Бетонная смесь Советский патент 1982 года по МПК C04B15/00 

(54) БЕТОННАЯ СМЕСЬ

I

Изобретение относится к составу бетонной смеси и может найти применение при производстве изделий (блоков, панелей н т.д.),1Ч именяемых в черной и цветной металлургии.

Известна бетонная смесь 1, включающая, вес.%:

Карбид кремния50-58

Глина3-5

Алюмофосфатное

связующее13-16

и кроме того отходы

карборундового производства фракции менее

63 мкмОстальное

Недостаткамн этого состава бетона являются низкая прочность массы прн температурах службы 13 50-1450° С вследствие недостаточного количества жидкой фазы, образующейся в заполнителе при этих условиях, ответственной за прочностные свойства данного бетона в службе; усадка массы вследствие наличия в заполнителе спекающейся гаиш :;высокое содержание дефицитного и дорогостоЯ щего карбида кремния. .

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является бетонная смесь 21, включающая, вес.%:

Высокоглиноземистый

10-25

цемент

Шамотнокарборундовые

отходы фарфорового

75-90

производства

Частичное уменьшение усадки объясняется более высоким (по сравнению с вышеуказанным Al20j - 3%) содержанием AljOs (42%), а наличие в щамотяокарборундовых отходах фарфорового производства карбида кремния повышает термостойкость бетона. Применение отходов производства, содержащих дефицитный карбид kpeMHH4, существенно снижает стоимость бетона.

Однако известная бетонная смесь характеризуется недостаточно высокой прочностью прн температурах службы 1350-1450° С вследствие плохой смачиваемости карбида кремния расплавом, образующимся прн этих условиях; относительно высокой усадочной деформацией в службе в результате повышенного содержа39ния стеклофазы из-за перехода SiOj, образующейся при окислении SiC кислородом воздуха в расплав; а также постепенным снижением термостойкости бетона в процессе службы вследствие окисления SiC до SЮгЦелью изобретения является повышение тер мостойкости, снижение усадочных деформаций и увеличение прочности при температурах служ бы 350-1450°С. Поставленная цель достигается тем, что бетонная смесь, включающая шамотнокарборундовые отходы фарфорового производства и глиноземистый цемент, дополнительно содержи корундовые отходы абразивно1о производства фракции менее 63 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: ШамотнЪкарборзтадовые отходы фарфорового производства55-80 Глиноземистый цемент10-20 Корундовые отходы абразивного производства 10-25 Использование в бетонной смеси корундовых отходов абразивного производства позволяет существенно повысить термостойкость и прочность бетона при температурах службы 1350- 1450°С и значительно снизить усадочные деформации, что обусловлено взаимодействием тонкодисперсных отходов абразивного производства с карбидом кремния, содержащимся в шамотнокарборундовых отходах фарфорового производства. При нагревании бетона предлагаемого состава до 1450° С происходит .доверхностное окисление зерен карбида кремния (фракнки Менее 5 мм) на глубину 0,1-0,3 мм до SiO, которая в свою очередь с поверхности окисляется до SiOj. Тонкодисперсный корунд фракции . менее 63 мкм, содержащийся в корундовых отходах абразивного производства, находящийся в контакте с окисленными зернами SiC, при 1350-1450° С взаимодействуют с SiOj, образовывая игольчатые кристаллы муллита ЗА12Оз-2 SiOj, имеющего высокую т.п. 1910° С Интенсивному муллитообразованню способству ет жидкая фаза, образующаяся в этих условийх, от легкоплавких примесей (РвгОз, SiOj, СаО и др.), вносимых в бетон корундовыми отходами и глиноземистым цементом, температура плавления которого 1450° С. При отсутствии корундовых отходов в маесе прочность бетона определяется только коли чеством и свойствами жидкой фазы цемента, практически несмачивающей зерна SiC. При введении корундовых отходов абразивного производства образуется кристаллическая каркасцая структура типа SiC - SiO - SiOj - ЗА Ij Oj 2 S iOj, вследствие чего прочность ббтона при 1350-1450° С значительно увеличивается. Введение AljQa в бетонную массу способствует связыванию образовавшейся SiO в муллит, предотвращая ее переход в жидкую фазу, так как увеличение содержания жидкой фазы выше допустимого (35%) снижает прочность бетона в условиях службы. Образование муллита сопровождается некоторым увеличением объема бетонных изделий. Кроме того, корундовые отходы абразивного производства, содержащие СаО, МдО, , при 1350-1450° С образуют высоковязкую жидкую фазу, приводящую к вспучиванию массы. Глиноземистый цемент в связи с низкой огнеупорностью 1450-1500° С при указанных температурах службы вызывает усадку изделий до 2,5%. Следовательно, введение в состав массы корундовых отходов абразивного производства, вызывающих рост бетонных изделий вследствие образования муллита и вспучивания позволяет компенсировать усадку, вызванную наличием глиноземистого цемента, а образование каркасной кристаллической структуры, содержащей карборунд SiC и муллит А12Оз2 SiOj, повышает термостойкость за счет дополнительного образования муллита. При содержании корундовых отходов менее 10% в массу вводится мало пылевидных фракций и недостаточное для образования каркасной структуры количество , в результате чего образуется малое количество .муллита и не наблюдается существенное улучшеиие свойств бетонной массы. При содержании корундовых отходов в массе более 25% образуется количество муллита и жидкой фазы (обусловленной присутствием легкоплавких примесей в отходах корунда), приводящие к увеличению объема изделий из-за роста (образование муллита) и вспучивания (повышенное содержание жидкой фазы). Оптимальным составом сырьевой смеси для изготовления огнеупорного бетона является следующий, мас.%: Шамотнокарборундовые отходы фарфорового .производства67,5 Глиноземистый цемент15 Корундовые отходы абразивного производства 17,5 Пример Для сраврения свойств предлагаемой и известной бетонной смеси проводят серию испытаний: в качестве заполнителя используют Шамотнокарборундовые отходы фарфорового производства (22,07% 39,87% SiC; 1,71% SiOj; 0,70% РвгОз) Дружковского фарфорового завода, в качестве вяжущего применяют высокоглиноземистый и глиноземистый цементы. Корундовые отходы абразивного производства Запорожского абразивного комбината име5 9259016

ют следующий химический состав, мас.%:формуют по три куба. Результаты ооредепепм

СаО 1,5; AljOs 85,12; FojOa 8,1; SIOj 4,08;сопоставимых свойств (линейной деформащш,

МдО 1,20.предела прочности при сжатия и термостойкоМетодом виброформоваиия из пластичныхсти) производят в соответствии с ГОСТОом.

масс при частоте 2920 кол./мин готовят кубы$ Составы смесей и резуттаты испытаний

с ребром 100 мм. Из каждого состава массыприведены в таблице. Известный Шамотнокарборувдовые отходы фарфорового производства высокоглиноземистый цемент Предлагаемый Шамотнокарборундовые отходы фарфорового производстваКорундовые отходы абразивного производства Глиноземистый цемент Шамотнокарборундовые отходы фарфорового производ: ства Корундовые отходы абразивного производства Глиноземистый -цемент Шамотнокарборундовые отходы фарфорового производства Корундовые отходы абразив17ного производства Глиноземистый цемент 15 80 Шамотнокарборундовые отходы фарфорового производства Корундовые отходы абразивного производства Глиноземистый цемент Шамотнокарборундовые отходы фарфорового производства Корундовые отходы абразивного производства« Глиноземистый цемент

Как видно из таблицы, введение в состав бетонной смеси корундовых отходов абразивного производства приводит к существенному снижению линейной усадкн, увеличению прочности после обжига при 1400° С и повышению термостойкости.

В диапазоне граничных значений ингредиентов предложенного соста ;а бетона линейгая деформация после обжш при 1400° С составляет (-0,1) - (+0,1)%, что по абсолютному значению ниже значений линейной Деформации известного состава бетона (0,05%); предел прочности при сжатии после обжига при 1400 С увеличивается от 37,6 до 45 МПа против 32 Ша; термостойкость повышается от 16 до 19 temzocMCH против 14 теплосмен. При отклонении содержания корундовых отходов абразивного производства от. граничных значений на 5% сопоставимые свойства бетонов (составы 1 и 5) снижаются и становится практически одинаковыми со значениями тех же свойств у известного бетона.

Формула изобретения

Бетонная смесь, включающая шамотнокарборундовые отходы фарфорового производства

и глиноземистый цемент, отличающаяся тем, что, с целью повышения термостойкости, снижения усадочных деформаций :и увеличения прочности при температуре службы 1350-1450 С, она дополнительно содержит корундовые отходы абразивного производства фракция менее 63 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шамотнокарборундовые отходы фарфорового производства55-80

Глиноземистый цемент10-20

Корундовые 01:ходы абразивного производства 10-25

Источники информации, принятые во внимание щ)и экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР по заявке If-2,734968f29-33, кл. С 04 В 15/00, 1979 (прототип).