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-глыба (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 С04В 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
3
2
2
3
Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию, включающую отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и HPO, дополнительно вводят кальцийсодержащий шлак от производства среднеуглеродистого феррохрома с содержанием: %: CrO - 4,91; SiO - 26,38; AlO - 5,63; FeO - 1,0; CaO - 49,18; MgO - 12,9 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
отработанный катализатор ИМ-2201
10-15
щебень
33-40
песок
10-13
H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>
10-15
кальцийсодержащий шлак от производства среднеуглеродистого
феррохрома с содержанием: %: Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub> - 4,91; SiO<sub>2</sub> - 26,38;
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> - 5,63; FeO - 1,0; CaO - 49,18; MgO - 12,9
24-30.
Кальцийсодержащий шлак от производства среднеуглеродистого феррохрома образуется при выплавке ферросплавов в плавильных печах при производстве среднеуглеродистого феррохрома. Гранулометрический состав представлен фракцией 0-1 мм - 100%.
2
2
4
3
3
9
2
3
4
2
7
2
3
4
2
7
6
8
4
10
2
6
2
Минералогический состав представлен следующими основными минералами: аморфной стеклофазой, кварцем (SiO), хромшпинелью (Mg, Fe)(Cr, Al, Fe)O, волластонитом Ca[SiO]; эпидотом Ca(Al, Fe)O(OH)[SiO][SiO]; цоизитом CaAlO(OH)[SiO][SiO]; серпентином Mg(OH)[SiO]; пироксеном Ca(Mg, Fe)[SiO]; пиритом (FeS). Химический состав компонентов представлен в таблице 1.
Для изготовления жаростойких бетонов использовались:
3
а) щебень, отвечающий требованиям ГОСТа Г 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия» М 600, 800-1000, со средней плотностью зерен от 2,0 до 2,5 кг/м из карбонатных пород, добываемый в Самарской области, фракции 5-10 мм.
3
3
б) песок, отвечающий требованиям ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия». Песок речной, добываемый в Самарской области, имел следующие показатели: средняя плотность в сухом состоянии - 1,5 кг/м; содержание илистых, пылевидных и глинистых частиц не более - 0,7% по массе; истинная плотность песка речного - 2,65 г/см; наличие суглинка, комков глины и прочих засоряющих примесей не более - 0,05%; модуль крупности - 1,68.
3
4
3
4
3
Для изготовления жаростойких бетонов использовалась в качестве связующей ортофосфорная кислота HPO в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 26 1213 0021 10. Массовая доля ортофосфорной кислоты (HPO), не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см.
В предложенных составах (таблица 2), 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 особой термообработки.
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 кальцийсодержащего шлака от производства среднеуглеродистого феррохрома позволяет 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 С04В 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 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.