СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕГКОГО ОГНЕУПОРНОГО ФИБРОБЕТОНА
RAW MIX FOR PRODUCTION OF LIGHT FIRE-RESISTANT FIBROUS CONCRETE

Заявляемое изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству легких огнеупорных фибробетонов.
Наиболее близкой по достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является сырьевая смесь, состоящая из алюминиевой пудры, ортофосфорной кислоты 60% концентрации, глиноземистого шлака, сернокислого шлама и вермикулита при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминиевая пудра 3-4; указанная ортофосфорная кислота 22-25; глиноземистый шлак 40-42; сернокислый шлам 12-14; вермикулит 15-23 [Патент РФ №2257363, 2005 - прототип].
Недостатком сырьевой смеси является низкая прочность на сжатие и растяжение.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение прочности на сжатие и растяжение сырьевой смеси за счет повышения сопротивления сжимающим и растягивающим напряжениям при сохранении малой плотности, высокой огнеупорности и времени отверждения.
Технический результат, полученный в процессе решения поставленной задачи, достигается тем, что сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного фибробетона, включающая алюминиевую пудру, ортофосфорную кислоту 60% концентрации, глиноземистый шлак, сернокислый шлам, вермикулит, дополнительно содержит фибровые волокна из проволоки «Хромель Т» при следующем соотношении компонентов, мас.%:
алюминиевая пудра
3-4
указанная ортофосфорная кислота
24-26
глиноземистый шлак
32,5-34,5
сернокислый шлам
13-15
вермикулит фракции 0-5 мм
18-26
фибровые волокна из проволоки
«Хромель Т» диаметром 0,5 мм, длиной 30 мм
1,5-2,5
Сырьевая смесь после затвердевания может применяться в конструкциях теплотехнических сооружений, испытывающих помимо сжимающих значительные растягивающие напряжения. Для повышения сопротивления сжатию и растяжению в сырьевую смесь вводят металлические волокна-фибры, способные воспринимать на себя большие сжимающие и особенно растягивающие нагрузки. Проволока из сплава НХ 9,5 «Хромель Т», применяемая для изготовления термопар и содержащая в своем составе 8-10% хрома и 90-92% никеля, характеризуется большой прочностью на растяжение (до 500 МПа) и высокими огнеупорными свойствами. Сохранение заданной плотности полученных изделий в соответствии с прототипом обеспечивается тем, что в предлагаемой сырьевой смеси увеличено количество вермикулита фракции 0-5 мм, при этом уменьшено количество глиноземистого шлака, отличающегося повышенной плотностью.
Таким образом, введение в сырьевую смесь металлических волокон-фибр, выполненных из проволоки НХ 9,5 «Хромель Т», а также увеличение расхода легкого наполнителя - вермикулита при одновременном снижении количества более плотного глиноземистого шлака обеспечивает получение быстротвердеющей смеси повышенной прочности на сжатие и растяжение при сохранении малой плотности, высокой огнеупорности и времени отверждения, что и является новым техническим свойством заявляемой сырьевой смеси для производства легкого огнеупорного фибробетона.
Сырьевую смесь готовят в следующей последовательности.
К сернокислому шламу добавляют ортофосфорную кислоту 60% концентрации в количестве 32% от общего объема и перемешивают в течение 1-2 минут. Отдельно приготавливают сухую смесь, состоящую из алюминиевой пудры, глиноземистого шлака, вермикулита фракции 0-5 мм и металлических волокон-фибр диаметром 0,5 мм и длиной 30 мм. Время перемешивания обусловлено равномерным распределением фибр в смеси и составляет 2-4 минуты. Подготовленные в разных емкостях указанные смеси соединяют и затворяют оставшимся количеством (68%) ортофосфорной кислоты 60% концентрации. Полученную сырьевую смесь интенсивно перемешивают до начала бурного тепловыделения и формуют в изделие. Скорость затвердевания смеси составляет 29-31 минуту.
Для экспериментальной проверки заявленной сырьевой смеси были приготовлены несколько составов смесей, отличающиеся друг от друга различным содержанием компонентов в процентном отношении по массе, три из которых показали оптимальные результаты.
Полученные составы заявленной сырьевой смеси представлены в таблице 1.
Таблица 1
Составы сырьевой смеси
Содержание компонентов в составе смеси, мас.%
1
2
3
Алюминиевая пудра
3,0
3,5
4,0
Кислота ортофосфорная 60% концентрации
24,0
25,0
26,0
Глиноземистый шлак
32,5
33,5
34,5
Сернокислый шлам
13,0
14,0
15,0
Вермикулит фракции 0-5 мм
26,0
22,0
18,0
Фибра из проволоки «Хромель Т» диаметром 0,5 мм, длиной 30 мм
1,5
2,0
2,5
Для сравнения физико-механических свойств заявленной сырьевой смеси и смеси по прототипу были изготовлены образцы, которые подвергались испытаниям прочности на сжатие и на растяжение. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Таблица 2
Свойства сырьевой смеси в сравнении с прототипом
Прототип
Составы сырьевой смеси
1
2
3
Время отверждения, мин
28-30
29
30
31
Прочность на сжатие, МПа
2,2-3,2
3,8
4,05
4,47
Прочность на растяжение, МПа
0,32-0,87
1,12
1,23
1,78
Средняя плотность, г/см<sup>3</sup>
0,53-0,64
0,58
0,62
0,64
Анализ представленных в таблицах данных показывает, что введение в заявленную сырьевую смесь металлических волокон-фибр из сплава «Хромель Т», имеющего высокие огнеупорные свойства, при указанных соотношениях входящих в нее компонентов способствует согласно составу №3 увеличению прочности на сжатие в 1,5 раза, а прочности на растяжение - в 2 раза при сохранении средней плотности изделий и одинаковом по сравнению с прототипом времени отверждения.
Использование заявляемого изобретения позволит повысить прочность, трещиностойкость и долговечность (срок службы) конструкций теплотехнических сооружений.