СОСТАВ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОБЖИГОВОГО КВАРЦИТОВОГО ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА
COMPOSITION AND METHOD OF MAKING UNFIRED QUARTZITE HEAT-RESISTANT CONCRETE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий из безобжигового кварцитового жаростойкого бетона. Технический результат - повышение прочности и термостойкости изделий из кварцитовых жаростойких безобжиговых бетонов.
Известен способ изготовления жаростойких бетонов на основе композиций из природных и техногенных стекол [1].
Недостатком известного способа является использование в качестве связующего силикат-глыбы с размерами частиц более 100 микрон, которые в точке растворения в вяжущем или бетоне образуют жидкое стекло, которое невозможно равномерно распределять в массе твердеющего бетона, что также приводит к увеличению плавнеобразующего составляющего и снижению температуры службы бетона.
Наиболее близкими к заявляемому техническому решению по совокупности признаков, т.е. прототипами, являются состав и способ изготовления безобжиговых огнеупоров(2), где состав включает натриевую силикат-глыбу с силикатным модулем 2,7-3, огнеупорный заполнитель кварцит, тонкомолотый кварцит, где предусматривается нагрев компонентов до 80-90°С при сухом смешивании, затворение нагретой до 80-90°С водой, формование прессованием при 40 МПа и сушка при 250-3000°С в течение 1-2 ч.
Недостатком известного способа является то, что частицы силикат-глыбы имеют размеры более 100 мк, а также не достигается равномерное распределение в смеси образовавшегося жидкого стекла.
Целью изобретения является повышение прочности и термической стойкости кварцитовых жаростойких безобжиговых бетонов.
Поставленная цель достигается тем, что состав для изготовления безобжигового кварцитового жаростойкого бетона, включающий кварцитовый заполнитель, тонкомолотый кварцит, натриевую силикат-глыбу и воду, содержит натриевую силикат-глыбу в виде наноразмерных частиц и дополнительно - тонкомолотый диатомит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кварцитовый заполнитель
70-91
Тонкомолотый кварцит
6-20
Натриевая силикат-глыба в виде
наноразмерных частиц
1-4
Тонкомолотый диатомит
2-6
Вода
из расчета В/Т 0,12-0,14
2
Указанная цель достигается также тем, что способ изготовления безобжигового кварцитового жаростойкого бетона из указанного выше состава заключается в переводе натриевой силикат-глыбы в наноразмерные частицы путем дегидратационного диспергирования гидратированной тонкомолотой до удельной поверхности 2500-3000 см/г натриевой силикат-глыбы при температуре 200-600°С, перемешивании кварцитового заполнителя, тонкомолотых кварцита и диатомита с добавлением в их смесь при перемешивании имеющей температуру 80-90°С водной смеси натриевой силикат-глыбы в виде наноразмерных частиц и затем воды с температурой 80-90°С, перемешивании полученной смеси, формовании из нее изделий и обработке их термоударом при температуре 250-300°С в течение 1-2 час.
Исходные компоненты, входящие в состав сырьевой смеси для изготовления безобжигового жаростойкого кварцитового бетона с повышенной прочностью и термической стойкостью, следующие:
кварцитовый заполнитель любых требуемых фракций;
2
тонкомолотый кварцит - часть кварцитового заполнителя, измельченная в шаровой мельнице до удельной поверхности 2500-3000 см/г;
2
натриевая силикат глыба - полуфабрикат Огнинского стекольного завода, переведенный в наноразмерные частицы размером 10-12 нм путем дегидратационного диспергирования гидратированных частиц натриевой силикат-глыбы с удельной поверхностью 2500-3000 см/г при температурах 200-600°С;
2
диатомит - природное сырье, добываемое в Республике Дагестан РФ, также тонкомолотый до удельной поверхности 2500-3000 см/г;
вода - любая, кроме минеральных вод.
Использование заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить указанный технический результат, а именно: увеличение прочности при сжатии после сушки до 55-65 МПа, термической стойкости 75-85 теплосмен (800°С - вода).
2
Пример. Предварительно отдозированную часть кварцитового заполнителя измельчают в шаровой мельнице сухого помола до удельной поверхности 3000 см/г, также диатомит измельчают в шаровой мельнице сухого помола до удельной
2
поверхности 3000 см/г, затем в подогреваемую бетономешалку загружают кварцитовый заполнитель фракции 0,63 мм, тонкомолотые кварцит, диатомит и смешивают в сухом виде в течение 2-3 мин, при непрерывном смешивании добавляют подогретую до 85°С водную смесь наноразмерных частиц размером 10-12 нм силикат-глыбы, полученную в барбатере, далее при смешивании добавляют подогретую до 85°С воду из расчета водотвердое отношение 0,14, смешивание массы продолжают 3-4 мин. Из этой массы прессуют изделия при удельном давлении 40 МПа и проводят термообработку изделий термоударом при 250-300°С в сушильной камере в течение 1,5 ч. Состав, параметры способа и результаты испытаний приведены в таблице.
2
2
Наноразмерные частицы силикат-глыбы получают следующим образом. Тонкомолотую силикат-глыбу с удельной поверхностью 2500-3000 см/г (для данного примера 3000 см/г) гидратируют и загружают в кюветы, расположенные в кварцевой трубке, которая в свою очередь расположена внутри трубчатой печи. С одной стороны в кварцевую трубку подают острый водяной пар, а другая сторона подсоединяется к охладителю конденсата, кондесатосборнику и барбатеру с водой. При повышении температуры в печи до 200-600°С (для данного примера 500°С) происходит дегидратационное диспергирование и наночастицы с размером 10-12 нм уносятся паром в конденсатосборник и в барбатер. Хроматографическим анализом определяют в барбатере и конденсатосборнике количественное содержание наночастиц и по достижению достаточного количества содержания их для вышеуказанного состава бетонной смеси водные смеси наночастиц из барбатера и конденсатоотводчика нагревают до 80-90°С и применяют для приготовления бетона.
Предлагаемые состав и способ обеспечивают получение структурно-стабильного изделия без предварительного обжига, повышение прочности и термической стойкости изделий за счет полного растворения компонентов силикат-глыбы и части кристаллического и аморфного кварца из диатомита и равномерного распределения их в смеси в процессе смешивания.
Литература
1. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Зейфман М.И., Тотурбиев Б.Д. Жаростойкие бетоны на основе композиций из природных и техногенных стекол. - М.: Стройиздат. 1986. - 144 с.
2. Способ изготовления безобжиговых огнеупоров. Тотурбиев Б.Д., Батырмурзаев Ш.Д. Ас СССР №1701693, БИ №48, 30.12.91.
Таблица
Компонент
Содержание смеси, мас.%
предельные запредельные
Прототип
1
2
3
4
5
6
Кварцитовый заполнитель
70
80
91
60
95
80
Тонкомолотый кварцит
20
13
6
26
3
16
Силикат-глыба
-
-
-
-
-
4
Наночастицы натриевой силикат-глыбы
4
3
1
6
0,5
-
тонкомолотый диатомит
6
4
2
8
1
Свойство
Температура смешивания массы после водозатворения, °С
Прототип
80
85
90
70
95
При температуре термоудара 200°С. Прочность при сжатии после сушки, МПа
50,6
56,5
48,2
29,2
21,5
54,4
Термическая стойкость (800°С - вода) число теплосмен
72
79
68
50
41
74
При температуре термоудара 225°С. Прочность при сжатии после сушки, МПа
59,2
65
56,5
40
37,7
59,1
Термическая стойкость (800°С - вода) число теплосмен
76
85
71
63
48
76
При температуре термоудара 250°С. Прочность при сжатии после сушки, МПа
54,3
59,1
51,4
36,1
31,3
56,6
Термическая стойкость (800°С - вода) число теплосмен
73
81
69
52
43
71
Примечание: Время сушки 1,5 ч, по прототипу 1,5 ч, время полного изготовления 2,5 ч, по прототипу 3 ч