RU2329998C1 - Сырьевая смесь для огнеупорного теплоизоляционного бетона - Google Patents

Сырьевая смесь для огнеупорного теплоизоляционного бетона Download PDF

Info

Publication number
RU2329998C1
RU2329998C1 RU2006142233/03A RU2006142233A RU2329998C1 RU 2329998 C1 RU2329998 C1 RU 2329998C1 RU 2006142233/03 A RU2006142233/03 A RU 2006142233/03A RU 2006142233 A RU2006142233 A RU 2006142233A RU 2329998 C1 RU2329998 C1 RU 2329998C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
kyanite
heat insulating
insulating concrete
hollow microspheres
Prior art date
Application number
RU2006142233/03A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Николаевич Сычев (RU)
Сергей Николаевич Сычев
Иван Дмитриевич Кащеев (RU)
Иван Дмитриевич Кащеев
Original Assignee
Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет - УПИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет - УПИ" filed Critical Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет - УПИ"
Priority to RU2006142233/03A priority Critical patent/RU2329998C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2329998C1 publication Critical patent/RU2329998C1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Изобретение относится к огнеупорной промышленности. Сырьевая смесь для изготовления огнеупорного теплоизоляционного бетона содержит вспученный наполнитель, высокоглиноземистый компонент, высокоглиноземистый цемент, кианит, воду. Кроме того, она дополнительно содержит микрокремнезем и пластификатор, в качестве вспученного наполнителя использованы алюмосиликатные полые микросферы, а в качестве высокоглиноземистого компонента - плотноспеченный боксит в следующем соотношении компонентов (мас.%): алюмосиликатные полые микросферы 15-40; плотноспеченный боксит 40-56; высокоглиноземистый цемент 6-10; кианит 5-20; микрокремнезем 3-5; пластификатор (сверх 100%) 0,3-0,5; вода (сверх 100%) 10-17,5. Технический результат заключается в повышении прочности при сжатии и получении не имеющего разупрочнения во всем интервале рабочих температур огнеупорного теплоизоляционного бетона. 3 табл.

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано при производстве огнеупорных теплоизоляционных бетонов для изготовления монолитных футеровок тепловых агрегатов, а также безобжиговых огнеупорных теплоизоляционных изделий.
Известны сырьевые смеси для производства легкого бетона, содержащие высокоглиноземистый цемент, шлаковую пемзу, воду [Патент РФ №2247093, МПК С04В 28/06 23.09.2005]; цемент, трепел, микросферы, воду [Патент РФ №2277076, МПК С04В 38/08 27.05.2006].
К недостаткам указанных аналогов относится низкая температура применения.
Наиболее близким техническим решением является теплоизоляционная огнеупорная масса [Ротенберг Г.Б. Огнеупорные материалы. М.: Металлургия, 1980. с.253-254], содержащая вспученный наполнитель из глины, высокоглиноземистый наполнитель (обожженный оксид алюминия), высокоглиноземистый цемент, кианит, глину, воду.
Однако данный материал обладает малым пределом прочности при сжатии и разупрочнением при нагреве.
Задачей изобретения является повышение прочности при сжатии и получение не имеющего разупрочнения во всем интервале рабочих температур огнеупорного теплоизоляционного бетона.
Поставленная задача достигается за счет того, что в состав для изготовления огнеупорного теплоизоляционного бетона, включающий вспученный наполнитель, высокоглиноземистый компонент, высокоглиноземистый цемент, кианит, воду, дополнительно введены микрокремнезем и пластификатор, в качестве вспученного наполнителя использованы алюмосиликатные полые микросферы, а в качестве высокоглиноземистого компонента - плотноспеченный боксит в следующем соотношении компонентов (мас.%): алюмосиликатные полые микросферы 15-40; плотноспеченный боксит 40-56; высокоглиноземистый цемент 6-10; кианит 5-20; микрокремнезем 3-5; пластификатор (сверх 100%) 0,3-0,5; вода (сверх 100%) 10-17,5.
Алюмосиликатные полые микросферы - легкая фракция золы-уноса тепловых электростанций представляют собой мелкодисперсный неслеживающийся материал серовато-белого цвета со следующим химическим составом, мас.%: 28-33 Al2О3, 54-56 SiO2, 4,5-5,5 Na2O+K2О, 1-2 Fe2O3, 10-12 СаО. Зерновой состав сфер колеблется от 30 до 300 мкм, толщина стенок - от 2 до 30 мкм (в среднем 7 мкм). Насыпная масса микросфер в неуплотненном состоянии составляет 350-400 кг/м3, плотность вещества стенок ~2,5 г/см3. Минеральный состав материала представлен стеклофазой, муллитом и кварцем, газовая среда внутренней полости сфер содержит азот, кислород, углекислый газ и водяные пары. Теплопроводность равна 0,05-0,10 Вт/(м·К).
В качестве высокоглиноземистого компонента используется плотноспеченный боксит марки Rota HD (китайского производства), имеющий усредненный химический состав, мас.%: 88,0 Al2О3, 5,0 SiO2, 1,5 Fe2O3, 4,5 TiO2, 0,25 Na2O+Ka2O, 0,5 CaO+MgO.
Высокоглиноземистый цемент с содержанием Al2О3 не менее 75 мас.% соответствует ГОСТ 969-91.
Кианитовый концентрат имеет усредненный химический состав, мас.%: 42,65 SiO2, 54,59 Al2О3, 0,73 СаО, 0,34 MgO, 1,32 Fe2O3, 0,23 K2O, 0,14 Na2O.
Микрокремнезем по ТУ 5743-048-02495332-96 представляет собой высокодисперсный аморфный кремнезем, являющийся отходом производства при получении ферросилиция.
Пластификатор - суперпластификатор С-3 соответствует ТУ 6-36-020-4229-625-90.
Использование в патентуемом составе алюмосиликатных полых микросфер позволяет иметь низкую кажущуюся плотность бетона с момента заливки до максимальных температур применения. Хотя сами сферы достаточно легкоплавки и имеют низкое содержание Al2О3, применение в качестве связующего материала высокоогнеупорного высокоглиноземистого материала позволяет достичь того, что при повышенных температурах связующая часть активно взаимодействует со сферами с образованием вторичного муллита и объемным расширением. Таким образом, легкоплавкий стеклообразный материал сфер замещается огнеупорной кристаллической фазой - муллитом и не происходит значительных объемных изменений, т.к. расширение при образовании муллита компенсирует усадку и частично происходит за счет полостей сфер. Добавка кианита, который в интервале температур 1300-1400°С разлагается на муллит и кремнеземистое стекло с необратимым объемным расширением 17-23%, позволяет регулировать объемные изменения бетона в высокотемпературной области.
Достижение технического результата за счет введения добавок микрокремнезема и пластификатора объясняется следующим образом.
В водной среде (после затворения) микрокремнезем вступает в химическое взаимодействие с СаО (компонентом высокоглиноземистого цемента) по реакции Са(ОН)2+SiO2 (гель) = CSH (гель) с образованием гидросиликата кальция, отличающегося развитой пространственной структурой и способствующего более полному заполнению пор в формирующейся матрице бетона, что повышает и прочность всей структуры бетона. Введение микрокремнезема и пластификатора существенно улучшает реологические свойства бетонной смеси и понижает ее водопотребность, за счет чего снижается пористость матрицы и повышается прочность.
Одним из недостатков гидравлически твердеющих бетонов является разупрочнение при 600-1000°С, связанное с дегидратацией цемента. Микрокремнезем, имея высокую удельную поверхность, обладает избыточной поверхностной энергией, благодаря которой происходит спекание при низких температурах, что способствует упрочнению.
Использование плотноспеченного боксита и алюмосиликатных полых микросфер в качестве высокоглиноземистого и вспученного наполнителей обусловлено их доступностью, невысокой стоимостью и достаточно высокими огневыми свойствами. Применение полых микросфер позволяет также решать проблему утилизации отходов энергетической промышленности.
Образцы для испытаний изготовлялись следующим образом.
Перечисленные компоненты тщательно перемешивались в сухом состоянии. Далее в смесь вводилась вода с растворенными в ней пластификаторами. Заливка образцов осуществлялась методом виброформования на вибростоле. Формы разбирались через 12 ч, затем образцы выдерживались 3 сут. во влажной среде для набора прочности.
Кажущаяся плотность и открытая пористость определялись по ГОСТ 2409-95.Предел прочности при сжатии, теплопроводность, дополнительная линейная усадка определялись по ГОСТ 10180-90, ГОСТ 12170-85, ГОСТ 5402-81 соответственно.
Составы и свойства патентуемых составов приведены в табл.1 и 2, прототипа - в табл.3.
Из данных таблиц 1-3 следует, что патентуемые составы в отличие от прототипа позволяют получать более прочный на сжатие после сушки и высокопрочный после обжига теплоизоляционный огнеупорный бетон с температурой применения не ниже 1450°С, в котором отсутствует разупрочнение во всем интервале рабочих температур. Бетон может применяться для изготовления монолитных футеровок тепловых агрегатов (например, сводов сталеплавильных агрегатов), а также безобжиговых огнеупорных легковесных изделий (например, крышек желобов доменных печей).
Таблица 1
Составы легковесного огнеупорного бетона
Компоненты Содержание в составе смеси, мас.%
1 2 3
Алюмосиликатные полые микросферы 15 25 40
Плотноспеченный боксит 56 51 40
Кианит 20 12 5
Высокоглиноземистый цемент 6 8 10
Микрокремнезем 3 4 5
Пластификатор (сверх 100%) 0,3 0,4 0,5
Вода (сверх 100%), мас.% 10 13,5 17,5
Таблица 2
Свойства легковесного огнеупорного бетона
Свойства Состав
1 2 3
Кажущаяся плотность, г/см3 110°С, 24 ч 1,85 1,46 1,15
1400°С, 2 ч 1,75 1,36 1,10
Открытая пористость, % 110°С, 24 ч 17,0 20,5 22,0
1400°С, 2 ч 43,5 55,5 60,5
Предел прочности при сжатии, МПа 110°С, 24 ч 13 10 9
800°С, 3 ч 15 13 10
1100°С, 3 ч 20 18 16
1400°С, 2 ч 55 40 31
Линейные изменения, % 110°С, 24 ч 0,0 0,0 0,0
1400°С, 2 ч +0,2 +0,4 +0,4
Дополнительная линейная усадка, % 1450°С, 5 ч -0,6 -0,8 -0,8
Теплопроводность при средней температуре образца 350±25°С, Вт/(м·К) 1,2 0,6 0,4
Таблица 3
Состав и свойства прототипа
Показатель Значение
Вспученный наполнитель (плотность 0,15-0,18 г/см3) из глины, мас.% 10,0
Высокоглиноземистый наполнитель (обожженный оксид алюминия), мас.% 2,5
Высокоглиноземистый цемент, мас.% 25,0
Кианит, мас.% 35,0
Глина, мас.% 27,5
Вода (сверх 100%), мас.% 18,5
Кажущаяся плотность после 65°С/815°С, г/см3 1,44/1,36
Предел прочности при сжатии после 65°C/815°C/1090°C, МПа 8,75/6,44/5,67
Линейные изменения после 1370°С, % +2,2

Claims (1)

  1. Сырьевая смесь для изготовления огнеупорного теплоизоляционного бетона, содержащая вспученный наполнитель, высокоглиноземистый компонент, высокоглиноземистый цемент, кианит, воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит микрокремнезем и пластификатор, в качестве вспученного наполнителя использованы алюмосиликатные полые микросферы, в качестве высокоглиноземистого компонента плотноспеченный боксит в следующем соотношении компонентов, мас.%:
    алюмосиликатные полые микросферы 15-40 плотноспеченный боксит 40-56 высокоглиноземистый цемент 6-10 кианит 5-20 микрокремнезем 3-5 пластификатор (сверх 100%) 0,3-0,5 вода (сверх 100%) 10-17,5
RU2006142233/03A 2006-11-29 2006-11-29 Сырьевая смесь для огнеупорного теплоизоляционного бетона RU2329998C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006142233/03A RU2329998C1 (ru) 2006-11-29 2006-11-29 Сырьевая смесь для огнеупорного теплоизоляционного бетона

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006142233/03A RU2329998C1 (ru) 2006-11-29 2006-11-29 Сырьевая смесь для огнеупорного теплоизоляционного бетона

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2329998C1 true RU2329998C1 (ru) 2008-07-27

Family

ID=39811028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006142233/03A RU2329998C1 (ru) 2006-11-29 2006-11-29 Сырьевая смесь для огнеупорного теплоизоляционного бетона

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2329998C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2502709C2 (ru) * 2011-11-22 2013-12-27 Александр Александрович Зайцев Легкий фибробетон
RU2507182C1 (ru) * 2012-10-11 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") Сырьевая смесь для получения пенобетона
EP3255024A4 (en) * 2015-02-06 2018-11-21 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Heat-insulating monolithic refractory material
RU2674484C1 (ru) * 2018-01-22 2018-12-11 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет") Сырьевая смесь для жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РОТЕНБЕРГ Г.Б. Огнеупорные материалы. - М.: Металлургия, 1980, с.243-254. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2502709C2 (ru) * 2011-11-22 2013-12-27 Александр Александрович Зайцев Легкий фибробетон
RU2507182C1 (ru) * 2012-10-11 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") Сырьевая смесь для получения пенобетона
EP3255024A4 (en) * 2015-02-06 2018-11-21 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Heat-insulating monolithic refractory material
RU2674484C1 (ru) * 2018-01-22 2018-12-11 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет") Сырьевая смесь для жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alcamand et al. The effect of matrix composition and calcium content on the sulfate durability of metakaolin and metakaolin/slag alkali-activated mortars
JP6445566B2 (ja) 酸化アルミニウムに基づく水硬性結合剤系
CN100378029C (zh) 一种多孔尖晶石质陶瓷材料及其制备方法
BR122018013582B1 (pt) Refratário monolítico de aglutinante
CN101016211A (zh) 一种铝－镁系轻质浇注料及其制备方法
WO2013172496A1 (ko) 무시멘트 콘크리트용 분말형 알칼리 활성화제, 이를 이용한 무시멘트 결합재 및 무시멘트 콘크리트
KR101383875B1 (ko) 무기질 다공성 단열재 조성물 제조방법
RU2329998C1 (ru) Сырьевая смесь для огнеупорного теплоизоляционного бетона
Lahoti et al. Influence of mix design parameters on geopolymer mechanical properties and microstructure
Alonso et al. Viability of the use of construction and demolition waste aggregates in alkali-activated mortars
JP2012031006A (ja) 耐火断熱煉瓦及びその製造方法
RU2437854C1 (ru) Способ изготовления жаростойкой бетонной смеси на шлакощелочном вяжущем и способ изготовления изделий из жаростойкой бетонной смеси
CA2510015A1 (en) Industrial ceramic shaped body, process for producing it and its use
RU2674484C1 (ru) Сырьевая смесь для жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона
RU2284305C1 (ru) Способ изготовления жаростойкой бетонной смеси и способ изготовления изделий из жаростойкой бетонной смеси
RU2387623C2 (ru) Сырьевая смесь для получения пористого, огнеупорного, теплоизоляционного материала
RU2668599C1 (ru) Композиционная керамическая смесь
RU2462435C1 (ru) Бетонная масса
CN109553424A (zh) 一种纤维增强耐高温轻质铝硅质发泡涂抹料
CN100429177C (zh) 一种镁-铝轻质保温耐火材料及其制备方法
BR112020004028A2 (pt) matéria-prima para a produção de um produto resistente ao fogo, uso dessa matéria-prima, assim como um produto resistente ao fogo, que compreende uma tal matéria-prima
RU2310625C2 (ru) Керамическая масса для изготовления кислотоупорных плиток
FI78450C (fi) Eldbestaendig vaermeisoleringsmassa.
CN107235740A (zh) 一种纤维增韧耐火材料
CN107337459A (zh) 一种纤维增韧耐火材料粉体的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081130