СОСТАВ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОБЖИГОВОГО КВАРЦИТОВОГО ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА Российский патент 2009 года по МПК C04B28/26 C04B40/00 B82B3/00 C04B111/20 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий из безобжигового кварцитового жаростойкого бетона. Технический результат - повышение прочности и термостойкости изделий из кварцитовых жаростойких безобжиговых бетонов.

Известен способ изготовления жаростойких бетонов на основе композиций из природных и техногенных стекол [1].

Недостатком известного способа является использование в качестве связующего силикат-глыбы с размерами частиц более 100 микрон, которые в точке растворения в вяжущем или бетоне образуют жидкое стекло, которое невозможно равномерно распределять в массе твердеющего бетона, что также приводит к увеличению плавнеобразующего составляющего и снижению температуры службы бетона.

Наиболее близкими к заявляемому техническому решению по совокупности признаков, т.е. прототипами, являются состав и способ изготовления безобжиговых огнеупоров(2), где состав включает натриевую силикат-глыбу с силикатным модулем 2,7-3, огнеупорный заполнитель кварцит, тонкомолотый кварцит, где предусматривается нагрев компонентов до 80-90°С при сухом смешивании, затворение нагретой до 80-90°С водой, формование прессованием при 40 МПа и сушка при 250-3000°С в течение 1-2 ч.

Недостатком известного способа является то, что частицы силикат-глыбы имеют размеры более 100 мк, а также не достигается равномерное распределение в смеси образовавшегося жидкого стекла.

Целью изобретения является повышение прочности и термической стойкости кварцитовых жаростойких безобжиговых бетонов.

Поставленная цель достигается тем, что состав для изготовления безобжигового кварцитового жаростойкого бетона, включающий кварцитовый заполнитель, тонкомолотый кварцит, натриевую силикат-глыбу и воду, содержит натриевую силикат-глыбу в виде наноразмерных частиц и дополнительно - тонкомолотый диатомит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кварцитовый заполнитель 70-91 Тонкомолотый кварцит 6-20 Натриевая силикат-глыба в виде   наноразмерных частиц 1-4 Тонкомолотый диатомит 2-6 Вода из расчета В/Т 0,12-0,14

Указанная цель достигается также тем, что способ изготовления безобжигового кварцитового жаростойкого бетона из указанного выше состава заключается в переводе натриевой силикат-глыбы в наноразмерные частицы путем дегидратационного диспергирования гидратированной тонкомолотой до удельной поверхности 2500-3000 см²/г натриевой силикат-глыбы при температуре 200-600°С, перемешивании кварцитового заполнителя, тонкомолотых кварцита и диатомита с добавлением в их смесь при перемешивании имеющей температуру 80-90°С водной смеси натриевой силикат-глыбы в виде наноразмерных частиц и затем воды с температурой 80-90°С, перемешивании полученной смеси, формовании из нее изделий и обработке их термоударом при температуре 250-300°С в течение 1-2 час.

Исходные компоненты, входящие в состав сырьевой смеси для изготовления безобжигового жаростойкого кварцитового бетона с повышенной прочностью и термической стойкостью, следующие:

кварцитовый заполнитель любых требуемых фракций;

тонкомолотый кварцит - часть кварцитового заполнителя, измельченная в шаровой мельнице до удельной поверхности 2500-3000 см²/г;

натриевая силикат глыба - полуфабрикат Огнинского стекольного завода, переведенный в наноразмерные частицы размером 10-12 нм путем дегидратационного диспергирования гидратированных частиц натриевой силикат-глыбы с удельной поверхностью 2500-3000 см²/г при температурах 200-600°С;

диатомит - природное сырье, добываемое в Республике Дагестан РФ, также тонкомолотый до удельной поверхности 2500-3000 см²/г;

вода - любая, кроме минеральных вод.

Использование заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить указанный технический результат, а именно: увеличение прочности при сжатии после сушки до 55-65 МПа, термической стойкости 75-85 теплосмен (800°С - вода).

Пример. Предварительно отдозированную часть кварцитового заполнителя измельчают в шаровой мельнице сухого помола до удельной поверхности 3000 см²/г, также диатомит измельчают в шаровой мельнице сухого помола до удельной

поверхности 3000 см²/г, затем в подогреваемую бетономешалку загружают кварцитовый заполнитель фракции 0,63 мм, тонкомолотые кварцит, диатомит и смешивают в сухом виде в течение 2-3 мин, при непрерывном смешивании добавляют подогретую до 85°С водную смесь наноразмерных частиц размером 10-12 нм силикат-глыбы, полученную в барбатере, далее при смешивании добавляют подогретую до 85°С воду из расчета водотвердое отношение 0,14, смешивание массы продолжают 3-4 мин. Из этой массы прессуют изделия при удельном давлении 40 МПа и проводят термообработку изделий термоударом при 250-300°С в сушильной камере в течение 1,5 ч. Состав, параметры способа и результаты испытаний приведены в таблице.

Наноразмерные частицы силикат-глыбы получают следующим образом. Тонкомолотую силикат-глыбу с удельной поверхностью 2500-3000 см²/г (для данного примера 3000 см²/г) гидратируют и загружают в кюветы, расположенные в кварцевой трубке, которая в свою очередь расположена внутри трубчатой печи. С одной стороны в кварцевую трубку подают острый водяной пар, а другая сторона подсоединяется к охладителю конденсата, кондесатосборнику и барбатеру с водой. При повышении температуры в печи до 200-600°С (для данного примера 500°С) происходит дегидратационное диспергирование и наночастицы с размером 10-12 нм уносятся паром в конденсатосборник и в барбатер. Хроматографическим анализом определяют в барбатере и конденсатосборнике количественное содержание наночастиц и по достижению достаточного количества содержания их для вышеуказанного состава бетонной смеси водные смеси наночастиц из барбатера и конденсатоотводчика нагревают до 80-90°С и применяют для приготовления бетона.

Предлагаемые состав и способ обеспечивают получение структурно-стабильного изделия без предварительного обжига, повышение прочности и термической стойкости изделий за счет полного растворения компонентов силикат-глыбы и части кристаллического и аморфного кварца из диатомита и равномерного распределения их в смеси в процессе смешивания.

Литература

1. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Зейфман М.И., Тотурбиев Б.Д. Жаростойкие бетоны на основе композиций из природных и техногенных стекол. - М.: Стройиздат. 1986. - 144 с.

2. Способ изготовления безобжиговых огнеупоров. Тотурбиев Б.Д., Батырмурзаев Ш.Д. Ас СССР №1701693, БИ №48, 30.12.91.

Таблица Компонент Содержание смеси, мас.% предельные запредельные Прототип 1 2 3 4 5 6 Кварцитовый заполнитель 70 80 91 60 95 80 Тонкомолотый кварцит 20 13 6 26 3 16 Силикат-глыба - - - - - 4 Наночастицы натриевой силикат-глыбы 4 3 1 6 0,5 - тонкомолотый диатомит 6 4 2 8 1   Свойство Температура смешивания массы после водозатворения, °С Прототип   80 85 90 70 95   При температуре термоудара 200°С. Прочность при сжатии после сушки, МПа 50,6 56,5 48,2 29,2 21,5 54,4 Термическая стойкость (800°С - вода) число теплосмен 72 79 68 50 41 74 При температуре термоудара 225°С. Прочность при сжатии после сушки, МПа 59,2 65 56,5 40 37,7 59,1 Термическая стойкость (800°С - вода) число теплосмен 76 85 71 63 48 76 При температуре термоудара 250°С. Прочность при сжатии после сушки, МПа 54,3 59,1 51,4 36,1 31,3 56,6 Термическая стойкость (800°С - вода) число теплосмен 73 81 69 52 43 71 Примечание: Время сушки 1,5 ч, по прототипу 1,5 ч, время полного изготовления 2,5 ч, по прототипу 3 ч

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий из кварцитовых жаростойких бетонов, получаемых без предварительного обжига. Технический результат - повышение прочности и термостойкости бетона. 1. Состав для изготовления безобжигового кварцитового жаростойкого бетона содержит, мас.%: кварцитовый заполнитель 70-91, тонкомолотый кварцит 6-20, натриевая силикат-глыба в виде наноразмерных частиц 1-4, тонкомолотый диатомит 2-6, вода из расчета В/Т 0,12-0,14. Способ изготовления безобжигового кварцитового жаростойкого бетона из указанного выше состава заключается в переводе натриевой силикат-глыбы в наноразмерные частицы путем дегидратационного диспергирования гидратированной тонкомолотой до удельной поверхности 2500-3000 см²/г натриевой силикат-глыбы при температуре 200-600°С, перемешивании кварцитового заполнителя, тонкомолотых кварцита и диатомита с добавлением в их смесь при перемешивании имеющей температуру 80-90°С водной смеси натриевой силикат-глыбы в виде наноразмерных частиц и затем воды с температурой 80-90°С, перемешивании полученной смеси, формовании из нее изделий и обработке их термоударом при температуре 250-300°С в течение 1-2 час. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Состав для изготовления безобжигового кварцитового жаростойкого бетона, включающий кварцитовый заполнитель, тонкомолотый кварцит, натриевую силикат-глыбу и воду, отличающийся тем, что он содержит натриевую силикат-глыбу в виде наноразмерных частиц и дополнительно - тонкомолотый диатомит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кварцитовый заполнитель 70-91 Тонкомолотый кварцит 6-20 Натриевая силикат-глыба в виде   наноразмерных частиц 1-4 Тонкомолотый диатомит 2-6 Вода из расчета В/Т 0,12-0,14

2. Способ изготовления безобжигового кварцитового жаростойкого бетона из состава по п.1, заключающийся в переводе натриевой силикат-глыбы в наноразмерные частицы путем дегидратационного диспергирования гидратированной тонкомолотой до удельной поверхности 2500-3000 см²/г натриевой силикат-глыбы при температуре 200-600°С, перемешивании кварцитового заполнителя, тонкомолотых кварцита и диатомита с добавлением в их смесь при перемешивании имеющей температуру 80-90°С водной смеси натриевой силикат-глыбы в виде наноразмерных частиц и затем воды с температурой 80-90°С, перемешивании полученной смеси, формовании из нее изделий и обработки их термоударом при температуре 250-300°С в течение 1-2 ч.