СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОБЖИГОВОГО ШАМОТНОГО ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА
COMPOSITION TO MANUFACTURE NON-ANNEALED CHAMOTTE REFRACTORY CONCRETE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий из безобжигового шамотного жаростойкого бетона. Технический результат - повышение прочности безобжиговых шамотных жаростойких бетонов.
Известен состав для изготовления жаростойких бетонов на основе композиций из природных и техногенных стекол [1].
Недостатком известного состава является использование в качестве связующего силикат-глыбы с размерами частиц более 100 микрон после помола в шаровой мельнице, которые в точке растворения в бетоне образуют жидкое стекло, которое невозможно равномерно распределять в массе твердеющего бетона, что приводит к увеличению плавнеобразующего составляющего и снижению температуры службы бетона.
Известен также состав и способ изготовления безобжиговых огнеупоров [2], включающий натриевую силикат-глыбу с силикатным модулем 2,7-3, огнеупорный заполнитель шамот, тонкомолотый шамот, где предусматривается нагрев компонентов до 80-90°C при сухом смешивании, затворение нагретой до 80-90°C водой, формование прессованием при 40 МПа и сушка при 250-300°C в течение 1-2 ч.
Недостатком известного способа является то, что частицы силикат-глыбы имеют размеры более 100 мк, а потому не достигается равномерное распределение в смеси образовавшегося жидкого стекла и в связи с этим изделия имеют низкие показатели прочности.
Наиболее близкими к заявляемому техническому решению по совокупности признаков, т.е. прототипами, является состав и способ изготовления безобжигового шамотного жаростойкого бетона [3], включающий шамотный заполнитель, тонкомолотый шамот, тонкомолотый кристобалит и натриевую силикат-глыбу в виде наноразмерных частиц, где предусматривается нагрев компонентов до 80-90°C при сухом смешивании, затворение нагретой до 80-90°C водой, формование прессованием при 40 МПа и сушка при 250-300°C в течение 1-2 ч.
Недостатком известного состава и способа является малая прочность изделий из-за недостаточного суммарного содержания микро и наночастиц в бетонной смеси.
Целью изобретения является упращение технологии приготовления и повышение прочности изделий из шамотных жаростойких безобжиговых бетонов.
Поставленная цель достигается тем, что состав для изготовления безобжигового шамотного жаростойкого бетона, включающий шамотный заполнитель, тонкомолотые шамот, кристобалит и натриевую силикат-глыбу в виде наноразмерных частиц и воду, дополнительно содержит тонкомолотую необожженную шамотную глину и активированные в планетарной мельнице шамот, кристобалит и необожженную шамотную глину при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шамотный заполнитель
56-73
Тонкомолотый шамот
6-10
Тонкомолотый кристобалит
4-8
Тонкомолотая необожженная шамотная глина
4-6
Активированный шамотный заполнитель
4-6
Активированный кристобалит
4-6
Активированная необожженная
шамотная глина
4-6
Натриевая силикат-глыба
в виде наноразмерных частиц
1-2
Вода из расчета В/Т
0,12-0,14
Указанная цель достигается тем, что состав для изготовления безобжигового шамотного жаростойкого бетона содержит наряду с макрочастицами в виде тонкомолотых добавок микро- и наноразмерные частицы, получаемые активированием в планетарной мельнице тонкомолотых шамота, кристобалита и необожженной шамотной глины, а также наночастицы, получаемые путем дегидратационного диспергирования гидратированных частей натриевой силикат-глыбы при температуре 200-1000°C.
Исходные компоненты, входящие в состав сырьевой смеси для изготовления безобжигового жаростойкого шамотного бетона с повышенной прочностью, следующие:
шамотный заполнитель фракций 0,14-1,25 мм;
2
тонкомолотые шамот, необожженную шамотную глину и кристобалит получают сухим помолом в шаровой мельнице до удельной поверхности 2500-3000 cм/г;
Наноразмерные частицы размером от 1 до 10 нм из натриевой силикат-глыбы получали путем тонкого помола, затем активирования ее мокрым помолом в планетарной мельнице и дегидратационным диспергированием гидратированных частиц активированной натриевой силикат-глыбы;
вода - любая, кроме минеральных вод.
Использование заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить указанный технический результат, а именно увеличение прочности при сжатии после сушки до 67,5-86,2 МПа.
2
Пример. Предварительно отдозированную часть шамотного заполнителя содержащую фракции 0,14 мм - 8-14%, 0,315 мм - 10-18%, 0,63 мм - 15-21% и 1,25 мм - 20-34%, смешивают в сухом виде с тонкомолотыми до удельной поверхности 2500-3000 см/г в шаровой мельнице шамотом, необожженной шамотной глиной и кристобалитом. Затем тонкомолотые шамот, необожженную шамотную глину и кристобалит загружают отдельно в барабаны планетарной мельницы и активируют мокрым помолом в течение 20 мин и получают микрочастицы размером 1 мкм и менее, а также наноразмерные частицы размером 10-20 нм 1-3% от массы активируемых компонентов. Наноразмерные частицы натриевой силикат-глыбы в виде водной смеси размером частиц 1-10 нм получают в барботере и конденсатоотводчике следующим образом. Тонкомолотую натриевую силикат-глыбу активируют в планетарной мельнице, взвешивают 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 барботеру с водой. В процессе нагрева печи до 200-1000°C (для данного примера 800°C) происходит дегидратационное диспергирование и наночастицы с размером 1-10 нм уносятся водяным паром в холодильник, а затем в конденсатосборник и барботер с водой. Турбидиметрическим и нефелофотометрическим способом определяют в барботере и конденсатосборнике количественное содержание наночастиц и по достижению достаточного количества ее для вышеуказанного состава бетонной смеси водную смесь наночастиц из барботера и конденсатоотводчика нагревают до 80-90°C и применяют для приготовления нанокомпозиционного вяжущего и жаростойкого шамотного бетона.
Полученные водную смесь наночастиц натриевой силикат-глыбы из барботера и конденсатоотводчика, активированные в планетарной мельнице шамот, кристобалит и необожженную шамотную глину смешивают с шамотным заполнителем и тонкомолотыми шамотом, необожженной шамотной глиной и кристобалитом, мас.%: шамотный заполнитель 64,5, тонкомолотые шамот 8, кристобалит 6, необожженная шамотная глина 5, активированные шамот 5, кристобальт 5, необожженную шамотную глину 5 и нагретую водную смесь наноразмерных частиц натриевой силикат-глыбы 1,5 в течение 2-3 мин, при непрерывном смешивании добавляют подогретую до 80°C воду и смешивание продолжают в течение 3-4 мин. Из полученной массы прессуют изделия при удельном давлении 40 МПа и проводят термообработку изделий термоударом при 250-300°C в сушильной камере в течение 1-2 ч.
Наличие в предлагаемом составе компонентов в виде макроразмерных, микроразмерных и наноразмерных частиц и их гамогенное распределение в бетонной смеси и количественное соотношение обеспечивает высокую плотность, прочность и низкую усадку в изделия после сушки. При увеличении количества микро и наноразмерных частиц больше предлагаемого в составе бетона в процессе сушки и первого обжига увеличивается усадка, уменьшается прочность при сжатии, а при уменьшении количества их менее предлагаемого уменьшается прочность при сжатии, хотя усадки не наблюдается.
Предлагаемый состав обеспечивает получение структурно-стабильных изделий без предварительного обжига, повышение прочности после сушки термоударом на 10-20%
за счет достаточного количества и равномерного распределения реакционноспособных микро и наночастиц в смеси в процессе смешивания и полного участия их в формировании структуры жаростойкого шамотного бетона.
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. А.С. СССР №1701693, Б.И. №48, 30.12.91.
3. Состав и способ изготовления безобжигового шамотного жаростойкого бетона. Батырмурзаев Ш.Д., Даитбеков A.M., Батырмурзаев A.Ш., Гаджиеа Р.А., Мантурова Х.З., Батырмурзаев Д.А., Магомедова Д.Г. Патент РФ №2377217. Бюл. №36. 2009 г.