PL190654B1

PL190654B1 - Ogniotrwały, zasadowy beton samolejny i jego zastosowanie do monolitycznego wyłożenia ogniotrwałegolub naprawy urządzeń cieplnych, oraz do wytwarzania ogniotrwałych wyrobów prefabrykowanych

Info

Publication number: PL190654B1
Application number: PL99342388A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Bugajski
Original assignee: Jerzy Bugajski
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2005-12-30
Also published as: CZ20003060A3; CA2321843A1; CA2321843C; EP0940376B1; ES2183315T3; PL342388A1; US6548435B1; DE59805407D1; ATE223359T1; BR9908451B1; SK283722B6; EP0940376A1; BR9908451A; SK12592000A3; WO1999044964A1

Abstract

1 . O gniotrw aly, zasadow y beton sam olejny lub w odna za- w iesina o duzym stezeniu na bazie M gO i/lu b rudy chrom u, z n a - m ie n n a ty m , ze zaw iera a) 76,0 do 100% w agow ych, ko rzy stn ie 80,0 do 9 8 ,5 % w agow ych w sp ierajace g o d ylatacje m aterialu o g n io trw aleg o na bazie M gO i/ lub rudy chrom owej o w ielkosci ziarna 0,1 do 45,0 µ m, k orzystnie o ziarnie o d 0,1 do 25,0 µ m, b) 0,1 do 4 ,0% w agowych co najm niej jednego dyspergatora i srodka zw ilzajacego oraz 20 do 30, korzystnie 21 do 26 czesci w agowych wody zarobow ej, w odniesieniu do fazy stalej, c) ew en tu aln ie 0,1 do 15,0% w agow ych, k o rzy stn ie 0,5 do 1 2 ,0 % w ago w y ch co najm niej jed n eg o srodka w iazacego, d) ew entualnie do 6,5% w agow ych co najm niej jednego d odatku ogniotrw alego na bazie A l2O 3, C r2O 3, Z rO 2, T iO 2, SiC, proszków m etali, nosników w egla o w ielkosci ziarna m niejszej n iz 3 m m , e ) ew entualnie 0,05 do 2,5% w agow ych co najm niej je d - nego dodatku w celu zapobiegania tw orzeniu rysy schniecia pod- czas rozgrzew ania, w zglednie w celu popraw y odpornosci na szok term iczny, ja k tez w celu zapobiegniecia infiltracji poprzez stopio- ny m etal i/lub zu zel, przy czym po dodaniu w ody zarobow ej i w ym ieszaniu w skaznik rozplyw u m a w artosc przynajm niej 80% Fig. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest ogniotrwały, zasadowy beton samolejny lub wodna zawiesina o dużym stężeniu na bazie MgO i/lub rudy chromu, zawierający:

a) 76,0 do 100% wagowych, korzystnie 80,0 do 98,5% wagowych wspierającego dylatację materiału ogniotrwałego na bazie MgO i/ lub rudy chromowej o wielkości ziarna 0,1 do 45,0 um, korzystnie o ziarnie od 0,1 do 25,0 pm;

b) 0,1 do 4,0% wagowych co najmniej jednego dyspergatora i środka zwilżającego oraz 20 do 30, korzystnie 21 do 26 części wagowych wody zarobowej, w odniesieniu do fazy stałej;

c) ewentualnie 0,1 do 15,0% wagowych, korzystnie 0,5 do 12,0% wagowych co najmniej jednego środka wiążącego;

d) ewentualnie do 6,5% wagowych co najmniej jednego dodatku ogniotrwałego na bazie A1₂O₃, Cr₂O₃, ZrO₂, TiO₂, SiC, proszków metali, nośników węgla o wielkości ziarna mniejszej niż 3 mm;

e) ewentualnie 0,05 do 2,5% wagowych co najmniej jednego dodatku w celu zapobiegania tworzeniu rysy schnięcia podczas rozgrzewania, względnie w celu poprawy odporności na szok termiczny, jak też w celu zapobiegnięcia infiltracji poprzez stopiony metal i/lub żużel, przy czym po dodaniu wody zarobowej i wymieszaniu wskaźnik rozpływu ma wartość przynajmniej 80%.

Beton według wynalazku o składzie podanym powyżej jest betonem drobnoziarnistym, i jako taki nadaje się do zastosowania do wyłożenia poprzez odlewanie bardzo wąskich szczelin np. < 10 mm, lub jako wodna zawiesina o dużym stężeniu - nadaje się do produkcji np. prasowanych na sucho lub ubijanych, zwartych ogniotrwałych cegieł. Poza tym jest korzystne, jeżeli również zgodnie z powyższymi cechami, zostaną użyte ewentualnie środki wiążące oraz ogniotrwałe lub inne dodatki. Własności dylatacyjne można uzyskać jedynie przy doskonałym zdyspergowaniu, czyli rozdrobnieniu dużych, twardych zgrupowań cząstek w zawiesinie. Zjawisko to ma miejsce, gdy wodna zawiesina o dużym stężeniu, otrzymana tak, że spełnia cechy wymienione powyżej, jest użyta do produkcji ogniotrwałych cegieł. W tym przypadku jest konieczne bardzo dobre zdyspergowanie zawiesiny, aby uzyskać zwartą, jednorodną osnowę ogniotrwałych cegieł.

W jednym z korzystnych wariantów realizacji betonu według wynalazku dyspergatory i środki wiążące mają własności wybitnie hamujące uwodnienie MgO.

W innym korzystnym wariancie realizacji beton według wynalazku jako ogniotrwały materiał na bazie MgO wspierający dylatację zawiera spiek magnezji, topioną magnezję i/lub magnezję kaustyczną, a materiał ogniotrwały, również na bazie MgO, zawiera spiek magnezji, topioną magnezję, spiek magnezjowo-chromitowy i/lub topione ziarna magnezjowochromitowe.

190 654

W jeszcze innym korzystnym wariancie realizacji beton według wynalazku zawiera jeden lub kilka środków wiążących wybranych z grupy: fosforanów, siarczanów, mikrokrzemionki, szkła wodnego, cementów korundowych, glin, związków boru i/lub spoiw działających czasowo.

W kolejnym korzystnym wariancie realizacji beton według wynalazku jako ogniotrwały dodatek zawiera kalcynowany tlenek glinu, korund topiony, spinel MA, tlenek chromowy, tlenek cyrkonowy, tlenek tytanowy, węglik krzemowy, proszek magnezu, proszek krzemu, proszek aluminium, proszek żelaza, proszek żelazochromu, sadza i/lub grafit, przy czym ogniotrwałe dodatki posiadaj ą uziarnienie między 0,1 pm a 3 mm,

W następnym korzystnym wariancie realizacji betonu według wynalazku dyspergator i środek zwilżający jest wielofunkcyjnym polielektrolitem lub solą wielozasadowych kwasów karboksylowych.

W dalszym korzystnym wariancie realizacji beton według wynalazku jako dyspergator zawiera aminę, podstawioną jednym lub więcej podstawnikiem azotowym: -C2H4OR-, -H, -CH3, C2H5, -C(Ch₃)2CH2OH, przy czym R = H lub R = C2H4.

W jeszcze innym korzystnym wariancie realizacji beton według wynalazku jako dodatek zawiera włókna organiczne i/lub włókna stalowe i/lub kuliste, wyparowujące lub dające się usunąć podczas wypalania materiałów o średnicy 5 do 80 pm.

Przedmiotem wynalazku jest również ogniotrwały, zasadowy beton samolejny na bazie MgO i/lub rudy chromu, zawierający:

a) 35,0 do 85,0% wagowych, korzystnie 55,0 do 75,0% wagowych materiału ogniotrwałego na bazie MgO i/ lub rudy chromowej o wielkości ziarna 0,045 do 15,0 mm;

b) 15,0 do 50,0% wagowych, korzystnie 25,0 do 42,0% wagowych wspierającego dylatację materiału ogniotrwałego na bazie MgO i/ lub rudy chromowej o wielkości ziarna 0,1 do 45,0 pm, korzystnie o ziarnie od 0,1 do 25,0 pm;

c) 0,1 do 4,0% wagowych co najmniej jednego dyspergatora i środka zwilżającego oraz 5 do 10 wagowych wody zarobowej, w odniesieniu do fazy stałej;

d) 0,1 do 15,0% wagowych, korzystnie 1,0 do 10,0% wagowych co najmniej jednego środka wiążącego;

e) ewentualnie do 6,5% wagowych co najmniej jednego dodatku ogniotrwałego na bazie AI2O3, &2O3, ZrC2, T1O2, SiC, proszków metali, nośników węgla o wielkości ziarna niniejszej niż 3 mm;

f) ewentualnie 0,05 do 2,5% wagowych co najmniej jednego dodatku w celu zapobiegania tworzeniu rysy schnięcia podczas rozgrzewania, względnie w celu poprawy odporności na szok termiczny, jak też w celu zapobiegnięcia infiltracji poprzez stopiony metal i/lub żużel, przy czym po dodaniu wody zarobowej i wymieszaniu wskaźnik rozpływu ma wartość przynajmniej 80%.

Beton o składzie podanym powyżej realizuje zadania postawione dla mieszaniny drobno-gruboziarnistej. Również w tym przypadku muszą być spełnione wymienione powyżej cechy dla mieszaniny drobnoziarnistej, aby uzyskać samorzutny rozpływ zasadowego betonu według wynalazku, przy czym konieczne jest tutaj zastosowanie środków wiążących. Wyłożenie lub formowanie betonu według tego wariantu realizacji wynalazku może zachodzić przez odlewanie lub pompowanie. Beton taki może służyć do przeprowadzania wyłożeń monolitycznych lub napraw urządzeń cieplnych i/lub do produkcji elementów prefabrykowanych, produktów funkcyjnych lub porowatych, izolacyjnych produktów ogniotrwałych.

W jeszcze innym korzystnym wariancie realizacji beton według wynalazku zawiera jeden lub kilka środków wiążących wybranych z grupy: fosforanów, siarczanów, mikrokrze8

190 654 mionki, szkła wodnego, cementów korundowych, glin, związków boru i/lub spoiw działających czasowo.

W kolejnym korzystnym wariancie realizacji beton według wynalazku jako ogniotrwały dodatek zawiera kalcynowany tlenek glinu, korund topiony, spinel MA, tlenek chromowy, tlenek cyrkonowy, tlenek tytanowy, węglik krzemowy, proszek magnezu, proszek krzemu, proszek aluminium, proszek żelaza, proszek żelazochromu, sadza i/lub grafit, przy czym ogniotrwałe dodatki posiadaj ąuziamienie między 0,1 pm a 3 mm.

W dalszym korzystnym wariancie realizacji beton według wynalazku jako dyspergator zawiera aminę, podstawioną jednym lub więcej podstawnikiem azotowym: -C₂H₄OR-, -H, -CH₃, C₂H₅, -C(CH₃)₂CH₂OH, przy czym R = H lub R = C₂H₄.

Ponadto, przedmiotem wynalazku jest zastosowanie betonu według wynalazku do monolitycznego wyłożenia ogniotrwałego lub naprawy urządzeń cieplnych, oraz do wytwarzania ogniotrwałych wyrobów prefabrykowanych takich, jak elementy prefabrykowane, produkty funkcjonalne, ogniotrwałe produkty porowate i/lub prasowane na sucho lub ubijane zwarte cegły ogniotrwałe, przy czym jako urządzenia cieplne są rozumiane: kadź, reaktor, piec, pojemnik reakcyjny, metalurgiczny pojemnik zbiorczy i do transportu, kadź pośrednia, konwertor, nagrzewnica powietrza oraz rynna w przemyśle stalowniczym, metalowym, cementowniczym, wapienniczym, gipsowym, chemicznym oraz w innych branżach przemysłowych.

Zasadowy beton według wynalazku, o cechach podanych powyżej, pod dodaniu wody zarobowej i wymieszaniu, jest w stanie rozpływać się samorzutnie i jednorodnie, bez koniecznego w przypadku tiksotropowych betonów zagęszczenia poprzez wibrację, czyli bez użycia dodatkowej energii. Poprzednio opisany test konsystencji według ASTMC-860 służy do oceny zdolności rozpływu betonu, przy czym wskaźnik rozpływu powinien wynosić przynajmniej 80%.

Znaczne spowolnienie uwodnienia materiałów na bazie MgO, użytych do produkcji masy, jest koniecznym warunkiem dla zastosowania w praktyce zasadowego betonu samolejnego. Zostało to osiągnięte poprzez użycie dyspergatorów i środków wiążących, przy czym w pierwszej odmianie wynalazku, środki te mogą być stosowane, podczas gdy w drugiej odmianie wynalazku środki te są stosowane zawsze. Stopień uwodnienia kalcynowancgo MgO był po zetknięciu z zastosowanym roztworem dyspergatora pięciokrotnie mniejszy, niż po zetknięciu z wodą. Test został przeprowadzony 30 minut przy 25 °C, po czym nastąpiło szybkie suszenie przy 160°C. Wyznaczenie stopnia uwodnienia przebiegło wagowo, przy czym stopień uwodnienia 100% odpowiada całkowitemu przekształceniu MgO w Mg(OH)₂. Wysuszone lub wypalone próbki z zasadowego betonu samolejnego nie wykazywały żadnych uszkodzeń wskutek hydratacji. Zastosowanie proszków MgO wstępnie obrobionych np. kwasami karboksylowymi jest jedną z możliwości zmniejszenia hydratacji zasadowych betonów samolejnych.

Ponieważ opis patentowy EP 0525394 BI dotyczy kwaśnego betonu samolejnego, a na podstawie procesu przedstawionego w opisie EP 0448156 Al nie można uzyskać betonu o właściwościach samolejnych, wobec tego obydwa dokumenty nie dotyczą w najmniejszym stopniu zakresu niniejszego wynalazku.

Zasadowy beton samolejny w wielu z zastosowań według wynalazku wykazuje następujące korzystniejsze właściwości w porównaniu z glinowymi betonami samolejnymi: lepszą odporność na korozję i erozję w przypadku agresywnych żużli, stopionych metali i atmosfery pieca i/lub korzystniejszą relację koszt wydajność.

Możliwości zastosowania drobnoziarnistego i drobno-gruboziarnistego betonu ogniotrwałego przedstawiają poniżej w przykładzie.

190 654

Krzywa rozpływu przedstawiona na fig. 1, wykazuje, że następujące cechy charakterystyczne są decydujące dla uzyskania wysokiej dylatacji i samorzutnego rozpływu zasadowego betonu według wynalazku:

- odpowiednie dopasowanie składu ziarnowego,

- chemiczne i fizyczne właściwości frakcji granulometrycznej < 45 pm,

- rodzaj i ilość dyspergatora. Zgodnie z najkorzystniejszą odmianą roztwór zarobowy jest dodawany z dokładnością do 0,2% wagowych.

Korzystnie dyspergatory i środki wiążące mają własności wybitnie hamujące uwodnienie MgO, a jako ogniotrwały materiał na bazie MgO wspierający dylatację ogniotrwały zasadowy beton samolejny według wynalazku zawiera spiek magnezji, topioną magnezję i/lub magnezję kaustyczną a materiał ogniotrwały, również na bazie MgO, zawiera spiek magnezji, topioną magnezję, spiek magnezjowo-chromitowy i/lub topione ziarna magnezjowochromitowe i jeden lub kilka środków wiążących wybranych z grupy: fosforanów, siarczanów, mikrokrzemionki, szkła wodnego, cementów korundowych, glin, związków boru i/lub spoiw działających czasowo. Również korzystnie jako ogniotrwały dodatek stosuje się kalcynowany tlenek glinu, korund topiony, spinel MA, tlenek chromowy, tlenek cyrkonowy, tlenek tytanowy, węglik krzemowy, proszek magnezu, proszek krzemu, proszek aluminium, proszek żelaza, proszek żelazochromu, sadza i/lub grafit, przy czym ogniotrwałe dodatki posiadają uziarnienie między 0,1 pm a 3 mm.

W innym rozwiązaniu, korzystnie dyspergator i środek zwilżający jest wielofunkcyjnym polielektrolitem lub solą wielozasadowych kwasów karboksylowych. Korzystnie dyspergator obejmuje aminę, podstawioną jednym lub więcej podstawnikiem azotowym: -C2H4OR-, -H, CH₃, C2H5, -C(CH₃)2CH₂OH, przy czym R = H lub R = C2H4.

Wskazane jest również zastosowanie jako dodatku włóknien organicznych i/lub włókien stalowych i/lub kulistych, które mogą wyparowywać lub być usuwane podczas wypalania materiałów o średnicy 5 do 80 pm.

W korzystnym wariancie realizacji wynalazku stwierdzono, że użyte dyspergatory i spoiwa wiążące znacznie spowalniają uwodnienie MgO w betonie według wynalazku.

Do ogniotrwałych materiałów na bazie MgO o frakcji granulometrycznej < 45 pm zalicza się zwłaszcza syntetyczne odmiany tlenku magnezu, takie jak magnezja kaustyczna, magnezja spieczona lub magnezja topiona. Proszki MgO uzyskane poprzez spiekanie rozpyłowe też są zaliczane do magnezji kaustycznej. Tego rodzaju ogniotrwałe, wspierające dylatację materiały mogą zostać z korzyścią użyte zarówno zgodnie z pierwszą odmianą wynalazku, jak też zgodnie z drugą odmianą wynalazku. Ogniotrwały materiał również na bazie MgO o ziarnistości do 15 mm składa się ze magnezji spieczonej, magnezji topionej, spieku magnezowochromitowego i/lub topionego ziarna magnezjowo-chromitowego.

Jedną z zalet ogniotrwałego betonu samolejnego według wynalazku jest możliwość użycia jednego lub kilku rodzajów spoiw wiążących. Beton według wynalazku może zawierać jeden lub kilka środków wiążących wybranych z grupy: fosforanów, siarczanów, mikrokrzemionki, szkła wodnego, cementów korundowych, glin, związków boru i/lub spoiw działających czasowo. Mogą być zastosowane niektóre wiązania chemiczne, hydrauliczne, jak też oddziaływania istniejące jedynie przez pewien czas, a utwardzony beton ma właściwości fizyczne porównywalne z właściwościami tiksotropowego betonu zasadowego.

W betonie według wynalazku stosuje się jako ogniotrwałe dodatki kalcynowany tlenek glinu, korund topiony, spinel MA, tlenek chromowy, tlenek cyrkonowy, tlenek tytanowy, węglik krzemowy, proszek magnezu, proszek krzemu, proszek aluminium, proszek zelaza, proszek żelazochromu, sadza i/lub grafit, przy czym ogniotrwałe dodatki posiadają uziamienie ΓηίρΗτν ni nm a 3 mm i w zależności od rodzaiu dodatku moea wnłvwać na własności i za----X---J -7- l----- — ---- - O «- -* stosowanie betonu.

Dzięki ogniotrwałym dodatkom można znacznie podwyższyć temperaturową odporność mechaniczną betonu, odporność na infiltrację i/lub odporność na szoki termiczne.

Do rozwiązania postawionego w wynalazku zadania znacznie przyczyniły się chemiczne badania powierzchni i Teologiczne badania wodnej zawiesiny MgO < 45 μηι. Znajomość mechanizmu dyspergowania jest korzystna przy wyborze dodatków ogniotrwałych, jak też rodzaju i ilości środka wiążącego.

190 654

Wzajemne oddziaływanie tych składników na drobnoziarnistą frakcję ogniotrwałego materiału na bazie MgO i/łub rudy chromowej może spowodować zanik łub wzmocnienie dylatacyjnych własności i samorzutnego rozpływu. Z grupy fosforanów, znanych jako chemiczne środki wiążące, nadają się np. tylko nieliczne do zasadowego betonu samolejnego, jeśli jako dyspergator, którym może być polielektrolit lub sól wielozasadowych kwasów karboksylowych, zostanie użyty określony rodzaj polielektrolitu.

Zastosowanie określonych amin podstawionych jednym lub większą liczbą podstawników azotowych: -C2H40R-, -H, -CH3, C2H5, -ąCHshCHfeOH, przy czym R = H lub R = C2H4, wpływa korzystnie na zdyspergowanie i własności dylatacyjne zasadowego betonu samolejnego. To oddziaływanie jest wywołane wskutek adsorpcji amin oraz zmiany potencjału zeta cząsteczek MgO w zawiesinie.

Beton według wynalazku może zawierać jako dodatki włókna organiczne i/lub włókna stalowe i/lub kuliste, wyparowujące lub dające się usunąć podczas wypalania materiałów o średnicy 5 do 80 pm mają zróżnicowane działanie. Włókna organiczne mogą np. zapobiec powstawaniu rysy schnięcia podczas procesu rozgrzewania. Włókna stalowe przyczyniają się do poprawy odporności na szok termiczny zasadowego betonu samolejnego.

Zmniejszenie infiltracji stopionych metali i żużli wskutek działania kapilarnego można uzyskać poprzez będący przedmiotem wynalazku dodatek np. wyparowujących lub dających się usunąć podczas wypalania materiałów o kształcie kulistym i średnicy od 5 do 80 pm.

Zasadowy beton samolejny według wynalazku ze względu na jego własności można stosować wszędzie tam, gdzie dotychczas używano tiksotropowe betony zasadowe, czyli do ogniotrwałego monolitycznego wyłożenia lub naprawy urządzeń cieplnych, jak też do bezwibracyjnej produkcji formowanych wyrobów ogniotrwałych, takich jak elementy prefabrykowane, produkty funkcjonalne, ogniotrwałe produkty porowate i poza tym do produkcji prawowanych na sucho lub ubijanych, zwartych cegieł ogniotrwałych.

Do urządzeń cieplnych, które zgodnie z doświadczeniem są wykładane zasadowymi materiałami ogniotrwałymi, zaliczają się zgodnie z cechami wymienionymi powyżej, kadzie, reaktory, pojemniki reakcyjne, metalurgiczne pojemniki zbiorcze i do transportu, kadzie pośrednie, piece, konwertory, nagrzewnice powietrza, rynny w przemyśle stalowniczym, metalowym, cementowniczym, wapienniczym, gipsowym, chemicznym oraz w innych branżach przemysłowych.

Wynalazek poniżej wyjaśniono za pomocą przykładów.

Przykłady 1 do 3 dotyczą wynalezionego betonu samolejnego o różnym składzie zgodnie z drugą odmianą wynalazku, a dalsze przykłady przedstawiają dylatacyjną masę ogniotrwałą według wynalazku, zgodnie z pierwszą odmianą wynalazku.

Przykładl

Skład dylatacyjnej masy samolejnej, na bazie magnezji, wiązania fosforanem mikrokrzemionką według wynalazku:

Spieczona magnezja 98,5% MgO Topiona magnezja 98,3% MgO Magnezja kalcynowana > 97,0% MgO Spoiwo fosforanowe Spoiwo na bazie mikrokrzemionki Proszek krzemu

Razem suchej masy

Wiplnfiinkrvinv nolielektrolit

-----------, . —J --------- 0,045 do 5 mm < 0,045% nm <0 0,045% mm

Woda

Roztwór zarobowy, odniesiony do ilości fazy stałej w suchej masie

66,0% wagowych 155')% wagowych 15,0% wngowych

15)% wagowy^ 2,0% wagowych

15)%wagowych 100.0% wagowych 0.7% wagowych 7,8% wagowych 8.5% wagowych

Przykład 2

Skład dylatacyjnego betonu samolejnego, na bazie magnezji, wiązanego hydraulicznie, według wynalazku:

190 654

Spieczona magnezja 98,5% MgO 0045 do 5 mm

Topiona magnezja 98,3% MgO < 0.045% mm

Magnezja kalcynowana > 97,0% MgO < 0,045% mm

Kalcynowany tlenek glinu 0,2 do <50 (im

Cement glinowy > 69% wagowych AI2O3

Razem suchej masy

Wielofunkcyjny polielektrolit

Amina

Woda

Roztwór zarobowy, odniesiony do ilości fazy stałej w suchej masie

65,0% wagowych 15,0% wagowy·^ 12,0%

3,0% wagowa'ch 5.0% w^,agowych

00,0% wagowy-eH 0,4%

0,2% νΛ^ΌΑΝι 6.9% \νοβι)\ννο1ι 7,5% wwagowyci

Przykład 3

Skład dylatacyjnego betonu samolejnego, na bazie magnezji i chromitu, wiązania fosforanem mikrokrzemionką według wynalazku:

0,045 do 5 mm 0 do 1,5 mm < 0,045% mm < 0045% mm

Spieczona magnezja 98,5% MgO Chromit Transval Topiona magnezja 98,3% MgO Magnezja kalcynowana > 97,0% MgO Spoiwo fosforanowe Spoiwo na bazie mikrokrzemionki Razem suchej masy Sól sodowa wielozasadowych kwasów karboksylowych Amina

Roztwór zarobowy, odniesiony do ilości fazy stałej w suchej masie

31,0% wagowych 35,0% wagowych 11,0% wagowych 11,0% wagowyyb 2,0% wagowych 2,0% wagowych 100,0% wwagowdi 0,4% wwagowyc

00,3ο waggwych

8,5% wwagowyc

Przykład 4

Skład dylatacyjnego betonu samolejnego, na bazie magnezji, wiązanego mikrokrzemionką, według wynalazku:

Spieczona magnezja 98,5% MgO	0,045 do 5 mm	49,8% wagowych
Magnezja kalcynowana > 97,0% MgO	< 004-5% mm	7,0% wagowych
Naturalny organiczny polimer		0,2% wargOwych
Spoiwo na bazie mikrokrzemionki		30% wagowych
Razem suchej masy		100,0% wagowych
Wielofunkcyjny polielektrolit		0,4% wmgowych
Amina		0,3% wago\wych
Woda		23,4% wagowych

Roztwór zarobowy, odniesiony do ilości fazy stałej w suchej masie 25,5% wagowych W betoniarce o wymuszonym mieszaniu zarobu mieszano suche składniki masy z przykładów 1 do 4 początkowo na sucho, a potem 6 do 15 minut z podaną ilością roztworu zarobowego. W tabeli 1 przedstawiono zdolność rozpływu po wymieszaniu oraz własności fizyczne utwardzonego betonu ogniotrwałego, wysuszonego przy 160°C i wypalonego przy 900°C lub 1500°C.

190 654

Tabela 1

Wskaźnik rozpływu Fo i fizyczne wartości kontrolne zasadowej masy samolejnej z 15 przykładów 1 do 4, Gp (gęstość pozorna), Po (porowatość otwarta), Ws (wytrzymałość na ściskanie na zimno)

	Przykład 1	Przykład 2	Przykład 3	Przykład 4
Woda zarobowa % wagowych	7,8	6,9	7,8	23,4
Fo, %	105	90	120	130
Po wysuszeniu przy 160°C Gp, g/cm,	2,71	2,78	2,84	2,17
Po, %obj	17,7	16,8	14,0	28,3
Ws, N/mm2	34	39	44	32
Po wypaleniu przy 900°C Gp, g/cm,	2,68	2,75	2,78	2,06
Po, %obj	22,1	19,5	23,1	36,8
Ws, N/mm2	17	23	12	8
Po wypaleniu przy 1500°C Gp, g/cm³	2,82	2,92	2,94	2,23
Po, % obj.	18,7	143	20,6	27,4
Ws, N/mm²	45	41	27	1 28

Kontrolne wartości fizyczne zasadowego dylatacyjnego betonu samolejnego przedstawione w tabeli 1 wskazują na to, iż dorównują one poziomowi wartości fizycznych tiksotropowych betonów na bazie MgO z porównawczym spoiwem wiążącym. Zwiększenie wytrzymałości ogniotrwałego betonu będącego przedmiotem wynalazku jest możliwe poprzez użycie większej ilości spoiwa wiążącego. Może to jednak w pewnych przypadkach negatywnie oddziaływać na chemiczną odporność i ogniotrwałość pod obciążeniem.

Zasadowa, uwodniona, dylatacyjna masa według przykładu 4 nie ma w praktyce odpowiednika ze strony zasadowej tiksotropowej masy ogniotrwałej z porównywalnym drobnoziarnistym składem. Stopień hydratacji masy z przykładu 4, wyznaczony przy 60°C, 24 godzin (g) i względnej wilgotności powietrza 100%, wynosił 21%.

Przykład 5 jak też przykłady przeciwstawne dla przykładów 4 i 5 zostały podane w celu lepszego opisania uzyskanej odporności na hydratację materiałów zawierających MgO i zdolność rozpływu betonu ogniotrwałego, wytworzonego zgodnie lub niezgodnie z cechami charakterystycznymi przedmiotu niniejszego wynalazku.

Przykład przeciwstawny dla przykładu 4

Drobnoziarnista masa ogniotrwała na bazie tlenku glinu wiązana mikrokrzemionką·

Topiona magnezja 98,3% MgO < 0,045% mm

Magnezja kalcynowana > 97,0% MgO < 0,045% nmi

Sześciometafosforan sodowy

Spoiwo na bazie mikrokrzemionki

Razem suchej masy

Tlenek boru

Woda

Roztwór zarobowy (nasycony roztwór boru), odniesiony do ilości fazy stałej w suchej masie

49,8% w-agowych 47,0% wagowych

0.2% wagowych 3,0% wagowych

100,0% wagowych 0.9% wagowych 34.1% wagowych “f C ΛΟ/ ,, wa^hmui

Wskaźnik rozpływu Fo = O, masa nie jest samolejna

Stopień uwodnienia 0,1%, test przy 60°C, 24 g, względna wilgotność powietrza 100% Pomimo bardzo niskiego stopnia hydratacji, masa ta nie posiada właściwości samolejnych. Beton ogniotrwały będący przedmiotem wynalazku, lub zawiesina na bazie MgO mogą być tak zestawione, że wskutek działania dyspergatora i spoiwa wiążącego, użytych według

190 654 wynalazku, uwodnienie będzie szczególnie skutecznie spowolnione. Rozwiązanie to przedstawiono w przykładzie 5, w którym użyto bardzo drobnoziarnistej i przez to szczególnie podatnej na uwodnienie magnezji kaustycznej.

Przykład 5

Dylatacyjna, drobnoziarnista masa według wynalazku na bazie magnezji ma następujący skład:

Magnezja kalcynowana > 97,0% MgO < 0,045% mm Hydrauliczne spoiwo wiążące Razem suchej ma_sy Wielofunkcyjny polielektrolit Dyspergator

Woda

Roztwór zarobowy, odniesiony do ilości fazy stałej w suchej masie Wskaźnik rozpływu Fo = 120%

Stopień uwodnienia 5%, test przy 60°C, 24 g, względna wilgotność powietrza 100%

Przykład przeciwstawny do przykładu 5 Drobnoziarnista masa na bazie magnezji:

94,0% wagowych 6,0% wagoowyh

100,0% wago\w^ch 2,0% wagoowrh 1,0% wagowych

33,0% wwagowyłi

38,0% wagowych

Magnezja kalcynowana > 97,0% MgO Hydrauliczne spoiwo wiążące Razem suchej masy Sześciometafosforan sodowy Tlenek boru

Woda < 0,045% mm

94,0% wagowych

6,0% wagoowch

1(10,0% lywago^yc

0,2% wwagow^ 1,3% wwagow^ 50,0% wwagowyc

Roztwór zarobowy (nasycony roztwór boru z sześciometafosforanem sodowym), odniesiony do ilości fazy stałej w suchej masie 51,1^ w-wgowych

Wskaźnik rozpływu Fo = 0, masa nie jest samolejna

Stopień uwodnienia 31%, test przy 60°C, 24 g, względna wilgotność powietrza 100%.

Z przykładów przeciwstawnych do przykładów 4 i 5 wynika, że zastosowanie znanego środka, używanego w praktyce do ochrony MgO przed hydratacją, czyli nasyconego roztworu boru oraz sześciometafosforanu sodu jako dyspergatora, jakkolwiek zmniejsza uwodnienie MgO, ale nie umożliwia samorzutnego rozpływu zasadowego betonu ogniotrwałego, pomimo bardzo dużej ilości wody zarobowej. W wymienionych przeciwstawnych przykładach zastosowano surowce MgO wspomagające dylatację i wskutek tego samorzutny rozpływ, ale dyspergator nie był zgodny z wynalazkiem.

Przykład przeciwstawny do przykładu 5 wykazuje, że bardzo drobnoziarnista magnezja kalcynowana nie była przez nasycony roztwór boru tak skutecznie chroniona przed uwodnieniem, jak w przykładzie 5. Poza tym wiadomo, że jakkolwiek kwas borowy chroni tlenek magnezu przed uwodnieniem, to jednak wpływa negatywnie na ogniotrwałość juz przy stężeniu 0,05%.

Dla porównania: stopień uwodnienia bardzo drobnoziarnistej magnezji kalcynowanej w wodzie bez dyspergatora i spoiwa wiążącego, wyznaczony przy 60^UC, 24 godzin w H.10% względnej wilgotności powietrza, wynosił 85%.

Na fig. 1 przedstawiono wznoszące i opadające krzywe rozpływu (oznaczone strzałkami) dla dylatacyjnej wodnej zawiesiny MgO < 45 gm z dwoma różnymi zawartościami 75% lub 78% MgO. Skład roztworu zarobowego odpowiada temu z przykładu 5. Wyznaczenie krzywych rozpływu odbyło się przy pomocy układu pomiarowego stożek/płytka.

190 654

Fig.I t MgO 78H W Mo07fl%

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1· Ogniotrwały, zasadowy beton samolejny lub wodna zawiesina o dużym stężeniu na bazie MgO i/lub rudy chromu, znamienna tym, że zawiera:

a) 76,0 do 100% wagowych, korzystnie 80,0 do 98,5% wagowych wspierającego dylatację materiału ogniotrwałego na bazie MgO i/ lub rudy chromowej o wielkości ziarna 0,1 do 45,0 gm, korzystnie o ziarnie od 0,1 do 25,0 gm;

b) 0,1 do 4,0% wagowych co najmniej jednego dyspergatora i środka zwilżającego oraz 20 do 30, korzystnie 21 do 26 części wagowych wody zarobowej, w odniesieniu do fazy stałej;

c) ewentualnie 0,1 do 15,0% wagowych, korzystnie 0,5 do 12,0% wagowych co najmniej jednego środka wiążącego;

d) ewentualnie do 6,5% wagowych co najmniej jednego dodatku ogniotrwałego na bazie AbO;,, Cr₂O3, ZrO₂, TiO₂, SiC, proszków metali, nośników węgla o wielkości ziarna mniejszej niż 3 mm;

e) ewentualnie 0,05 do 2,5% wagowych co najmniej jednego dodatku w celu zapobiegania tworzeniu rysy schnięcia podczas rozgrzewania, względnie w celu poprawy odporności na szok termiczny, jak tez w celu zapobiegnięcia infiltracji poprzez stopiony metal i/lub żużel, przy czym po dodaniu wody zarobowej i wymieszaniu wskaźnik rozpływu ma wartość przynajmniej 80%·
2. Beton według zastrz. 1, znamienny tym, że dyspergatory i środki wiążące mają własności wybitnie hamujące uwodnienie MgO.
3. Beton według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ogniotrwały materiał na bazie MgO wspierający dylatację zawiera spiek magnezji, topioną magnezję i/lub magnezję kaustyczną, a materiał ogniotrwały, również na bazie MgO, zawiera spiek magnezji, topioną magnezję, spiek magnezjowo-chromitowy i/lub topione ziarna magnezjowo-chromitowe.
4. Beton według zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera jeden lub kilka środków wiążących wybranych z grupy: fosforanów, siarczanów, mikrokrzemionki, szkła wodnego, cementów korundowych, glin, związków boru i/lub spoiw działających czasowo.
5. Beton według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ogniotrwały dodatek zawiera kalcynowany tlenek glinu, korund topiony, spinel Ma, tlenek chromowy, tlenek cyrkonowy, tlenek tytanowy, węglik krzemowy, proszek magnezu, proszek krzemu, proszek aluminium, proszek żelaza, proszek żelazochromu, sadza i/lub grafit, przy czym ogniotrwałe dodatki posiadają uziamienie między 0,1 gm a 3 mm.
6. Beton według zastrz. 1, znamienny tym, że dyspergator i środek zwilżający jest wielofunkcyjnym polielektrolitem lub solą wielozasadowych kwasów karboksylowych.
7. Beton według zastrz. 1, znamienny tym, że jako dyspergator zawiera aminę, podstawioną jednym lub więcej podstawnikiem azotowym: -C2H4OR-, -H, -CH3, C2H5, -C(CH3)2CH2OH, przy czym R = H lub R = CLIL.
8. Beton według zastrz. 1, znamienny tym, że jako dodatek zawiera włókna organiczne i/lub włókna stalowe i/lub kuliste, wyparowujące lub dające się usunąć podczas wypalania materiałów o średnicy 5 do 80 gm.

.. _______u-a_____ ____ .....
9. zastosowanie betonu o składzie określonym w zastiz.

1 ______

1, do monolitycznego wyiożenia ogniotrwałego lub naprawy urządzeń cieplnych, oraz do wytwarzania ogniotrwałych wyrobów prefabrykowanych takich, jak elementy prefabrykowane, produkty funkcjonalne, ogniotrwałe produkty porowate i/lub prasowane na sucho lub ubijane zwarte cegły ogniotrwałe, przy czym jako urządzenia cieplne są rozumiane: kadź, reaktor, piec, pojemnik reakcyjny, metalurgiczny pojemnik zbiorczy i do transportu, kadź pośrednia, konwertor, nagrzewnica

190 654 powietrza oraz rynna w przemyśle stalowniczym, metalowym, cementowniczym, wapienniczym, gipsowym, chemicznym oraz w innych branżach przemysłowych.
10. Ogniotrwały, zasadowy beton samolejny na bazie MgO i/lub rudy chromu, znamienny tym, że zawiera:

a) 35,0 do 85,0% wagowych, korzystnie 55,0 do 75,0% wagowych materiału ogniotrwałego na bazie MgO i/ lub rudy chromowej o wielkości ziarna 0,045 do 15,0 mm;

b) 15,0 do 50,0% wagowych, korzystnie 25,0 do 42,0% wagowych wspierającego dylatację materiału ogniotrwałego na bazie MgO i/ lub rudy chromowej o wielkości ziarna 0,1 do 45,0 pm, korzystnie o ziarnie od 0,1 do 25,0 pm;

c) 0,1 do 4,0% wagowych co najmniej jednego dyspergatora i środka zwilżającego oraz 5 do 10 wagowych wody zarobowej, w odniesieniu do fazy stałej;

d) 0,1 do 15,0% wagowych, korzystnie 1,0 do 10,0% wagowych co najmniej jednego środka wiążącego;

e) ewentualnie do 6,5% wagowych co najmniej jednego dodatku ogniotrwałego na bazie AI2O3, &2O3, ZrO2, Ti0>2, SiC, proszków metali, nośników węgla o wielkości ziarna mniejszej niż 3 mm;

f) ewentualnie 0,05 do 2,5% wagowych co najmniej jednego dodatku w celu zapobiegania tworzeniu rysy schnięcia podczas rozgrzewania, względnie w celu poprawy odporności na szok termiczny, jak też w celu zapobiegnięcia infiltracji poprzez stopiony metal i/lub żużel, przy czym po dodaniu wody zarobowej i wymieszaniu wskaźnik rozpływu ma wartość przynajmniej 80%.
11. Beton według zastrz. 10, znamienny tym, że dyspergatory i środki wiążące mają własności wybitnie hamujące uwodnienie MgO.
12. Beton według zastrz. 10, znamienny tym, że jako ogniotrwały materiał na bazie MgO wspierający dylatację zawiera spiek magnezji, topioną magnezję i/lub magnezję kaustyczną, a materiał ogniotrwały, również na bazie MgO, zawiera spiek magnezji, topioną magnezję, spiek magnezjowo-chromitowy i/lub topione ziarna magnezjowo-chromitowe.
13. Beton według zastrz. 10, znamienny tym, że zawiera jeden lub kilka środków wiążących wybranych z grupy: fosforanów, siarczanów, mikrokrzemionki, szkła wodnego, cementów korundowych, glin, związków boru i/lub spoiw działających czasowo.
14. Beton według zastrz. 10, znamienny tym, że jako ogniotrwały dodatek zawiera kalcynowany tlenek glinu, korund topiony, spinel MA, tlenek chromowy, tlenek cyrkonowy, tlenek tytanowy, węglik krzemowy, proszek magnezu, proszek krzemu, proszek aluminium, proszek żelaza, proszek żelazochromu, sadza i/lub grafit, przy czym ogniotrwałe dodatki posiadają uziamienie między 0,1 pm a 3 mm.
15. Beton według zastrz. 10, znamienny tym, że dyspergator i środek zwilżający jest wielofunkcyjnym polielektrolitem lub solą wielozasadowych kwasów karboksylowych.
16. Beton według zastrz. 10, znamienny tym. że jako dyspergator zawiera aminę, podstawioną jednym lub więcej podstawnikiem azotowym: -C2H4OR-, -H, -CH3, C2H5, -C(CH3)2CH2OH, przy czym R = H lub R = C2H4.
17. Beton według zastrz. 10, znamienny tym, że jako dodatek zawiera włókna organiczne i/lub włókna stalowe i/lub kuliste, wyparowujące lub dające się usunąć podczas wypalania materiałów o średnicy 5 do 80 [im.
18. Zastosowanie betonu o składzie określonym w zastrz. 10, do monolitycznego wyłożenia ogniotrwałego lub naprawy urządzeń cieplnych, oraz do wytwarzania ogniotrwałych wyrobów prefabrykowanych takich, jak elementy prefabrykowane, produkty funkcjonalne, ogniotrwałe produkty porowate i/lub prasowane na sucho lub ubijane zwarte cegły ogniotrwałe, przy czym jako urządzenia cieplne są rozumiane: kadź, reaktor, piec, pojemnik reakcyjny, metalurgiczny pojemnik zbiorczy i do transportu, kadź pośrednia, konwertor, nagrzewnica powietrza oraz rynna w przemyśle stalowniczym, metalowym, cementowniczym, wapienniczym, gipsowym, chemicznym oraz w innych branżach przemysłowych.

190 654

Przedmiotowy wynalazek dotyczy zasadowego dylatacyjnego betonu samolejnego oraz wyprodukowanych z niego ogniotrwałe wyrobów prefabrykowanych, takich, jak cegły, elementy prefabrykowane, porowate produkty izolacyjne i/lub produkty funkcjonalne, taki jak np. kształtki muszlowe z kadzi odlewniczej, kształtki gazoprzepuszczalne, tuleje.

Pod podjęciem betonów są rozumiane ogniotrwałe masy, których wyłożenie lub formowanie odbywa się za pomocą odlewania. Odpowiednią konsystencję masy uzyskuje się poprzez wymieszanie suchych składników z wodą zarobową lub roztworem zarobowym.

Umocnienie betonu może zachodzić wskutek hydraulicznego wiązania ogniotrwałego cementu wapniowo-glinowego w zimnym stanie, poprzez wiązanie chemiczne lub wiązanie mikroproszku w niskich i podwyższonych temperaturach, jak również poprzez procesy spiekania w temperaturach roboczych. Jako wiązanie chemiczne może występować np. wiązanie fosforanowe, szkło wodne, mikrokrzemionka lub wiązanie powstające w wyniku zastosowania proszków metali. W przypadku mikroproszków rozwiązanie opiera się na działaniu wiązań Londona-van der Waalsa. Ogniotrwałe betony, które mają równocześnie więcej niż jeden rodzaj wiązania, odznaczają się zaletami w wielu zastosowaniach, gdyż mają one wymaganą wytrzymałość w szerokim zakresie temperatur.

Ogniotrwałe betony są znane od dawna. W zależności od składu chemicznego i użytego surowca rozróżnia się betony kwaśne i zasadowe. Do betonów kwaśnych należą glinowe i cyrkonowe. Głównym surowcem betonów zasadowych jest magnezja, mieszane tlenki magnezowo-chomowe, ruda chromu, tlenek chromu oraz spinel np. MgCrOą. Jako dodatki ogniotrwałe stosuje się np. niektóre tlenki metali, węgliki metali, proszki metali lub nośniki węgla.

Tradycyjne betony ogniotrwałe, wykładane przy użyciu wibracji, posiadają własności riksotropowe. Tiksotropia objawia się spadkiem pozornej lepkości z czasem działania obciążenia przy stałej szybkości ścinania, lub wzrostem pozornej lepkości (tak zwane tiksotropowe utwardzenie) w miarę zmniejszania szybkości ścinania.

Udział wibratorów pneumatycznych lub elektrycznych jako zagęszczaczy jest konieczny, ażeby uzyskać upłynnienie i zwarcie masy tiksotropowej, która po wymieszaniu z wodą jest pozornie sucha i nieruchoma. Jeżeli beton tiksotropowy zostanie upłynniony wskutek przedawkowania wody zarobowej, co może być konieczne w przypadku wykładania wąskich szczelin i/lub form o skomplikowanych kształtach, wówczas może to spowodować niejednorodny rozkład grubych i drobnych ziaren, co określa się jako odmieszanie. Przedawkowanie wody wywołuje poza tym niekorzystne zmiany właściwości fizycznych, jak np. porowatość otwartą i wytrzymałość. Takie monolityczne wyłożenie ogniotrwałe urządzeń metalurgicznych posiada zmniejszoną odporność przeciwko infiltracji i korozji. Zastosowanie mechanicznych zagęszczaczy, jak wibratory i/lub wstrząsarki butelkowe, ma następujące wady:

- jednorodność zagęszczonej masy nie zawsze jest idealna, mogą występować jamy skurczowe,

- problemy przy wypełnianiu wąskich szczelin i form o skomplikowanych kształtach, wskutek ograniczonego zasięgu działania wstrząsarek butelkowych,

- uciążliwość obsługi.

Z opisu patentowego EP 0248171 BI znana jest tiksotropowa masa magnezjowa, stosowana głównie do wykładania kadzi stalowniczych. Wiązanie tej masy składa się z kwasu borowego, polifosforanów alkalicznych i wodorotlenku wapnia. Celem uzyskania wymaganej gęstości użyto podczas wyłożenia wibratorów.

W opisie patentowym DE 19518468 Al przedstawiono ogniotrwały, uwodniony beton magnezjo wy zawierający 3 do 10% wagowych węgla; 0,1 do 2,0% wagowych dyspergatora i 1 do 10%o wagowych reaktywnej krzemionki. Według tego dokumentu (kolumna 2, wiersz 4 do 7), krzemionka przyczynia się wydatnie do zapobiegania uwodnienia spieku magnezjowego. Również ta masa. do monolitycznego wykładania metalurgicznych zbiorników do wytapiania, głównie dla strefy żużla kadzi odlewniczej, jest zagęszczona wskutek wibracji.

Z opisu patentowego EP 0573029 Bl znane jest zastosowanie tlenkowego mikroproszku, zawieszonego w niewodnym roztworze dyspergatora. Ta drobnoziarnista zawiesina na bazie MgO, A2O3, CryO, i/lub TiO₂ może byś stosowana do produkcji ogniotrwałych mas ceramicznych i kształtek o dużej gęstości i wytrzymałości. Uwodnienie MgO jest zmniejszone,

190 654 ponieważ do uzyskania zawiesiny został użyty roztwór niewodny. Badania wykazały, że jest to możliwe poprzez wytłaczanie na sucho otrzymanych kształtek z masy, zawierającej 85% wagowych gruboziarnistego materiału o frakcji granulometrycznej 1,0 pm do 3 mm oraz 15% wagowych poprzednio zdyspergowanego, drobnego proszku MgO. Gęstość i wytrzymałość kształtek przed i po wypaleniu jest znacznie wyższa w porównaniu z dotychczas znanymi na rynku. Wskutek zanieczyszczenia środowiska naturalnego i ryzyka podczas suszenia i rozgrzewania wyłożonych agregatów, niewodna zawiesina MgO jest mniej odpowiednia do produkcji ogniotrwałych betonów.

Gdyby było możliwe otrzymanie wodnych zasadowych zawiesin o wysokim stężeniu mikroproszku MgO, wówczas mogłyby one korzystnie zostać użyte do produkcji formowanych wyrobów ogniotrwałych np. poprzez prasowanie na sucho lub ubijanie.

Warunkiem byłby jednak niski stopień uwodnienia materiałów magnezytowych w zawiesinie wodnej.

Z dokumentu EP 0448156 A1 znany jest proces otrzymywania magnezji o niskim stopniu uwodnienia. Zastosowanie tego procesu, mimo niskiego uwodnienia i zastosowania dużej ilości wody zarobowej, nie prowadzi jednak do uzyskania betonu samolejnego. W związku z tym zwraca się uwagę na przykłady przeciwstawne, przedstawione na końcu opisu.

Stosunkowo nowym wynalazkiem są samolejne betony glinowe. W przeciwieństwie do betonów tiksotropowych, mechaniczne zagęszczacze są tutaj zbyteczne do uzyskania odpowiedniej konsystencji i własności fizycznych, porównywalnych z masami tiksotropowymi. Samorzutny rozpływ masy jest wspomagany poprzez jej własności dylatacyjne. Dylatacja przejawia się spadkiem lepkości wraz ze zmniejszającą się szybkością ścinania, przy czym dotyczy to dylatacji reologicznej.

W opisie patentowym EP 0525394 B1 przedstawiono kwaśny beton ogniotrwały związany spoiwem hydraulicznym. Wspomniany beton glinowy składa się z niżej podanych surowców i po dodani 3,5 do 7,0 części wagowych wody zarobowej na 100 części wagowych fazy stałej jest samolejny:

- 65 do 87% wagowych materiału ogniotrwałego na bazie A^O3, ZrO2 i/lub o wielkości ziarna między 0,1 a 10 pm,

- 7,0 do 22,0% wagowych reaktywnego ogniotrwałego składnika na bazie i/lub Cr2O3, o wielkości ziarna między 0,1 a 10 pm,

- 0,5 do 10,0% wagowych spoiwa hydraulicznego o zawartości ponad 68% wagowych AbO3,

- 0,2 do 6,5% wagowych jednego lub kilku dodatków, zwiększających stabilność betonu i/lub zmniejszających zapotrzebowania na wodę.

Dopasowanie wielkości ziaren materiału ogniotrwałego osnowy i reaktywnych ogniotrwałych składników, jak tez dostosowanie ilości wody zarobowej do wymienionych dodatków jest decydujące dla pożądanych własności rozpływu glinowej masy samolejnej.

Zdolność rozpływu betonu samolejnego jest oceniana na podstawie wskaźnika rozpływu Fo. Jego wyznaczenie następuje bezpośrednio po procesie mieszania z wodą zarobową za pomocą bezwibracyjnego testu konsystencji wg zależności:

Fo = dm,mm- WOinm' 100 mm % x 100% gdzie: dm - średnia średnica próbki po określonym czasie rozpływu,

100 mm - dolna średnica stożka ściętego

Test konsystencji betonów samolejnych jest obecnie przeważnie wykonywany za pomocą stożka ściętego o 0 100 x 0 70 x 50 mm i czasie rozpływu 60 sek według ASTM C-860.

Beton ogniotrwały jest uważany za samolejny, jeżeli wskaźnik rozpływu Fo wynosi przynajmniej 80% jako wynik bezwibracyjnego testu konsystencji za pomocą wspomnianego stożka ściętego. Opracowuje się obecnie normę europejską dotyczącą przeprowadzania testu konstystencji i wyznaczania wskaźnika rozpływu samolejnych betonów. Proponuje się stożek

190 654 o wymiarach 0 100 χ 0 70 χ 80 mm i czasie rozpływu 120 sek. Należy oczekiwać, że wskaźnik rozpływu będzie odpowiednio większy przy zastosowaniu stożka ściętego.

Samolejne, hydraulicznie wiązane betony glinowe znalazły dużą akceptację na rynku i dobre wyniki w praktyce. Stosuje się je wszędzie tam, gdzie dotychczas używano tiksotropowe betony kwaśne, jak również w nowych, trudnodostępnych częściach urządzeń cieplnych.

Opierając się na znajomości Teologicznych własności zawiesiny glinowej i doświadczeniach dotyczących samolejnych betonów glinowych, nie zdołano do tej pory wytworzyć zasadowych betonów samolejnych. Specjaliści w dziedzinie wynalazku byli najwidoczniej zdania, że własności materiałów magnezytowych oraz wymagania reologiczne są istotnymi przeszkodami w rozwinięciu zasadowych betonów samolejnych. Dotyczy to stosunkowo dużego zapotrzebowania na wodę zarobową oraz skłonność do uwodnienia surowców na bazie magnezji. Optymalne zdyspergowanie i wybitna dylatacja bardzo stężonej wodnej zawiesiny MgO są konieczne do otrzymania samorzutnego rozpływu betonu zasadowego. Zdolność rozpływu betonu ogniotrwałego zależy głównie od Teologicznych własności zawiesiny, która powstaje z drobnoziarnistych składników masy.

Podstawę niniejszego wynalazku stanowi zasadowy, dylatacyjny ogniotrwały beton samolejny na bazie magnezji i/lub rudy chromu. Wynalazek obejmuje zarówno odmianę drobnoziarnistą, jak i odmianę gruboziarnistą.