ЖАРОСТОЙКОЕ ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 2010 года по МПК C04B7/32 

Предложение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления жаростойких бетонов и изготовления изделий на их основе, изготовления монолитных элементов футеровок тепловых агрегатов, для приготовления торкрет-масс, огнеупорных растворов и сухих смесей для приготовления жаростойких бетонов и растворов с температурой применения 1400…1700°С.

Известно вяжущее для жаростойких бетонов, состоящее из низкоосновных алюминатов кальция и магнезиально-глиноземистой шпинели (См., например, Кузнецова Т.В. и др. Разработка состава алюминатно-магнезиального цемента. Новые огнеупоры. - 2004. - №12. - С.75-76. [1]). Повышенное содержание в вяжущих шпинели придает им высокую огнеупорность, стойкость в агрессивных средах, они отличаются малой водопотребностью и усадкой при нагревании.

К недостаткам данного вяжущего следует отнести низкую скорость нарастания прочности в начальные сроки твердения, что ограничивает их области применения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является огнеупорный цемент (А.с. №1086697, Бюл. №31, 1991. [2]), включающий следующие компоненты, мас.%:

Трехкальциевый алюминат 15-20 Пятикальциевый трехалюминат 15-25 Магнезиально-глиноземистая   шпинель 55…70

Данное вяжущее содержит высокоосновные алюминаты кальция, что позволяет в 2-7 раз уменьшить сроки схватывания и ускорить нарастание прочности бетонов первые сутки их твердения.

Недостатками данного вяжущего является следующее.

1. Входящие в его состав в качестве вяжущего высокоосновные алюминаты кальция требуют для их затворения повышенное количество воды, что приводит к повышенной усадке при их нагревании.

2. Вяжущие данного состава характеризуются значительным сбросам прочности при их нагревании до 800°С из-за появления свободной окиси кальция при перекристаллизации продуктов гидратации.

3. Высокоосновные минералы, входящие в состав вяжущего, имеют сравнительно невысокую огнеупорность и температуру деформации под нагрузкой. Температура применения бетонов на данном вяжущем не превышает 1300-1400°С.

Целью настоящего изобретения является повышение исходной прочности и остаточной прочности после нагревания, снижение усадки при нагревании, повышение огнеупорности и температуры деформации под нагрузкой, повышение температуры применения бетонов на данном вяжущем.

Поставленная цель достигается тем, что вяжущее в качестве алюминатов кальция содержит двуалюминат кальция CaO·2Al₂O₃, однокальциевый алюминат СаО·Al₂O₃, двенадцатикальциевый семиалюминат 12СаО·7Al₂O₃,магнезиально-глиноземистую хромсодержащую шпинель MgO·(Al,Cr)₂O₃ и хромистый корунд (Al,Cr)₂О₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Двуалюминат кальция 34-54 Однокальциевый алюминат 14-20 Двенадцатикальциевый семиалюминат 4-6 Магнезиально-глиноземистая   хромсодержащая шпинель 15-32 Хромистый корунд 8-13

Температура плавления СаО·2Al₂O₃ - 1770°С, а шпинели и хромистого корунда выше 2000°С.

За счет нового соотношения исходных компонентов и их качества получено жаростойкое вяжущее со следующими свойствами:

Нормальная густота 25-27%

Сроки схватывания, ч-мин: начало от 40 до 45 мин, конец от 1 ч 45 мин до 2 ч 10 мин

Прочность при сжатии, МПа, после твердения:   1 сут 27,5-29,2 3 сут 49,0-55,0 сушки при 110°С 56,0-60,0 Остаточная прочность после нагревания   до 800°С, % 65,0-72,0 Усадка после нагревания до 1000°С, % 0,6-0,9 Огнеупорность, °С 1650-1750 Температура разрушения, под нагрузкой, °С 1650-1700

Полученное жаростойкое вяжущее по основным показателям превосходит вяжущее, полученное по а.с. №1086697 (табл.2).

Приготовление жаростойкого вяжущего осуществляется путем помола исходных компонентов до удельной поверхности 2500-4000 см²/г. Шпинели и алюминаты кальция приготовляются путем дозировки исходных оксидов и последующим плавлением в электропечах.

Перспективными сырьевыми материалами для получения жаростойкого вяжущего являются отвальные шлаки и шлаки текущего выхода алюминотермического производства металлов и сплавов Ключевского завода ферросплавов. Для организации производства жаростойкого вяжущего не требуется специального оборудования и дефицитных сырьевых материалов.

На разработанном вяжущем, шамотных и высокоглиноземистых заполнителях получен жаростойкий бетон с температурой применения 1400…1700°С. Для ускорения набора марочной прочности бетоны на предлагаемом жаростойком вяжущем можно подвергать пропариванию.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Кузнецова Т.В. и др. Разработка состава алюминатно-магнезиального цемента. Новые огнеупоры. - 2004 - №12. - С.75-76.

2. А.с. №1086697, С04В 7/32. Бюл. №31, 1991.

Таблица 1 Состав жаростойкого вяжущего Состав Содержание, в % по массе СаО·2Al₂O₃ СаО·Al₂O₃ 3СаО·Al₂O₃ 12СаО·7Al₂O₃ (5СаО·3Al₂O₃) MgO·(Al,Cr)₂O₃ (Al,Cr)₂O₃ MgO·Al₂O₃ 1 54 14   4 15 13   2 34 20   6 32 8   3 44 17   5 23,5 10,5   4^х) - - 15 15 - - 70 5^х) - - 20 25 - - 55 6^х) - - 17,5 20 - - 62,5 ^х) - прототип [2]

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления жаростойких бетонов и изделий на их основе, изготовления монолитных элементов футеровок тепловых агрегатов, для приготовления торкрет-масс, огнеупорных растворов и сухих смесей с температурой применения 1400-1700°С. Жаростойкое вяжущее содержит, мас.%: двуалюминат кальция СаО·2Al₂O₃ - 34-54, однокальциевый алюминат СаО·Al₂O₃ - 14-20, двенадцатикальциевый семиалюминат 12СаО·7Al₂O₃ - 4-6, магнезиально-глиноземистую хромсодержащую шпинель MgO·(Al, Cr)₂O₃ - 15-32, хромистый корунд (Al, Cr)₂O₃ - 8-13. Технический результат - повышение огнеупорности, температуры деформации под нагрузкой, увеличение остаточной прочности и снижение усадки после нагревания, способность набора марочной прочности при твердении в нормальных условиях и при пропарке, а также удешевление вяжущего, расширение сырьевой базы за счет использования отходов промышленности. 2 табл.

Жаростойкое вяжущее, включающее смесь алюминатов кальция и шпинель, отличающееся тем, что в качестве алюминатов кальция оно содержит двуалюминат кальция - СаО·2Al₂O₃, однокальциевый алюминат - СаО·Al₂O₃, двенадцатикальциевый семиалюминат - 12СаО·7Al₂O₃, в качестве шпинели - магнезиально-глиноземистую хромсодержащую шпинель - MgO·(Al, Cr)₂O₃ и дополнительно хромистый корунд - (Al, Cr)₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
СаО·2Al₂O₃ 34-54 СаО·Al₂O₃ 14-20 12СаО·7Al₂O₃ 4-6 MgO·(Al, Cr)₂О₃ 15-32 (Al, Cr)₂O₃ 8-13