Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого фибровермикулитопемзобетона Российский патент 2024 года по МПК C04B28/04 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано промышленными и строительными организациями для изготовления жаростойких изделий из фибровермикулитопемзобетона.

Известны составы жаростойких бетонов на портландцементе с тонкомолотыми добавками с применением легких заполнителей. В качестве пористых заполнителей используется вспученный вермикулит, перлит, керамзит, аглопорит, шлаковая пемза и другие [1, 2].

Известна бетонная смесь, содержащая мас.%: в качестве вяжущего быстротвердеющий портландцемент – 5,9-21,25 и силикат-глыбу – 0,1-3,75, в качестве заполнителя асбест – 10-17, вермикулит – 4-6, керамзит – 8-12 и воду затворения – 51-59 [1]. Однако изделия данного состава сложны в изготовлении и имеют высокую стоимость, прочность получаемых изделий невысока.

Авторы [2] исследовали влияние вида тонкомолотой добавки (цемянки, золы-уноса, керамзита, шамота в количестве 33% массы цемента и диатомитового кирпича в количестве 25% массы цемента) на остаточную прочность керамзитобетона после нагревания при температуре 200-1000^оС. Недостатками этих составов являются низкая остаточная прочность после воздействия температуры 800^оС, относительно низкая прочность при изгибе керамзитобетона.

Наиболее близкими являются сырьевые смеси для изготовления жаростойкого вермикулитобетона со средней плотностью 800-850 кг/м³, содержащая портландцемент, тонкомолотый шамот [2]. Недостатками этих составов являются высокая стоимость, низкая прочность после нагревания при температуре 105^оС и 800^оС жаростойкого вермикулитобетона.

Целью изобретения является расширение сырьевой базы, повышение прочности при изгибе и сжатии после нагрева при температуре 105^оС и 800^оС, снижение стоимости жаростойкого вермикулитобетона.

Задача решается за счет использования в жаростойкой сырьевой смеси портландцемента, вспученного вермикулита, вулканической пемзы, базальтового волокна и смолы древесной омыленной (СДО).

В экспериментах были использованы вяжущие: портландцемент ПЦ500-ДО производства АО «Белгородский цемент». В качестве активной минеральной добавки и заполнителя применялся пемзовый песок Псыхурейского месторождения фракции 0,16-0,63 мм с насыпной плотностью 700 кг/м³.

Химический состав вулканической пемзы представлен в таблице 1.

Таблица 1

Содержание основных компонентов в % от массы SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO Na₂O+K₂O SO₃ п.п.п. 72,8 13,15 1,80 2,38 0,50 6,30 0,02 4,30

Заполнитель – вспученный вермикулит Санкт-Петербургской слюдяной фабрики фракции 0,16-5 мм с насыпной плотностью 150 кг/м³.

Гранулометрический состав вспученного вермикулита приведен в табл. 2.

Таблица 2

Гранулометрический состав вермикулита

Наименование материала Частные остатки на ситах, % Прошло сквозь сито 0,16 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 Вермикулит 28,0 12,0 13,0 28,5 18,5 –

Для дисперсного армирования жаростойкого вермикулитобетона применялось базальтовое волокно производства ПАО «Ивотстекло» марки РНБ-9-1200-4с, соотношение длины волокон к диаметру на основе предварительных экспериментов принималось .

Для улучшения реологических характеристик огнезащитной смеси и физико-механических свойств раствора и бетона использовалась поверхностно-активная воздухововлекающая добавка СДО, разработанная ВНИИжелезобетон и ЦНИИЛХИ (ТУ–81–05–2–78).

Приготовление смеси осуществляют в смесителе принудительного действия, в котором после подачи воды с добавкой СДО последовательно загружают смесь портландцемента, базальтового волокна, вулканической пемзы, затем – вспученного вермикулита, или предварительно перемешанную всухую смесь портландцемента, базальтового волокна, вулканической пемзы и вспученного вермикулита. Перемешивание всех компонентов продолжают до получения однородной жаростойкой фибровермикулитопемзобетонной сырьевой смеси. Продолжительность перемешивания смеси составляет 1,5–2 мин.

Формование вермикулитопемзобетонных образцов размерами производили на лабораторной виброплощадке. Подвижность смеси составляла 3-5 см по погружению конуса СтройЦНИЛ (ГОСТ 5802). Образцы хранились в воздушно-сухих условиях. До начала испытаний проводилось высушивание образцов до постоянной массы в сушильном шкафу при .

Составы жаростойкой фибровермикулитопемзобетонной сырьевой смеси согласно изобретению и их основные физико-механические свойства приведены в таблице 3.

Составы Соотношение компонентов
в смеси, мас.% Показатели свойств жаростойкого вермикулитобетона портландцемент вермикулит шамот пемза СДО волокно вода средняя плотность ρ, кг/м³ предел прочности, МПа 0,16-0,315 мм 0,16-0,63 мм при изгибе при сжатии температура нагрева, °С 105 800 105 800 Прототип 1 33,3 15,3 14,3 – – – – 37,1 850 – – 2,9 1,2 Разработанные жаростойкие фибровермикулитопемзобетоны 2 22,3 12,4 – 25,9 – – – 39,4 847 2,0 1,7 3,5 2,7 3 22,3 12,4 – 25,9 – 0,12 1,1 38,18 805 3,4 3,1 4,5 3,6 4 22,1 12,1 – – 26,9 – – 38,9 855 1,9 1,3 3,5 2,6 5 22,1 12,1 – – 26,9 0,11 1,0 37,79 812 3,3 3,0 4,4 3,5

Таблица 3

Из таблицы 3 видно, что при меньшем расходе портландцемента и примерно одинаковой плотности разработанные вермикулитопемзобетонные составы имеют более высокие прочности на сжатие до нагрева и после нагрева при температуре 105^оС и 800^оС по сравнению с прототипом. Применение базальтовых волокон и СДО в вермикулитопемзобетонной матрице существенно повышает прочности при изгибе и сжатии после нагрева при температуре 105^оС и 800^оС, повышаются жаростойкие свойства, снижается средняя плотность фибровермикулитопемзобетона за счет поризации СДО. Гранулометрический состав вулканической пемзы (0,16-0,315 мм или 0,16-0,63 мм) не оказывает заметного влияния на среднюю плотность, прочность и жаростойкие свойства вермикулитопемзобетона и состава фибровермикулитопемзобетона.

Стоимость разработанного состава фибровермикулитопемзобетона существенно меньше стоимости прототипа благодаря замене дорогостоящего вспученного вермикулита вулканической пемзой и существенного снижения расхода портландцемента и отсутствия в составе дорогостоящего шамота.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР № 464559. МПК C04B 15/00, C04B 31/08, C04B 31/26, C04B 19/04. Бетонная смесь / Тарасова А.П., Некрасов К.Д., Бахвалова Н.А., Краюхин В.И., Жданова Н.П.

2. Некрасов, К. Д. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях [Текст] / К. Д. Некрасов, М. Г. Масленникова. – М.: Стройиздат, 1982. – 152 с.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано промышленными и строительными организациями для изготовления жаростойких изделий из фибровермикулитопемзобетона. Изобретение решает задачу разработки эффективного жаростойкого вермикулитобетона за счет расширения сырьевой базы, повышения прочности и снижения стоимости вермикулитобетона. Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого бетона включает портландцемент, вспученный вермикулит, вулканическую пемзу, смолу древесную омыленную, базальтовое волокно и воду. Она содержит вспученный вермикулит фракции 0,315–5 мм и вулканическую пемзу фракции 0,16–0,63 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 22,1–22,3, вспученный вермикулит фракции 0,315–5 мм - 12,1–12,4, вулканическая пемза фракции 0,16–0,63 мм - 25,9–26,9, смола древесная омыленная - 0,11–0,12, базальтовое волокно - 1,0–1,1, вода – остальное. 3 табл.

Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого бетона, включающая портландцемент, вспученный вермикулит, вулканическую пемзу, смолу древесную омыленную, базальтовое волокно и воду, отличающаяся тем, что она содержит вспученный вермикулит фракции 0,315–5 мм и вулканическую пемзу фракции 0,16–0,63 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

портландцемент 22,1–22,3

вспученный вермикулит фракции 0,315–5 мм 12,1–12,4

вулканическая пемза фракции 0,16–0,63 мм 25,9–26,9

смола древесная омыленная 0,11–0,12

базальтовое волокно 1,0–1,1

вода остальное.