ЖАРОСТОЙКАЯ БЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 2007 года по МПК C04B28/04 C04B22/08 C04B111/20 

Изобретение относится к составам огнеупорных жаростойких бетонов, применяемых при изготовлении неформованных футеровок сложной конфигурации, например для производства щитов и пода печи сопротивления плавки карбида кремния по безобжиговой технологии, работающих в условиях периодического нагрева-остывания (максимальная температура щита 700°С) и полива водой.

Известная огнеупорная бетонная смесь (см. авторское свидетельство СССР №1175915, кл. С04В 28/06, 35/68, 1985 г.) для изготовления элементов футеровок, включающая, мас.%:

Шламовые отходы производства карбида кремния - 5-15

Электрокорунд - 59-77

Высокоглиноземистый цемент - 15-25

Бура - 1-3

Однако изделия из этой огнеупорной смеси приобретают свои термомеханические свойства в результате обжига и присутствия в своем составе электрокорунда и высокоглиноземистого цемента.

Наиболее близкой к изобретению является известная жаростойкая бетонная смесь согласно ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия», включающая, мас.%:

Кварцевый песок - 27,8

Портландцемент - 18

Щебень гранитный - 53,8

К недостаткам известной смеси следует отнести необходимость вылеживания массы в течение 28 суток. Готовые изделия из нее не обладают высокой термической стойкостью, механической прочностью.

Предлагаемым изобретением решается задача устранения недостатков аналога и прототипа.

Технический результат - повышение термической стойкости изделий, сокращение времени для их производства.

Термомеханические свойства жаростойкая бетонная смесь приобретает в процессе эксплуатации. Предлагаемый материал относится к безобжиговым огнеупорам.

Технический результат достигается тем, что с целью повышения термической стойкости бетона, сокращения времени для производства изделий из него, в жаростойкую бетонную смесь введены карбид кремния черный мелких фракций и/или сростки и спеки карбида кремния зеленого мелких фракций, суперфосфат и пластификатор - поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбид кремния черный мелких фракций и/или

сростки и спеки карбида кремния зеленого мелких фракций - 18-38

Портландцемент - 30

Щебень гранитный - 0-20

Кварцевый песок - 30

Суперфосфат - 0,5

Поливиниловый спирт - 1,5

При нагревании известного строительного бетона на портландцементе происходит дегидратация Са(ОН)₂ и разложение гидросиликатов и гидроалюмосиликатов кальция, образовавшихся в процессе твердения цементного камня. В результате прочность бетона сильно уменьшается, а оксид кальция в последующем под воздействием влаги гидратируется с увеличением объема, что приводит к растрескиванию бетонной конструкции.

Для устранения такого недостатка в смесь вводится минеральная добавка суперфосфат, образующая с оксидом кальция нерастворимые в воде продукты.

В качестве пластификатора предлагается вводить водный раствор поливинилового спирта.

В качестве заполнителя предлагается использовать карбид кремния черный мелких фракций и/или сростки и спеки карбида кремния зеленого мелких фракций. Одним из требований, предъявляемых к заполнителю для бетонов, является его «инертность». Карбид кремния черный мелких фракций и/или сростки и спеки карбида кремния зеленого мелких фракций наиболее соответствуют этому требованию, являясь инертным химическим соединением, устойчивым к воздействию большинства кислот и щелочей.

Введение наполнителей и добавок в бетонную смесь повышает термическую стойкость бетона, а технология изготовления сокращает время производства изделий из него.

Время эксплуатации щитов и пода печи плавки карбида кремния из предлагаемой смеси увеличивается в 1,5 раза.

При изготовлении образцов из составов по изобретению и известному способу сначала в смесителе перемешивают сухие составляющие, незначительно смачивая водой для устранения пыления, а затем добавляют необходимое количество воды и завершают смешивание после получения однородной массы (10-15 мин).

Из полученных бетонных смесей при уплотнении вибратором или ручным методом «штыкование» формуют образцы - кубики в разъемных формах с ребром 50 мм.

Изготовленные образцы выдерживают во влажной среде в течение 7 суток, а затем сушат при 95-105°С в течение 48 часов. Обжиг не проводится. Далее проводят испытания.

Для определения необходимого времени для созревания цементного камня образцы после сушки оставляют при комнатной температуре на 28 суток и проводят испытания. Основной набор прочности образцов идет в первые семь суток.

Для изготовления жаростойкой бетонной смеси по изобретению используют невостребованные потребителем материалы производства карбида кремния: минусовые фракции карбида кремния черного (менее 50 мкм) и сростки и спеки карбида кремния зеленого (отмытого от соли и предварительно просеянного) фракции плюс 1,0 мм. Материал характеризуется следующим химическим составом (таблица 1).

Для изготовления жаростойкой бетонной смеси используют следующие компоненты:

- кварцевый песок, который характеризуется следующим составом, мас.%:

SiO₂ - 99,10; Al₂O₃ - 0,32; MgO - 0,20; Fe₂O₃ - 0,16;

- портландцемент состава, мас.%:

SiO₂ - 22,00; CaO - 65,00; Al₂О₃ - 6,0; Fe₂O₃ - 3,0;

- щебень гранитный состава, мас.%:

SiO₂ - 72,00; CaO - 0,95; Al₂О₃ - 0,16; MgO - 2,0; Fe₂О₃ - 2,4.

Таблица 1МатериалОпределяемый компонент, %CSiCFeFe₂O₃SiO₂SiAl₂O₃CaoMgOSi+SiO₂NaClКарбид кремния черный фракции минус (менее 50 мкм)0,0794,900,46-0,943,17---4,11-Карбид кремния зеленый сростки и спеки фракции плюс (более 1 мм)15,6237,77-0,4025,30-1,580,590,42 0,22

Составы образцов, изготовленных из жаростойкой огнеупорной смеси по предлагаемому и известному способам, приведены в таблице 2, а физико-механические свойства образцов - в таблице 3.

Таблица 2КомпонентыСодержание компонентов, вес. %в предлагаемомв известном123Кварцевый песок3030153027,8Портландцемент3030303018Щебень гранитный--332853,8Карбид кремния черный3818---Карбид кремния зеленый - сростки и спеки-2020--Поливиниловый спирт1,51,51,51,51,5Суперфосфат0,50,50,50,50,4Вода (сверх 100%)18,514,513,312,57,5

Таблица 3Физико-механические свойстваСоставпредлагаемыйизвестный123Плотность кажущаяся г/см²1,871,912,031,941,77Пористость, %23,912,114,316,521,4Предел прочности на сжатие, кгс/см²215,3269,0172,0151,7206,0Термическая стойкость (800°С - вода), теплосменпятьсемь---Водопоглощение12,76,47,18,512,2

Изобретение относится к составам огнеупорных жаростойких бетонов, применяемых при изготовлении неформованных футеровок сложной конфигурации, например для производства щитов и пода печи сопротивления плавки карбида кремния по безобжиговой технологии, работающих в условиях периодического нагрева-остывания (максимальная температура щита 700°С) и полива водой. Жаростойкая бетонная смесь для изготовления неформованных футеровок сложной конфигурации - щитов и пода печи сопротивления плавки карбида кремния - содержит кварцевый песок, щебень гранитный, портландцемент, карбид кремния черный мелких фракций и/или сростки и спеки карбида кремния зеленого мелких фракций, суперфосфат и пластификатор - поливиниловый спирт, при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбид кремния черный мелких фракций и/или сростки и спеки карбида кремния зеленого мелких фракций - 18-38, портландцемент - 30, щебень гранитный - 0-20, кварцевый песок - 30, суперфосфат - 0,5, поливиниловый спирт - 1,5. Технический результат - повышение термической стойкости изделий, сокращение времени на их производство. 3 табл.

Жаростойкая бетонная смесь для изготовления неформованных футеровок сложной конфигурации - щитов и пода печи сопротивления плавки карбида кремния, характеризующаяся тем, что она содержит кварцевый песок, щебень гранитный, портландцемент, карбид кремния черный мелких фракций и/или сростки и спеки карбида кремния зеленого мелких фракций, суперфосфат и пластификатор - поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбид кремния черный мелких фракций и/или сростки и спеки карбида кремния зеленого мелких фракций18-38Портландцемент30Щебень гранитный0-20Кварцевый песок30Суперфосфат0,5Поливиниловый спирт1,5