CS266871B1

CS266871B1 - Binder for castables

Info

Publication number: CS266871B1
Application number: CS8710217A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Sevcik; Zdenek Prof Dr Ing Drsc Sauman; Zdenka Ing Novakova; Stepan Ing Zavrel
Original assignee: Sevcik Frantisek; Sauman Zdenek; Zdenka Ing Novakova; Stepan Ing Zavrel
Priority date: 1987-12-30
Filing date: 1987-12-30
Publication date: 1990-01-12
Also published as: CS1021787A1

Abstract

Pojivo pro žárobetony na bázi portlandského slínku určené do teplot použití 1 100 °C případně i výše sestává z 70 až 90 hmotnostních procent portlandského slínku, 5 až 25 hmotnostních procent oxidu křemičitého rentgenomorfní povahy s měrným povrchem nad 1,5 m2 . g'1, 0,5 až 3 hmotnostní procenta sádrovce, 0,1 až 1 hmotnostní procento ztekucující přísady například bezvodého uhličitanu sodného a 0,1 až 1 hmotnostní procento sulfonovaného kondenzátu fenolu s formaldehydem.The binder for refractory concretes based on Portland clinker intended for use at temperatures of 1,100 °C or higher consists of 70 to 90 weight percent Portland clinker, 5 to 25 weight percent of X-ray-morphous silica with a specific surface area of over 1.5 m2.g'1, 0.5 to 3 weight percent gypsum, 0.1 to 1 weight percent of a fluidizing additive, for example anhydrous sodium carbonate, and 0.1 to 1 weight percent of a sulfonated condensate of phenol with formaldehyde.

Description

Vynález se týká pojivá pro výrobu žárobetonů určených do teploty použití 1 100 °C, případně i výše, které si i po výpalu uchovávají své fyzikálně-mcchanické vlastnosti.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a binder for the production of refractory concrete intended for use temperatures up to 1100 ° C or higher, which retain their physical-mechanical properties even after firing.

Dosud se jako pojivo pro žárobetony používají běžné ceincnly porílanilskč nebo slruskoportlandské a cementy hlinilanové. Cementy portlandské jsou určeny pro žárobetony s kla- sifikační teplotou do 1 1J30 °C, cementy hlinitanové nad tyto teploty. Žárobetony s portlandskými cementy jsou podstatně dostupnější i a levnější, avšak jejich hromadnému využívání brání značný pokles mechanických pevností, ke kterému dochází při výpalu těchto hmot. Portlandské i struskoportlandské cementy udělují žárobetonu za normální teploty poměrně vysoké pevnosti, avšak výpalem nad 400 °C u nich dochází k dehydrataci původně hydratovaných fází, která je provázena uvedeným poklesem pevnosti. Navíc je tato dehydratace spojena s tvorbou oxidu vápenatého, který vzniká dehydratací portlanditu. Toto, tzv. volné vápno, je schopno opětné rehydratace, která je provázena velkými objemovými změnami, jež v praxi vedou až k rozrušení celého díla. V technické praxi se k zabránění těchto destrukcí přidává jemná příměs, která uvolňovaný oxid vápenatý chemicky váže. Tím se sice destrukci zabrání, avšak nezabrání se prudkým poklesům pevnosti. K poklesu pevnosti dále přispívá tepelná dehydratace výrazného množství ettringitu (3 CaO. A1₂O₃.3 CaSO₄. 32 H₂O), který vzniká při tuhnutí cementu reakcemi jednoho ze slínkových minerálů, vodou a sádrovcem (CaSO₄.To date, conventional porcelain or slrus-portland binders and alumina cements have been used as binder for refractory concrete. Portland cements are intended for refractory concretes with a classification temperature up to 1 1J30 ° C, aluminous cements above these temperatures. Portland cement refractory concretes are considerably more affordable and cheaper, but their massive use is hampered by the considerable decrease in mechanical strength that occurs when firing these materials. Both Portland and slag-portland cements confer refractory concrete at relatively high strength at normal temperature, but firing above 400 ° C causes dehydration of the initially hydrated phases, which is accompanied by such a decrease in strength. In addition, this dehydration is associated with the formation of calcium oxide, which results from the dehydration of portlandite. This, so-called loose lime, is capable of rehydration, which is accompanied by large volume changes, which in practice lead to the erosion of the whole work. In technical practice, a fine additive is added to prevent such destruction, which chemically binds the released calcium oxide. This will prevent destruction, but it will not prevent sharp drops in strength. Furthermore, the thermal dehydration of a significant amount of ettringite (3 CaO. Al ₂ O ₃ .3 CaSO _4. 32 H ₂ O), which arises when the cement solidifies by reaction of one of the clinker minerals, water and gypsum (CaSO ₄ ), contributes to the decrease in strength.

. 2 H₂O), který je běžně přidáván při výrobě všech portlandských cementů jako regulátor tuhnutí v množství 4 až 7 hmotnostních procent. Uvedené skutečnosti značně omezují použití žárobetonů s portlandskými cementy a je nutno používat podstatně dražší a nedostupnější cementy hlinitanové i pro ty teploty, kde by vystačily cementy portlandské. Pevnost v tlaku žárobetonů s portlandskými cementy klesá o 50 až 70 procent a po výpalu obvykle nepřekračuje hodnotu 10 až 15 MPa.. 2 H ₂ O), which is commonly added in the production of all Portland cements as a solidification regulator in an amount of 4 to 7 weight percent. This considerably limits the use of refractory concrete with Portland cements and it is necessary to use considerably more expensive and inaccessible aluminous cements even for those temperatures where Portland cements would suffice. Compressive strength of Portland cement cements decreases by 50 to 70 percent and usually does not exceed 10 to 15 MPa after firing.

Uvedené nevýhody odstraňuje pojivo pro ' žárobetony na bázi portlandského slínku podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 70 až 90 hmotnostních procent port' landského slínku, 5 až 25 hmotnostních procent oxidu křemičitého rentgenomorfní povahy s měrným povrchem nad 1,5 m² . g'¹, 0,5 až 3 hmotnostní procenta sádrovce, 0,1 až 1 hmotnostní procento ztekucující přísady, například bezvodého uhličitanu sodného, a 0,1 až 1 hmotnostní procento sulfonovaného kondenzátu fenolu s formaldehydem. je zvláště výhodné, aby portlandský slínek obsahoval maximálně 10 hmotnostních procent trikalciumaluminátu. Součet všech složek pojivá činí 100 hmotnostních procent, tedy celkovou hmotnost směsi.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the Portland clinker refractory binder according to the invention, which consists of 70 to 90 percent by weight of port clinker, 5 to 25 percent by weight of an X-ray silica with a specific surface area of more than 1.5 m ² . ^g-1, 0.5 to 3 percent by weight of gypsum, 0.1 to 1 weight percent fluidizing additives, for example anhydrous sodium carbonate, and 0.1 to 1 weight percent of sulfonated phenol formaldehyde condensate. it is particularly preferred that the Portland clinker contains a maximum of 10 weight percent tricalciumaluminate. The sum of all binder components is 100 weight percent, i.e. the total weight of the composition.

PŘEDMĚT VSUBJECT V

1. Pojivo pro žárobetony na bázi portlandského slínku, vyznačující se tím, že obsahuje 70 až 90 hmotnostních procent portlandskéhoCLAIMS 1. Portland clinker refractory binder, characterized in that it contains 70 to 90 percent by weight of Portland clinker.

Slínek portlandského cementu má obvyklý obsah alitu (3 CaO . SiO₂) a belitu (2 CaO . SiO₂), avšak množství trikalciumaluminátu (3 CaO. . AI₂O₃) musí být pod shora uvedenými hmotnostními procenty.The Portland cement clinker has a conventional content of alite (3 CaO. SiO ₂ ) and belite (2 CaO. SiO ₂ ), but the amount of tricalciumaluminate (3 CaO. Al ₂ O ₃ ) must be below the weight percent above.

Příměs oxidu křemičitého musí být leiitgenomorfní povahy s měrným povrchem nad 1,5 m². . g'¹. Při tuhnutí pojivá tato příměs chemicky reaguje již za normální teploty s přítomným hydroxidem vápenatým a vodou, čímž zabraňuje tvorbě portlanditu a tím i prudkému poklesu pevnosti hotového žárobetonu při jeho výpalu. Hydratované kalciumsilikáty, které se tvoří na místo portlanditu, zhoršují své mechanické vlastnosti podstatně méně. Regulátorem tuhnutí je sádrovec (CaSO₄ . 2 H₂O), avšak je použit ve velmi nízkém obsahu, čímž je do značné míry eliminován jeho nepříznivý vliv. Jako ztekucující přísadu lze použít lignosulfonany, soli kyseliny naftalensulfonové, močovinoformaldehydové kondenzáty, s výhodou sulfonované kondenzáty fenolu s formaldehydem, a to buď samotné, nebo ve směsi s alkalickými uhličitany.The silica additive must be of leiitgenomorphic nature with a specific surface area of more than 1.5 m ² . . g ' ¹ . When solidifying the binder, this admixture chemically reacts already at normal temperature with calcium hydroxide and water present, thus preventing the formation of portlandite and thus a sharp decrease in the strength of the finished refractory concrete during its firing. Hydrated calcium silicates, which are formed in place of portlandite, significantly deteriorate their mechanical properties. The solidification regulator is gypsum (CaSO ₄ .2H ₂ O), but it is used at a very low content, which largely eliminates its adverse effect. As liquefying agent, lignosulfonates, naphthalenesulfonic acid salts, urea-formaldehyde condensates, preferably sulfonated phenol-formaldehyde condensates, either alone or in admixture with alkali carbonates, can be used.

Vynález je blíže objasněn na příkladech konkrétního provedení.The invention is illustrated by the following examples.

Příklad 1Example 1

Pojivo pro žárobetony obsahuje 77,2 hmotnostní procenta slínku portlandského cementu, 20 hmotnostních procent oxidu křemičitého s měrným povrchem l,8m^!.g ', 2 hmotnostní procenta sádrovce, 0,3 hmotnostního procenta sulfonovaného fenolformaldehydového kondenzátu a 0,5 hmotnostního procenta bezvodého uhličitanu sodného. Tato směs byla semleta na měrný povrch 300 m². kg'¹ a z takto vyrobeného pojivá byla zhotovena zkušební tělesa z cementové pasty s obvyklou konzistencí, která vykázala následující pevnosti. Po sedmi dnech tuhnutí 75 MPa, po následném výpalu na 1 000 °C 64,7 MPa a po následné rehydrataci 65 MPa.The binder for refractory concrete contains 77.2% by weight of Portland cement clinker, 20% by weight of silica with a specific surface area of 1.8m ^! 2% by weight of gypsum, 0.3% by weight of sulfonated phenol-formaldehyde condensate and 0.5% by weight of anhydrous sodium carbonate. This mixture was ground to a specific surface of 300 m ² . kg ^-1 and the binder thus produced was subjected to cementitious paste test specimens of conventional consistency which exhibited the following strengths. After seven days of solidification of 75 MPa, after subsequent firing at 1000 ° C 64.7 MPa and subsequent rehydration of 65 MPa.

Příklad 2Example 2

Pojivo pro žárobeton obsahovalo 85,7 hmotnostních procent slínku portlandského cementu, 12 hmotnostních procent oxidu křemičitého, 1,5 hmotnostního procenta sádrovce, 0,3 hmotnostního procenta sulfonovaného fenolformaldehydového kondenzátu a 0,5 hmotnostního procenta bezvodého uhličitanu sodného. Za stejných podmínek jako v příkladu 1 byla vyrobena zkušební tělesa, která vykázala následující pevnosti. Po sedmi dnech tvrdnutí 70 MPa, po následném výpalu na 1 000 °C 49,3 MPa a po následné rehydrataci 44,2 MPa. Vzorek obdobně připravený z pasty s portlandským cementem se po výpalu na 1 000 °C rozpadá.The refractory binder contained 85.7 weight percent Portland cement clinker, 12 weight percent silica, 1.5 weight percent gypsum, 0.3 weight percent sulfonated phenol-formaldehyde condensate, and 0.5 weight percent anhydrous sodium carbonate. Test specimens having the following strengths were produced under the same conditions as in Example 1. After seven days of curing of 70 MPa, after subsequent firing at 1000 ° C, 49.3 MPa and subsequent rehydration of 44.2 MPa. Similarly, a sample prepared from Portland cement paste disintegrates after firing at 1000 ° C.

Claims

5 to 25 weight percent of an X-ray silica having a specific surface area of more than 1.5 m ² . ^g-1, 0.5 to 3 percent by weight of gypsum, 0.1 to 1 weight percent fluidizing additives, such as anhydrous sodium carbonate, and 0.1 to 1 weight percent sulfonated condensate of phenol with formaldcliydem.

CS 266 871 Bl

2. Binder for refractory concrete according to claim 1, characterized in that the Portland clinker contains a maximum of 10% by weight of tricalciumaluminate.