КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ
COMPOSITION FOR PRODUCING HEAT-RESISTANT CONCRETE

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. К химическим связующим, применяемым в жаростойких бетонах, относятся жидкое стекло, силикат-глыбу (прозрачный стекловидный сплав щелочных силикатов - полуфабрикат жидкого стекла) и фосфатные связки.
Известны композиции для получения пористых заполнителей (для бетонов) на основе химических связующих следующего состава, мас.%: жидкое стекло - 45-65; хлорид натрия - 5-15; отход горно-обогатительной фабрики при обогащения угля - 15-20; межсланцевая глина, образующаяся при добыче горючих сланцев - 15-20 / пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Куликов В.А.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева. - №2010122114, заявл. 31.05.20910; опубл. 20.01.2012. Бюл. №2/ [1].
Недостатком указанного состава композиции является относительно низкая прочность 2,65-2,75 МПа.
3
4
2
2
3
2
2
3
Наиболее близкой к изобретению является композиция для получения жаростойких бетонов (композитов), включающая следующие компоненты, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 - 10-15; щебень - 33-40; песок - 10-13; HPO - 10-15; шлаки от выплавки ферротитана с содержанием, мас.%: SiO - 2,5; AlO - 72,18; TiO - 10,2; FeO - 0,30; CaO - 11,4; MgO - 3,3 - 24-30 / пат Российской Федерации №2521005, МПК С04В 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Колпаков А.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени С.П. Королева. №2013102609. Заявл. 21.01.2013; опубл. 27.06.2014. Бюл. №18 [2].
Недостатком указанного состава композиции является относительно низкий предел прочности при сжатии после твердения и нагревания до температуры 1200°C и низкая термостойкость.
Задача изобретения - повышение качества жаростойкого бетона (композита).
Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов (композитов).
3
4
2
2
3
2
3
2
Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201 и HPO, дополнительно вводят карбонатный шлам системы водоочистки, алюмокальциевый шлам и шлам щелочного травления алюминия и его сплавов с содержанием, мас.%: SiO - 1,8; AlO - 48,8; FeO - 1,2; CaO - 1,3; MgO - 2,5; RO - 9,9; п.п.п. 34,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
отработанный катализатор ИМ-2201
10-15
карбонатный шлам системы водоочистки
33-40
алюмокальциевый шлам
10-13
H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>
10-15
шлам щелочного травления алюминия и его сплавов
2
2
3
2
3
с содержанием, мас.%: SiO - 1,8; AlO - 48,8; FeO - 1,2;
CaO - 1,3; MgO - 2,5; R<sub>2</sub>O - 9,9; п.п.п. 34,5
24-30
На Самарском металлургическом заводе, побочными продуктами производства являются шламы - высокодисперсные продукты.
На данном предприятии техногенные отходы в основном представлены:
1) шламом щелочного травления алюминия и его сплавов (алюмощелочной), образуется в результате травления алюминиевой ленты щелочью NaOH;
2) шламом систем водоочистки (карбонатным), который получается после обработки алюминиевой ленты карбонатным шламом, образующегося после умягчения воды;
3) алюмокальциевым шламом, представляющим собой смесь первых двух.
3
2
Шламы (все три шлама) представляют собой высокодисперсные гомогенные смеси. Удельная поверхность их составляет (10-12)·10 см/г, 80% их состава приходится на частицы размером менее 100 мкм, также присутствуют частицы с более тонкой дисперсией - 20-80 нм. Такая тонкость компонентов является особо ценным свойством шламовых отходов, так как обеспечивает повышенную гомогенизацию фосфатных связок в процессе их синтезирования. Огнеупорные изделия на базе синтезированных фосфатных связок, возможно, применять практически в любых элементах футеровки: в виде торкрет - масс, штучных блоков, различных обмазок, как связующее в элементах кладки. Рабочая температура таких огнеупоров в зависимости от состава варьируется от 1600 до 1700°C, химический состав используемых компонентов приведен в таблице 1.
3
4
3
4
3
Для изготовления жаростойких бетонов (композитов) использовалась в качестве связующей ортофосфорная кислота HPO в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 261213002110. Массовая доля ортофосфорной кислоты (HPO), не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см.
В предложенных составах, как и в прототипе, использовался отработанный катализатор ИМ-21 (отходы производства), отвечающий требованиям - ТУ 38.103544-89. Химический состав катализатора представлен в таблице 1.
3
2
3
Согласно ТУ 38.103544-89 отработанный катализатор ИМ-2201 должен иметь следующие показатели: внешний вид порошка - серо-зеленого цвета, насыпная плотность 1,0-1,5 г/см; массовая доля AlO не менее 70%.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Технологический процесс производства бесцементных жаростойких бетонов и изготовления изделий и конструкций из них включает в себя приготовление формовочной массы, формование изделий и термообработку.
Следует отметить, что для своего затвердения и набора марочной прочности жаростойкие бетоны требуют особую термообработку.
Для бетонов на ортофосфорной кислоте с компонентами, представленными в таблице 2 - нагревание до 500°C с подъемом температуры до 200°C со скоростью 60°C/ч и до 500°C-150°C/ч, выдерживание в течение 4 часов, охлаждение вместе с печью.
В таблице 3 представлены физико-механические показатели жаростойкого бетона.
Как видно из таблицы 3? жаростойкий бетон из предложенных составов имеет более высокие показатели по механической прочности и термостойкости, чем прототип.
Полученное техническое решение при использовании шлама щелочного травления алюминия и его сплавов; шлама систем водоочистки (карбонатным) и алюмокальциевого шлама позволяет значительно повысить показатели по механической прочности и термостойкости жаростойкого бетона.
Использование техногенного сырья при получении жаростойкого бетона способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды и расширению сырьевой базы для строительных материалов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Куликов В.А.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева. - №2010122114? заявл. 31.05.20910; опубл. 20.01.2012. Бюл. №2/
2. Пат РФ №2521005, МПК C04B 28/34. Композиция для изготовления жаростойких композитов. / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Колпаков А.В.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный аэрокосмический университет имени С.П. Королева. №2013102609. Заявл. 21.01.2013; опубл. 27.06.2014. Бюл. №18.