ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОГО ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА Российский патент 2007 года по МПК C04B38/08 

Изобретение относится к области производства теплоизоляционных огнеупорных материалов и может быть использовано для изготовления набивных масс, безобжиговых монолитных футеровок и изделий.

Известна шихта (Г.А.Бужевич. Легкие огнеупорные бетоны на пористых заполнителях) для изготовления легкого бетона, содержащая керамзит и портландцемент. Получаемый бетон используется только в строительстве, т.к. из-за неравномерной структуры имеет высокую усадку при температуре выше 500-700°С.

Известна сырьевая смесь для приготовления легкого бетона, включающая легкий заполнитель в виде керамзита фракции до 5 мм - 8,2-25,6%, фракции 5-20 мм - 30,1-47,9%, портландцемент - 20,1-22,0%, вода. Помимо указанных компонентов в состав смеси входит зола гидроудаления 8,0-9,1%, воздухововлекающая добавка 1,8-2,2% и отход производства соды 3,2-5,4%. При использовании смеси указанного состава получают бетон, плотность которого (в зависимости от конкретного соотношения компонентов) составляет 1085-1120 кг/м³, прочность на сжатие через трое суток составляет 2,8-5,6 МПа, через 28 суток 7,2-9,1 МПа (патент SU 1682353, 1991 г.).

Недостатком известной сырьевой смеси является повышенная плотность (1100 кг/м³) при более низкой прочности бетона после твердения (меньше в 3 раза, чем у предлагаемой). Кроме того, эта смесь дает высокую дополнительную усадку при температуре выше 800°С из-за недостаточно плотной упаковки заполнителя и использованных добавок и не может использоваться в качестве жаростойкого материала.

Известна сырьевая смесь для приготовления керамзитобетона, включающая легкий заполнитель в виде керамзита фракции до 5 мм - 8-9%, фракции 5-20 мм - 38-43%, портландцемент 18-22%, вода. Помимо указанных компонентов в состав смеси входит зола-унос 13-18%, воздухововлекающая добавка 0,009-0,04% и вспененные гранулы полистирола 0,3-0,65%. При использовании смеси указанного состава получают бетон, плотность которого (в зависимости от конкретного соотношения компонентов) составляет 780-1085 кг/м³, прочность на сжатие составляет 3,4-10,8 МПа (SU 1618743, 1991 г.).

Недостатком этой смеси является также более низкая механическая прочность после твердения (в 1,5-2 раза), которая еще ниже по сравнению с предлагаемым составом после нагрева такого бетона выше 200-250°С из-за выгорания пенополистирола, что приводит к разрыхлению структуры бетона, образованию микротрещин в вяжущем, снижению прочности и повышению дополнительной усадки.

Известна также сырьевая смесь для приготовления легкого бетона, включающая портландцемент, крупный и мелкий заполнитель, воду, причем в качестве крупного и мелкого заполнителя использован дробленый отход производства керамзитобетона при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 11,6-16,3, крупный заполнитель - 31,0-33,1, мелкий заполнитель - 48,7-55,6, вода - остальное. При этом в качестве крупного заполнителя используют керамзитовый щебень, а в качестве мелкого - керамзитовый песок, представляющий собой совокупность фракций 0-1,2 мм и 1,2-5 мм. (RU 2103240, 1998 г.).

Данная смесь не может использоваться как жаростойкий материал из-за высокой усадки при нагреве выше 500°С в результате недостаточно плотной упаковки заполнителя и дегидратационного процесса в дробленом отходе производства керамзитобетона, который использован как заполнитель.

Известна шихта (ТУ 1523-005-39488360-2000 ООО "АЛИТЕР-АКСИ") для изготовления легкого жаростойкого бетона, включающая в качестве заполнителя смесь керамзита, вермикулита и перлита и глиноземистого цемента. Такая смесь позволяет изготавливать жаростойкий бетон с максимальной температурой эксплуатации 1000°С. Регулирование объемного веса бетона (в пределах 650-1000 кг/м³) проводят введением различной концентрации суперлегкого и непрочного заполнителя (перлита и вермикулита). Это приводит к снижению прочности бетона, повышению дополнительной усадки при температуре 1000-1100°С и стоимости шихты за счет необходимости использования глиноземистого цемента и суперлегкого заполнителя, которые гораздо дороже (в 2-3 раза), чем портландцемент и керамзит соответственною.

Предлагаемый согласно изобретению состав шихты позволяет получить жаростойкий легкий бетон плотностью 700-1000 кг/м³ и более высокой механической прочностью, с максимальной рабочей температурой до 1100°С, используя при этом дешевые, недефицитные компоненты. Оптимальное соотношение зернового состава прочного керамзитового заполнителя и вяжущего (портландцемента) обеспечивает при равной плотности с прототипом получение жаростойкого бетона с механической прочностью в 1,5 раза выше после 3 суток твердения и в 2 раза выше после 800°С.

Указанный технический результат достигается за счет того, что шихта для изготовления легкого жаростойкого бетона включает керамзит фракции 1-6 мм - 30-55 мас.%, керамзит фракции 0-1 мм - 5-25 мас.% и портландцемент - 35-45 мас.%. Варьируя соотношение этих компонентов в указанных пределах, можно получать легкий жаростойкий бетон с объемным весом от 600 до 1100 кг/м³ и прочностью при сжатии выше, чем у образцов бетона, полученных из шихты по прототипу. При этом дополнительная усадка при 1100°С составляет не более 1,2% у всех рекомендуемых составов, что позволяет применять эти бетоны при максимальной температуре на 100°С выше, чем у прототипа (1000°С).

Пример 1.

Смешали сухие компоненты состава: керамзит фракции 0-1 мм - 5%, керамзит фракции 1-6 мм - 55%, портландцемент - 40%. Затем добавляли воду (29% от массы сухой смеси). Отформовали методом вибролитья образцы. Определили прочность при сжатии через трое суток после формования и термообработки при 800°С, кроме этого, на образцах после термообработки при 500°С определили кажущуюся плотность. Дополнительную усадку определили после термообработки при 1100°С (4 часа). Свойства образцов приведены в таблице (состав №4).

Пример 2.

Смешали сухие компоненты состава: керамзит фракции 0-1 мм - 12%, керамзит фракции 1-6 мм - 43%, портландцемент - 45%. Затем добавили воду (31% от массы сухой смеси) и виброформовали образцы. Провели термообработку при 500°С, 800°С и 1100°С. Определили свойства, которые приведены в таблице (состав №5).

Пример 3.

Смешали компоненты при следующем соотношении: керамзит фракции 0-1 мм - 25%, керамзит фракции 1-6 мм - 35%, портландцемент - 40%, вода - 27% от массы сухой смеси. После формования и определили свойства, которые приведены в таблице (состав №6).

Пример 4.

Смешали компоненты при следующем соотношении: керамзит фракции 0-1 мм - 15%, керамзит фракции 1-6 мм - 50%, портландцемент - 35%, вода - 28% от массы сухой смеси. Свойства приведены в таблице (состав №7).

В таблице также приведены сравнительные свойства образцов бетона, полученных из шихты по прототипу (составы №№1, 2, 3).

Таблица.
Свойства образцов жаростойкого бетона из шихты согласно изобретению в сравнении с образцами из шихты по прототипу№ЗаполнительПредел прочности при сжатии, МПаКажущаяся плотность
после 500°С, кг/м³Дополнительная усадка
при 1100°С, %3 суток800°С1Керамзит, вермикулит, перлит4,01,5700>2,02Керамзит, вермикулит, перлит5,02,0800>2,03Керамзит, вермикулит, перлит8,03,01000>2,04Керамзит5,53,07001,15Керамзит7,04,08001,16Керамзит12,06,010001,27Керамзит6,03,77501,1

Изобретение относится к области производства теплоизоляционных огнеупорных материалов и может быть использовано для изготовления набивных масс, безобжиговых монолитных футеровок и изделий. Шихта для изготовления легкого жаростойкого бетона, включающая алюмосиликатный легкий заполнитель и цемент, содержит в качестве алюмосиликатного легкого заполнителя керамзит фракции 1-6 мм и фракции 0-1 мм, а в качестве цемента - портландцемент при следующем соотношении компонентов, мас.%: керамзит фракции 1-6 мм - 30-55, керамзит фракции 0-1 мм - 5-25, портландцемент - 35-45. Технический результат - получение жаростойкого легкого бетона плотностью 700-1100 кг/м³ с высокой механической прочностью и максимальной рабочей температурой до 1100°С. 1 табл.

Шихта для изготовления легкого жаростойкого бетона, включающая алюмосиликатный легкий заполнитель и цемент, отличающаяся тем, что она содержит в качестве алюмосиликатного легкого заполнителя керамзит фракции 1-6 мм и фракции 0-1 мм, а в качестве цемента - портландцемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Керамзит фракции 1-6 мм30-55Керамзит фракции 0-1 мм5-25Портландцемент35-45