Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям для изготовления теплоизоляции, применяемой в промышленных тепловых агрегатах различного назначения. Технический результат - снижение теплопроводности, увеличение термической стойкости теплоизоляции и снижение ее линейной температурной усадки при максимальной температуре эксплуатации. Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции, включающая связующее, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель, в качестве связующего содержит портландцемент, в качестве волокнистого заполнителя - базальтовую фибру, дополнительно содержит микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцеллюлозу, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 46-53, вспученный вермикулит 21-25, базальтовая фибра 16-21, микрокремнезем 8-10, а комплексная добавка (модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза) 0,4-0,7 от массы связующего. 2 табл.
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям для изготовления теплоизоляции, применяемой в промышленных тепловых агрегатах различного назначения.
Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции торкретированием, включающая связующее - жидкое стекло, отвердитель, заполнитель - керамзитовый песок и вспученный вермикулит (предварительно нагретый при температуре 300-350°С), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| жидкое стекло | 2-8 |
| отвердитель | 3-10 |
| керамзитовый песок | 10-30 |
| вермикулит (предварительно нагретый | |
| при температуре 300-350°С) | 52-85 |
(см. пат. RU №722882 от 02.03.1978, опубл. 25.03.1980).
Объем теплоизоляционного слоя на основе данной сырьевой смеси при воздействии температуры выше 350°С увеличивается за счет довспучивания вермикулитовой руды, что зачастую приводит к его растрескиванию и разрушению, что является основным недостатком данной смеси.
Известна также сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции торкретированием или формированием, включающая связующее - жидкое стекло, волокнистый заполнитель - асбестовые отходы, вспученный вермикулит и тонкомолотая топливная золошлаковая смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| жидкое стекло | 25-32 |
| асбестовые отходы | 41-55 |
| вспученный вермикулит | 3-6 |
| тонкомолотая топливная золошлаковая смесь | 17-21 |
(см. пат. RU №1203059 от 05.07.1984, опубл. 07.01.1986).
Недостатком данной смеси является относительно невысокая температура ее применения (не выше 600°С), недостаточно высокая термостойкость и значительная (до 2%) линейная усадка при максимальной температуре применения.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой сырьевой смеси для изготовления теплоизоляции является сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции (теплоизоляционных изделий), включающая связующее - жидкое стекло и глину, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель (стекловолокно), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| стекловолокно | 70-80 |
| глина | 5-15 |
| вспученный вермикулит | 5-10 |
| жидкое стекло | 5-10 |
(см. пат. RU №2104252 от 24.01.1996, опубл. 10.02.1998).
Недостатком этой смеси является достаточно высокая теплопроводность материала, невысокая термическая стойкость его и значительная линейная усадка при максимальной температуре эксплуатации.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение теплопроводности, увеличение термической стойкости теплоизоляции и снижение ее линейной температурной усадки при максимальной температуре эксплуатации.
Поставленный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции, включающая связующее, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель, согласно изобретению в качестве связующего содержит портландцемент, в качестве волокнистого заполнителя - базальтовую фибру, дополнительно содержит микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцеллюлозу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| связующее (портландцемент) | 46-53 |
| вспученный вермикулит | 21-25 |
| базальтовая фибра | 16-21 |
| микрокремнезем | 8-10 |
а комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза - 0,4-07 от массы связующего.
Предлагаемая сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции расширяет гамму средств теплоизоляции и обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик теплоизоляции, достигаемых всей совокупностью компонентов и их соотношением в соответствии с отличительными признаками формулы изобретения, а именно: увеличение термической стойкости теплоизоляции, а также снижение теплопроводности и снижение линейной температурной усадки при максимальной температуре эксплуатации.
Введение в предлагаемую сырьевую массу базальтовой фибры, микрокремнезема и комплексной добавки - модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы, способствует созданию в зернисто-волокнистой структуре теплоизоляционного материала дисперсно-армированной матрицы с повышенным сопротивлением термоудару и одновременному повышению ее сопротивлению теплопередачи.
Проведенные патентные исследования не выявили сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне заявляемого технического решения.
Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием и технологией), необходимыми для получения предлагаемой сырьевой смеси для изготовления теплоизоляции и широкого использования ее в промышленности для высокотемпературной теплоизоляции в тепловых агрегатах различного назначения с температурой изолируемой поверхности до 900°С.
Сущность заявляемого изобретения поясняется проведенными экспериментами и полученными результатами.
Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции содержит: связующее -портландцемент (ГОСТ 10178-85), вспученный вермикулит (ГОСТ 12865-67), волокнистый заполнитель - базальтовая фибра, микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцеллюлозу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| связующее (портландцемент) | 46-53 |
| вспученный вермикулит | 21-25 |
| базальтовая фибра | 16-21 |
| микрокремнезем | 8-10 |
а комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза - 0,4-07 от массы связующего.
Волокнистый заполнитель - базальтовая фибра (ТУ 5952-036-05328981-2005 «Нить базальтовая рубленая») - имеет следующие технические характеристики:
| диаметр единичного волокна, мкм | 13-17 |
| длина волокна, мм | 0,6-1 |
| массовая доля замасливания, не более, % | 0,3 |
| массовая доля влаги, не более, % | 1 |
| гигроскопичность не более, % | 2 |
| содержание веществ, удаляемых при | |
| прокаливании, не более, % | 0,3 |
Характерными свойствами базальтовой фибры являются:
- экологическая чистота;
- стойкость к агрессивным средам;
- высокая прочность и долговечность;
- абсолютная негорючесть.
Микрокремнезем представляет мелкодисперсный продукт, образующийся при производстве кремнесодержащих сплавов и представляющий собой диоксид кремния аморфной модификации. Микрокремнезем производится в соответствии с ТУ 5743-048-02495332-96 и имеет следующие технические характеристики:
| насыпная плотность, кг/м3 | 110-120 |
| влажность, % | 3 |
| потери при прокаливании, % | 1,58 |
| индекс активности, % | 110 |
| содержание SiO2, | 84,9-86,2 |
| содержание СаО, | 0,75-0,78 |
Комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза - является продуктом, получаемым путем обработки природного органического сырья, размолотого в порошок и перемешанного с натриевым щелоком и этерифицированного затем с метилхлоридом и этиленоксидом.
Таким образом, основой модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы является этилцеллюлоза [(С6Н7О02(ОН)3-хОС2Н5)X]n. Точный состав этого продукта является «ноу-хау».
При проведении экспериментов компоненты для получения сырьевой смеси были взяты в соотношении, мас.%, указанном в табл.1.
| Таблица 1 | |||
| Компоненты | Номер состава и содержание компонентов в соотношении, мас.% | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Связующее - портландцемент М 400 | 46 | 49,5 | 53 |
| Вспученный вермикулит | 25 | 23 | 21 |
| Базальтовая фибра | 21 | 18,5 | 16 |
| Микрокремнезем | 8 | 9 | 10 |
| Комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза (от массы связующего) | 0,4 | 0,55 | 0,7 |
Сырьевую смесь для изготовления теплоизоляции готовят следующим образом. В смеситель вводят отдозированное количество связующего портландцемента М 400, микрокремнезема и модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы, затем вводят вспученный вермикулит и базальтовую фибру. После этого в смеситель подается необходимое количество воды. Необходимое количество воды затворения составляет в среднем 960 литров на 1 тонну сухой смеси, что соответствует водоцементному отношению в пределах 2,20-2,25. Это объясняется высоким содержанием в исходной сырьевой смеси пористого (вспученный вермикулит) и волокнистого (базальтовая фибра) заполнителей. Смешивание продолжают до получения однородной (гомогенной) массы.
Основные свойства теплоизоляции на основе предлагаемых сырьевых смесей приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| Свойства | Номер состава и показатели свойств | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Плотность материала, кг/м3 | 310 | 315 | 320 |
| Термическая стойкость (кол-во циклов воздушных теплосмен) 25±5°С - 800°С | 95 | 116 | 127 |
| Линейная температурная усадка при Т=800°С | 0,10 | 0,27 | 0,16 |
| Теплопроводность при Т=600°С, Вт/м·К | 0,110 | 0,132 | 1,51 |
| Температура применения, °С | 900 | 900 | 900 |
Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции обеспечивает:
| плотность материала, кг/м3 | 310-320 |
| термическая стойкость (количество циклов воздушных теплосмен) 25±5°С-800°С | 95-127 |
| линейная температурная усадка при Т=900°С | 0,1-0,16 |
| теплопроводность при Т=600°С, Вт/м·К | 0,110-0,151 |
| температура применения, °С | 900 |
Снижение содержания связующего менее 46% не обеспечивает получение необходимых прочностных характеристик материала, а увеличение его содержания свыше 53% приводит к увеличению средней плотности материала и росту теплопроводности.
Снижение содержания вспученного вермикулита менее 21% приводит к снижению термической стойкости теплоизоляции, а увеличение его содержания свыше 25% не позволяет изготавливать покрытие заявляемых свойств.
Снижение в сырьевой смеси для изготовления теплоизоляции содержания базальтовой фибры менее 16% приводит к росту линейной температурной усадки материала, а увеличение более 21% - к снижению прочностных характеристик материала.
Снижение содержания микрокремнезема менее 8% приводит к росту линейной температурной усадки, а увеличение его содержания более 10% приводит к снижению термической стойкости материала.
Снижение содержания модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы менее 0,4% от массы связующего приводит к снижению термической стойкости материала, а увеличение ее содержания более 0,7% - к росту линейной температурной усадки материала.
Испытания предлагаемой сырьевой смеси были проведены при изготовлении теплоизоляции высотных дымовых металлических труб.
Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции, включающая связующее, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель, отличающаяся тем, что в качестве связующего она содержит портландцемент, в качестве волокнистого заполнителя - базальтовую фибру, дополнительно содержит микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцелюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| связующее-портландцемент | 46-53 |
| вспученный вермикулит | 21-25 |
| базальтовая фибра | 16-21 |
| микрокремнезем | 8-10 |
| комплексная добавка - | |
| модифицированная гидрооксиэтилцелюлоза | 0,4-07 от массы связующего |
