Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого бетона Советский патент 1982 года по МПК C04B29/02 

Изобретение относится к составам жаростойких фосфатных бетонов и растворов, применяемых в несущих и не несущих, монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкциях и изделиях при строительстве и ремонте теплотехнических сооружений и агрегатов, устройстве монолитных и сборных покрытий полов и площадок производстве теплоизоляционных материалов и покрытий.

Известна сьорьевая смесь для производства жаростойкого фосфатного бетона на фосфатном связующем fl .

Наиболее близкой к предлагаемой ( является фосфатная огнеупорная смесь 2 для производства жаростойкого бетона, включающая, вес.ч.: ортофосфорной кислоты 9-14, обожженной окиси железа 8-14 и отходов медно-никелевого производства 72-84.

К основным недостаткам данных жаростойких смесей относятся их повышенная схватываемость, низкая удобоукладываемость и газовыделение, приводящие к образованию неравноплотной структуры жаростойких бетонов и растворов. Жаростойкие конструкции и изделия на основе таких смесей подвержены значительным линейным деформациям, усадке в процессе отверждения и парового разогрева до температуры службы и имеют недостаточно высокий коэффициент теплопроводности. Цель изобретения - улучшение удобоукладываемости и увеличение сроков схватывания, снижение линейных деформаций и повь1шение теплопроводности бетона.

10

Поставленная цель достигается тем, что сырьевая смесь для изготовлейия жаростойкого бетона, включающая фосфатное связующее, окись железа и

15 отходы медно-никелевого производства, содержит в качестве отходов медно-никелевого производства-отвальный медно-никелевый шлак фракции 20 мм и дополнительно тонкомолотый шамот

20 и этиловый эфир ортокремниевой кислоты при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: Фосфатное

связующее0,75-1,25

25

Окись железа 1,0-1,5 Отвальный медноникелевый шлак

фракции i 20 мм 4,0-4,5 Тонкомолотый

30 шамот0,25-0,35

Этиловый эфир

ортокремниевой

кислоты0,04-0,06

В качестве фосфатного связующего в предлагаемых составах жаростойких бетонов и растворов могут использоваться экстракционная ортофосфорная кислота 50-70%-ной концентрации, термическая техническая ортофосфорная кислота 60-80%-ной концентрации, алюмохромофосфатное связующее и другие фосфатные связки.

Окись желеэа представляет собой «- Сожженный при ilOO-1300 C порошок

железного сурика марки Э с удельной .поверхностью 4000-5000 . Отвальный медно-никелевый шпак представляет собой щебеночно-песчаную смесь зерен шлака фракции 5, 20 мм и 0-5 мм, взятых в соотношеНИИ 2:1 (вес.ч). Щебеночно-песчаную смесь получают путем дробления крупноразмерных кусков медно-никелевого шлака руднотермических и обеднительных печей горно-металлургических комбинатов Кольского полуострова.

В табл. i приведен зерновой состав шлакового щебня и песка.

Таблица 1

Структура шлака маломелкопористая представлена в основном кристалличес ойфазой оливина (MgO.Fe) SiO,, 0 - 65 вес. % и стекловидным 30 ецеством 30-35 вес.%.

Химический состав медно-никелеого шлака, вес.%:Si0252,5

,6,5 35

FeO + FejOa22,0

CaO4,5

MgO14,5

Тонкомолотая шамотная добавка представляет собой тонкодисперсный дд (удельная поверхность 3500-5000 CMVr) порошок глиняного шамота класса Б, В или боя шамотных изделий, полученный путем сухого помола шамотного песка фракции 1,5-3 мМ в шаровых, .. вибрационных и других мельницах.

Этиловый эфир ортокремниевой кислоты Этилсиликат - 32 или 40 представляет собой жидкую смесь тетраэтаксисилана - Si(OC2H)4- и про- ,дуктов его частичного гидролиза полиэтилсилоксанов линейной структуры - (CjHs)Si-O t-Si (C2Hs)20 -S i (C-j HS ) j отвечающего требованиям МРТУ 6-02-415-67.

Пример 1. Путем совместного 55 перемешивания в смесителе в течение 3-5 мин готовят минерешьную смесь, содержащую, вес.ч.: окись железа 1,0 отвальный медно-никелевый шлак фракции 0-25 мм 4,0 и тонкомолотый шамот 60 0,25. Затем в полученную массу вводят 0,75 вес.ч. фосфатного связующего, в котором предварительно растворены 0,04 вес.ч. этилового эфира ортокремниевой кислоты. Полученную 65

смесь вторично перемешивают в течение 5-7 мин, уплотняют методом вибрирования или прессования и отверждают на воздухе при 18-20с.

Пример 2. Путем совместного перемешивания в смесителе в течение 3-5 мин готовят минеральную смесь, содержащую, вес.ч.: окись железа l,5j отвальный медно-никелевый шлак фракции 0,25 мм 4,5 и 0,35 тонкомолотый шамот. Затем в полученную массу вводят 1,25 вес.ч. фосфатного связующего, в котором предварительно растворены 0,06 вес.ч. этилового эфира ортокремниевой кислоты. Полученную смесь вторично перемешивают в течение 5-7 мин, уплотняют методом вибрирования или прессования и отверждают на воздухе при 18-20 С.

Пример 3. Путем совместного перемешивания в смесителе в течение 3-5 мин готовят минеральную смесь, содержащую, вес.ч.: окись железа 1,3; отвальный шлак медно-никелевого производства фракции 0-25 4,3 и тонкомолотый шамот 0,3. Затем в полученную массу вводят 1,0 вес.ч. фосфатного связующего, в котором предварительно растворены 0,05 вес.ч. этилового эфира ортокремниевой кислоты. Полученную смесь вторично перемеш вают в течение 5-7 мин, уплотняют методом вибрирования или прессования и отверждают на воздухе при 18-20 с.

При взаимодействии окиси железа с фосфатным связующим образуются нормальные и кислые фосфаты железа, обладающие вяжущими свойствами и способные как самостоятельно (в зависимости от концентрации

I

в фосфатном связующем), так и в сочетании с тонкодисперсной (фракции

0,14) частью шлакового заполнителя отверждаться при комнатных температурах.

Присутствие в смеси фосфатного связующего и окиси железа достаточно большого (до 10-15% от массы щебеночно-песчанной смеси) количества тонкодисперсного шлакового заполнителя, представленного высокоактивными Са, Fe и Мд, позволяет дополнительно получить ряд труднорастворимых фосфатов перечисленных металлов, также бвпадающих вяжущими свойствами и твердеющих на холоду.

Технологический прием предварительного обжига окиси железа позволяет обезводить Ге ОзНгО; .сохранить необходимую концентрацию PjjOjB фосфатном связующем и значительно уменьшить скорость протекания реакций между фосфатным связующим и окислами FeO, СаО и МдО, входящими в состав шлака, что положительно сказывается на протекании процесса структурообразования фосфатного цементного камня и приводит к увеличению сроков начала схватывания фосфатного бетона и раствора. .

Использование в жаростойких фосфатных бетонах и растворах высокопрочного (RC. шлака 120 МПа) ишакового заполнителя специально подобранного зернового состава.обеспечивает создание прочного, плотного и жесткого скелета материала, состоящего из крупных и мелких частиц щебеночио-песчаной смеси, избыточной части окиси железа и тонкомолотой,

Удобоукладываемость смеси по осадке стандартного ионуса, см

Время до начала схватывания смеси, мин

Линейные деформации,

е ю :

при отверждении бетона

(раствора) при 20с

0,67 в течение 24 ч

после первого разогрева бетона (раствора) до

Коэффициент теплопроводности бетона раствора при 200-1000 с, ккал/ЧМ °С2

шё1мотной добавки, сцементированного в единую систему клейкими пленками сложных фосфатов железа, кал1гция и магния и других металлов, что позволяет уменьшить линейные деформации (усадку) жаростойких бетонов и растворов при отверждении и практически полностью исключить их в процессе первого разогрева до температуры службы.

0 Введение в жаростойкие фосфатные бетоны и растворы тоикомолотой шамотной добавки, обладающей несколько большей теплопроводностью чем отвальный шлак и являющейся уплотня5 ( и демпфирующей прослойкой между более прочными зернами шлакового заполнителя и окиси железа, позволяет избежать разрывов вминеральной матрице минерала, уменьшить коли0 чесТВо пор, пустот и трещин и тем самым повысить теплопроводность бетона и раствора.

Использование этилового эфира 5 ортокремниевой кислоты, вводимого в жаростойкие бетоны и растворы совместно с фосфатным связующим, позво,ляет без ухудшения вяжущих и клеящих свойств, уменьшить вязкость бетонных и растворных смесей и за счет

0 эффекта сорбции и взаимоотталкивания частиц материала придать ему повышенную пластичность, что положительно сказывается на формуемости и удобоукладываемости материала.

5

В табл. 2 приведены свойства и характеристика смесей и образцов из предлагаемого и известного жаростойких фосфатных бетонов и растворов.

Т а б л и ц а . 2.

2-3

6,5 20-25 85

1,34

0,65

0,66

2,54

Отсутствует

Отсутствует

0,67

1,35

1,34

Смаси и образцы, изготовленные из предлагаемого состава жаростойкого бетона и раствора имеют более высокие показатели удобоукладываемости и J oэффициeнтa теплопроводности: более продолжительный срок начала схватывания и значительно меньше величины линейных деформаций по сравнению со смесью и образцами, изготовленными из известного состава жаростойкого фосфатного бетона, что подтверждает преимущества и более высокие свойства жаростойкого бетона и раствора на основе фосфатного связующего, окиси железа, отвального медно-никелевого шлака, тонкомолотого шамота и этилового эфира ортокремниевой кислоты.

Формула изобретения

Сырьевай смесь для изготовления жаростойкого бетона, включающая фосфатное связукяцее, окись железа и отходы медно-никелевого производства, отличающаяся тем, что, с целью улучшения удобоуклащываемости и увеличения сроков схватывания, снижения линейных деформаций и повьлиения теплопроводности бетона, она содержит в качестве отходов медно-никелевого производства отвальный медно-никелевый шлак фракции 20 мм и дополнительно тонкомолотый шамот и этиловый эфир ортокремниевой кислоты при следующем соотношении компонентов, вес,ч.:

Фосфатное

связующее . 0,75-1,25

Окись железа 1,0-1,5 .Отвальный

медно-никелевый

шлак фракции 20 NHvi 4,0-4,5 Тонкомолотый

шамот0,25-0,35

Этиловый

эфир ортокремниевой кислоты 0,04-0,06

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 707899, кл. С 04 В 29/02, 1977.