RU2230714C1 - Aluminosilicate concrete mix - Google Patents
Aluminosilicate concrete mix Download PDFInfo
- Publication number
- RU2230714C1 RU2230714C1 RU2002129863/03A RU2002129863A RU2230714C1 RU 2230714 C1 RU2230714 C1 RU 2230714C1 RU 2002129863/03 A RU2002129863/03 A RU 2002129863/03A RU 2002129863 A RU2002129863 A RU 2002129863A RU 2230714 C1 RU2230714 C1 RU 2230714C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamotte
- calcium
- alumina
- concrete
- cake
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области производства огнеупоров для футеровки тепловых агрегатов металлургии, теплоэнергетики, производства строительных материалов, нефтехимии и других отраслей промышленности.The present invention relates to the field of production of refractories for lining thermal units of metallurgy, heat power engineering, production of building materials, petrochemicals and other industries.
Известна шихта (пат. Украины №24912, С 04 В 35/10, заявл. 25.03.98; опубл. 25.12.98), содержащая шамот 70-75%, глиноземистый цемент 18-25% и нитрид кремния 5-7%, затворяемая водой для получения бетона.Known mixture (US Pat. No. 24912, 04
Недостатком этого бетона являются низкие прочностные характеристики при температурах выше 1300°С (прочность при сжатии менее 2 Н/мм2), а также неудовлетворительная удобоукладываемость в бетонируемую полость (форму).The disadvantage of this concrete is the low strength characteristics at temperatures above 1300 ° C (compressive strength less than 2 N / mm 2 ), as well as poor workability in the concrete cavity (form).
Известна также бетонная смесь (Замятин С.Р. и др. Свойства алюмосиликатных бетонов на различных вяжущих в нагретом состоянии. "Огнеупоры", 1980, №7, стр.52-60, состав 4 табл. 1, 2), содержащая шамот 85% и высокоглиноземистый цемент 15%.Also known is a concrete mixture (Zamyatin SR and other Properties of aluminosilicate concrete on various binders in a heated state. "Refractories", 1980, No. 7, pp. 52-60,
Бетон, изготовленный виброформованием из этой смеси, имеет более высокие прочностные характеристики при температуре выше 1300°С (предел прочности при сжатии после обжига при 1350°С составляет 4,6 Н/мм2), однако, есть проблема с устойчивостью к термическому растрескиванию - с термостойкостью, кроме того, прочность бетон набирает медленно, после семи суток твердения приобретает прочность 19 Н/мм2 и после 20 суток более 30 Н/мм2, позволяющую перемещать крупногабаритные изделия и осуществлять монтаж футеровки теплового агрегата.Concrete made by vibroforming from this mixture has higher strength characteristics at temperatures above 1300 ° C (the compressive strength after firing at 1350 ° C is 4.6 N / mm 2 ), however, there is a problem with resistance to thermal cracking - with heat resistance, in addition, concrete gains strength slowly; after seven days of hardening, it gains strength of 19 N / mm 2 and after 20 days more than 30 N / mm 2 , which allows moving large-sized products and installing the lining of the thermal unit.
Наиболее близкой по составу (прототипом) является алюмосиликатная бетонная смесь (пат. России №2165907, С 04 В 28/06, 35/66, заявл. 29.02.2000, опубл. 27.04.2002), включающая, мас.%: высокоглиноземистый цемент 13-25, шамотный заполнитель остальное, а также суперпластификатор на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида 0,05-0,3 (сверх 100% смеси).The closest in composition (prototype) is aluminosilicate concrete mix (US Pat. No. 2165907, C 04 B 28/06, 35/66, claimed 29.02.2000, publ. 27.04.2002), including, wt.%: High alumina cement 13-25, chamotte aggregate, the rest, as well as a superplasticizer based on sodium salts of the condensation product of naphthalenesulfonic acid and formaldehyde 0.05-0.3 (in excess of 100% of the mixture).
Применение суперпластификатора на основе натриевых солей продукта поликонденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида в композиции с высокоглиноземистым цементом и шамотным заполнителем привело к повышению предела прочности при сжатии бетона после твердения в естественных условиях в течение семи суток, однако проблема термостойкости остается, кроме того, время схватывания бетона до распалубки велико с учетом необходимости вести футеровочные работы на действующем производстве. Упомянутые дефекты негативно сказываются на качестве бетонных футеровок, например, крышка сталеразливочного ковша диаметром 3,6 м, футерованная этим бетоном (3,5-4,5 т бетона), эксплуатируется в режиме нагрев до 1350-1450°C - охлаждение в естественных условиях, в результате термического растрескивания стойкость футеровки составляет 280-350 плавок (теплосмен) до частичного разрушения бетона и вывода крышки в ремонт. Кроме того, замедляются операции по вводу агрегатов в эксплуатацию, что приводит к потерям производства, а зимой возникает необходимость длительного пребывания крупногабаритной футеровки при температуре не ниже +10°С.The use of a superplasticizer based on sodium salts of the polycondensation product of naphthalene sulfonic acid and formaldehyde in a composition with high-alumina cement and chamotte aggregate led to an increase in the compressive strength of concrete after hardening in vivo for seven days, however, the problem of heat resistance remains, in addition, the concrete sets before setting off great given the need to carry out lining work in existing production. The mentioned defects negatively affect the quality of concrete linings, for example, a cover of a steel pouring ladle with a diameter of 3.6 m, lined with this concrete (3.5-4.5 tons of concrete), is operated in the heating mode to 1350-1450 ° C - cooling in natural conditions , as a result of thermal cracking, the lining resistance is 280-350 melts (heat exchange) until the concrete is partially destroyed and the cover is removed for repair. In addition, the operation of putting the units into operation is slowed down, which leads to production losses, and in winter there is a need for a long stay of a large-sized lining at a temperature of at least + 10 ° С.
Задача повышения термостойкости - увеличение срока эксплуатации футеровки агрегата или его части, эксплуатируемых в условиях постоянных знакопеременных тепловых нагрузок и ускорения процесса приобретения бетоном прочности (сокращение срока схватывания), при сохранении предела прочности при сжатии бетона при температуре 1300°С решена в настоящем изобретении.The goal of increasing heat resistance is to increase the life of the lining of the unit or part thereof, operated under constant alternating heat loads and accelerate the process of gaining strength by concrete (shortening the setting time), while maintaining the ultimate compressive strength of concrete at a temperature of 1300 ° C is solved in the present invention.
Решение проблемы достигается в результате использования алюмосиликатной бетонной смеси, включающей шамотный заполнитель, высокоглиноземистый цемент, суперпластификатор на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида и дополнительно добавку - кальцийглиноземистый спек с соотношением СаО:Аl2O3 - 1,25-1,55 в количестве 0,04-1,0% при следующем соотношении компонентов, (мас.%):The solution to the problem is achieved through the use of aluminosilicate concrete mixture, including chamotte aggregate, high alumina cement, a superplasticizer based on sodium salts of the condensation product of naphthalene sulfonic acid and formaldehyde, and an additional additive - calcium-alumina cake with a CaO: Al 2 O 3 ratio of 1.25-1.55 in the amount of 0.04-1.0% in the following ratio of components (wt.%):
Шамотный заполнитель ОсноваFireclay Placeholder Base
Высокоглиноземистый цемент 15-35High Alumina Cement 15-35
Суперпластификатор на основе натриевыхSodium-based superplasticizer
солей продукта конденсации нафталинсульфокислотыsalts of the condensation product of naphthalenesulfonic acid
и формальдегида, сверх 100% 0,05-0,3and formaldehyde, in excess of 100% 0.05-0.3
Кальцийглиноземистый спек с соотношениемCalcium-alumina cake with a ratio
CaO:Al2O3 - 1,25-1,55, сверх 100% 0,04-1,0CaO: Al 2 O 3 - 1.25-1.55, over 100% 0.04-1.0
В качестве шамотного заполнителя может использоваться дробленый брак и лом шамотных огнеупоров, в том числе после службы в тепловых, металлургических агрегатах.As a chamotte filler, crushed marriage and scrap of chamotte refractories can be used, including after service in thermal, metallurgical units.
В качестве кальцийглиноземистого спека можно использовать синтетический шлак металлургического производства.Synthetic slag of metallurgical production can be used as calcium-alumina cake.
Установлено, что совместное применение добавки суперпластификатора и кальцийглиноземистого спека приводит к повышению термостойкости бетона, а также ускоряет процесс твердения бетона в естественных условиях. Это явление очевидно связано с фазовым составом спека, а именно, наличием двух алюминатов кальция СаО·3Аl2O3 и 12СаО·7Аl2O3 с преобладанием первого, которые гидратируются быстрее, чем основные фазы, составляющие высокоглиноземистый цемент (СаО·2Аl2O3 и CaO·Al2O3). Количеством спека можно регулировать время отвердевания бетона. При этом сохраняются прочностные свойства как на момент завершения схватывания, так и при испытаниях после обжига при температуре 1350°С, сохраняется и уровень усадки бетона в условиях службы (обжига). Возрастает и термостойкость, определяемая воздушными теплосменами, что в известной мере воспроизводит условия эксплуатации бетонной футеровки в реальных агрегатах.It has been established that the combined use of superplasticizer and calcium-alumina cake leads to increased thermal stability of concrete, and also accelerates the hardening process of concrete in natural conditions. This phenomenon is obviously associated with the phase composition of the cake, namely, the presence of two calcium aluminates CaO · 3Al 2 O 3 and 12СаО · 7Аl 2 O 3 with a predominance of the first, which hydrate faster than the main phases that make up the high-alumina cement (CaО · 2Аl 2 O 3 and CaO · Al 2 O 3 ). The curing time can be used to adjust the hardening time of concrete. At the same time, strength properties are retained both at the time of setting, and during tests after firing at a temperature of 1350 ° C, the level of concrete shrinkage under service conditions (firing) is also preserved. The heat resistance determined by air heat exchangers also increases, which to a certain extent reproduces the operating conditions of the concrete lining in real units.
Применение лома и брака (боя) шамотных изделий может создать дополнительные преимущества алюмосиликатному бетону, а именно, придать бетону теплоизоляционные свойства, так как открытая пористость шамотного заполнителя находится в пределах 5-12%, в то время как этот же показатель для боя и лома шамотных изделий находится в пределах 18-30%.The use of scrap and rejects (fire) of chamotte products can create additional advantages for aluminosilicate concrete, namely, give concrete thermal insulation properties, since the open porosity of chamotte aggregate is in the range of 5-12%, while the same indicator for battle and chamotte scrap products is in the range of 18-30%.
В качестве кальцийглиноземистого спека можно использовать металлургический синтетический шлак с указанным соотношением СаО:Аl2O3 - 1,25-1,55.As a calcium-alumina cake, metallurgical synthetic slag with a specified CaO: Al 2 O 3 ratio of 1.25-1.55 can be used.
Предлагаемая бетонная смесь после увлажнения водой может быть использована для изготовления футеровок и изделий, в том числе крупногабаритных, методом виброформования, с минимальными затратами ручного труда. Выполненная футеровка уже после короткого времени отвердения (схватывания) готова для дальнейших операций, связанных с транспортировкой и монтажом футерованных конструкций и крупногабаритных изделий.The proposed concrete mixture after wetting with water can be used for the manufacture of linings and products, including large ones, by the method of vibroforming, with minimal manual labor. The completed lining, after a short hardening (setting) time, is ready for further operations related to the transportation and installation of lined structures and large-sized products.
Введение в алюмосиликатную бетонную смесь кальцийглиноземистого спека с соотношением СаО:Аl2O3 - 1,25-1,55 в количестве менее 0,04 не создает эффект в сравнении с прототипом. Введение же указанного спека в количестве более 1,0%, с одной стороны, излишне ускоряет процесс схватывания бетона, что затрудняет его использование, с другой стороны, способствует снижению его прочностных свойств. При использовании шамотного заполнителя с пористостью менее 8% целесообразно введение не менее 18% высокоглиноземистого цемента, при меньшем его количестве снижаются прочностные характеристики бетона, при использовании шамотного заполнителя с пористостью до 30% целесообразно введение до 35% высокоглиноземистого цемента. При введении в смесь менее 18% цемента и указанного суперпластификатора более 0,3% не достигается необходимая прочность в условиях отвердевания в естественных условиях, при введении более 35% этого цемента снижается огнеупорность материала и прочность при 1350°С, имеет место необоснованное удорожание бетонной смеси. Введение упомянутого суперпластификатора в количестве менее 0,05% не позволяет достичь необходимой удобоукладываемости бетона.The introduction of aluminosilicate concrete mixture of calcium-alumina cake with a ratio of CaO: Al 2 O 3 - 1.25-1.55 in an amount of less than 0.04 does not create an effect in comparison with the prototype. The introduction of the specified cake in an amount of more than 1.0%, on the one hand, unnecessarily accelerates the setting process of concrete, which complicates its use, on the other hand, reduces its strength properties. When using fireclay aggregate with a porosity of less than 8%, it is advisable to introduce at least 18% of high-alumina cement, with a smaller amount of it, the strength characteristics of concrete are reduced, when using fireclay aggregate with a porosity of up to 30%, it is advisable to introduce up to 35% of high-alumina cement. When less than 18% cement and the specified superplasticizer are added to the mixture, more than 0.3%, the necessary strength is not achieved under solidification under natural conditions, when more than 35% of this cement is introduced, the material refractoriness and strength are reduced at 1350 ° C, unreasonable rise in the cost of concrete takes place . The introduction of the mentioned superplasticizer in an amount of less than 0.05% does not allow to achieve the necessary workability of concrete.
Не найдено сведений о применении кальцийглиноземистого спека с соотношением СаО:Аl2O3 - 1,25-1,55, в том числе в сочетании с шамотным заполнителем, высокоглиноземистым цементом и суперпластификатором на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида с целью повышения термической устойчивости бетонной футеровки и снижения времени схватывания бетона в естественных условиях.No information was found on the use of calcium-alumina cake with a CaO: Al 2 O 3 ratio of 1.25-1.55, including in combination with chamotte aggregate, high-alumina cement and a superplasticizer based on sodium salts of the condensation product of naphthalene sulfonic acid and formaldehyde in order to increase the thermal stability of concrete lining and reduction of concrete setting time in natural conditions.
На основании этого считаем, что предлагаемое решение является новым и имеет изобретательский уровень.Based on this, we believe that the proposed solution is new and has an inventive step.
Пример 1. Для изготовления бетонных образцов использовали шамотный заполнитель марки ЗША по ГОСТ 23037-99, высокоглиноземистый цемент производства ЗАО "Цемдекор" с содержанием Аl2O3 более 70%, суперпластификатор марки С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида и кальцийглиноземистый спек с соотношением СаО:Аl2O3=1,27. Конкретные соотношения компонентов приведены в табл. 1.Example 1. For the manufacture of concrete samples used chamotte aggregate grade ZSHA according to GOST 23037-99, high-alumina cement manufactured by Cemdecor with more than 70% Al 2 O 3 , superplasticizer grade C-3 based on the sodium salts of the condensation product of naphthalene sulfonic acid and formaldehyde and calcium-alumina cake with a ratio of CaO: Al 2 O 3 = 1.27. The specific ratio of the components are given in table. 1.
Пример 2. Для изготовления бетонных образцов использовали шамотный заполнитель марки ЗША по ГОСТ 23037-99, лом шамотных изделий, дробленный до фракции менее 20 мм, с массовой долей, %: Аl2O3 - 37,7; Fе2O3 - 3,2, высокоглиноземистый цемент производства ЗАО "Цемдекор" с содержанием Аl2O3 более 70%, суперпластификатор марки С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида и кальцийглиноземистый спек с соотношением СаО:Аl2O3=1,55. Конкретные соотношения компонентов приведены в табл. 1.Example 2. For the manufacture of concrete samples used chamotte aggregate brand ZSHA according to GOST 23037-99, chamotte scrap, crushed to a fraction of less than 20 mm, with a mass fraction,%: Al 2 O 3 - 37.7; Fe 2 O 3 - 3.2, high-alumina cement manufactured by Cemdekor CJSC with an Al 2 O 3 content of more than 70%, C-3 grade superplasticizer based on sodium salts of the condensation product of naphthalenesulfonic acid and formaldehyde and calcium-alumina cake with a CaO: Al 2 O ratio 3 = 1.55. The specific ratio of the components are given in table. 1.
Пример 3. Для изготовления бетонных образцов использовали бой и лом шамотных огнеупоров, дробленный до фракции менее 20 мм, с массовой долей, %: Аl2O3 - 37,7; Fе2O3 - 3,2, высокоглиноземистый цемент марки CA-14 производства фирмы "Alcoa" с содержанием Аl2O3 более 71%, суперпластификатор марки С-3 на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида, и в качестве кальцийглиноземистого спека можно использовать металлургический синтетический шлак (массовая доля, %: Аl2O3 - 55,2; СаО - 39,0) с соотношением СаО:Аl2O3 - 1,41. Конкретные соотношения компонентов приведены в табл. 1.Example 3. For the manufacture of concrete samples used battle and scrap of chamotte refractories, crushed to a fraction of less than 20 mm, with a mass fraction,%: Al 2 O 3 - 37.7; Fe 2 O 3 - 3.2, high-alumina cement grade CA-14 manufactured by Alcoa with an Al 2 O 3 content of more than 71%, superplasticizer grade C-3 based on sodium salts of the condensation product of naphthalenesulfonic acid and formaldehyde, and as calcium-alumina cake metallurgical synthetic slag can be used (mass fraction,%: Al 2 O 3 - 55.2; CaO - 39.0) with a ratio of CaO: Al 2 O 3 - 1.41. The specific ratio of the components are given in table. 1.
Указанные материалы смешивали в бетоносмесителе с добавлением воды в количестве 12-21% (сверх 100% сухой смеси) и перемешивали до однородного состояния. Из увлажненных смесей изготавливали образцы размером 75×75×75 мм виброформованием в разъемных металлических формах. 24 ч образцы выдерживались в формах, затем извлекали из форм и испытывали через 2-7 сут с момента увлажнения массы, определяя предел прочности при сжатии через каждые сутки твердения. Достижение прочности 40 Н/мм2 и более считали достаточным для завершения операции твердения.These materials were mixed in a concrete mixer with the addition of water in an amount of 12-21% (in excess of 100% dry mix) and mixed until smooth. Samples of
После определения срока естественного твердения до прочности 40 Н/мм2, часть образцов высушивали при температуре 110°С в течение 24 ч и обжигали в электропечи при температуре 1350°С с выдержкой в течение 5 ч. На обожженных образцах определяли предел прочности при сжатии и термостойкость по режиму 1300°С - воздух (каждое определение - три образца) до скалывания не более 10 вес.% образца, в табл. 2 приведены средние значения для трех испытаний.After determining the period of natural hardening to a strength of 40 N / mm 2 , some of the samples were dried at a temperature of 110 ° C for 24 h and calcined in an electric furnace at a temperature of 1350 ° C for 5 h. The compressive strength was determined on fired samples and heat resistance according to the regime of 1300 ° С - air (each definition - three samples) until cleaving no more than 10 wt.% of the sample, in table. 2 shows the average values for three tests.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемая алюмосиликатная бетонная смесь позволяет получить бетоны, имеющие термостойкость в 1,2-2,1 раза выше, а срок схватывания бетона может быть снижен в 1,2-3,5 раза, при сохранении прочности после обжига при 1350°С.Thus, in comparison with the prototype, the proposed aluminosilicate concrete mixture allows to obtain concrete having a heat resistance of 1.2-2.1 times higher, and the setting time of concrete can be reduced by 1.2-3.5 times, while maintaining strength after firing at 1350 ° C.
Сравнение стойкости футеровки крышек сталеразливочных ковшей, изготовленных из алюмосиликатной бетонной смеси состава-прототипа (пример 9) и заявленного состава (пример 6), показало существенное преимущество последнего, стойкость составила: 327 и 840 плавок, соответственно.Comparison of the resistance of the lining of the caps of steel pouring ladles made of aluminosilicate concrete mixture of the prototype composition (example 9) and the claimed composition (example 6) showed a significant advantage of the latter, the resistance was: 327 and 840 heats, respectively.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002129863/03A RU2230714C1 (en) | 2002-11-06 | 2002-11-06 | Aluminosilicate concrete mix |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002129863/03A RU2230714C1 (en) | 2002-11-06 | 2002-11-06 | Aluminosilicate concrete mix |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002129863A RU2002129863A (en) | 2004-05-20 |
| RU2230714C1 true RU2230714C1 (en) | 2004-06-20 |
Family
ID=32846341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002129863/03A RU2230714C1 (en) | 2002-11-06 | 2002-11-06 | Aluminosilicate concrete mix |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2230714C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ298914B6 (en) * | 2007-06-25 | 2008-03-12 | Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. | Process for producing synthetic slag |
-
2002
- 2002-11-06 RU RU2002129863/03A patent/RU2230714C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ298914B6 (en) * | 2007-06-25 | 2008-03-12 | Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. | Process for producing synthetic slag |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5879414B2 (en) | Sintered refractories with improved thermal shock resistance | |
| CN110563476A (en) | Fiber-reinforced refractory brick and preparation method thereof | |
| CN106904980A (en) | A kind of magnesium aluminum spinel pouring material of blast furnace iron outlet groove slag corrosion resistance | |
| CN105732060A (en) | Pouring material used for rapid quenching tower and manufacturing method thereof | |
| US3008842A (en) | Basic refractory insulating shapes | |
| RU2230714C1 (en) | Aluminosilicate concrete mix | |
| CN1300058C (en) | Sailon corundum refractory material for permeable ladle stopper and its prepn process | |
| RU2550626C1 (en) | Fire-proof concrete composition | |
| Suvorov et al. | High-temperature heat-insulating materials based on vermiculite | |
| JP2002519302A (en) | Molding material for producing refractory lining and fired molded member, lining, and method for producing molded member | |
| US2416700A (en) | Refractory concrete | |
| CN113683426A (en) | Baking-free high-strength metal ceramic composite material and preparation method and application thereof | |
| JP4323732B2 (en) | Insulating castable refractory | |
| RU2412133C1 (en) | Mixture for making refractory articles | |
| SU876593A1 (en) | Fire-resistant gunite | |
| RU2165907C1 (en) | Alumosilicate concrete mix | |
| Ovčačík et al. | Technology of refractory materials and heat insulating materials | |
| RU2051877C1 (en) | Refractory moulding self-hardening material | |
| RU2443657C1 (en) | Charge to manufacture periclase-spinel products | |
| CN1418852A (en) | Phosphoric acid and spinel combined high aluminia pouring material | |
| RU1794072C (en) | Charge for refractory materials preparation | |
| SU1399294A1 (en) | Refractory composition | |
| Primachenko et al. | Contemporary refractories developed by the AS Berezhnoi Ukrainian Research Institute for Refractories. | |
| SU1175922A1 (en) | Refractory material | |
| CN104944974A (en) | Preparation method of refractory brick for hot-blast furnaces |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151107 |