Композиция для изготовления жаростойких бетонов

Авторы патента:

C04B28/34 - содержащие низкотемпературные фосфатные связующие

C04B111/20 - Известь; магнезия; шлак; цементы; их составы, например строительные растворы, бетон или аналогичные строительные материалы; искусственные камни; керамика (кристаллизуемая стеклокерамика C03C 10/00); огнеупоры, обработка природного камня

Владельцы патента RU 2580866:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов. Композиция для жаростойкого бетона содержит фосфорную кислоты и отработанный катализатор ИМ-2201, карбонатный шлам системы водоочистки, алюмокальциевый шлам и шлам щелочного травления алюминия и его сплавов с содержанием, мас.%: SiO₂ - 1,8; Al₂O₃ - 48,8; Fe₂O₃ - 1,2; CaO - 1,3; MgO - 2,5; R₂O - 9,9; п.п.п. 34,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, карбонатный шлам системы водоочистки 33-40, алюмокальциевый шлам 10-13, H₃PO₄ 10-15, шлам щелочного травления алюминия и его сплавов с содержанием, мас.%: SiO₂- 1,8; Al₂O₃ - 48,8; Fe₂O₃ - 1,2; CaO - 1,3; MgO - 2,5; R₂O - 9,9; п.п.п. 34,5 24-30. Использование техногенного сырья при получении жаростойкого бетона способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды и расширению сырьевой базы для строительных материалов. 2 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. К химическим связующим, применяемым в жаростойких бетонах, относятся жидкое стекло, силикат-глыбу (прозрачный стекловидный сплав щелочных силикатов - полуфабрикат жидкого стекла) и фосфатные связки.

Известны композиции для получения пористых заполнителей (для бетонов) на основе химических связующих следующего состава, мас.%: жидкое стекло - 45-65; хлорид натрия - 5-15; отход горно-обогатительной фабрики при обогащения угля - 15-20; межсланцевая глина, образующаяся при добыче горючих сланцев - 15-20 / пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Куликов В.А.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева. - №2010122114, заявл. 31.05.20910; опубл. 20.01.2012. Бюл. №2/ [1].

Недостатком указанного состава композиции является относительно низкая прочность 2,65-2,75 МПа.

Наиболее близкой к изобретению является композиция для получения жаростойких бетонов (композитов), включающая следующие компоненты, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 - 10-15; щебень - 33-40; песок - 10-13; H₃PO₄ - 10-15; шлаки от выплавки ферротитана с содержанием, мас.%: SiO₂ - 2,5; Al₂O₃ - 72,18; TiO₂ - 10,2; Fe₂O₃ - 0,30; CaO - 11,4; MgO - 3,3 - 24-30 / пат Российской Федерации №2521005, МПК С04В 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Колпаков А.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени С.П. Королева. №2013102609. Заявл. 21.01.2013; опубл. 27.06.2014. Бюл. №18 [2].

Недостатком указанного состава композиции является относительно низкий предел прочности при сжатии после твердения и нагревания до температуры 1200°C и низкая термостойкость.

Задача изобретения - повышение качества жаростойкого бетона (композита).

Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов (композитов).

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201 и H₃PO₄, дополнительно вводят карбонатный шлам системы водоочистки, алюмокальциевый шлам и шлам щелочного травления алюминия и его сплавов с содержанием, мас.%: SiO₂ - 1,8; Al₂O₃ - 48,8; Fe₂O₃ - 1,2; CaO - 1,3; MgO - 2,5; R₂O - 9,9; п.п.п. 34,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201	10-15
карбонатный шлам системы водоочистки	33-40
алюмокальциевый шлам	10-13
H₃PO₄	10-15

шлам щелочного травления алюминия и его сплавов

с содержанием, мас.%: SiO₂ - 1,8; Al₂O₃ - 48,8; Fe₂O₃ - 1,2;

CaO - 1,3; MgO - 2,5; R₂O - 9,9; п.п.п. 34,5

24-30

На Самарском металлургическом заводе, побочными продуктами производства являются шламы - высокодисперсные продукты.

На данном предприятии техногенные отходы в основном представлены:

1) шламом щелочного травления алюминия и его сплавов (алюмощелочной), образуется в результате травления алюминиевой ленты щелочью NaOH;

2) шламом систем водоочистки (карбонатным), который получается после обработки алюминиевой ленты карбонатным шламом, образующегося после умягчения воды;

3) алюмокальциевым шламом, представляющим собой смесь первых двух.

Шламы (все три шлама) представляют собой высокодисперсные гомогенные смеси. Удельная поверхность их составляет (10-12)·10³ см²/г, 80% их состава приходится на частицы размером менее 100 мкм, также присутствуют частицы с более тонкой дисперсией - 20-80 нм. Такая тонкость компонентов является особо ценным свойством шламовых отходов, так как обеспечивает повышенную гомогенизацию фосфатных связок в процессе их синтезирования. Огнеупорные изделия на базе синтезированных фосфатных связок, возможно, применять практически в любых элементах футеровки: в виде торкрет - масс, штучных блоков, различных обмазок, как связующее в элементах кладки. Рабочая температура таких огнеупоров в зависимости от состава варьируется от 1600 до 1700°C, химический состав используемых компонентов приведен в таблице 1.

Для изготовления жаростойких бетонов (композитов) использовалась в качестве связующей ортофосфорная кислота H₃PO₄ в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 261213002110. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H₃PO₄), не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см³.

В предложенных составах, как и в прототипе, использовался отработанный катализатор ИМ-21 (отходы производства), отвечающий требованиям - ТУ 38.103544-89. Химический состав катализатора представлен в таблице 1.

Согласно ТУ 38.103544-89 отработанный катализатор ИМ-2201 должен иметь следующие показатели: внешний вид порошка - серо-зеленого цвета, насыпная плотность 1,0-1,5 г/см³; массовая доля Al₂O₃ не менее 70%.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Технологический процесс производства бесцементных жаростойких бетонов и изготовления изделий и конструкций из них включает в себя приготовление формовочной массы, формование изделий и термообработку.

Следует отметить, что для своего затвердения и набора марочной прочности жаростойкие бетоны требуют особую термообработку.

Для бетонов на ортофосфорной кислоте с компонентами, представленными в таблице 2 - нагревание до 500°C с подъемом температуры до 200°C со скоростью 60°C/ч и до 500°C-150°C/ч, выдерживание в течение 4 часов, охлаждение вместе с печью.

В таблице 3 представлены физико-механические показатели жаростойкого бетона.

Как видно из таблицы 3? жаростойкий бетон из предложенных составов имеет более высокие показатели по механической прочности и термостойкости, чем прототип.

Полученное техническое решение при использовании шлама щелочного травления алюминия и его сплавов; шлама систем водоочистки (карбонатным) и алюмокальциевого шлама позволяет значительно повысить показатели по механической прочности и термостойкости жаростойкого бетона.

Использование техногенного сырья при получении жаростойкого бетона способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды и расширению сырьевой базы для строительных материалов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Куликов В.А.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева. - №2010122114? заявл. 31.05.20910; опубл. 20.01.2012. Бюл. №2/

2. Пат РФ №2521005, МПК C04B 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Колпаков А.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени С.П. Королева. №2013102609. Заявл. 21.01.2013; опубл. 27.06.2014. Бюл. №18.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201 и Н₃РО₄, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карбонатный шлам системы водоочистки, алюмокальциевый шлам и шлам щелочного травления алюминия и его сплавов с содержанием, мас.%: SiO₂ - 1,8; Al₂O₃ - 48,8; Fe₂O₃ - 1,2; СаО - 1,3; MgO - 2,5; R₂O - 9,9; п.п.п. 34,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201	10-15
карбонатный шлам системы водоочистки	33-40
алюмокальциевый шлам	10-13
Н₃РО₄	10-15
шлам щелочного травления алюминия и его
сплавов с содержанием, мас.%: SiO₂ - 1,8;
Al₂O₃ - 48,8; Fe₂O₃ - 1,2; CaO - 1,3; MgO - 2,5;
R₂O - 9,9; п.п.п. 34,5	24-30

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. Технический результат заключается в повышении предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2576537

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2576067

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе фосфатных связок. Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2575783

Высокопрочный цемент на фосфатной основе, имеющий низкую щелочность // 2574636

Изобретение относится к сырьевой смеси для получения фосфатного продукта, цементной суспензии на фосфатной основе и к способу получения фосфатного продукта. Смесь для получения высокопрочного фосфатного цемента включает дигидроортофосфат калия, оксид металла группы IIA в количествах от примерно 20 до примерно 100 частей на 100 частей дигидроортофосфата калия и дигидроортофосфат кальция в количествах от примерно 3 до примерно 30 частей на 100 частей дигидроортофосфата калия.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2574438

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2571780

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2568443

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов (композитов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких бетонов содержит, мас.%: щебень из карбонатных пород фракций 5-10 мм 25-30, песок речной с модулем крупности 1,68 22-30, H3PO4, в которой массовая доля ортофосфорной кислоты не менее 85%, 10 - 12, отработанный катализатор ИМ-2201, содержащий оксиды, мас.%: SiO2 - 7,90; Al2O3 - 74,5; Fe2O3 - 0,15; MgO - 0,10; Cr2O3 - 14,8; R2O - 1,57, 10-13, алюмосодержащий шлам щелочного травления алюминия, содержащий 80% частиц размером менее 20 мкм и оксиды, мас.%: SiO2 - 2,5; Al2O3 - 45,2; Fe2O3 - 1,4; CaO - 1,2; MgO - 5,2; R2O - 9,8; п.п.п.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2568203

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких композитов включает, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-13, щебень из карбонатных пород фракций 5-10 мм 25-30, песок речной с модулем крупности 1,68 22-30, H3PO4 10-12, алюмосодержащий шлам щелочного травления алюминия 10-13, кальцийсодержащий шлам обработки алюминия карбонатным шламом, образующимся после умягчения воды, 10-15.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2567911

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов (композитов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких бетонов содержит, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40, H3PO4 10-15, доломитовые высевки 10-13, шлам, образующийся в результате травления алюминия и его сплавов концентрированными растворами едкого натра с содержанием, мас.%: SiO2 - 4,5; Al2O3 - 78,5; Fe2O3 - 2,9; СаО - 2,5; MgO - 1,1; R2O - 4,1; п.п.п.

Бетонная смесь // 2580679

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности, к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь содержит, мас.

Бетонная смесь // 2580678

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь содержит, мас.%: портландцемент 50,49-51,79; просеянный через сетку №063 кварцевый песок 21,96-23,74; крошку пенополистирола с размером частиц 0,5-3,5 мм и насыпной плотностью 13-15 кг/м3 2,02-2,07; суперпластификатор С-3 0,44-0,46; полиэтиленсилоксан 2,39-2,52; воду 20,79-21,33.

Жидкостекольная композиция // 2580539

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей, предназначенных для изготовления конструктивных элементов, работающих в условиях агрессивных сред.

Огнеупорная бетонная смесь // 2579092

Изобретение относится к изготовлению огнеупорных изделий и выполнению монолитных футеровок тепловых агрегатов, эксплуатируемых при высокой температуре в контакте с агрессивными расплавленными материалами: шлаками, металлами, клинкерами, стеклами в различных отраслях промышленности.

Улучшения в вяжущих композициях или имеющие отношение к вяжущим композициям // 2578688

Настоящее изобретение относится к вяжущей композиции, состоящей по существу из (i) ускорителя, способствующего образованию зародышей эттрингита, (ii) источника сульфата кальция и (iii) эттрингит-образующего цемента, iv) воды и (v) заполнителя; в которой эттрингит-образующий цемент включает C4A3S* или смесь цементных компонентов, которые образуют C4A3S* при использовании; в котором С представляет СаО, А представляет Al2O3 и S* представляет SO3, причем эттрингит-образующий цемент присутствует в количестве от 20 до 80% по массе и композиция имеет минимальный предел прочности при неограниченном сжатии, составляющий 1500 фунтов на квадратный дюйм (10,3 МПа), при испытании в соответствии с ASTM С1140 и/или С1604 через 15 минут после укладки.

Двухкомпонентная строительная растворная смесь и ее применение // 2577552

Изобретение относится к двухкомпонентной строительной смеси для фиксации анкерных средств. Двухкомпонентная строительная растворная смесь с отверждающимся смоляным компонентом, содержащим радикально-полимеризующуюся смолу, наполнители, ускорители, стабилизаторы и при необходимости другие обычные компоненты строительного раствора, и с расположенным, с обеспечением ингибирования реакционной способности, отдельно от него отверждающим компонентом, содержащим перекись, для химической фиксации анкерных средств в высверленных отверстиях, отличающаяся тем, что смоляной компонент содержит от 0,1 до 0,5 мас.

Армированная гипсополистиролбетонная смесь // 2577348

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления гипсополистиролбетонных изделий, применяемых в несущих и ограждающих конструкциях зданий.

Применение соединений, содержащих оксид алюминия и оксид кремния, для изготовления гидрофобного строительного изделия // 2577344

Изобретение относится к применению связующих систем для изготовления гидрофобного строительного материала, содержащих соединения, которые включают оксид алюминия и оксид кремния, для изготовления гидрофобного строительного изделия, отличающегося тем, что сумма оксидов, рассчитанная в виде Al2O3 и SiO2, в связующей системе составляет ≥40 мас.%, на основе безводной связующей системы, и угол смачивания капли масла, размещенной на поверхности выдержанного строительного изделия, составляет ≥90°, где выполнение определения угла смачивания предлагается выполнять под водой.

Сухая строительная смесь // 2577047

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к производству сухих строительных смесей, и может быть использовано для приготовления строительных растворов для производства внутренних высококачественных отделочных штукатурных работ.

Способ получения модифицирующей добавки для цементной композиции и цементная композиция // 2576766

Изобретение относится к способу получения модифицирующей добавки для цементной композиции и к цементной композиции и может найти применение при производстве строительных материалов.

Сырьевая смесь для защитного покрытия поверхности карналлитовой породы // 2581062

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для защиты поверхности карналлитовой породы. Технический результат - повышение трещиностойкости и адгезионной прочности к поверхности пород, представленных смесью хлоридов калия, натрия и магния. Сырьевая смесь, состоящая из портландцемента, заполнителя, комплексной добавки и воды, в качестве заполнителя содержит микрокальцит фракции 100 мк, а комплексная добавка состоит из полимера, представленного винилацетатом, суперпластификатора трихлорэтилфосфата и полипропиленового волокна длиной 6 мм, при следующем соотношении компонентов, мас. %: 93,2-94,2; 0,4-0,5; 5,4-6,3 соответственно, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас. %: портландцемент 34,4-36,48; указанный заполнитель 43,72-44,82; указанная добавка 6,4-6,9; вода 13,4-13,8. 2 табл.