СОСТАВ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОБЖИГОВОГО КАРБИД-КРЕМНИЕВОГО ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА
COMPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING OF ROASTING FREE CARBIDE-SILICON HEAT RESISTANT CONCRETE

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий из безобжигового карбид-кремниевого жаростойкого бетона.
Технический результат - повышение прочности и термической стойкости изделий из карбид-кремниевого жаростойкого безобжигового бетона.
Известен способ изготовления карбид-кремниевых изделий на различных вяжущих (1).
Недостатком их получения является необходимость предварительного обжига при высоких температурах, низкие прочности после сушки.
Известны также способ и состав для изготовления карбид-кремниевых бетонов на основе силикат натриевого композиционного вяжущего (2)
Недостатком известного способа является использование в качестве связующего силикат-глыбы с размером частиц более 1-100 микрон, которые в точке растворения в вяжущем или бетоне образуют жидкое стекло, которое невозможно равномерно распределять в массе затвердевшего бетона, что приводит к увеличению плавнеобразующего составляющего и снижению прочности бетона после сушки.
Наиболее близкими, т.е. прототипами, являются состав и способ изготовления безобжиговых огнеупоров (3) с использованием состава, который включает натриевую силикат- глыбу с силикатным модулем 2,7-3, огнеупорный заполнитель карбид-кремния, тонкомолотый огнеупорный наполнитель - карбид-кремния, 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 250-300°С в течение 1-2 ч.
Недостатком известных состава и способа является то, что частицы силикат - глыбы после механического помола имеют размеры более 100 мк и поэтому требуется большее время смешивания, а также не достигается равномерного распределения в смеси образовавшегося жидкого стекла, недостаточное содержание в смеси аморфного кремнезема.
Цель изобретения: повышение прочности при сжатии после сушки карбид-кремниевых жаростойких безобжиговых бетонов.
Поставленная цель достигается тем, что состав для изготовления безобжигового карбид-кремниевого жаростойкого бетона, включающий карбид-кремниевый заполнитель, тонкомолотый карбид-кремния, натриевую силикат-глыбу и воду, содержит натриевую силикат-глыбу в виде наноразмерных частиц и дополнительно - тонкомолотые аморфный графит и природный шунгит, содержащий фуллереновые частицы, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Карбид-кремниевый заполнитель
60-80
Тонкомолотый карбид кремния
8-16
Указанный тонкомолотый шунгит
4-10
Тонкомолотый аморфный графит
6-10
Натриевая силикат - глыба в виде
наноразмерных частиц
2-4
Вода
из расчета В/Т 0,12-0,14
2
Цель достигается также тем, что способ изготовления безобжигового карбид-кремниевого жаростойкого бетона из состава, указанного выше, 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 карбид-кремниевого заполнителя, тонкомолотых карбида кремния, указанных шунгита и графита с добавлением в их смесь, при перемешивании имеющей температуру 80-90°С, водной смеси натриевой силикат-глыбы в виде их наноразмерных частиц и затем воды с температурой 80-90°С, перемешивании полученной смеси, формовании из нее изделий и обработки их термоударом при температуре 250-300°С в течение 1-2 час. Причем тонкомолотые указанные шунгит и графит получают путем их совместного сухого помола.
Исходные компоненты, входящие в состав сырьевой смеси для изготовления безобжигового карбид-кремниевого жаростойкого бетона следующие:
карбид-кремниевый заполнитель требуемых фракций;
2
тонкомолотый карбид-кремния с удельной поверхностью 2500-3000 см/г;
2
тонкомолотый природный шунгит, содержащий фуллереновые наночастицы в количестве 98 мас.%; Карельского месторождения, с удельной поверхностью 2500-3000 см/г;
2
тонкомолотый аморфный графит с удельной поверхностью 2500-3000 см/г;
2
натриевая силикат-глыба - отход Огнинского стекольного завода, тонкомолотая до удельной поверхности 2500-3000 см/г;
вода - любая, кроме минеральных вод.
Тонкомолотые компоненты предварительно готовят путем помола в шаровой мельнице, шунгит и графит возможно подвергать совместному помолу, затем натриевую силикат-глыбу переводят в наноразмерные частицы с их размером 10-12 нм путем дегидратационного диспергирования гидратированных частиц с указанной удельной поверхностью при температуре 200-600°С.
Использование заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить достигаемый технический результат, а именно увеличение прочности при сжатии после сушки до 57-67 МПа.
2
Пример. Предварительно отдозированные части карбид-кремниевого заполнителя, аморфного графита, шунгита, силикат-глыбы измельчают в шаровой мельнице сухого помола до удельной поверхности 3000 см/г, затем в подогреваемую бетономешалку с укрепленными на ее корпусе тэнами и снабженную теплоизоляцией загружают карбид-кремниевый заполнитель фракции 1,25 мм, тонкомолотые карбид-кремния, аморный графит и шунгит и смешивают в сухом виде в течение 2-3 мин, при непрерывном смешивании добавляют подогретую до 85°С водную смесь наноразмерных частиц натриевой силикат-глыбы, имеющих размер 10-12 нм, полученные в барбатерах. Также при непрерывном смешивании дополнительно 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 течении 1,5 мин. Состав, параметры способа и результаты испытаний приведены в таблице.
2
2
Наноразмерные частицы силикат-глыбы получают следующим образом. Тонкомолотую натриевую силикат-глыбу с удельной поверхностью 2500-3000 см/г (для данного примера 3000 см/г) гидратируют и помещают в кюветы, находящиеся в кварцевых трубках, которые расположена в печи. В трубки пускают острый водяной пар и нагревают до 200-600°С (в данном примере 600°С). При этом паром уносятся наноразмерные частицы и после холодильника поступают в конденсатоотводчик и барбатер. Затем из конденсатоотводчика и барбатера берут пробы и хроматографическим анализом определяют количественное и качественное содержание наночастиц и по достижении 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 изделий за счет полного растворения компонентов силикат-глыбы, аморфного кварца из природного шунгита и наличия в последнем фуллереновых частиц и равномерного распеределения растворенных компонентов в смеси в процессе смешивания, а при температуре эксплуатации повышение прочности и высокая термическая стойкость обеспечиваются за счет образования высокотемпературных карбидов и силикатов.
Литература
1. Горлов Ю.П. и др. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы. - М.: Стройиздат, 1976, 196 с.
2. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Зейфман М.И., Тотурбиев Б.Д. Жаростойкие бетоны на основе композиций из природных и техногенных стекол. -М.: Стройиздат, 1966. - 144 с.
3. Способ изготовления безобжиговых огнеупоров. Тотурбиев Б.Д., Батырмурзаев Ш.Д. А.С. СССР №1701693, Б.И. №48, 30.12.91.