CN113149576A - 一种火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土 - Google Patents

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占华生
郑华
孙伙长
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陈绍鑫
王玉存
刘淑焕
田江涛
叶大俊
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Abstract

本发明提供一种火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土，所述耐热混凝土包括以下重量百分含量的组分：粒径≤8mm的微孔莫来石70～80％；氧化铝微粉0～10％；纯铝酸钙水泥10～25％。本发明的耐热混凝土具有优异体积稳定性和抗热冲击性，同时还具有较短的凝结时间，能提高施工效率和缩短施工周期，特别适用于火箭导流槽非燃气流直接烧蚀区及发射场坪部位。

Description

一种火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土
技术领域
本发明涉及建材技术领域，尤其涉及一种火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土。
背景技术
远程导弹、人造卫星以及宇宙飞船等在发射时会以排气的形式释放大量高温、高速气流。导流槽作为航天发射场关键基础设施之一，用于将这些气流导排出去以保证火箭发动机正常工作，导流槽性能的好坏，将直接影响火箭发射任务的成效。
火箭发射基地导流槽用的材料按使用部位可分为两类，一类是用于导流槽迎火面、气流锥等燃烧流直接接触的区域，另一类是用于导流槽非燃气流直接烧蚀区及发射场坪。对于火箭导流槽非燃气流直接烧蚀区及发射场坪来说，该区域的工况条件决定了导流槽材料必须具有以下性能：1、良好的体积稳定性，反复使用过程中不产生剥落性损毁；2、良好的耐高温性，反复使用过程中不产生崩裂和飞溅；3、良好的环境适应性，在不同季节都具有优异的施工性能。
早期所用的导流槽材料采用水冷却钢板，后发展成水冷却耐火混凝土，均存在施工工程任务量大，维护费用高等缺陷。为完善水冷却钢板和水冷却耐火混凝土设计的缺陷，我国于1966年启动远程导弹计划并开始导流槽耐火材料的配套研制任务，经过多年的发展及经验累积于1992年形成了GJB 1597-1993标准，后在2018年完善修订成GJB 1597A-2018标准。这两个标准中涉及的产品性能基本相同，但均存在硬化缓慢，施工周期长，施工体质量得不到保证等问题。
中国专利公开号CN101475381A公开了一种火箭发射用导流槽高强低烧蚀率耐火混凝土，其对上述标准中涉及的产品进行改进，在骨料(选用高铝砖)及各组分含量配比不变的情况下，通过将结合剂从单一的CA-60H水泥替换成CA65水泥和铝酸一钙为主矿相的混合结合剂，实现缩短凝结时间和提高强度的目的。随着航天技术的飞速发展，对导流槽材料提出了更高的要求，寻求更优异产品性能及施工性能的火箭导流槽用混凝土材料成为研发工作的重点。
发明内容
本发明的目的是提供一种火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土。本发明所述耐热混凝土具有优异的体积稳定性和抗热冲击性，同时还具有较短的凝结时间，能提高施工效率和缩短施工周期，适用于火箭导流槽领域，特别适用于火箭导流槽非燃气流直接烧蚀区及发射场坪部位。
本发明技术方案如下：
一种火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土，包括以下重量百分含量的组分：
粒径≤8mm的微孔莫来石70～80％；
氧化铝微粉0～10％；
纯铝酸钙水泥10～25％。
进一步地，所述微孔莫来石按重量百分含量计包括：Al2O3 70～74％、SiO2 25～30％、Fe2O3≤1.8％；所述微孔莫来石的物相为莫来石相，气孔率为15～23％，体积密度为2.2～2.5g/cm3。
进一步地，所述微孔莫来石的粒径分布为：30wt％的5～8mm；25wt％的3～5mm；25wt％的1～3mm；20wt％的0～1mm％。
进一步地，所述氧化铝微粉的粒度≤5μm，所述氧化铝微粉中Al2O3的重量百分含量≥99.5％。
进一步地，所述火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土，还包括以下重量百分含量的组分：调节剂0.5～1.5％。
进一步地，所述调节剂为CaO-Al2O3系物质，所述CaO-Al2O3系物质中C12A7矿物相的重量百分含量＞99％。
本发明还提供一种上述的火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土的制备方法，包括：
按计量比称量各组分，放入到强制搅拌机中充分搅拌混匀；
向强制搅拌机中加水继续充分搅拌混匀；
浇筑成型，自热养护，脱模，即得。
在一些具体的实施例中，所述火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土的制备方法包括：
按重量百分含量计称量粒径≤8mm的微孔莫来石70～80％、氧化铝微粉0～10％、纯铝酸钙水泥10～25％、调节剂0.5～1.5％，加入到强制搅拌机中搅拌1～3min至混匀；
向强制搅拌机中加水继续充分搅拌3～5min至混匀，其中，加水量为微孔莫来石、氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥和调节剂总重量的10～15％；
浇筑成型，自热养护，脱模，即得。
本发明还提供上述火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土在导流槽非燃气流直接烧蚀区及发射场坪部位中的应用。
本发明的有益效果如下：
1)本发明的火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土以特定配比的粒径≤8mm的微孔莫来石、氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥为原料，其中，微孔莫来石作为耐火材料，氧化铝微粉作为填充料，纯铝酸钙水泥作为结合剂，三者配合使用，能够显著提高材料的体积稳定性和抗热冲击性，同时还具有较短的凝结时间，能提高施工效率和缩短施工周期。
2)本发明的调节剂与纯铝酸钙水泥配合使用，在保证材料强度及质量稳定的前提下，能够进一步缩短硬化时间，从而进一步提高施工效率和缩短施工周期。
3)本发明对原料的颗粒级配进行优化，通过提高原料纯度和稳定性，以改善材料的热震性能，同时还能提高材料的施工性能，降低施工难度和缩短施工周期。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例1
按如下质量百分比配比进行配料：将粒径≤8mm的微孔莫来石原料颗粒80％，氧化铝微粉3％，纯铝酸钙水泥16％，调节剂1.0％，加水量12.8％。检测结果见下表。
Figure BDA0003031479570000041
实施例2
按如下质量百分比配比进行配料：将粒径≤8mm的微孔莫来石原料颗粒78％，氧化铝微粉4％，纯铝酸钙水泥17％，促凝剂1.0％，加水量13.0％。检测结果见下表。
Figure BDA0003031479570000042
实施例3
按如下质量百分比配比进行配料：将粒径≤8mm的微孔莫来石均质颗粒77％，氧化铝微粉4.2％，纯铝酸钙水泥17％，调节剂0.8％，加水量13.3％。检测结果见下表。
Figure BDA0003031479570000051
将实施例1-3的火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土应用于国内目某导流槽项目上，使用时间已达3年，产品综合性能稳定，未见明显异常，显著优于传统产品的使用效果。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土，其特征在于，包括的原料组分如下：粒径≤8mm的微孔莫来石70～80％，氧化铝微粉0～10％，纯铝酸钙水泥10～25％，调节剂0.5～1.5％，所述的调节剂是一种CaO-Al2O3系物质。
2.根据权利要求书1所述的火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土，其特征在于，用于火箭导流槽领域，特别的适用于导流槽非燃气流直接烧蚀区及发射场坪部位。
3.根据权利要求书1所述的火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土，其特征在于，所述的微孔莫来石原料Al2O3含量在70～74％之间，SiO2含量在25～30％之间，Fe2O3≤1.8％，物相为莫来石相，气孔率为15～23％，体密在2.2～2.5g/cm3之间。
4.根据权利要求书1所述火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土，其特征在于，所述的氧化铝微粉中Al2O3含量≥99.5％，粒度≤5μm。
5.根据权利要求书1所述的火箭导流槽用莫来石质耐热混凝土，其特征在于，所述的调节剂为一种CaO-Al2O3系物质，其中C12A7矿物相占99％以上。
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