Состав и способ изготовления динасового жаростойкого бетона

Авторы патента:

C04B40/00 - Способы вообще, для воздействия на свойства составов строительных растворов, бетона или искусственных камней, например их схватывание или твердение (активные ингредиенты C04B 22/00-C04B 24/00; твердение определенных составов C04B 26/00-C04B 28/00; получение пор, ячеек или облегчение C04B 38/00; механические аспекты B28; например кондиционирование материала, перед формованием B28B 17/02)

C04B35/00 - Формованные керамические изделия, характеризуемые их составом (пористые изделия C04B 38/00; изделия, характеризуемые особой формой, см. в соответствующих классах, например облицовка для разливочных и плавильных ковшей, чаш и т.п. B22D 41/02); керамические составы (содержащие свободный металл, связанный с карбидами, алмазом, оксидами, боридами, нитридами, силицидами, например керметы или другие соединения металлов, например оксинитриды или сульфиды, кроме макроскопических армирующих агентов C22C); обработка порошков неорганических соединений перед производством керамических изделий (химические способы производства порошков неорганических соединений C01)

C04B28/26 - силикаты щелочных металлов

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

B82B3/00 - Изготовление или обработка наноструктур

Владельцы патента RU 2672681:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ ДАГЕСТАНСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (RU)

Изобретение относится к промышленности огнеупорных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий из динасового жаростойкого бетона. Технический результат - повышение термической стойкости и водостойкости изделий из динасового жаростойкого бетона. Состав для изготовления динасового жаростойкого бетона, включающий: связующее, динасовый заполнитель, тонкомолотые наполнители и воду, содержит в качестве связующего коллоидные нанодисперсные полисиликаты натрия с силикатным модулем 6.5 и тонкомолотых наполнителей - цирконовый концентрат и природный аморфный тонкодисперсный кремнезем при следующем соотношении компонентов, мас.%: динасовый заполнитель фракции 0,15-7 мм 54-80, тонкомолотый динас с S_уд=2500-3000 см²/г 4-12, тонкомолотый цирконовый концентрат с S_уд=2500-3000 см²/г 7-16, природный аморфный тонкодисперсный кремнезем 4-8, коллоидный нанодисперсный полисиликат натрия 5-14, вода из расчета В/Т 0.12-0.14 от массы сухих компонентов. Способ изготовления динасового жаростойкого бетона из указанного выше состава заключается в том, что предварительно изготавливают коллоидный нанодисперсный полисиликат натрия с силикатным модулем 6.5 путем введения в 20%-ный водный раствор силиката натрия 16%-ного гидрозоля диоксида кремния при их соотношении 1:1.5, перемешивают при 95°С в течение 1.5 ч с выдержкой при этой температуре 0.5 ч, затем при одновременном перемешивании в высокоскоростном смесителе вводят тонкомолотые наполнители: динас, цирконовый концентрат с удельной поверхностью 2500-3000 см²/г, природный аморфный тонкодисперсный кремнезем и воду из расчета В/Т 0.12-0.14 (от массы сухих компонентов в зависимости от состава смеси) до получения однородной суспензии, которую перемешивают с огнеупорным динасовым заполнителем в лопастной мешалке принудительного действия до получения однородной массы, далее эту массу формуют путем прессования при удельном давлении 40 МПа, твердение которой осуществляется в процессе сушки по режиму: подъем температуры от 20 до 90°С - 1,5 ч, выдержка при 90±5°С - 0,5 ч, затем подъем температуры до 200°С - 1 ч, выдержка 2 ч. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Состав и способ изготовления динасового жаростойкого бетона

Известен способ изготовления безобжиговых огнеупоров [1].

Недостатком известного способа является использование в качестве связующего - силикат-глыбы, которая содержит легкоплавкий щелочной компонент Na₂O, что приводит к снижению термостойкости и водостойкости жаростойкого бетона.

Наиболее близкими к заявляемому техническому решению по совокупности признаков (прототип) являются способ и состав для изготовления динасового жаростойкого бетона [2], включающий, мас.%: динасовый заполнитель 60-80, тонкомолотый динас 8-16, тонкомолотый боксит 6-10, тонкомолотый кварцит 4-10, силикат-глыба с силикатным модулем 2,7-3,0 в виде наноразмерных частиц 2-4 и вода из расчета В/Т 0,12-0,14 с основными показателями: термическая стойкость теплосмен (1300°С - вода) - 57-66, водостойкость - 0,61.

Недостатком этого состава и способа также является использование натриевой силикат-глыбы, которая содержит большое количество легкоплавкого щелочного компонента Na₂O, что снижает термическую стойкость при 1300°С и водостойкость динасового жаростойкого бетона. Кроме того, такой способ перевода в наноразмерные частицы путем дегидратационного диспергирования гидратированной тонкомолотой до удельной поверхности 2500-3000 см²/г натриевой силикат-глыбы при температуре 200-600°С является сложным и требует больших энергетических затрат.

Целью изобретения является повышение термической стойкости при 1300°С, водостойкости динасового жаростойкого бетона и исключение технологически сложного способа перевода силикат-глыбы в наноразмерные частицы, требующего больших энергетических затрат.

Исходные компоненты, входящие в состав сырьевой смеси для изготовления изделий из динасового жаростойкого бетона с повышенной термической стойкостью и водостойкостью, следующие: динасовый заполнитель фракции 0,15-7 мм, тонкомолотый динас с удельной поверхностью 2500-3000 см²/г, тонкомолотый цирконовый концентрат с удельной поверхностью 2500-3000 см²/г, природный аморфный тонкодисперсный кремнезем (ниже приведены химический состав и ситовый анализ), коллоидный полисиликат натрия с силикатным модулем 6.5, полученный по примеру 1, пат. РФ 2124475, и вода.

Поставленная цель достигается тем, что состав для изготовления динасового жаростойкого бетона, включающий динасовый заполнитель, тонкомолотый динас, тонкомолотый боксит, тонкомолотый кварцит, натриевую силикат-глыбу в виде наноразмерных частиц и воду, отличающийся тем, что он взамен нанодисперсного связующего силикат-глыбы и тонкомолотых добавок - боксита и кварцита соответственно, содержит коллоидные нанодисперсные полисиликаты натрия, цирконовый концентрат, природный аморфный тонкодисперсный кремнезем при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Динасовый заполнитель фракции 0,15-7 мм	54-80
Тонкомолотый динас, S_уд=2500-3000 см²/г	4-12
Тонкомолотый цирконовый концентрат, S_уд=2500-3000 см²/г	7-16
Коллоидный нанодисперсный полисиликат натрия с силикатным
модулем 6.5, полученный согласно пат. РФ 2124475	5-14
Природный аморфный тонкодисперсный кремнезем
(ниже приведены химический состав и ситовый анализ)	4-8

Используемые динасовый заполнитель требуемых фракций и тонкомолотый динас отвечают требованиям ГОСТ 23077-99 «Заполнители огнеупорные. Технические условия» и ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия».

Цирконовый концентрат согласно ОСТ 48-82-74. Химический состав цирконовго концентрата следующий, %: ZrO₂ - 67,4; SiO₂ - 30,22; Al₂O₃ - 1,1; TiO₂ - 0,2; Fe₂O₃ - 0,5; CaO - 0,1; MgO - 0,1; п.п.п. - 0,39.

Химический состав природного аморфного кремнеземистого сырья следующий, мас.%: SiO₂ - 87,00; Al₂O₃ - 5,00; TiO₃ - 0,3; Fe₂O₃ - 2,25; P₂O₅ - 0,07; FeO <0,25; СаО - 0,72; MgO - 0,50; MnO - 0,02; K₂O - 1,03; Na₂O - 0,58; SO₃ <0,10; п.п.п. - 2,26.

По ситовому анализу природное аморфное кремнеземистое сырье в основном представлено мелкодисперсным компонентом, остаток на сите, мас.%: 0,8 мм - 0,393; 0,315 мм - 2,889; 0,2 мм - 13,843; 0,04 мм - 53,833; 0,008 мм - 1,081, и проход через сито 0,008 мм - 27,91, в том числе до 20% - нанодисперсными частицами.

Коллоидные нанодисперсные полисиликаты представляют переходную область составов от жидких стекол к кремнезолям и классифицируются как наноматериалы.

Структурным элементом полисиликата является кремнекислородный тетраэдр, который является основной полимерной составляющей полисиликатов.

Основным отличием полисиликатов от жидких стекол (высокощелочных силикатных систем) является их полимерная форма, представляющая кремнеземные частицы размером от 4 до 5 нм. Полимерная форма составляет 60% и более от общего содержания кремнезема, что обеспечивает высокие прочностные свойства образующихся гелевых структур. Эффективность полисиликатов в 4 раза выше эффективности жидких стекол - водных растворов силикат глыбы, что позволяет использовать технологические растворы с более низкой концентрацией.

Способ изготовления динасового жаростойкого бетона из указанного выше состава заключалось в том, что изначально в лабораторных условиях изготавливали полисиликаты натрия с силикатным модулем 6.5, который согласно пат. РФ 2124475 (см. пример 1) получали путем введения в 20%-ный водный раствор силиката натрия 16%-ного гидрозоля диоксида кремния при их соотношении 1:1.5 и перемешивании при 95°С в течение 1.5 ч с последующей выдержкой при этой температуре 0,5 ч.

Затем отдозированные сухие тонкомолотые компоненты различного состава (табл. 1), состоящие из тонкомолотых до удельной поверхности 2500-3000 см²/г динаса, цирконового концентрата и природного аморфного кремнеземистого сырья, перемешивали с коллоидным нанодисперсным полисиликатом натрия с добавлением воды из расчета В/Т 0.12-0.14 от общей массы сухих компонентов в зависимости от состава смеси в лабораторном высокоскоростном смесителе для получения однородной суспензии. После чего полученную суспензию перемешивали совместно с огнеупорным динасовым заполнителем в лопастной лабораторной мешалке принудительного действия до получения однородной массы.

Из полученной гомогенной массы различного состава изготавливали образцы для определения термостойкости (ГОСТ 20910-90) и водостойкости К_разм (Микульский В.Г. и др. Строительные материалы. - М.: АСВ, 2004. - 28 с.). Образцы изготавливали путем прессования при удельном давлении 40 МПа. Для формования бетона могут быть применены также другие методы и способы, например послойное трамбование, формование путем вибрирования, вибропрессование и др.

Твердение отформованных образцов осуществляли в лабораторном сушильном шкафу по режиму: подъем температуры от 20 до 90°С - 1,5 часа, выдержка при 90±5°С - 0,5 часа, затем подъем температуры до 200°С - 1 ч, выдержка 2 часа для последующего обезвоживания системы, который проходил без заметных усадочных явлений и способствовал ее упрочнению, обеспечивающему достаточную прочность образцов.

Соотношения компонентов по предлагаемому и известному составам представлены в табл. 1, а результаты испытаний приведены в табл. 2. Из приведенных в табл. 2 данных следует, что предлагаемые составы имеют более высокие показатели термостойкости и водостойкости, чем известные.

Таким образом, динасовый жаростойкий бетон, полученный по вышеприведенным составам и способу, с использованием в качестве связующего коллоидного нанодисперсного полисиликата натрия взамен наноразмерных частиц силикат-глыбы показывает, что с увеличением силикатного модуля (SiO₂/Na₂O), т.е. с повышением кремнеземистого составляющего SiO₂, содержание легкоплавкого компонента Na₂O понижается, в результате чего термостойкость и водостойкость жаростойкого бетона повышаются. Повышению этих показателей способствует цирконовый концентрат, являясь термически стойким материалом, и природный аморфный тонкодисперсный кремнезем, который включен взамен тонкомолотой добавки кварцита, так как он по химическому составу содержит высокоогнеупорные оксиды: SiO₂ - 87%; Al₂O₃ - 5%, а также до 20% - нанодисперсные частицы для получения жаростойких бетонов и обладает высокой твердостью, плотностью, инертностью, что способствует повышению огнеупорности, адгезии и когезионной прочности жаростойкого бетона.

Литература

1. Тотурбиев Б.Д., Батырмурзаев Ш.Д. Способ изготовления безобжиговых огнеупоров. А.С. SU №1701693, кл. С04В 28/24, С04В 40/00, 30.12.91. БИ №48.

2. Патент РФ №2382007, Бюл. №5, 20.02.2010.

1. Состав для изготовления динасового жаростойкого бетона, включающий: связующее, динасовый заполнитель, тонкомолотые наполнители и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве связующего коллоидные нанодисперсные полисиликаты натрия с силикатным модулем 6.5 и тонкомолотых наполнителей - цирконовый концентрат, природный аморфный тонкодисперсный кремнезем при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Динасовый заполнитель фракции 0,15-7 мм	54-80
Тонкомолотый динас с S_уд=2500-3000 см²/г	4-12
Тонкомолотый цирконовый концентрат с S_уд=2500-3000 см²/г	7-16
Природный аморфный тонкодисперсный кремнезем	4-8
Коллоидный нанодисперсный полисиликат натрия	5-14
Вода	из расчета В/Т 0.12-0.14 от массы сухих компонентов

2. Способ изготовления динасового жаростойкого бетона из состава по п. 1, заключающийся в том, что предварительно изготавливают коллоидный нанодисперсный полисиликат натрия с силикатным модулем 6.5 путем введения в 20%-ный водный раствор силиката натрия 16%-ного гидрозоля диоксида кремния при их соотношении 1:1.5, перемешивают при 95°С в течение 1.5 ч с выдержкой при этой температуре 0.5 ч, затем при одновременном перемешивании в высокоскоростном смесителе вводят тонкомолотые наполнители: динас, цирконовый концентрат с удельной поверхностью 2500-3000 см²/г, природный аморфный тонкодисперсный кремнезем и воду из расчета В/Т 0.12-0.14 (от массы сухих компонентов в зависимости от состава смеси) до получения однородной суспензии, которую перемешивают с огнеупорным динасовым заполнителем в лопастной мешалке принудительного действия до получения однородной массы, далее эту массу формуют путем прессования при удельном давлении 40 МПа, твердение которой осуществляется в процессе сушки по режиму: подъем температуры от 20 до 90°С - 1,5 ч, выдержка при 90±5°С - 0,5 ч, затем подъем температуры до 200°С - 1 ч, выдержка 2 ч.

Изобретение относится к промышленности огнеупорных материалов, а именно жаростойким бетонам, и может быть использовано при изготовлении изделий из кварцитового жаростойкого бетона.

Уменьшающая трещины добавка для вяжущих составов // 2672274

Изобретение относится к вяжущему составу, который включает по меньшей мере один вяжущий материал и по меньшей мере одну уменьшающую трещины добавку, содержащую: (I) от 0 до приблизительно 5 массовых процентов по меньшей мере одного спирта из расчета общей массы добавки, за исключением воды; и (II) соединение, которое имеет химическую структуру формулы (III): ,где v представляет собой целое число от 0 до 50 и w представляет собой целое число от 0 до 50 при условии, что сумма v и w по меньшей мере составляет 1, но не больше чем 50.

Способ отверждения продукта кальцинации гипса // 2671375

Изобретение относится к способу кондиционирования штукатурного гипса, включающему стадии подачи дозы частиц штукатурного гипса в реакционный сосуд, частицы штукатурного гипса включают полугидрат сульфата кальция и/или ангидрит сульфата кальция, а также дигидрат сульфата кальция; и кондиционирования частиц штукатурного гипса при температуре по меньшей мере 100°С и влажности по меньшей мере 70%.

Устройство и способ выдержки бетонных изделий // 2671365

Группа изобретений относится к изготовлению сборных бетонных изделий в производственном процессе отливки. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству и способу для выдержки бетонных изделий.

Состав и способ изготовления шамотного жаростойкого бетона // 2670806

Изобретение относится к промышленности огнеупорных материалов, а именно жаростойким бетонам, и может быть использовано при изготовлении изделий из шамотного жаростойкого бетона.

Ускоритель для минеральных вяжущих веществ // 2670230

Изобретение может быть использовано при получении бетона или железобетона. Способ получения ускорителя схватывания и затвердевания минеральных вяжущих веществ включает этап приведения во взаимодействие соединения кальция с силиказолем при мольном соотношении Si:Ca менее 0,1 в ходе реакции.

Состав и способ изготовления корундового жаростойкого бетона // 2668594

Изобретение относится к жаростойким бетонам. Состав для изготовления корундового жаростойкого бетона, включающий: связующее, электроплавленный корундовый заполнитель, тонкомолотый электроплавленный корунд, тонкомолотый технический глинозем, тонкомолотый диатомит и нагретую воду, содержит в качестве связующего коллоидный полисиликат натрия с силикатным модулем 6,5, полученный путем введения в 20%-ный водный раствор силиката натрия 16%-ного гидрозоля диоксида кремния в соотношении 1:1,6, перемешивания при 100°С в течение 3,0 ч с выдержкой при указанной температуре не более 0,5 ч, и дополнительно - природный аморфный тонкодисперсный кремнезем с содержанием 20% нанодисперсных частиц, имеющий следующий химический состав, мас.

Способ активации гипса // 2667756

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при производстве строительных изделий, например панелей, облицовочных плит. Способ активации гипса включает предварительную обработку гипса вихревым слоем анизотропных ферромагнитных тел в немагнитной емкости, расположенной в аппарате с наружным электромагнитным полем.

Способ активации извести // 2667746

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при производстве строительных растворов и изделий, например кирпича, силикатного бетона. Способ активации извести включает предварительную обработку извести вихревым слоем анизотропных ферромагнитных тел в немагнитной емкости, расположенной в аппарате с наружным электромагнитным полем.

Способ приготовления базальтофибробетонной смеси // 2667402

Изобретение относится к технологии производства дисперсно-армированных бетонных смесей для изготовления строительных изделий и конструкций. Согласно изобретению сначала готовят сухую бетонную смесь из крупного и мелкого заполнителей и 90% цемента, которую затворяют водой в количестве 40-50% от проектного объема.

Грубокерамическое огнеупорное изделие и способ его изготовления, а также его применение // 2671021

Изобретение относится к грубокерамическому огнеупорному изделию, применяемому в качестве рабочей футеровки на стороне огневого воздействия в промышленной печи, в частности в печных установках для производства цемента, шахтных известеобжигательных печах или ротационных известеобжигательных печах, нагревательных печах, печах для производства энергии.

Способ иммобилизации радионуклидов cs+ в алюмосиликатной керамике // 2669973

Изобретение относится к способам иммобилизации радионуклидов в керамике и предназначено для прочной иммобилизации и длительной консервации радиоактивных отходов, в том числе отходов атомной энергетики, отработанных сорбентов, содержащих радионуклиды, а также может найти применение в радиохимической промышленности при изготовлении источников ионизирующего излучения для использования в гамма-дефектоскопии, измерительной технике, медицине, в том числе источников ионизирующего излучения со строго дозированной удельной активностью для применения в онкологии.

Способ получения деталей из композитного материала путем пропитки композицией с низкой температурой плавления // 2668431

Изобретение относится к способу получения детали из композиционного материала, включающему этапы: получение скрепленной волокнистой заготовки, причем волокна заготовки являются углеродными или керамическими волокнами и покрыты граничной фазой; получение упрочненной и частично уплотненной волокнистой заготовки, причем частичное уплотнение включает образование первой матричной фазы на граничной фазе в результате химической пропитки из паровой фазы, и продолжение уплотнения волокнистой заготовки путем пропитки пропиточной композицией, содержащей по меньшей мере кремний и по меньшей мере один другой элемент, способный снижать температуру плавления пропиточной композиции до значения меньше или равного 1150°C.

Способ упрочнения изделий из кварцевой керамики // 2667969

Изобретение относится к технологии получения изделий из кварцевой керамики методом шликерного литья с последующим упрочнением за счет химической и низкотемпературной обработки.

Углерод-углеродный композиционный материал и способ изготовления из него изделий // 2667403

Изобретение относится к области получения углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) и изготовления изделий из них, в частности УУКМ на основе дискретных по длине армирующих углеродных волокон и коксопироуглеродной матрицы.

Способ получения изделий сложной формы на основе углеродных синтактных пеноматериалов и установка для осуществления способа // 2665775

Изобретение относится к получению изделий из пеноматериалов, способных к карбонизации. Способ включает операции приготовления связующего состава из фенолоформальдегидной смолы и растворителя дозированием вводимых компонентов до необходимой вязкости связующего состава, смешения полых стеклянных микросфер в объеме связующего состава с удалением паров растворителя, формирования заготовки изделия в матрице, соответствующей контуру изготавливаемого изделия, под давлением и при температуре термообработки с повторным удалением летучих элементов, проведения карбонизации полученной заготовки в электровакуумной печи и пироуплотнения в индукционной печи с вакуумным отсосом газовой фазы.

Стеклокерамический композиционный электроизоляционный материал и способ его изготовления // 2664993

Изобретение относится к стеклокерамическому композиционному электроизоляционному материалу. Шихта содержит следующие совместно измельченные и механоактивированные компоненты, мас.%: стекло СЛ2-1 50-70; фторфлогопит – остальное.

Способ получения мелкокристаллического корунда // 2664149

Изобретение относится к производству абразивных тугоплавких материалов, в частности к получению порошка - оксида алюминия (корунда), и может быть использовано в металлообрабатывающей, машиностроительной, химико-металлургической промышленности.

Способ получения пьезокерамического материала // 2663223

Изобретение относится к технологии пьезоэлектрической керамики и может быть использовано при изготовлении керамики на основе ниобата-цирконата-титаната свинца для ультразвуковых устройств, различных пьезодатчиков.

Способ изготовления керамического материала высокой плотности с использованием гексагонального нитрида бора // 2662488

Изобретение относится к изготовлению керамического материала высокой плотности на основе гексагонального нитрида бора (ГНБ), который имеет большие перспективы применения в авиационно-космической промышленности.

Состав и способ изготовления кварцитового жаростойкого бетона // 2672361