Комплексна домішка для вогнетривких неформованих мас та бетонів

Реферат: Комплексна домішка для вогнетривких неформованих мас та бетонів включає аморфний та кристалічний діоксид кремнію, суперпластифікатор та хімічну домішку. UA 74792 U (12) UA 74792 U UA 74792 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів, що застосовується в будівельній галузі та вогнетривкому виробництві, а саме до складів поліфункціонального призначення на основі багатокомпонентних композицій з тугоплавких наповнювачів і мінеральних в'яжучих речовин гідратаційного твердіння. Відомий [1] комплексний модифікатор бетону, який включає, мас. %: дисперсний мінеральний компонент з діоксидом кремнію 51,9-94,1 - зокрема, гірська порода та продукт газоочищення печей виплавки кристалічного кремнію, та спалюють кам'яне вугілля чи суміш принаймні одного з вищевказаних компонентів з продуктом газоочищення печей виплавки феросиліцію, хімічна добавка 4,7-45,5 - зокрема, продукти на основі солей органічних кислот, серед яких використовують пластифікатор на основі солі поліконденсату нафталінсульфокислоти і формальдегіду та пластифікатор на основі солі лігносульфонової кислоти або суміш принаймні одного із зазначених пластифікаторів з нітрилотриметилфосфоновою кислотою та з комплексною сіллю нітрилотриметилфосфонової кислоти та з динатрієвою сіллю етилендіамінтетраоцтової кислоти, вода - інше. Цей комплексний модифікатор забезпечує підвищення міцності бетону у вузькому інтервалі його дозування, що призводить до технологічного ризику розшарувань бетонної суміші і є недоліком. Найбільш близькою за технічною суттю і призначенням є комплексна домішка для бетонів і будівельних розчинів [2], яка містить, мас. %: аморфний та кристалічний діоксид кремнію 46,097,5, похідні вищих жирних кислот у вигляді олігомерів вищих жирних кислот виробництва лапромола 0,01-0,1 і суперпластифікатор нафталінформальдегідного типу Поліпласт СП-1. Недоліком цієї комплексної домішки є обмеженість дозування до 1,5 % у складах бетонів і будівельних розчинах, а також придатність лише в композиціях на портландцементі, через відсутність позитивних ефектів пластифікації і підвищення міцності багатофазних композицій з використанням інших типів мінеральних в'яжучих, зокрема, глиноземистих цементів. Остання обставина звужує області можливого застосування комплексної домішки, тому що є протипоказання по використанню портландцементу в складах вогнетривких неформованих мас, наприклад, розчинів і обмазок для обмуровування теплових агрегатів. В основу корисної моделі поставлена задача - отримання високорухливих (від П1 до П5) багатокомпонентних композицій з тугоплавких наповнювачів, мінеральних в'яжучих гідратаційного тверднення різних типів і комплексної домішки, що забезпечують підвищення міцності вогнетривких неформованих мас і бетонів. Технічний результат забезпечується тим, що комплексна домішки для вогнетривких неформованих мас і бетонів, яка містить аморфний та кристалічний діоксид кремнію, суперпластифікатор і хімічну домішку, причому, як хімічну добавку використовують полівінілацетат та полібутилакрилат і додатково містить сухий шлам переробки фосфатглауконітової породи виробництва фосфорних добрив при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: суперпластифікатор 15,0-40,0 хімічна домішка 1,0-10,0 сухий шлам переробки фосфат-глауконітової породи виробництва фосфорних добрив 10,0-40,0 аморфний та кристалічний діоксид кремнію решта. В основу корисної моделі закладений синергетичний ефект диспергування фосфатними і нітратними кислотними залишками, які містяться у шламі переробки фосфат-глауконітової породи, компонентів композицій з тугоплавких наповнювачів і мінеральних в'яжучих гідратаційного тверднення при їх затворенні водою, що доповнюється пластифікуючим впливом суперпластифікаторів різного типу і пуцолановою дією аморфного та кристалічного діоксиду кремнію в напрямку формування найбільш щільної упаковки структурних елементів вогнетривких неформованих мас і бетонів. Сутність корисної моделі полягає в зміні умов гідратаційного твердіння багатокомпонентних композицій та збалансованості складу комплексної домішки для формування найбільш міцного кристалогідратного зростку не тільки на основі фаз портландцементу, але й на основі фаз інших типів мінеральних в'яжучих, наприклад, алюмінаткальцієвих і силікатбарієвих цементів. Підвищена сумісність фосфатних і нітратних кислотних залишків з різними типами мінеральних в'яжучих обумовлена можливістю формування з їх участю складних кристалогідратів. При низьких концентраціях комплексної добавки в складах композицій проявляється диспергуюча дія кислотних залишків спільно з ефектом розтікання під впливом суперпластифікатора, а при 1 UA 74792 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 високих концентраціях - більш істотним є вплив пуцоланового ефекту, що сприяє підвищенню міцності вогнетривких неформованих мас і бетонів. Хімічна домішка забезпечує колоїдний захист її компонентів до найбільш сприятливого моменту гідратації мінерального в'яжучого, а потім сприяє редиспергуючому ефекту. Зазначені ефекти значно посилюються через оптимізований кількісний баланс між діоксидом кремнію, хімічною домішкою і суперпластифікатором у складі комплексної домішки. Для приготування комплексної домішки використовують: - аморфний та кристалічний діоксид кремнію - 1-99 мас. % сухий шлам комплексної переробки фосфат-глауконітової породи, зокрема, Ново-Амвросіївського родовища і мінеральний продукт природного походження та продукти сухого газоочищення печей виробництва кристалічного кремнію та феросплавів, таких як феросиліцій, феросилікохром. Зневоднений шлам кислотної переробки фосфат-глауконітової породи Ново-Амвросіївського родовища представлений діоксидом кремнію (98,6-98,8 мас. %) і містить кислотні залишки (в перерахунку на NO 3 - до 1,1 мас. % та Р2О5 - до 0,1 мас. %). Кристалічні фази цього шламу представлені -кварцем, KAl2[AlSi3O10](OH)2, K(Mg,Fe,Al)2(Si,Al)4O10(OH)2 та KAlSi3O8. У складі аморфного та кристалічного діоксиду кремнію може застосовуватися мікрокремнезем різних торгових марок, зокрема, МК-85 по ТУ 7-24953390 "Мікрокремнезем конденсований. Технічні умови", Elkem Microsilica ® Crade 971 U фірми Cofermin Rohstoffe GmbH; - суперпластифікатор - речовина, що відповідає пластифікаторній групі І згідно ГОСТ 24211 "Добавки для бетонів. Загальні технічні вимоги", в т.ч. на основі ефірів полікарбоксилату, наприклад, Castament FW 10 фірми BASF Construction Polymers GmbH, полікарбоксилат ViscoCrete Pulver (VC-105 P) - співполімер оксіетиленових та оксіпропіленових сполук та ін. - хімічну домішку - полівінілацетат, що є полімером на основі Н3С-С-OO-СН=СН2, та полібутилакрилат, що є полімером на основі Н9С4-ОО-С-СН=СН-С4Н9. Для оцінки впливу комплексної домішки на властивості вогнетривких неформованих мас та бетонів проводили випробування із застосуванням таких компонентів: - портландцемент марки ПЦ 1-500-Н, виробництва ВАТ "Балцемент" (ДСТУ Б В. 2.7-1122002); - алюмінаткальцієвий цемент марки "Gorkal 70", виробництва заводу "Gorka Cement" (Польща); - в'яжуче на основі ортосилікатів кальцію і барію, приготоване згідно патенту UA № 57398 (опубл. 16.06.2003 Бюл. № 6); - вапно гашене (ДСТУ 9179 "Вапно Будівельне. Технічні умови"); - суперпластифікатор марки С-3 на основі натрієвої солі продукту конденсації нафталінсульфокислоти і формальдегіду; - суперпластифікатор нафталін-формальдегідного типу марки "Поліпласт СП-1" (Росія, ВАТ "Поліпласт"); - пісок кварцовий (Мкр=1,5) Водолажського родовища Харківської обл. (ГОСТ 22551); - щебінь із природного каменю фракції 5-20 мм (ГОСТ 8267); - гранвідсів фракції 0-5 мм (ГОСТ 26873); - заповнювач кварцитовий для вогнетривких бетонів марки ЗКМ - 97 (ТУ 14-8-92); - заповнювач шамотний для бетонних виробів, мас, сумішей, покриттів і мертелей марки ЗША (ГОСТ 23037); - тонкомолотий кремнеземистий заповнювач - діатомітовий порошок марки А (ТУ 18 РСФСР 865-83). Ефективність дії комплексної домішки для вогнетривких неформованих мас та бетонів вивчали на зразках, виготовлених з багатокомпонентних сумішей відповідно до вимог ГОСТ для визначених властивостей: - рухливість розчинних і бетонних сумішей за осадкою конуса (ДСТУ 5802 та ДСТУ 10181.1). - межа міцності при стисненні (ДСТУ 10180). Випробування на визначення межі міцності при стисненні проводили у віці: для бетонних зразків - 1 і 28 діб, для зразків будівельних розчинів і вогнетривких неформованих мас - 7 і 28 діб нормального тверднення (температура 20±2° С, вологість 98 %). Склади бетонних та розчинних сумішей за найближчим аналогом, перераховані на мас. %, ідентично відтворювалися при застосуванні запропонованої домішки в кількості 1,5 %. Для варіантів застосування в бетонних та розчинних сумішах інших типів мінеральних в'яжучих кількість запропонованої добавки (табл. 1) змінювалася відповідно до заздалегідь визначеного значення нормальної густини цементного тіста і відкоригованого водо-цементного співвідношення (В/Ц) при вмісті в складах тотожних кількостей цементу (табл. 2, 3). 2 UA 74792 U 5 10 15 З результатів випробувань випливає, що навіть позамежні склади запропонованої домішки (№ 7, 11 в табл. 1) забезпечують більш високу рухливість сумішей і меж міцності при стисненні зразків бетонів і вогнетривких неформованих мас у всіх термінах нормального їх тверднення. При цьому запропонована домішка сумісна з різними типами мінеральних в'яжучих і надає ефективну дію в широкому інтервалі концентрацій домішки, що стало наслідком прояву особливостей гідратаційного тверднення збалансованих за складом багатокомпонентних композицій, що мають в складі домішки сухий шлам переробки фосфат-глауконітової породи і обрані інгредієнти в оптимальних співвідношеннях. В порівнянні з відомими аналогом запропонована комплексна домішка має такі переваги: - забезпечує одержання високорухливих багатокомпонентних композицій з тугоплавких наповнювачів, мінеральних в'яжучих гідратаційного тверднення різних типів та комплексної домішки, які надають високу міцність вогнетривким неформованим масам і бетонам; - знижує технологічний ризик передозувань в складах вогнетривких неформованих мас та бетонів, не сприяє розшаруванню структури та деградації міцності в широкому інтервалі концентрацій домішки; - не чутлива до типу суперпластифікатору, який використовують. Джерела інформації: 1. Деклараційний патент UA № 47617. - Опубл. 15.07.2002. - Бюл. № 7. 2. Патент UA № 88722.-Опубл. 10.11.2009. - Бюл. № 21. 20 Таблиця 1 Склади комплексних домішок № пп Шлам 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9,50 10,00 15,00 40,00 40,50 Аморфний та кристалічний Хімічна домішка, мас. % Суперпластифікатор, мас. % діоксид кремнію, мас. % MicroОлігоМК-85 Aм Кр ПВА ПБА С-3 СП-1 FW10 VC-105 Р silca мери Зразки комплексних добавок за прототипом 49,97 0,03 50,00 49,95 0,05 50,00 49,91 0,09 50,00 49,00 0,10 50,90 49,00 0,10 50,90 24,50 24,50 0,10 50,90 Зразки комплексних домішок за запропонованим 25,50 50,00 0,50 14,50 74,00 1,00 15,00 30,00 30,00 2,50 2,50 20,00 10,00 10,00 40,00 8,50 5,00 5,50 40,50 Примітка: Ам - аморфний діоксид кремнію (тонкомолотий кремнезем, заповнювач діатомітовий); Кр кристалічний діоксид кремнію (тонкомолотий кварцит); ПВА - полівінілацетат; ПБА полібутилакрилат. 3 UA 74792 U Таблиця 2 Властивості зразків бетонів з комплексними домішками Межа міцності при Склад бетонної суміші, мас. % № Рухлистисненні, № домішки вість, МПа пп в табл. 1 см ПЦ- Gorkal ЗКМв'яжуче щебень гранвідсів ЗША добавка вода 1 доба 28 діб 500 70 97 За прототипом 1 1 13,90 41,33 36,71 1,50 6,56 15,0 13,58 37,70 2 2 14,07 41,86 35,90 1,50 6,67 15,5 8,07 35,99 3 3 14,02 41,59 36,10 1,50 6,79 13,5 13,80 39,11 За запропонованим 4 7 14,02 41,59 36,10 1,50 6,79 15,0 15,10 39,70 5 8 14,02 41,59 36,10 1,50 6,79 16,5 20,20 43,30 6 9 14,02 41,59 36,10 1,50 6,79 17,5 21,50 45,30 7 10 14,02 41,59 36,10 1,50 6,79 17,0 20,90 44,70 8 11 14,02 41,59 36,10 1,50 6,79 15,5 14,80 39,60 9 8 14,00 41,60 30,00 7,90 6,50 15,5 16,10 40,10 10 8 14,00 25,00 25,00 30,20 5,80 17,5 17,80 43,40 11 8 14,00 - 40,00 40,00 6,00 17,5 15,30 40,00 12 8 14,00 41,60 39,60 4,80 15,5 17,50 43,20 13 9 14,00 41,60 30,00 8,70 5,70 16,0 19,50 41,50 14 9 14,00 41,60 38,50 5,90 16,5 21,10 53,30 15 9 14,00 - 41,60 38,40 6,00 16,5 23,30 54,00 16 9 14,00 - 21,60 58,70 5,70 17,0 24,70 54,50 17 10 14,00 41,60 30,00 8,30 6,10 15,5 17,90 41,40 18 10 14,00 41,60 38,30 6,10 16,0 18,30 42,20 19 10 14,00 - 41,60 38,50 5,90 16,5 19,00 43,10 20 10 14,00 - 21,10 59,20 5,70 17,0 19,00 41,90 4 UA 74792 U Таблиця 3 Ефективність комплексних домішок у будівельних розчинах і вогнетривких неформованих масах Межа міцності Склад будівельних розчинів і вогнетривких і при № деформованих мас, мас. % Рухлистисненні, № домішки ПЦ 500 вість, МПа пп в табл. см 1 пісок до вапно Gorkal ЗКМ28 5мм, в'яжуче ЗША домішка вода 7 діб гашене 70 97 діб (Мкр=1,5) За прототипом 1 4 11,62 7,41 66,19 1,50 13,28 7,8 37,8 57,0 2 5 11,62 7,41 66,19 1,50 13,28 7,6 38,1 57,5 3 6 11,62 7,41 66,19 1,50 13,28 7,9 39,2 58,7 За запропонованим 4 7 11,62 7,41 66,19 1,50 13,28 8,2 40,1 58,9 5 8 11,62 7,41 66,19 1,50 13,28 9,6 44,7 61,4 6 9 11,62 7,41 66,19 1,50 13,28 10,4 43,3 63,2 7 10 11,62 7,41 66,19 1,50 13,28 10,6 42,5 60,3 8 11 11,62 7,41 66,19 1,50 13,28 8,4 39,7 58,8 9 8 11,62 7,41 67,69 13,28 10,4 46,1 61,9 10 8 66,00 12,00 13,44 8,56 10,2 45,0 62,2 11 8 12,00 66,00 13,44 8,56 10,4 46,1 62,4 12 8 12,00 - 66,00 13,44 8,56 9,8 44,8 59,1 13 9 11,62 7,41 67,69 13,28 10,6 42,3 60,0 14 9 66,00 12,00 13,44 8,56 10,8 44,8 60,1 15 9 12,00 66,00 13,44 8,56 10,8 45,1 62,4 16 9 12,00 - 66,00 13,44 8,56 11,2 43,7 61,9 17 10 11,62 7,41 67,69 13,28 11,6 40,9 59,7 18 10 66,00 12,00 13,44 8,56 11,2 41,3 60,1 19 10 12,00 66,00 13,44 8,56 10,8 41,0 61,5 20 10 12,00 - 66,00 13,44 8,56 10,8 41,1 61,5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Комплексна домішка для вогнетривких неформованих мас та бетонів, що включає аморфний та кристалічний діоксид кремнію, суперпластифікатор та хімічну домішку, яка відрізняється тим, що як хімічну домішку містить полівінілацетат та полібутилакрилат і додатково містить сухий шлам переробки фосфат-глауконітової породи виробництва фосфорних добрив при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: суперпластифікатор 15,0-40,0 хімічна домішка 1,0-10,0 сухий шлам переробки фосфат-глауконітової породи виробництва фосфорних добрив 10,0-40,0 аморфний та кристалічний діоксид кремнію решта. 10 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5