В’яжуче

Запропонований винахід має відношення до області високовогнетривких та високоміцних цементів, які призначені для виготовлення вогнетривких бетонів та бетонних виробів . Відомо в'яжуче , яке складається з таких компонентів, мас.%: глиноземний цемент 10 - 30; цирконат кальцію 70 - 90 [1] Однак, дане в'яжуче має порівняно невисоку вогнетривкість (1700 - 2050°С) та механічну міцність після 7 діб тверднення - 22 - 52МПа. Найбільш близьким цементом до запропонованого складу β цемент, який містить , мас.%: SrO 46,15 - 46,62; ZrO2 43,46 - 48,89; Аl2O3 - 9,92 - 4,96 [2] Недоліком даного цементу - прототипу є невисока механічна міцність від 28 до 48МПа [3] після 28 діб тверднення. Під час одержання даного цементу - прототипу застосовують окремий випал компонентів (алюмінату та цирконату стронцію), а потім їх змішують в певному співвідношенні та піддають сумісному помелу [2]. Мета запропонованого винаходу - підвищити механічну міцність цементу та спростити технологію виготовлення за рахунок застосування одностадійного випалу суміші сировинних компонентів. Технічний результат досягається за рахунок того, що на відміну від цементу - прототипу, який містить Al2O3, ZrO2, SrO та який одержують шляхом роздільного випалу моноалюмілату стронцію та цирконату і стронцію з відповідних сировинних сумішів з подальшим змішуванням та помелом одержаних клінкерів в певному співвідношенні, тоді як запропонований цемент містить додатково CаО та має таке співвідношення сировинних,компонентїв, мас,%: СаО 3,62 - 10,86; SrO 32,25 - 42,46; ZrO2 21,72 - 43,46; Аl2O3 11,41 - 34,22 та який отриманий шляхом сумісного одностадійного випалу суміші сировинних матеріалів та подальшого помолу клінкеру. Запропонований цемент складається з трьох клінкерних мінералів: імоноалюмінату кальцію (СаАІ 2O4), моноалюмінату стронцію (SrAl2O4) та цирконату стронцію (SrZrO3) в такому співвідношенні, мас.%: СаАІ 2O4 10 - 30; SrAl2O4 10 - 30; SrZrO3 40 - 80. Дані компоненти в запропонованому співвідношенні для виготовлення вогнетривких цементів не використовувалися ,що свідчить про відповідність запропонованого рішення до критерію "винахідницький рівень". Позитивний ефект пояснюється взаємним впливом оксидів кальцію та стронцію на кристалізаційну здатність, яка полегшує проникнення катіона Са2+ в кристалічні грати O – Sr - O з утворенням твердого розчину типу (Ca, Sr)Al2O3 поряд з основними фазами цементу;а також уведенням СаО та запропонованим співвідношенням компонентів, що призводе під час гідратації цементу до утворення гідроалюмінатів кальцію та стронцію відмінної основності, а також гелеподібних гідроксидів алюмінію та цирконію в колоїдному та кристалічному стані, що позитивно впливає на процес тверднення. Саме таке поєднання фаз забезпечує високу механічну міцність (після 28 діб тверднення - 86,4МПа) затверднутого цементного каменя. За рахунок присутності великої кількості цирконату кальцію вогнетривкість цементу привищує 2200°С. Приклад. Як вихідна сировина використовуються такі сировинні матеріали: глинозем, вуглекислий кальцій, вуглекислий стронцій та диоксид цирконію. Речовинний склад сировинної суміші, який відповідає оптимальному складу N2 запропонованого цементу, мас.%: Глинозем 21,31 вуглекислий кальцій 3,76 вуглекислий стронцій 60,44 диоксид цирконію 32,51 Для синтезу продуктів завданого фазового складу здійснювалося послідовне подрібнення, формування та випал сировинних сумішів. Ретельне подрібнення та змішування сировинних компонентів виконувалося "мокрим" способом. Вологість суміші – 50мас.%.Контроль тонини помолу сировинних сумішів здійснювався методом низькотемпературної адсорбції азоту та ситовим аналізом (повний прохід крізь сито N006).Поперед випалу із сировинних сумішів формували брикети методом двостороннього пресування (питомий пресовий тиск 60 - 80МПа). Випал брикетів здійснювався при температурі 1600 - 1650°С з ізотермічною витримкою 3 години. Швидкість нагрівання печі складала 250 - 300°С в год. Охолодження природне. В таблиці 1 наведено склади та властивості запропонованого цементу та прототипу. Як походить з наведених даних (табл.1), запропоновані склади цементів дозволяють значно підвищувати механічну міцність та одержувати вироби з високою вогнетривкістю порівнянні з прототипом. В позамежних складах цементів відбувається зрив досягнутого ефекту, а саме, зменшується механічна міцність та вогнетривкість. Таким чином запропонований винахід має ряд переваг порівнянні з відомим прототипом. Література. 1. А. С.СССР №568610, С04В7/32, Б. И. №30,1977. 2. А. с.СССР №305152, С04В35/48, Б. И. №8, 1971. 3. Мельник М. Т., Ковалев Ю. Г. Высокоогнеупорный алюмоцирконостронциевый цемент. Вестник Харьковского политехн. института, №70, вып.4, из-во ХГУ, 1972, с.65 - 67. Таблиця Оксиди Прототип Позамежні 1 2 3 4 5 Позамежні CаО 1.81 3.62 3.62 7.24 10.86 10.86 12.67 Аl2O3 4.96- 9-62 5.71 11.41 21.35 22.82 24.32 34.21 39.92 SrO 46.15 - 46.62 43.63 41.54 42.46 37.37 32.25 33.21 31.13 ZrO2 43.46 - 48.89 48.85 43.43 32.57 32.57 32.57 21.72 16.28 СаAl2O4 5 10 10 20 зо зо 35 SrAl2O4 10 - 20 5 10 зо 20 10 зо 35 SrZrO3 80 - 90 90 80 60 60 60 40 30 1 добу 5.9 - 15.9 18.0 21.3 45.6 34.6 38.2 37.0 25.6 3 доби 20.3 - 40.9 22.5 24.0 64.0 43.7 46.5 46.0 42.8 7 діб 22.5 - 44.5 38.4 46.2 79.2 60.0 69.4 70.4 44.6 86.4 75.8 1. Xім. склад мас.%: 2. Мінерало-гічний склад, мас.%: 3. RCT, МПа через 28 діб 28.0 - 48.0 41.6 51.3 Вогнетривкість, С° 2200 - 2300 2400 2300 > 2200 > 2200 75.6 80.2 65.4 > 2200 2200 1800