СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА
METHOD OF MAKING HEAT-RESISTANT CONCRETE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении строительных изделий и конструкций из жаростойких бетонов.
Известен способ получения жаростойкого бетона, заключающийся в приготовлении вяжущего, подготовке заполнителя, приготовление бетонной смеси, формовании изделий и их тепловой обработки [Тотурбиев Б.Д. Строительные материалы на основе силикат - натриевых композиций. - М.: Стройиздат, 1988. - 208 с.: ил. - ISBN 5-274-00161-0, с.176-180].
Недостатками этого способа является многокомпонентность бетонной смеси, необходимость предварительного измельчения каждого из трех компонентов вяжущего с последующим совместным их помолом, что требует использования энергоемкого оборудования: дробилок, мельниц и, в конечном счете, приводит к усложнению всего процесса и удорожанию готовой продукции.
3
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения строительного материала, включающий дозирование кварцевого песка и компонентов вяжущего, их перемешивание и формование образцов, тепловлажностную обработку, причем в качестве вяжущего используют вяжущее, состоящее из золы-уноса, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и углеродсодержащего жидкого стекла, изготовленного из многотоннажного отхода производства кристаллического кремния Братского ферросплавного завода - микрокремнезема и содержащего до 6-7 мас.% высокодиспресных углеродистых примесей - графита С и карборунда SiC с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,45-1,49 г/см [Патент РФ №2130904, 1999 г.].
Недостатком описываемого способа являются относительно низкие показатели жаростойкости строительного материала.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение качества бетона.
Технический результат - повышение жаростойкости бетона.
3
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что способ получения жаростойкого бетона включает дозирование заполнителя и компонентов вяжущего, их перемешивание, формование изделий и их твердение с последующим выдерживанием изделий, в качестве заполнителя используется отвальная золошлаковая смесь Иркутской ТЭЦ-6 г.Братска с насыпной плотностью ρ=1250-1330 кг/м, влажностью 3-4%, на 20-47% состоящая из шлакового щебня с размером фракции 5 мм и на 80-53% - из шлакового песка с модулем крупности 4,41-3,57, при следующем соотношении фракций:
фр. 5 мм
20,0-47,0%
фр. 2,5 мм
10,0-26,6%
фр. 1,25 мм
11,0-11,2%
фр. 0,63 мм
9,0-23,0%
фр. 0,315 мм
2,0-9,0%
фр. 0,14 мм
7,8-11%
фр. менее 0,14 мм
2,2-10%,
3
3
а в качестве вяжущего используется золощелочное вяжущее, состоящее из золы-уноса I поля, полученной от сжигания бурого Канско-Ачинского угля на ТЭЦ-7 г.Братска Иркутской области и жидкого стекла, изготавливаемого из многотоннажного отхода производства ферросилиция Братского ферросплавного завода микрокремнезем с насыпной плотностью 230-245 кг/м и содержащего высокодисперсные кристаллические частицы графита и β-модификации карбида кремния в количестве 10-13%, с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,33-1,41 г/см, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанная зола-унос
17,2-40,3%
Указанное жидкое стекло
19,8-31,2%
Указанный шлаковый песок
10,3-24,1%
Указанный шлаковый щебень
27,2-41,0%,
формуются изделия прессованием под нагрузкой 1-5 МПа, твердение осуществляется в камере тепловлажностной обработки при температуре 80°С по режиму 2+3+3+3 часа с последующим выдерживанием распалубленных пропаренных изделий в течение 30-60 суток в помещении с температурой воздуха 20-25°С.
3
3
3
Пример. Образцы бетона готовились следующим образом. Зола-унос первого поля перемешивалась с отвальной золошлаковой смесью Иркутской ТЭЦ-6 г.Братска. При этом насыпная плотность золошлаковой смеси составляла 1300 кг/м, а влажность - 3,2%. Золошлаковая смесь состояла на 30% из шлакового щебня с размером частиц 5 мм и на 70% - из шлакового песка с модулем крупности Мкр.=3,9. Сухая смесь золы и золошлаковой смеси затворялась жидким стеклом из микрокремнезема с силикатным модулем n=1 и плотностью ρ=1,36 г/см. При этом для получения жидкого стекла использован микрокремнезем с насыпной плотностью ρ=237 кг/м и содержащий высокодисперсные кристаллические частицы графита и β-модификации карбида кремния в количестве 11,5%. Смесь перемешивалась в бетоносмесителе принудительного действия в течение 3-4 минут. Формование образцов производилось прессованием под нагрузкой 2 МПа. Твердели образцы в камере тепловлажностной обработки при температуре 80°С по режиму 2+3+3+3 часа. После этого образцы выдерживались в течение 30 суток в помещении с температурой воздуха 20-25°С. Затем часть образцов подвергалась испытанию на прочность, а остальные образцы - испытаниям на жаростойкость. Испытания на жаростойкость осуществлялись следующим образом. Для этого образцы помещались в сушильный шкаф, где при Т=105±5°С находились в течение 48 часов. Затем высушенные образцы помещались в камерную электрическую печь. Скорость подъема температуры составляла 150°С/ч, выдержка образцов при температуре 1000°С составляла 4 часа, после чего образцы остывали вместе с печью до комнатной температуры. Жаростойкость оценивалась по остаточной прочности. Аналогично изготовлены и испытаны образцы еще двух составов.
Предлагаемые составы и результаты испытаний представлены в таблице.
Таблица
№ п/п
Свойства жидкого стекла
Состав смеси, мас.ч., %
Время выдержки перед испытанием, сут
Прочность после ТВО, МПа
Жаростойкость по остаточной прочности (Rост), %
Силикатный модуль
Плотность, г/см<sup>3</sup>
Зола-унос
Жидкое стекло
Золошлаковая смесь
песок шлаковый
щебень шлаковый
1
1
1,33
18,0
30,7
10,3
41,0
0
12,1
119
2
1
1,36
24,1
27,7
16,9
31,3
30
16,5
132
3
1
1,41
33,7
19,8
11,6
34,9
60
20,1
149
Анализ полученных данных показывает, что по предлагаемому способу получены жаростойкие бетоны, так как остаточная прочность образцов, испытанных при Т=1000°С, достаточно высока и составляет от 132 до 149%. Высокая жаростойкость предлагаемого золощелочного бетона обусловлена, прежде всего, одной природой заполнителя - золошлаковой смеси и компонента вяжущего - золы-уноса, представляющих собой алюмосиликатное сырье. Заполнитель не является инертным компонентом, а выполняет роль активной составляющей. Так, при химическом взаимодействии золошлаковой смеси с жидким стеклом происходит образование низкоосновных гидросиликатов кальция группы CSH(B) и цеолитоподобных минералов, обладающих высокой термической стойкостью. Поэтому дополнительное формирование нерастворимых термостойких новообразований на границе «Вяжущее - заполнитель» приводит к увеличению жаростойкости предлагаемого бетона.
Кроме того, высокое содержание в жидком стекле из микрокремнезема мельчайших частиц графита и β-модификации карбида кремния, которые обладают высокой термической стойкостью, также способствуют увеличению жаростойкости предлагаемого золощелочного бетона.
Увеличение жаростойкости бетона после выдерживания в помещении в течение 30-60 суток при температуре 20-25°С пропаренных образцов с продолжающимися процессами структурообразования золощелочного вяжущего - формированием цеолитоподобных минералов (известно, что этот процесс достаточно длительный).
И, наконец, способ формования бетона также влияет на его жаростойкость. При прессовании образцов бетона под нагрузкой 1-5 МПа удается получить более плотную структуру бетона, способную противостоять воздействию высоких температур.