Способ получения жаростойкого бетона
Владельцы патента RU 2374209:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из жаростойких бетонов. Технический результат - повышение жаростойкости бетона. Способ получения жаростойкого бетона включает дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий и их твердение, с последующим выдерживанием изделий, в качестве заполнителя используют отвальную золошлаковую смесь Иркутской ТЭЦ-6 г.Братска с насыпной плотностью ρ=1250-1330 кг/м3, влажностью 3-4%, на 20-47% состоящую из шлакового щебня с размером фракции 5 мм и на 80-53% - из шлакового песка с модулем крупности 4,41-3,57, при следующем соотношении фракций, %: фр. 5 мм - 20,0-47,0, фр. 2,5 мм - 10,0-26,6, фр. 1,25 мм - 11,0-11,2, фр. 0,63 мм - 9,0-23,0, фр. 0,315 мм - 2,0-9,0, фр. 0,14 мм - 7,8-11, фр. менее 0,14 мм - 2,2-10, в качестве вяжущего - золощелочное вяжущее, состоящее из золы-уноса I поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области, и жидкого стекла из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема с насыпной плотностью 230-245 кг/м3 и содержащего высокодисперсные кристаллические частицы графита и β-модификации карбида кремния в количестве 10-13%, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,33-1,41 г/см3, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная зола-унос 17,2-40,3, указанное жидкое стекло 19,8-31,2, указанный шлаковый песок 10,3-24,1, указанный шлаковый щебень 27,2-41,0, формуют изделия прессованием под нагрузкой 1-5 МПа, твердение осуществляют в камере тепловлажностной обработки при температуре 80°С по режиму 2+3+3+3 часа с последующим выдерживанием распалубленных пропаренных изделий в течение 30-60 суток в помещении с температурой воздуха 20-25°С. 1 табл.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из жаростойких бетонов.
Известен способ получения жаростойкого бетона, заключающийся в приготовлении вяжущего, подготовке заполнителя, приготовление бетонной смеси, формовании изделий и их тепловой обработки [Тотурбиев Б.Д. Строительные материалы на основе силикат - натриевых композиций. - М.: Стройиздат, 1988. - 208 с.: ил. - ISBN 5-274-00161-0, с.176-180].
Недостатками этого способа является многокомпонентность бетонной смеси, необходимость предварительного измельчения каждого из трех компонентов вяжущего с последующим совместным их помолом, что требует использования энергоемкого оборудования: дробилок, мельниц и, в конечном счете, приводит к усложнению всего процесса и удорожанию готовой продукции.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения строительного материала, включающий дозирование кварцевого песка и компонентов вяжущего, их перемешивание и формование образцов, тепловлажностную обработку, причем в качестве вяжущего используют вяжущее, состоящее из золы-уноса, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и углеродсодержащего жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства кристаллического кремния Братского ферросплавного завода - микрокремнезема и содержащего до 6-7 мас.% высокодиспресных углеродистых примесей - графита С и карборунда SiC с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,45-1,49 г/см3 [Патент РФ №2130904, 1999 г.].
Недостатком описываемого способа являются относительно низкие показатели жаростойкости строительного материала.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение качества бетона.
Технический результат - повышение жаростойкости бетона.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что способ получения жаростойкого бетона включает дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий и их твердение с последующим выдерживанием изделий, в качестве заполнителя используется отвальная золошлаковая смесь Иркутской ТЭЦ-6 г.Братска с насыпной плотностью ρ=1250-1330 кг/м3, влажностью 3-4%, на 20-47% состоящая из шлакового щебня с размером фракции 5 мм и на 80-53% - из шлакового песка с модулем крупности 4,41-3,57, при следующем соотношении фракций:
| фр. 5 мм | 20,0-47,0% |
| фр. 2,5 мм | 10,0-26,6% |
| фр. 1,25 мм | 11,0-11,2% |
| фр. 0,63 мм | 9,0-23,0% |
| фр. 0,315 мм | 2,0-9,0% |
| фр. 0,14 мм | 7,8-11% |
| фр. менее 0,14 мм | 2,2-10%, |
а в качестве вяжущего используется золощелочное вяжущее, состоящее из золы-уноса I поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода микрокремнезем с насыпной плотностью 230-245 кг/м3 и содержащего высокодисперсные кристаллические частицы графита и β-модификации карбида кремния в количестве 10-13%, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,33-1,41 г/см3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанная зола-унос | 17,2-40,3% |
| Указанное жидкое стекло | 19,8-31,2% |
| Указанный шлаковый песок | 10,3-24,1% |
| Указанный шлаковый щебень | 27,2-41,0%, |
формуются изделия прессованием под нагрузкой 1-5 МПа, твердение осуществляется в камере тепловлажностной обработки при температуре 80°С по режиму 2+3+3+3 часа с последующим выдерживанием распалубленных пропаренных изделий в течение 30-60 суток в помещении с температурой воздуха 20-25°С.
Пример. Образцы бетона готовились следующим образом. Зола-унос первого поля перемешивалась с отвальной золошлаковой смесью Иркутской ТЭЦ-6 г.Братска. При этом насыпная плотность золошлаковой смеси составляла 1300 кг/м3, а влажность - 3,2%. Золошлаковая смесь состояла на 30% из шлакового щебня с размером частиц 5 мм и на 70% - из шлакового песка с модулем крупности Мкр.=3,9. Сухая смесь золы и золошлаковой смеси затворялась жидким стеклом из микрокремнезема с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,36 г/см3. При этом для получения жидкого стекла использован микрокремнезем с насыпной плотностью ρ=237 кг/м3 и содержащий высокодисперсные кристаллические частицы графита и β-модификации карбида кремния в количестве 11,5%. Смесь перемешивалась в бетоносмесителе принудительного действия в течение 3-4 минут. Формование образцов производилось прессованием под нагрузкой 2 МПа. Твердели образцы в камере тепловлажностной обработки при температуре 80°С по режиму 2+3+3+3 часа. После этого образцы выдерживались в течение 30 суток в помещении с температурой воздуха 20-25°С. Затем часть образцов подвергалась испытанию на прочность, а остальные образцы - испытаниям на жаростойкость. Испытания на жаростойкость осуществлялись следующим образом. Для этого образцы помещались в сушильный шкаф, где при Т=105±5°С находились в течение 48 часов. Затем высушенные образцы помещались в камерную электрическую печь. Скорость подъема температуры составляла 150°С/ч, выдержка образцов при температуре 1000°С составляла 4 часа, после чего образцы остывали вместе с печью до комнатной температуры. Жаростойкость оценивалась по остаточной прочности. Аналогично изготовлены и испытаны образцы еще двух составов.
Предлагаемые составы и результаты испытаний представлены в таблице.
| Таблица | |||||||||
| № п/п | Свойства жидкого стекла | Состав смеси, мас.ч., % | Время выдержки перед испытанием, сут | Прочность после ТВО, МПа | Жаростойкость по остаточной прочности (Rост), % | ||||
| Силикатный модуль | Плотность, г/см3 | Зола-унос | Жидкое стекло | Золошлаковая смесь | |||||
| песок шлаковый | щебень шлаковый | ||||||||
| 1 | 1 | 1,33 | 18,0 | 30,7 | 10,3 | 41,0 | 0 | 12,1 | 119 |
| 2 | 1 | 1,36 | 24,1 | 27,7 | 16,9 | 31,3 | 30 | 16,5 | 132 |
| 3 | 1 | 1,41 | 33,7 | 19,8 | 11,6 | 34,9 | 60 | 20,1 | 149 |
Анализ полученных данных показывает, что по предлагаемому способу получены жаростойкие бетоны, так как остаточная прочность образцов, испытанных при Т=1000°С, достаточно высока и составляет от 132 до 149%. Высокая жаростойкость предлагаемого золощелочного бетона обусловлена, прежде всего, одной природой заполнителя - золошлаковой смеси и компонента вяжущего - золы-уноса, представляющих собой алюмосиликатное сырье. Заполнитель не является инертным компонентом, а выполняет роль активной составляющей. Так, при химическом взаимодействии золошлаковой смеси с жидким стеклом происходит образование низкоосновных гидросиликатов кальция группы CSH(B) и цеолитоподобных минералов, обладающих высокой термической стойкостью. Поэтому дополнительное формирование нерастворимых термостойких новообразований на границе «Вяжущее - заполнитель» приводит к увеличению жаростойкости предлагаемого бетона.
Кроме того, высокое содержание в жидком стекле из микрокремнезема мельчайших частиц графита и β-модификации карбида кремния, которые обладают высокой термической стойкостью, также способствуют увеличению жаростойкости предлагаемого золощелочного бетона.
Увеличение жаростойкости бетона после выдерживания в помещении в течение 30-60 суток при температуре 20-25°С пропаренных образцов с продолжающимися процессами структурообразования золощелочного вяжущего - формированием цеолитоподобных минералов (известно, что этот процесс достаточно длительный).
И, наконец, способ формования бетона также влияет на его жаростойкость. При прессовании образцов бетона под нагрузкой 1-5 МПа удается получить более плотную структуру бетона, способную противостоять воздействию высоких температур.
Способ получения жаростойкого бетона, включающий дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий и их твердение с последующим выдерживанием изделий, отличающийся тем, что в качестве заполнителя используется отвальная золошлаковая смесь Иркутской ТЭЦ-6 г.Братска с насыпной плотностью ρ=1250-1330 кг/м3, влажностью 3-4%, на 20-47% состоящая из шлакового щебня с размером фракции 5 мм и на 80-53% - из шлакового песка с модулем крупности 4,41-3,57 при следующем соотношении фракций:
| фр. 5 мм | 20,0-47,0% |
| фр. 2,5 мм | 10,0-26,6% |
| фр. 1,25 мм | 11,0-11,2% |
| фр. 0,63 мм | 9,0-23,0% |
| фр. 0,315 мм | 2,0-9,0% |
| фр. 0,14 мм | 7,8-11% |
| фр. менее 0,14 мм | 2,2-10%, |
а в качестве вяжущего используется золощелочное вяжущее, состоящее из золы-уноса I поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области, и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода - микрокремнезема с насыпной плотностью 230-245 кг/м3 и содержащего высоко дисперсные кристаллические частицы графита и β-модификации карбида кремния в количестве 10-13%, с силикатным модулем n=1 и плотностью
ρ=1,33-1,41 г/см3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанная зола-унос | 17,2-40,3 |
| Указанное жидкое стекло | 19,8-31,2 |
| Указанный шлаковый песок | 10,3-24,1 |
| Указанный шлаковый щебень | 27,2-41,0, |
формуются изделия прессованием под нагрузкой 1-5 МПа, твердение осуществляется в камере тепловлажностной обработки при температуре 80°С по режиму 2+3+3+3 ч с последующим выдерживанием распалубленных пропаренных изделий в течение 30-60 сут в помещении с температурой воздуха 20-25°С.
