Сырьевая смесь для жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона



Сырьевая смесь для жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона
Сырьевая смесь для жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона
Сырьевая смесь для жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона
Сырьевая смесь для жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона

Владельцы патента RU 2674484:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет") (RU)

Изобретение относится к производству строительных материалов, которые могут быть использованы для изготовления футеровок трубчатых печей, в условиях частых температурных перепадов и умеренных эрозионных воздействий, однослойных футеровок реакторов и регенераторов, установок каталитического крекинга методом торкретирования. Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона содержит, мас.%: алюмосиликатные полые микросферы 2,5-60, высокоглиноземистый цемент 5-20, шамотный песок 5-60, реактивный глинозем с удельной поверхностью не менее 8500 см2/г 5-15, микрокремнезем 0,5-1,5, метакаолин 0,5-10, пластификатор (сверх 100%) 0,05-0,2, метилцеллюлозу (сверх 100%) 0,05-0,4, воду (сверх 100%) 10-23. Технический результат – получение легкого жаростойкого бетона плотностью от 0,6 до 1,7 г/см3 после нагрева до 1400°C, не имеющего разупрочнения во всем интервале рабочих температур. 3 табл.

 

Предложение относится к производству строительных материалов, которые могут быть использованы для изготовления футеровок трубчатых печей, в условиях частых температурных перепадов и умеренных эрозионных воздействий, однослойных футеровок реакторов и регенераторов, установок каталитического крекинга методом торкретирования.

Известны сырьевые смеси для производства легкого бетона, содержащие высокоглиноземистый цемент, шлаковую пемзу, воду [Патент РФ №2247093, МПК С04В 28/06 23.09.2005]; цемент, трепел, микросферы, воду [Патент РФ №2277076, МПК С04В 38/08 27.05.2006].

Недостатком указанных аналогов является низкая температура применения.

Известна сырьевая смесь для огнеупорного теплоизоляционного бетона, содержащая микросферу, плотноспеченный боксит, цемент, кианит, воду [Патент РФ №2329998, МПК С04В 38/08 27.07.2008].

Недостатком указанного аналога является невозможность нанесения данного бетона методом торкретирования.

Известны составы для изготовления огнеупорных легковесных теплоизоляционных изделий, содержащие алюмосиликатные полые микросферы, порошок шамота, глинозем [Патент РФ №2284978, МПК С04В 38/08 10.10.2006].

Недостатком указанного аналога является необходимый обжиг производимых изделий перед вводом в эксплуатацию.

Известны огнеупорные торкрет-массы содержащие периклазсодержащий заполнитель и полимерное связующее с пластификатором на основе сложного эфира [Патент РФ №2282603, МПК C04B 35/66 10.09.2004]; периклаз, хромит, керамическое волокно и сульфонол [Патент РФ №2271346, МПК C04B 35/66 05.05.2004]; корунд, высокоглиноземистый цемент, глину, полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия и органическое волокно [Патент РФ №2214983, МПК C04B 35/10 04.03.2002]; кварцит, кремний, алюминий и полевой шпат [Патент РФ №2203249, МПК С04В 35/65 06.07.2001]; оксид железа; оксид марганца; алюмосиликат; кремний; ферросилиций (ФС-75) [Патент РФ №2135432, МПК С04В 35/66 22.01.1998]; высокоглиноземистый цемент; глина; титановый шлак; электрокорунд [Патент РФ №2028282, МПК С04В 09.02.1995]; огнеупорный магнезиальный заполнитель, фенолформальдегидную смолу, полифосфат натрия, каменноугольный пек [Патент РФ №2465245, МПК С04В 35/035 08.06.2011]; органическое волокно, неорганическое волокно, полимерное связующее с пластификатором на основе сложного эфира, периклазсодержащий заполнитель [Патент РФ №2282603, МПК С04В 35/66 10.09.2004]; зернистый периклазовый наполнитель, дисперсный периклаз и связующее [Патент РФ №2596233, МПК С04В 35/66 16.06.2015]; огнеупорный заполнитель, органическое волокно, неорганическое минеральное волокно, синтетическое волокно и связующее [Патент РФ №2424213, МПК С04В 35/66 16.03.2010].

Недостатком указанных аналогов является невозможность получения смесей низкой плотности для одновременного использования данных масс в качестве огнеупорного и теплоизоляционного материала. Кроме того, данные торкрет-массы предназначены для работ с более высокими температурами.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является сырьевая смесь для огнеупорного теплоизоляционного бетона [Патент РФ №2329998, МПК С04В 38/08 27.07.2008].

По прототипу сырьевая смесь для изготовления огнеупорного теплоизоляционного бетона содержит вспученный наполнитель, высокоглиноземистый компонент, высокоглиноземистый цемент, кианит, воду. Кроме того, она дополнительно содержит микрокремнезем и пластификатор, в качестве вспученного наполнителя использованы алюмосиликатные полые микросферы, а в качестве высокоглиноземистого компонента - плотноспеченный боксит в следующем соотношении компонентов (мас. %): алюмосиликатные полые микросферы 15-40; плотноспеченный боксит 40-56; высокоглиноземистый цемент 6-10; кианит 5-20; микрокремнезем 3-5; пластификатор (сверх 100%) 0,3-0,5; вода (сверх 100%) 10-17,5.

Недостатком данного материала является то, что он получен с плотностями после нагрева при 1400°C от 1,1 г/см3 до 1,75 г/см3 и не предназначен для нанесения торкретированием. Кроме того, в качестве высокоглиноземистого компонента использован плотно спеченный боксит китайского производства, который не производится на территории Российской Федерации.

Технической задачей предложения является получение легкого жаростойкого бетона плотностью от 0,6 до 1,7 г/см3 после нагрева до 1400°C не имеющего разупрочнения во всем интервале рабочих температур с использованием материалов, производимых на территории Российской Федерации.

Технический результат достигается за счет того, что в состав для изготовления огнеупорного теплоизоляционного бетона, включающий высокоглиноземистый компонент, в качестве вспученного наполнителя алюмосиликатные полые микросферы, высокоглиноземистый цемент, микрокремнезем, пластификатор, воду, дополнительно введены реактивный глинозем, метакаолин, высоковязкий эфир целлюлозы, а в качестве высокоглиноземистого компонента – шамотный песок в следующем соотношении компонентов (мас. %): алюмосиликатные полые микросферы 2,5-60; шамотный песок 5-60; высокоглиноземистый цемент 5-20; реактивный глинозем 5-15; микрокремнезем 0,5-1,5; метакаолин 0,5-10; пластификатор (сверх 100%) - 0,05-0,2, высоковязкий эфир целлюлозы (сверх 100%) 0,05-0,4; вода (сверх 100%) 10-23.

Достижение технического результата за счет введения добавок метакаолина и реактивного глинозема объясняется следующим образом.

Добавка метакаолина в композиции с высокоглиноземистым цементом способствует образованию такого продукта гидратации, как стратлингит. Образовавшийся стратлингит, в свою очередь, ограничивает возможность реакции «конверсии» (CAH10→C2AH8→C3AH6) продуктов гидратации цемента. Кроме того, специально подобранная фракция метакаолина повышает термостойкость огнеупорной композиции. Добавка на основе метакаолина активнее, чем добавка микрокремнезема, способствует переходу ионов в раствор и электропроводность суспензии при этом выше. После обжига при 1200°C в композиции с добавкой на основе метакаолина избыток СА интенсивно кристаллизуется в минерал СА2, в композиции с микрокремнеземом - в анортит.

Для компенсации падения прочности выше температуры 1200°C и для дальнейшего фазообразования и спекания компонентов введен реактивный глинозем или технический оксид алюминия (технический глинозем). Он имеет вид белого порошка с размером зерен 30-60 мкм в виде пористых сферолитов. В результате обжига технического глинозема при 1300-1450°C γ-Al2O3 переходит в α-Al2O3 (корунд). Такой переход является монотропным и сопровождается уменьшением объема. Образовавшееся соединение в виде корунда является тугоплавким и оказывает положительное влияние на температуру применения сырьевой смеси. А уменьшение объема свидетельствует о спекании добавки и упрочнении при обжиге.

Алюмосиликатные полые микросферы - полые стеклокристаллические алюмосиликатные микросферы золы-уноса тепловых электростанций, образованные при высокотемпературном факельном сжигании угля. Представляют собой мелкодисперсный неслеживающийся материал серовато-белого цвета со следующим химическим составом, мас. %: 32-38 Al2O3, 54-56 SiO2, 1-2 Fe2O3, 1-2 СаО. Зерновой состав сфер колеблется от 20 до 500 мкм, толщина стенок - от 2 до 30 мкм. Насыпная плотность микросфер в неуплотненном состоянии составляет 250-350 кг/м3, истинная плотность вещества стенок около 2,5 г/см3. Минеральный состав материала представлен стеклофазой, муллитом и кварцем, газовая среда внутренней полости сфер содержит азот, кислород, углекислый газ и водяные пары. Теплопроводность равна 0,05-0,10 Вт/(м⋅К).

В качестве высокоглиноземистого компонента используется шамотный песок, имеющий усредненный химический состав, мас. %: 31,0 Al2O3, 68,0 SiO2, 0,5 Fe2O3, 0,5 CaO+MgO.

Высокоглиноземистый цемент с содержанием Al2O3 не менее 70 мас. % соответствует ГОСТ 969-91.

Глинозем реактивный тонкодисперсный марки ГРТ – синтетический продукт, производимый из высокочистого технического глинозема, соответствует ТУ 14-194-280-07 с изм. 1, имеющий усредненный химический состав, мас. %: 99,0 Al2O3, 0,05 SiO2, 0,1 Fe2O3, 0,35 Na2O. Удельная поверхность не менее 8500 см2/г.

Микрокремнезем по ТУ 5743-048-02495332-96 представляет собой высокодисперсный аморфный кремнезем, являющийся отходом производства при получении ферросилиция.

Метакаолин по ТУ 5729-097-12615988-2013 – аморфный силикат алюминия, полученный при термической обработке обогащенного каолина месторождения Журавлиный Лог. Минералогичесий состав метакаолина МКЖЛ представлен полностью аморфизованным каолинитом (90–93%), кристаллическая фаза представлена реликтовыми слюдой (2,5–3,0%) и кварцем (4–5%), кристаллические новообразования (муллит, кристаболит) практически отсутствуют. Усредненный химический состав, мас. %: 42,5 Al2O3, 53,5 SiO2, 0,6 Fe2O3, 0,4 TiO2, 0,95 K2O, 0,05 Na2O, 0,15 CaO.

Метилцеллюлоза – сложный высоковязкий эфир целлюлозы «TYLOSE MH 60010P4».

В таблице 1 приведены 4 состава смеси, специально приготовленных для проведения экспериментальных исследований.

В таблице 2 представлены свойства торкрет-масс, изготовленных согласно составам таблицы 1. Воду в дозировке 10-23% добавляли в смесь после тщательного перемешивания в лабораторном тестомесе. Формование образцов осуществлялось с помощью набивки, вручную. Формы разбирались через 24 часа, затем образцы выдерживали в течение 3 суток в камере нормального хранения (при температуре 20±2°C и влажности 95±5%) для набора прочности.

В таблице 3 приведен состав и свойства прототипа.

Кажущаяся плотность определялась по ГОСТ 2409-95. Прочность на сжатие, дополнительная линейная усадка определялись по ГОСТ 10180-2012, ГОСТ 5402.2-2000 соответственно.

Согласно данным таблиц 1-3 следует, что патентуемые составы, в отличие от прототипа, позволяют получать более прочный на сжатие после сушки и высокопрочный после обжига теплоизоляционный огнеупорный бетон с температурой применения не ниже 1400°C, в котором отсутствует разупрочнение во всем интервале рабочих температур, а также есть возможность получения более легких составов, плотностью менее 1,1 г/см3 после нагрева до максимальной температуры применения. Данную массу необходимо наносить методом торкретирования для изготовления футеровок трубчатых печей, для изготовления элементов, работающих в условиях частых температурных перепадов и умеренных эрозионных воздействий, для однослойных футеровок реакторов и регенераторов, установок каталитического крекинга.

Указанные свойства свидетельствуют о достижении технической задачи, которая заключается в получении легкого жаростойкого бетона плотностью от 0,6 до 1,7 г/см3 после нагрева до 1400°C не имеющего разупрочнения во всем интервале рабочих температур.

Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона, содержащая высокоглиноземистый компонент, в качестве вспученного наполнителя - алюмосиликатные полые микросферы, высокоглиноземистый цемент, микрокремнезем, пластификатор, воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит реактивный глинозем с удельной поверхностью не менее 8500 см2/г, метакаолин, метилцеллюлозу, а в качестве высокоглиноземистого компонента - шамотный песок в следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюмосиликатные полые микросферы 2,5-60
шамотный песок 5-60
высокоглиноземистый цемент 5-20
реактивный глинозем с удельной поверхностью не менее 8500 см2 5-15
микрокремнезем 0,5-1,5
метакаолин 0,5-10
пластификатор (сверх 100%) 0,05-0,2
метилцеллюлоза (сверх 100%) 0,05-0,4
вода (сверх 100%) 10-23



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к способу набухания способных к набуханию полимерных микросфер. Способ набухания способных к набуханию полимерных микросфер включает изготовление вяжущего состава или вяжущего продукта, содержащего состав, содержащий (i) приведение водной суспензии, содержащей ненабухшие, способные к набуханию полимерные микросферы, в контакт с паром, непосредственно до и/или во время изготовления вяжущего состава; (ii) необязательно предварительное смачивание набухших полимерных микросфер; и (iii) включение набухших полимерных микросфер в вяжущий состав, где набухшие полимерные микросферы имеют средний диаметр, который составляет от 40 до 216 мкм, и водная суспензия необязательно дополнительно содержит добавку для вяжущего состава, и ненабухшие, способные к набуханию полимерные микросферы имеют средний диаметр, который составляет 100 мкм или меньше.

Группа изобретений относится к облегченному изоляционному строительному раствору и его использованию в строительстве для покрытия и/или обработки поверхностей или стен зданий, фасадов.

Сырьевая смесь для изготовления отделочных строительных материалов. .

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к конструкционно-теплоизоляционным легким бетонам для ограждающих конструкций, и может найти применение для изготовления облегченных строительных изделий и конструкций с повышенными теплосберегающими свойствами и штукатурных растворов для теплоизоляционного покрытия внешних и внутренних сторон стен строительных конструкций.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков для малоэтажного строительства. Бетонная смесь включает, мас.%: портландцемент 23,0-25,0, керамзит фракции 10-20 мм 46,7-53,7, керамзитовый песок 5,0-7,0, омыленную канифоль 0,1-0,2, мылонафт 0,1-0,2, воду 18,0-21,0.

Группа изобретений относится к гипсовым панелям с пониженной массой и плотностью, с улучшенными теплоизоляционными свойствами. Гипсовый средний слой для панели, сформированный из смеси, содержащей: строительный гипс в количестве от примерно 1162 фунтов/тыс.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству облегченных бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь содержит, мас.ч.: портландцемент 1,0, измельченные до прохождения через сито № 014 отходы обработки пеностекла 0,15-0,2, гранулированное пеностекло с размером гранул 2-40 мм и насыпной плотностью 100-350 кг/м3 0,3-0,35, воду 0,75-0,85.

Изобретение относится к производству теплоизоляционных огнеупорных изделий, содержащих муллитокремнеземистое волокно и предназначенных для изготовления изделий для футеровки высокотемпературных тепловых агрегатов.

Группа изобретений относится к сыпучей смеси для образования теплоизоляционного и выравнивающего слоя, в частности для строительства полов, способу ее получения и теплоизоляционному, выравнивающему слою.

Группа изобретений относится к облегченному изоляционному строительному раствору и его использованию в строительстве для покрытия и/или обработки поверхностей или стен зданий, фасадов.

Изобретение относится к способу изготовления геополимерных цементирующих вяжущих композиций для бетона, элементов сборных конструкций и панелей, строительных растворов, материалов для ремонтных работ.

Изобретение относится к легковесным теплоизоляционным огнеупорным материалам и может быть использовано в различных областях техники для теплоизоляции и футеровки тепловых агрегатов, работающих при высоких температурах.

Изобретение относится к производству бетонов, которые могут быть использованы при строительстве тепловых агрегатов. Огнеупорная бетонная смесь содержит, мас.

Изобретение относится к производству бетонов, которые могут быть использованы при строительстве тепловых агрегатов. Огнеупорная бетонная смесь содержит, мас.

Изобретение относится к производству бетонов, которые могут быть использованы при строительстве тепловых агрегатов. Огнеупорная бетонная смесь, содержит, мас.

Изобретение относится к смеси сухого строительного раствора на основе по меньшей мере одного гидравлического и/или латентно-гидравлического связующего вещества, которая в приготовленном и свежем состоянии имеет свойства устойчивости против образования потеков, характеризующейся тем, что она содержит по меньшей мере один представитель диспергатора (а), выбранного из группы, включающей соединение, содержащее по меньшей мере разветвленный гребенчатый полимер, имеющий полиэфирные боковые цепи, конденсаты нафталинсульфонат-формальдегида и конденсаты меламинсульфонат-формальдегида в количестве от 0.01 до 5.0 мас.

Изобретение относится к изготовлению огнеупорных изделий и выполнению монолитных футеровок тепловых агрегатов, эксплуатируемых при высокой температуре в контакте с агрессивными расплавленными материалами: шлаками, металлами, клинкерами, стеклами в различных отраслях промышленности.
Настоящее изобретение относится к вяжущей композиции, состоящей по существу из (i) ускорителя, способствующего образованию зародышей эттрингита, (ii) источника сульфата кальция и (iii) эттрингит-образующего цемента, iv) воды и (v) заполнителя; в которой эттрингит-образующий цемент включает C4A3S* или смесь цементных компонентов, которые образуют C4A3S* при использовании; в котором С представляет СаО, А представляет Al2O3 и S* представляет SO3, причем эттрингит-образующий цемент присутствует в количестве от 20 до 80% по массе и композиция имеет минимальный предел прочности при неограниченном сжатии, составляющий 1500 фунтов на квадратный дюйм (10,3 МПа), при испытании в соответствии с ASTM С1140 и/или С1604 через 15 минут после укладки.
Изобретение относится к композиции для получения упрочненного композиционного материала на основе глиноземистого цемента и пластинчатого глинозема или корунда, упрочненного стекловолокном, упрочненному композиционному материалу, способу его приготовления, его применению для приготовления готовых изделий, а также к промышленным изделиям, созданным данным способом и их применению.

Изобретение касается композитного конструкционного материала, имеющего заполняющую фазу, удерживаемую в матрице, такой как цементирующая фаза. Композитный конструкционный материал, образованный из заполнителя в твердой матрице, представляющей собой цементирующее связующее, энергетически модифицированный цемент или цементную смесь, заполнитель представляет собой зернистый материал, в котором каждая частица включает в себя по меньшей мере три радиальные ножки, проходящие радиально симметрично наружу от центрального ядра, образуя трехмерные частицы заполнителя, причем ножки имеют диаметр в местоположении, ближайшем к центральному ядру, который меньше диаметра/ширины центрального ядра, центральное ядро имеет по существу сферическую, цилиндрическую или кубическую форму, при этом центральное ядро имеет открытые участки поверхности между ножками и эти участки имеют поверхностный контур, при этом композитный конструкционный материал содержит от около 2 до 7,5 об.% указанного заполнителя.

Изобретение относится к производству строительных материалов, которые могут быть использованы для изготовления футеровок трубчатых печей, в условиях частых температурных перепадов и умеренных эрозионных воздействий, однослойных футеровок реакторов и регенераторов, установок каталитического крекинга методом торкретирования. Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого теплоизоляционного торкрет-бетона содержит, мас.: алюмосиликатные полые микросферы 2,5-60, высокоглиноземистый цемент 5-20, шамотный песок 5-60, реактивный глинозем с удельной поверхностью не менее 8500 см2г 5-15, микрокремнезем 0,5-1,5, метакаолин 0,5-10, пластификатор 0,05-0,2, метилцеллюлозу 0,05-0,4, воду 10-23. Технический результат – получение легкого жаростойкого бетона плотностью от 0,6 до 1,7 гсм3 после нагрева до 1400°C, не имеющего разупрочнения во всем интервале рабочих температур. 3 табл.

Наверх