Композиция для изготовления жаростойких бетонов

Авторы патента:

C04B28/34 - содержащие низкотемпературные фосфатные связующие

C04B111/20 - Известь; магнезия; шлак; цементы; их составы, например строительные растворы, бетон или аналогичные строительные материалы; искусственные камни; керамика (кристаллизуемая стеклокерамика C03C 10/00); огнеупоры, обработка природного камня

Владельцы патента RU 2575783:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов. Композиция для изготовления жаростойких бетонов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм, речной песок с модулем крупности 1,68 и H₃PO₄, дополнительно содержит железосодержащий отход гидрометаллургического производства цинка с содержанием, мас.%: SiO₂ - 30,4; Al₂O₃ - 10,2; Fe₂O₃ - 43,2; CaO - 10,4; MgO - 2,8; R₂O - 3,0 при следующем содержании компонентов, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40, речной песок с модулем крупности 1,68 10-13, H₃PO₄ 10-15, железосодержащий отход гидрометаллургического производства цинка с содержанием, мас.%: SiO₂ - 30,4; Al₂O₃ - 10,2; Fe₂O₃ - 43,2; CaO - 4,10; MgO - 2,8; R₂O - 3,0 24-30. 3 табл.

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 обогащении угля - 15-20; межсланцевая глина, образующаяся при добыче горючих сланцев - 15-20 / пат. Российской Федерации №2440312, МПК C04B 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.

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; Н₃РО₄ - 10-15; шлаки от выплавки ферротитана с содержанием, мас. %: SiO₂ - 2,5; Al₂O₃ - 72,18; TiO₂ - 10,2; Fe₂O₃ - 0,30; CaO - 11,4; MgO - 33 - 24-30 / пат. Российской Федерации №2521.005, МПК C04B 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. №201312609. 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.

Техническим результатом изобретения является повышение предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов (композитов).

Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию включающую отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм, речной песок с модулем крупности 1,68 и Н₃РО₄, дополнительно вводят железосодержащий отход гидрометаллургического производства цинка с содержанием, мас.%: SiO₂ - 30,4; Al₂O₃ - 10,2; Fe₂O₃ - 43,2; CaO - 10,4; MgO - 2,8; R₂O - 3,0 при следующем содержании компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201	10-15
щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм	33-40
речной песок с модулем крупности 1,68	10-13
Н₃РО₄	10-15
железосодержащий отход гидрометаллургического
производства цинка с содержанием, мас.%: SiO₂ - 30,4;
Al₂O₃ - 10,2; Fe₂O₃ - 43,2; CaO - 4,10; MgO - 2,8; R₂O - 3,0	24-30

Железосодержащий отход гидрометаллургического производства цинка образуется при извлечении металлов флотационным методом из обогащенной руды.

Оксид трехвалентного железа Fe₂O₃ при нормальной температуре взаимодействует с ортофосфорной кислотой H₃PO₄ очень медленно, поэтому требуется подогрев смеси до 70°C, так как собственного тепла по реакции выделяется недостаточно:

Fe₂O₃+H₃PO₄+H₂O→2(FePO₄·2H₂O) - 8,65 кДж/моль.

Оксид двухвалентного железа FeO, а также гидроксид Fe(OH)₃, наоборот, реагируют с кислотой энергично, выделяя при этом значительное количество тепла. Так, оксид двухвалентного железа активно взаимодействует с ортофосфорной кислотой при температуре 20°C. Цементное тесто начинает схватываться через 2 минуты за счет значительного выделения тепла:

3FeO+2H₃PO₄→Fe₃(PO₄)₂+3H₂O - 124,74 кДж/моль.

Как показали исследования, в железосодержащем отходе гидрометаллургического производства оксиды железа находятся в оптимальном соотношении: оксид двухвалентного железа, так же как Fe(OH)₃, быстро реагируют с H₃PO₄, и разогревают смесь до необходимой для проявления вяжущих свойств Fe₂O₃ с Н₃РО₄. Химический состав железосодержащего отхода гидрометаллургического производства представлен в таблице 1.

Для изготовления жаростойких бетонов использовались:

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/м³ из карбонатных пород, добываемый в Самарской области, фракции 5-10 мм;

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/м³; содержание илистых, пылевидных и глинистых частиц не более - 0,7% по массе; истинная плотность песка речного - 2,65 г/см³; наличие суглинка, комков глины и прочих засоряющих примесей - не более 0,05%; модуль крупности - 1,68.

Для изготовления жаростойких бетонов использовалась в качестве связующей ортофосфорная кислота H₃PO₄ в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма - чистый (ч.) ОКП 261213002110. Массовая доля ортофосфорной кислоты (Н₃РО₄) не менее 85%, плотность не менее 1,69 г/см³.

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.

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/см³; массовая доля Al₂O₃ 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 особую термообработку.

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/час и до 500°C - 150°C/час, 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 железосодержащего отхода гидрометаллургического производства цинка позволяет значительно 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.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм, речной песок с модулем крупности 1,68 и H₃PO₄, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит железосодержащий отход гидрометаллургического производства цинка с содержанием, мас.%: SiO₂ - 30,4; Al₂O₃ - 10,2; Fe₂O₃ - 43,2; CaO - 10,4; MgO - 2,8; R₂O - 3,0 при следующем содержании компонентов, мас.%:

отработанный катализатор ИМ-2201	10-15
щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм	33-40
речной песок с модулем крупности 1,68	10-13
H₃PO₄	10-15
железосодержащий отход гидрометаллургического
производства цинка с содержанием, мас.%:
SiO₂ - 30,4; Al₂O₃ - 10,2; Fe₂O₃ - 43,2;
CaO - 4,10; MgO - 2,8; R₂O - 3,0	24-30

Изобретение относится к сырьевой смеси для получения фосфатного продукта, цементной суспензии на фосфатной основе и к способу получения фосфатного продукта. Смесь для получения высокопрочного фосфатного цемента включает дигидроортофосфат калия, оксид металла группы IIA в количествах от примерно 20 до примерно 100 частей на 100 частей дигидроортофосфата калия и дигидроортофосфат кальция в количествах от примерно 3 до примерно 30 частей на 100 частей дигидроортофосфата калия.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2574438

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2571780

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. Технический результат заключается в повышении предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2568443

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов (композитов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких бетонов содержит, мас.%: щебень из карбонатных пород фракций 5-10 мм 25-30, песок речной с модулем крупности 1,68 22-30, H3PO4, в которой массовая доля ортофосфорной кислоты не менее 85%, 10 - 12, отработанный катализатор ИМ-2201, содержащий оксиды, мас.%: SiO2 - 7,90; Al2O3 - 74,5; Fe2O3 - 0,15; MgO - 0,10; Cr2O3 - 14,8; R2O - 1,57, 10-13, алюмосодержащий шлам щелочного травления алюминия, содержащий 80% частиц размером менее 20 мкм и оксиды, мас.%: SiO2 - 2,5; Al2O3 - 45,2; Fe2O3 - 1,4; CaO - 1,2; MgO - 5,2; R2O - 9,8; п.п.п.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2568203

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких композитов включает, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-13, щебень из карбонатных пород фракций 5-10 мм 25-30, песок речной с модулем крупности 1,68 22-30, H3PO4 10-12, алюмосодержащий шлам щелочного травления алюминия 10-13, кальцийсодержащий шлам обработки алюминия карбонатным шламом, образующимся после умягчения воды, 10-15.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2567911

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов (композитов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких бетонов содержит, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5-10 мм 33-40, H3PO4 10-15, доломитовые высевки 10-13, шлам, образующийся в результате травления алюминия и его сплавов концентрированными растворами едкого натра с содержанием, мас.%: SiO2 - 4,5; Al2O3 - 78,5; Fe2O3 - 2,9; СаО - 2,5; MgO - 1,1; R2O - 4,1; п.п.п.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2558567

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов (композитов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких бетонов включает, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень из карбонатных пород фракции 5 - 10 мм 33-40, известняковую муку 10-13, Н3РO4 10-15, шлам, образующийся в результате травления алюминия и его сплавов концентрированными растворами едкого натра с содержанием, мас.%: SiO2 - 4,5; Аl2O3 - 78,5; Fе2О3 - 2,9; СаО-2,5; MgO - 1,1; R2O - 4,1; п.п.п.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2553115

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов (композитов) на основе химических связующих. К химически связующим, применяемым в жаростойких бетонах, относятся жидкое стекло, силикат-глыбу (прозрачный стекловидный сплав щелочных силикатов - полуфабрикат жидкого стекла) и фосфатные связки.

Композиция для получения термозащитного покрытия и термозащитное покрытие // 2529525

Группа изобретений относится к производству теплозащитных покрытий, предназначенных для теплоизоляции конструкций и оборудования, эксплуатируемых в условиях высоких температур, например трубопроводов, печей, и может найти применение в разных отраслях промышленности.

Композиция для изготовления жаростойких композитов // 2528643

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких композитов (бетонов) на основе химических связующих. Композиция для изготовления жаростойких композитов содержит, мас.%: отработанный катализатор ИМ-2201 10-15, щебень 33-40, песок 10-13, Н3РO4 10-15, алюмохромистые отходы травления алюминиевых сплавов с содержанием, мас.%: SiO2 - 7,2, Al2O3 - 68,3, Fe2O3 - 1,4, MgO - 0,7, Cr2O3 - 10,2, R2O - 11,8 24-30.

Фибробетонная смесь // 2575658

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к составам фибробетонных смесей, и может быть использовано при изготовлении монолитных и сборных железобетонных изделий и конструкций.

Сырьевая смесь для изготовления крупнопористого бетона // 2574746

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при производстве конструкций и изделий из крупнопористого бетона для гражданского, промышленного, гидротехнического и мелиоративного назначения, а также для изготовления каркаса в каркасных бетонных конструкциях.

Полимерный строительный материал // 2574639

Изобретение относится к полимерным строительным материалам, изготовленным на основе полиэфирной смолы, и может быть использовано для изготовления архитектурных элементов для фасада здания, тротуарной плитки, облицовочной плитки и элементов ограждающих конструкций.

Композиция для изготовления жаростойких бетонов // 2574438

Высокопрочный бетон // 2573664

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, а также при возведении сооружений специального назначения.

Высокопрочный бетон // 2573503

Термостойкий композиционный материал и способ его получения // 2573468

Изобретение относится к композиционным материалам, которые могут применяться, например, в авиационной и космической технике, а также в различных отраслях строительства.

Сырьевая композиция для изготовления напольных резино-полимерных плит // 2572098

Изобретение относится к строительству и животноводству, к резинотехнической промышленности, к области утилизации отходов производства резинотехнических изделий и отслуживших резинотехнических изделий медицинского и бытового назначения, например автомобильных покрышек, и может быть использовано в производстве напольных резино-полимерных плит, в частности, для животноводческих помещений.

Способ получения пластификатора для бетонных смесей // 2571967

Изобретение относится к строительству и промышленности строительных материалов, в частности к изготовлению добавок в цементные бетоны для пластификации бетонных смесей.

Композиции цемента с высокой фотокаталитической активностью и улучшенной реологией // 2571623

Группа изобретений относится к фотокаталитическим композициям цемента. Технический результат - увеличение фотокаталитической активности, устранение нежелательного явления стекания до отверждения продукта.

Состав строительного материала // 2575857

Изобретение относится к строительству, а именно разработке состава строительного материала для строительства и реконструкции жилых домов и промышленных объектов. Технический результат- снижение себестоимости строительства и эксплуатационных расходов на содержание и ремонт строительных объектов, за счет высокой прочности материала, низкой тепло- и паропроводности и деформаций усадки. В составе строительного материала, содержащего портландцемент, наполнители, добавки и воду, в качестве наполнителей используют: песок строительный и базальто-доломитовую смесь в соотношении по массе 1:1, а в качестве пластифицирующих, водорегулирующих, гидрофобизирующих и воздухововлекающих добавок как регуляторов технико-технологических свойств состава используются: суперпластификатор СП-3 и Глениум 51, микросферы зольные полые омытые МЗПО, смола древесная омыленная СДО и медный купорос для обеспечения антибактериальных свойств готового материала, при следующем соотношении компонентов в составе, кг/м3: портландцемент от 300 до 400 для цементов марок М400, М500, М600, пенопостирол вспененный гранулированный - 1 м3 , суперпластификатор СП-3 - 0,45-2,5, песок строительный фракции 0-4 мм - 50-300, базальто-доломитовая смесь фракции 0,5-1,0 мм - 10-150, смола древесная омыленная СДО - 0,25-0,50, микросферы зольные полые омытые МЗПО - 50-130, Глениум 51 - 0,1-0,11, медный купорос - 0,01-0,015, вода - 100-110. 2 табл.