СПОСОБ УСТРОЙСТВА ФУТЕРОВКИ ИЗ ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА Российский патент 2006 года по МПК F27D1/10 C04B35/66 G21F1/04 

Изобретение относится к возведению теплотехнических сооружений, в частности шахт, печей, реакторов и др., из монолитного жаростойкого бетона огнестойкостью до 1200°С.

Известен способ устройства монолитной теплоизоляционной футеровки, включающий приготовление литой формовочной массы, укладку ее между кожухом печи и опалубкой, выдержку и сушку /1/.

Недостатками известного способа являются необходимость использования для удобоукладываемости высокопластичной формовочной смеси влажностью 180-190% и длительная сушка, что влечет за собой возникновение деструктивных явлений в футеровке и разрушение бетона.

Наиболее близким к предлагаемому является способ устройства футеровки из жаростойких бетонных блоков, которые изготавливают путем приготовления жаростойкой бетонной смеси следующего состава, мас.%: высокоглиноземистый цемент 15,0-20,0; шлаковая пемза фракций 5-10 мм 15,16-18,55; 10-20 мм 23,95-24,37; менее 5 мм 37,5-42,5; вода до водотвердого отношения 0,1-0,15, укладки ее между металлическими обшивками кожуха теплового агрегата и сушки при темепературе 200⁰С в течение 10 часов /2/.

Недостатком предлагаемого способа является невозможность достижения требуемых для специальных теплотехнических сооружений, таких как атомные реакторы, физико-механических характеристик бетона при монолитном бетонировании по литьевой технологии, при этом не достигается требуемая долговечность футеровки в результате неравномерного удаления влаги при сушке.

Техническая задача заключается в упрощении устройства монолитной футеровки при сохранении физико-механических и теплофизических свойств футеровки, долговечности и сокращении времени сушки за счет равномерного удаления влаги в процессе сушки.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе устройства футеровки из жаростойкого бетона, заключающемся в приготовлении жаростойкой бетонной смеси, включающей высокоглиноземистый цемент, шлаковую пемзу фракций 5-10 мм, 10-20 мм и менее 5 мм и воду, укладке ее между металлическими обшивками кожуха теплового агрегата и сушке, согласно изобретению жаростойкая бетонная смесь дополнительно содержит лигносульфонаты, смесь готовят с осадкой конуса 11-12 см при следующем соотношении компонентов, мас.%:

высокоглиноземистый цемент15,0-20,0шлаковая пемза фракции 5-10 мм15,16-18,55фракции 10-20 мм23,95-24,37фракции менее 5 мм36,7-42,4лигносульфонаты0,1-0,8вода до водотвердого отношения0,1-0,20

а сушку осуществляют по следующему режиму, подъем температуры от 18-20°С до 100°С - 15-16 ч, изотермическая выдержка 50-56 ч, подъем температуры от 100°С до 170-180°С - 10-11 ч, изотермическая выдержка- 120-125 ч.

Предлагаемый способ отличается от известного составом жаростойкой бетонной смеси, укладываемой между обшивками, и режимом сушки.

Техническим результатом предлагаемого способа является получение литой жаростойкой бетонной смеси с осадкой конуса 11-12 см, которая позволяет возводить футеровку монолитным способом с плотным заполнением между обшивками кожуха с сохранением заданных теплофизических свойств футеровки, а именно теплопроводности λ не более 0,5 Вт/(м·°С) коэффициента линейного температурного расширения близкого к коэффициенту линейного температурного расширения металла кожуха (внутреннего лайнера), что позволяет снизить деструктивные явления в бетоне в зоне контакта с кожухом и повысить долговечность футеровки.

Технический результат достигается благодаря подбору состава смеси и получению осадки конуса 11-12 см в результате использования в качестве пластификатора лигносульфоната, который не влияет на процесс гидратации цемента и обеспечивает заданную подвижность смеси, т.е. технологичность процесса.

Предлагаемый режим сушки выбран на основании опытно-экспериментальных данных из условия обеспечения устойчивости металла кожуха от давления пара в процессе сушки и равномерного удаления влаги из бетона.

Способ осуществляют следующим образом.

Готовят жаростойкую бетонную смесь в бетономешалке принудительного действия. Сначала готовят сухую смесь из высокоглиноземистого цемента и шлаковой пемзы, затем в два этапа добавляют воду с пластификатором.

Жаростойкую бетонную смесь подают бетононасосом в зазор между кожухом (лайнером) теплоизоляции и внешней металлической обшивкой (внешним лайнером) через люки-муфты, устроенные на разных уровнях металлической обшивки. Укладку смеси производят с помощью глубинного вибратора, устанавливаемого поочередно в муфты-люки. После чего осуществляют выдержку в течение трех суток.

Сушку футеровки производят перегретым паром, который подается к футеровке через технологический проем между защитным экраном и внешней обшивкой, на которой открыты все люки-муфты для подачи пара непосредственно в массив бетона и удаления воды испарения в дренажный канал. Для увеличения интенсивности удаления влаги используют воздушный поток давлением 1 атм. Для уменьшения вязкости воды производят нагрев массива бетона до температуры не менее 100°С, что облегчает фильтрацию и выход влаги из структуры бетона. Для откачки воды используют насосные установки и трубы с фильтрами.

Максимальная температура сушки футеровки лайнера реакторной установки в зависимости от упругости металла лайнера выбирается 180°С.

Сушку осуществляют по следующему режиму:

1. Подъем температуры от 20°С до 100°С - 15-16 ч.

2. Изотермическая выдержка при 100°С - 56 ч.

3. Подъем температуры от 100°С до 180°С - 10 ч.

4. Изотермическая выдержка при 180°С - 120 ч.

Средняя продолжительность сушки 7,5 суток.

Режим сушки контролируют с помощью термопар, установленных в самой горячей зоне футеровки на расстоянии не более 10 см от нагреваемой поверхности.

Пример.

Для устройства футеровки лайнера атомного реактора со свинцовым охлаждением в качестве вяжущего используют высокоглиноземистый цемент марки 500 и 800 ТУ 21-60-84 МПСМ СССР.

В качестве заполнителя используют шлаковую пемзу фракций 5-10 мм; 10-20 мм и песок фракции 0-5 мм Новолипецкого металлургического комбината. ГОСТ 97-60-86.

В качестве пластификатора - модифицированный лигносульфонат технический ЛСТМ-2.

Смесь готовят путем последовательного введения в бетономешалку заполнителя, цемента и воды с пластификатором и перемешивания в течение 3-5 мин. Из смеси формуют образцы 15×15×15 см и 7,07×7,07×7,07 см. Уплотнение производят на стандартной виброплощадке. Образцы подвергают выдержке в течение трех суток и сушке по вышеприведенному режиму.

Состав смеси и физико-механические свойства бетона футеровки приведены в таблице.

№ПоказательСостав, мас.%п/п 12341Высокоглиноземистый цемент18,1219,6920,020 (М800)2Шлаковая пемза Фракция 10-20 мм25,3224,3723,9523,953Шлаковая пемза Фракция 5-10 мм14,6815,1618,5518,554Шлаковая пемза Фракция 0-5 мм41,5839,9836,736,75Вода В/Т/литр0,125/2000,115/ 1840,1/1600,2/3506Лигносульфонат0,30,80,80,87Прочность бетона при сжатии после ТО, МПа12,012,212,522,88Прочность на сжатие через 28 суток, МПа17,117,418,134,29Прочность бетона после выдержки в расплаве свинца, МПа11,812,112,422,010Температура применения бетона, °С.100010001000100011Плотность бетона, кг/м³162216121600 

Источники информации

1. Соков В.Н., Рамазанов Е.А. "Монолитные теплоизоляционные футеровки из самоуплотняющихся масс", М., 1999, с.109-112.

2. RU Патент ПМ №38347, кл. E 04 C 1/00, БИ №16, 10.06.2000.

Изобретение относится к возведению футеровок теплотехнических сооружений, в частности шахт, печей, реакторов и др., из монолитного железобетона. Способ устройства футеровки из жаростойкого бетона включает приготовление жаростойкой легкобетонной смеси с осадкой конуса 11-12 см при следующем соотношении компонентов, мас.%: высокоглиноземистый цемент 15,0-20,0; шлаковая пемза фракции 5-10 мм 5,16-18, фракции 10-20 мм 23,95-24, фракции менее 5 мм 37,5-42,5; лигносульфонаты 0,1-0,8; вода до водотвердого отношения 0,1-0,20, укладку бетонной смеси между металлическими обшивками кожуха теплового агрегата, выдержку и сушку по следующему режиму: подъем температуры от 18-20°С до 100°С - 15-16 час, изотермическая выдержка 50-56 часов, подъем температуры от 100°С до 170-180°С - 10-11 часов, изотермическая выдержка - 120-125 часов. Плотность бетона 1600 кг/м³, прочность на сжатие через 28 суток 18,1 МПа, через 3 суток после нагрева до 600°С - 12,5 МПа, теплопроводность 0,5 Вт/(м·°С), коэффициент линейного температурного расширения (10-12)10^-61/°С. Технический результат: упрощение устройства монолитной футеровки, при сохранении физико-механических и теплофизических свойств футеровки, ее долговечности и сокращение времени сушки. 1 табл.

Способ устройства футеровки из жаростойкого бетона, заключающийся в приготовлении жаростойкой бетонной смеси, включающей высокоглиноземистый цемент, шлаковую пемзу фракции 5-10 мм, 10-20 мм и менее 5 мм и воду, укладке ее между металлическими обшивками кожуха теплового агрегата и сушке, отличающийся тем, что жаростойкая бетонная смесь дополнительно содержит лигносульфонаты, смесь готовят с осадкой конуса 11-12 см при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Высокоглиноземистый цемент15,0-20,0Шлаковая пемза фракции 5-10 мм15,16-18,55Фракции 10-20 мм23,95-24,37фракции менее 5 мм36,7-42,4Лигносульфонаты0,1-0,8ВодаДо водотвердого отношения 0,1-0,20,

а сушку осуществляют по следующему режиму: подъем температуры от 18-20°С до 100°С 15-16 ч, изотермическая выдержка 50-56 ч, подъем температуры от 100°С до 170-180°С 10-11 ч, изотермическая выдержка 120-125 ч.