Вогнетривка бетонна суміш

Винахід відноситься до алюмосилікатних бетонів на основі водорозчинних сполук лужних оксидів, зокрема розчину алюмінату натрію, і може бути використаний для виготовлення дрібноштучних безвипалювальних вогнетривів, великорозмірних збірних і монолітних футерівок теплових агрегатів. Відомі будівельні матеріали, що виготовляють на композиційному в'яжучому з тонкомеленого аморфного вулканічного скла - перліту та лужного компоненту, у якісті якого використовують водні розчини гідроксиду, силікату або алюмінату натрію [1]. Недоліком таких композицій є те, що вони при звичайній температурі та пропарюванні при атмосферному тиску практично не твердіють. Крім того перліт містить лише 11-16,7% Аl2О3 і значну кількість оксидів-плавнів: 2,5-10% Na2О+К2О, до 10% FeO, MgO, CaO, що визначає низьку вогнетривкість бетону [2]. Відомі також бетонні суміші, що містять у якості лужного компоненту водний розчин силікату натрія-рідке скло, тонкомелений алюмосилікатний наповнювач, отверджувач рідкого скла і алюмосилікатний заповнювач. Як отверджувачі рідкого скла використовуються кремнефторид натрію або тонкодисперсні металургійні шлаки, наприклад ферохромовий [3, 4]. Проте ці отверджувачі є активними плавнями відносно алюмосилікатних складових бетону і знижують його вогнетривкість. Ближче до винаходу за технічною сутністю і досягнутим результатом є бетонна суміш, що містить рідке скло, тонкомелений алюмосилікатний наповнювач - дистен-силіманітовий концентрат, отверджувач рідкого скла - глиноземистий цемент і шамотні заповнювачі фракції 0,14-20мм [5]. Недоліком цієї бетонної суміші є те, що глиноземистий цемент містить 35-45% СаО і 5-15% Fе2О3 - плавні, які знижують вогнетривкість і температуру де формації алюмосилікатних бетонів під навантаженням. Мета винаходу - підвищення вогнетривкості і міцності алюмосилікатних бетонів після випалу при температурі 800°С. Досягається це тим, що бетонна суміш, яка містить водний розчин лужного компоненту, тонкомелений алюмосилікатний або корундовий наповнювач, отверджувач і алюмосилікатні заповнювачі, містить як отверджувач дисперсний аморфний кремнезем, а у якості лужного компоненту - водний розчин алюмінату натрію з лужним модулем Мл=Nа2О:АІ 2О 3=1,3-1,8 при такому співвідношенні компонентів у % маси: водний розчин алюмінату натрію з лужним модулем 1,3-1,8 і густиною 1,20-1,35г/см 3 (у перерахунку на суху речовину) 1-4 дисперсний аморфний кремнезем 1-4 тонкомелений алюмосилікатний або корундовий наповнювач 17-45 алюмосилікатні заповнювачі фракції 0,16-20мм решта. Твердіння бетонів відбувається за рахунок розчинення аморфного кремнезему у розчині алюмінату натрію з подальшим утворенням гідронефеліну, що має в'яжучі властивості: (1,3-1,8)Nа2О×Аl2О3×nН2 О+mSіО2®Nа2О×АІ 2О 3×2SіО2×2Н2О+(0,3-0,8)Nа2О×(m-2)SіО2×(n-2)Н2О. При лужному модулі нижче 1,3 розчин алюмінату натрію нестійкий - при зберіганні з нього випадає в осадок АІ2 О3. При підвищенні лужного модуля до 1,7-1,8 розчин стає стійким у звичайних умовах, але підвищувати лужний модуль більш 1,8 нераціонально, тому що збільшується введення в бетон плавня - Na2O. У запропонованих композиціях бетонні суміші містять 0,5-2% Na2O за масою. При введенні кожного проценту Na2O вогнетривкість бетонів, залежно від загального вмісту Аl2О 3, знижується на 5-20°С. Зниження вогнетривкості в результаті додавання Na2O може бути компенсовано шляхом збільшення вмісту Аl2 О3 за рахунок використання більш глиноземистого наповнювача. Повне відновлення вогнетривкості алюмосилікатів відбувається при введенні в бетон додатково 1-2% Аl2О3 на кожні 1% Na2O. При цьому оптимальними є композиції, в яких вогнетривкість в'яжучого (алюмінат натрію + аморфний кремнезем + алюмосилікатний або корундовий наповнювач) дорівнює вогнетривкості заповнювача. Викладене підтверджується випробуванням бетонів, склади і показники термомеханічних властивостей яких наведені в табл. 1 і 2. Для готування бетонів застосовувалися такі матеріали: розчин алюмінату натрію з лужним модулем 1,7 (вміст Na2O 50,8%); рідке скло; аморфний кремнезем сухого віддалення, конденсований при виробництві феросплавів з вмістом 94,9% SiO2 і 2,03% R2O; звичайний шамот з вмістом 40,2% Аl2О3, вогнетривкістю 1770°С; мулітокорундовий шамот з вмістом 92,2% Аl2О3 , вогнетривкістю 1870°С; корунд з вмістом 98,5%Аl2О3, вогнетривкістю 2000°С; порошок дистен-силіманітового концентрату з вмістом Аl2О3 59,4%; глиноземистий цемент (ГОСТ 969) активністю 45,0МПа. Аморфний кремнезем, алюмосилікатні (звичайний і мулітокорундовий шамот) і корундовий наповнювачі, дистен-силіманітовий концентрат і глиноземистий цемент мали дисперсність , що відповідає їхньому проходу крізь сито 0,08мм у кількості 90-95%. Границя міцності при стиску бетонів складів 1-8 визначалася на зразках-кубах із ребром 7см, виготовлених методом віброформування. Для вивчення міцності бетонів складів 8 і 9 методом напівсухого пресування при тиску 80МПа пресували зразки-циліндри діаметром і висотою 5см. Бетонні суміші складів 1-3 замішувались рідким склом із силікатним модулем 2,8 і густиною 1,35г/см. Для суміші складу 4 і 5 використовували розчин алюмінату натрію густиною 1,35г/см 3, для складу 8-1,20г/см 3, інші склади замішувались розчином густиною 1,30г/см 3. Після формування бетони тверділи в камері нормального твердіння (відносна вологість повітря близько 100%, температура 20±2°С) або пропарювались при температурі ізотермічної видержки 90±2°С за режимом "нагрівання+видержка+охолодження"=2,5+8+3 години. Сушіння проводили в сушильній шафі до постійної маси при температурі 105-110°С. Випал попередньо просушених зразків проводили за режимом: швидкість нагрівання - 200±20°С/годину, видержка - 4 години. Визначення границі міцності і вогнетривкості проводилися за стандартними методиками. Результати випробування, наведені в табл. 2, показують, що, в порівнянні з відомими складами, за рахунок більш низького вмісту плавнів у запропонованих композиціях вогнетривкість бетонів збільшується на 70-220°С, а міцність після випалу при 800°С на 14,4-24,8МПа, тобто більш ніж у два рази. Збільшення міцності після випалу при 800°С і вогнетривкості дозволить підвищити довговічність і граничну температуру застосування алюмосилікатних бетонів. Література 1. Макеева Н.С., Горлов Ю.П., Зейфман М.И. Свойства автоклавных строительных материалов на основе вулканических стекол//Строительные материалы.-1985.-№1.-С.24-25. 2. Горлов Ю,П., Меркин А.П., Устенко A.A. Технология теплоизоляционных материалов: Учебник для вузов.-М.% Стройиздаи, 1980.-399с. 3. Тарасова А.П. Жаростойкие вяжущие на жидком стекле и бетоны на их основе. - М.: Стройиздат, 1982. 132с. 4. A.c. 590291 (СССР). Бетонная смесь /А.П. Тарасова, Н.В. Скобелева, К.Д. Некрасов. -Опубликовано в Б.И., 1978, №4. 5. A.c. 1335548 (СССР). Бетонная смесь / В.М. Прядко, В.П. Алмазов. - Оп убликовано в Б.И., 1987, №33 (прототип).