Сырьевая смесь для производства жаропрочного кислотостойкого бетона

 

Изобретение относится к области строительных материалов и позволяет повысить термостойкость бетона, расширить сырьевую базу используемых материалов и снизить расход вяжущего. Сырьевая смесь содержит, мас.%: портландцемент 14-16; молотый шлак ТЭЦ 30-38; шлак ТЭЦ 31,81-40,32; подмыльный щелок 0,17-0,19; пыль ферросплавного производства 2,5-3,5; вода - остальное. Остаточная прочность после обжига при 700^oС - 34-36%. Предел прочности при сжатии - 55-58 МПа. Кислотостойкость после кипячения в 5%-ной серной кислоте - 95,7-95,9%. 2 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при строительстве жаростойких и теплоизоляционных конструкций, работающих в агрессивной среде.

Известен состав жаропрочных бетонных смесей, используемых при сооружении жаростойких конструкций, включающий в качестве вяжущего жидкое стекло, феррохромовый шлак, тонкодисперсный гранит, аглопоритовый заполнитель [1] Этот состав имеет существенный недостаток: для приготовления тонкодисперсного гранита требуется большие энергозатраты и дефицитные материалы (жидкое стекло, аглопоритный заполнитель).

Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси является жаростойкая смесь [2] включающая шлакопемзовый песок, тонкомолотую добавку из доменного шлака и гранулированного шлака ферробора при следующем соотношении компонентов, мас. Портландцемент 17,4-20,4 Шлакопемзовый песок фракции 5 мм 19,6-22,8 Листовой шлаковый щебень фракции 5-20 мм 29,4-32,6 Пластификатор 0,16-0,20 Тонкомолотая добавка из домен- ного шлака 11,4-14,6 Тонкомолотая добав- ка из шлака ферро- бора 2,8-3,6 Вода Остальное Недостаток этой бетонной смеси использование шлакопемзового песка фракции 5 мм, который отсутствует в регионах, где нет тяжелой промышленности. Кроме того, тонкомолотая добавка из доменного шлака не обеспечивает достаточных показателей жаростойкости бетона. К недостаткам следует отнести и многокомпонентность смеси, большой расход материалов.

Цель изобретения расширение сырьевой базы и повышение термостойкости бетонов.

Поставленная цель достигается за счет того, что смесь содержит в качестве пластификатора подмыльный щелок, тонкомолотой добавки молотый шлак Тольяттинской ТЭЦ и пыль ферросплавного производства при следующем соотношении компонентов, мас. Портландцемент 14-16 Молотый шлак ТоТЭЦ 30-38 Шлак ТоТЭЦ 31,81-40,32 Подмыльный щелок 0,17-0,19 Пыль ферросплав- ного производства 2,5-3,5 Вода Остальное
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемая композиция отличается от известной введением новых ингредиентов: молотого шлака Тольяттинской ТЭЦ, пыли ферросплавного производства, восполняющих функцию заполнителя. Поэтому заявляемое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных сырьевых смесей для изготовления бетона показал, что некоторые вещества, введенные в заявляемую композицию, известны, например пыль ферросплавного производства, шлак ТоТЭЦ. Но их применение в составах в сочетании с другими веществами не обеспечивает композицию свойства, которое они проявляют в заявляемом решении повышение термостойкости и устойчивости к агрессивным средам. Прочность на сжатие жаростойкого бетона на портландцементе с тонкомолотым шлаком Тольяттинской ТЭЦ и пылевым отходом ферросплавного производства выше прочности на сжатие жаростойкого бетона с феррохромовым шлаком на 12% а поле нагрева до 700^оС на 33%
Приготовление жаростойкой бетонной смеси осуществляют по традиционной технологии. В лабораторный бетоносмеситель принудительного перемешивания емкостью V_б= 50 л загружают исходные компоненты: вяжущие (поpтландцемент), мелкий и крупный заполнитель (молотый шлак Тольяттинской ТЭЦ, шлак фракции до 5 мм Тольяттинской ТЭЦ), подмыленный щелок, пыль ферросилиция, вода. Перемешивание смеси осуществляют в течение 2-3 мин, в зависимости от требуемой подвижности. Приготовленную смесь укладывают в заранее приготовленные формы и уплотняют на лабораторном вибростоле с амплитудой 0,1-0,5 мм и частотой колебаний n= 2800-3000 кол/мин. Твердение лабораторных образцов осуществлялось в лаборатоpной пропарочной камере при t_пр=95-100^оС в течение 15 ч по режиму 4+8+3 ч.

Для лабораторных испытаний формуют контрольные образцы кубы размерами 15х15х15 см, которые после ТВО подвергают испытаниям по стандартной методике. Конкретные составы предлагаемой смеси представлены в табл. 1, где для сравнения дан усредненный известный состав. Готовят и испытывают образцы-кубы всех составов в одинаковых условиях. В качестве сырьевых материалов использовались шлак Тольяттинской ТЭЦ, предварительно дробленный до фракции 5-20 мм и мелкий заполнитель-тонкомолотый шлак Тольяттинской ТЭЦ, измельченный в шаровых мельницах до удельной поверхности 3000-3500 см². В качестве пластификатора используют подмыльный щелок отход производства Славянского масложиркомбината, который в сочетании со шлаком Тольяттинской ТЭЦ позволяет получить более качественные бетоны с пониженным расходом вяжущего. В качестве добавки применяется пыль ферросплавного производства. Такая добавка улучшает пластичность смеси, увеличивает в два раза прочность бетона, положительно отражается на его морозостойкости. Коэффициент теплопроизводности образцов, изготовленных с добавкой пыли, оказался меньше, чем у контрольных образцов на 10% Последнее объясняется более однородной пористостью образцов.

Пылевой продукт представляет собой отход металлургического производства ферросилиция. По химическому составу он сходен с тонкомолотым кварцем, отличаясь, в основном, наличием окислов щелочных металлов Na₂O и К₂О, не превышающих 1,8% Размер частичек меньше 1,0 мкм, структура рыхлая, поверхность частичек в мельчайших многочисленных раковинах, насыпная плотность ρ_о^н= 200-300 кг, удельная поверхность S=10000-12000 см², количество стеклофазы 99,8%
Результаты испытаний для определения физико-механических свойств предлагаемой бетонной смеси и известной сведены в табл. 2. Из табл. 2 видно, что предлагаемая смесь имеет преимущество по сравнению с известной обеспечивает значительно большую термостойкость, высокую кислотостойкость, расширяет сырьевую базу исходных компонентов.

Экономическая эффективность предлагаемой сырьевой жаростойкой бетонной смеси обусловлена низкой стоимостью и распространенностью сырьевых материалов, высокими физико-техническими и эксплуатационными показателями бетона на ее основе, а также рациональным решением вопросов технологии и охраны окружающей среды.

Использование в предлагаемой смеси в качестве заполнителя шлака Тольяттинской ТЭЦ, а в качестве добавки пыли ферросилиция, позволяет по сравнению с прототипом значительно расширить сырьевую базу, снизить расход вяжущего на 12-30% повысить физико-технические, эксплуатационные характеристики на ее основе и улучшить экологическую обстановку в промышленно развитых районах страны.

Формула изобретения

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖАРОПРОЧНОГО КИСЛОТОСТОЙКОГО БЕТОНА, включающая портландцемент, шлаковый заполнитель, тонкодисперсную добавку, пластификатор и воду, отличающаяся тем, что в качестве шлакового заполнителя она содержит топливный шлак дробленный и молотый, в качестве тонкодисперсной добавки - пыль производства ферросилиция, а в качестве пластификатора подмыльный щелок при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент - 14 - 16
Молотый топливный шлак - 30 - 38
Дробленный топливный шлак - 31,81 - 40,32
Пыль производства ферросилиция - 2,5 - 3,5
Подмыльный щелок - 0,17 - 0,19
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2