; вермикулит 15-23 [Патент РФ №2257363, 2005 - прототип].
Недостатком сырьевой смеси является низкая прочность на сжатие и растяжение.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение прочности на сжатие и растяжение сырьевой смеси за счет повышения сопротивления сжимающим и растягивающим напряжениям при сохранении малой плотности, высокой огнеупорности и времени отверждения.
Технический результат, полученный в процессе решения поставленной задачи, достигается тем, что сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного фибробетона, включающая алюминиевую пудру, ортофосфорную кислоту 60% концентрации, глиноземистый шлак, сернокислый шлам, вермикулит, дополнительно содержит фибровые волокна из проволоки «Хромель Т» при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| алюминиевая пудра | 3-4 |
| указанная ортофосфорная кислота | 24-26 |
| глиноземистый шлак | 32,5-34,5 |
| сернокислый шлам | 13-15 |
| вермикулит фракции 0-5 мм | 18-26 |
| фибровые волокна из проволоки | |
| «Хромель Т» диаметром 0,5 мм, длиной 30 мм | 1,5-2,5 |
Сырьевая смесь после затвердевания может применяться в конструкциях теплотехнических сооружений, испытывающих помимо сжимающих значительные растягивающие напряжения. Для повышения сопротивления сжатию и растяжению в сырьевую смесь вводят металлические волокна-фибры, способные воспринимать на себя большие сжимающие и особенно растягивающие нагрузки. Проволока из сплава НХ 9,5 «Хромель Т», применяемая для изготовления термопар и содержащая в своем составе 8-10% хрома и 90-92% никеля, характеризуется большой прочностью на растяжение (до 500 МПа) и высокими огнеупорными свойствами. Сохранение заданной плотности полученных изделий в соответствии с прототипом обеспечивается тем, что в предлагаемой сырьевой смеси увеличено количество вермикулита фракции 0-5 мм, при этом уменьшено количество глиноземистого шлака, отличающегося повышенной плотностью.
Таким образом, введение в сырьевую смесь металлических волокон-фибр, выполненных из проволоки НХ 9,5 «Хромель Т», а также увеличение расхода легкого наполнителя - вермикулита при одновременном снижении количества более плотного глиноземистого шлака обеспечивает получение быстротвердеющей смеси повышенной прочности на сжатие и растяжение при сохранении малой плотности, высокой огнеупорности и времени отверждения, что и является новым техническим свойством заявляемой сырьевой смеси для производства легкого огнеупорного фибробетона.
Сырьевую смесь готовят в следующей последовательности.
К сернокислому шламу добавляют ортофосфорную кислоту 60% концентрации в количестве 32% от общего объема и перемешивают в течение 1-2 минут. Отдельно приготавливают сухую смесь, состоящую из алюминиевой пудры, глиноземистого шлака, вермикулита фракции 0-5 мм и металлических волокон-фибр диаметром 0,5 мм и длиной 30 мм. Время перемешивания обусловлено равномерным распределением фибр в смеси и составляет 2-4 минуты. Подготовленные в разных емкостях указанные смеси соединяют и затворяют оставшимся количеством (68%) ортофосфорной кислоты 60% концентрации. Полученную сырьевую смесь интенсивно перемешивают до начала бурного тепловыделения и формуют в изделие. Скорость затвердевания смеси составляет 29-31 минуту.
Для экспериментальной проверки заявленной сырьевой смеси были приготовлены несколько составов смесей, отличающиеся друг от друга различным содержанием компонентов в процентном отношении по массе, три из которых показали оптимальные результаты.
Полученные составы заявленной сырьевой смеси представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Составы сырьевой смеси | Содержание компонентов в составе смеси, мас.% | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Алюминиевая пудра | 3,0 | 3,5 | 4,0 |
| Кислота ортофосфорная 60% концентрации | 24,0 | 25,0 | 26,0 |
| Глиноземистый шлак | 32,5 | 33,5 | 34,5 |
| Сернокислый шлам | 13,0 | 14,0 | 15,0 |
| Вермикулит фракции 0-5 мм | 26,0 | 22,0 | 18,0 |
| Фибра из проволоки «Хромель Т» диаметром 0,5 мм, длиной 30 мм | 1,5 | 2,0 | 2,5 |
Для сравнения физико-механических свойств заявленной сырьевой смеси и смеси по прототипу были изготовлены образцы, которые подвергались испытаниям прочности на сжатие и на растяжение. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Свойства сырьевой смеси в сравнении с прототипом | Прототип | Составы сырьевой смеси | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Время отверждения, мин | 28-30 | 29 | 30 | 31 |
| Прочность на сжатие, МПа | 2,2-3,2 | 3,8 | 4,05 | 4,47 |
| Прочность на растяжение, МПа | 0,32-0,87 | 1,12 | 1,23 | 1,78 |
| Средняя плотность, г/см3 | 0,53-0,64 | 0,58 | 0,62 | 0,64 |
Анализ представленных в таблицах данных показывает, что введение в заявленную сырьевую смесь металлических волокон-фибр из сплава «Хромель Т», имеющего высокие огнеупорные свойства, при указанных соотношениях входящих в нее компонентов способствует согласно составу №3 увеличению прочности на сжатие в 1,5 раза, а прочности на растяжение - в 2 раза при сохранении средней плотности изделий и одинаковом по сравнению с прототипом времени отверждения.
Использование заявляемого изобретения позволит повысить прочность, трещиностойкость и долговечность (срок службы) конструкций теплотехнических сооружений.
Сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного фибробетона, включающая алюминиевую пудру, ортофосфорную кислоту 60% концентрации, глиноземистый шлак, сернокислый шлам и вермикулит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фибровые волокна из проволоки «Хромель Т» при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| алюминиевая пудра | 3-4 |
| указанная ортофосфорная кислота | 24-26 |
| глиноземистый шлак | 32,5-34,5 |
| сернокислый шлам | 13-15 |
| вермикулит фракции 0-5 мм | 18-26 |
| фибровые волокна из проволоки | |
| «Хромель Т» диаметром 0,5 мм, длиной 30 мм | 1,5-2,5 |
