КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ

Название	КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ
Разработчик (Авторы)	Абдрахимова Елена Сергеевна, Абдрахимов Владимир Закирович, Кайракбаев Аят Крымович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2580536
Дата регистрации	10.04.2016
Правообладатель	федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ)
Область применения (класс МПК)	C04B 28/34 (2006.01)

Описание изобретения

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 обогащения угля - 15-20; межсланцевая глина, образующаяся при добыче горючих сланцев - 15-20 (пат. Российской Федерации №2440312, МПК С04В 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; H3PO4 - 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 - 3,3 - 24-30 (пат. Российской Федерации №2521005, МПК С04В 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. №2013102609. 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 (композита).

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, песок и H3PO4, дополнительно вводят кальцийсодержащий шлак от производства среднеуглеродистого феррохрома с содержанием: %: Cr2O3 - 4,91; SiO2 - 26,38; Al2O3 - 5,63; FeO - 1,0; CaO - 49,18; MgO - 12,9 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Кальцийсодержащий шлак от производства среднеуглеродистого феррохрома образуется при выплавке ферросплавов в плавильных печах при производстве среднеуглеродистого феррохрома. Гранулометрический состав представлен фракцией 0-1 мм - 100%.

Минералогический состав представлен следующими основными минералами: аморфной стеклофазой, кварцем (SiO2), хромшпинелью (Mg, Fe)(Cr, Al, Fe)2O4, волластонитом Ca3[Si3O9]; эпидотом Ca2(Al, Fe)3O(OH)[SiO4][Si2O7]; цоизитом Ca2Al3O(OH)[SiO4][Si2O7]; серпентином Mg6(OH)8[Si4O10]; пироксеном Ca(Mg, Fe)[Si2O6]; пиритом (FeS2). Химический состав компонентов 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 26 1213 0021 10. Массовая доля ортофосфорной кислоты (H3PO4), 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 особой термообработки.

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/ч и до 500°C - 150°C/ч, 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 кальцийсодержащего шлака от производства среднеуглеродистого феррохрома позволяет 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.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Пат. Российской Федерации №2440312, МПК С04В 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.

2. Пат. РФ №2521005, МПК С04В 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. №2013102609. Заявл. 21.01.2013; опубл. 27.06.2014. Бюл. №18.

Формула изобретения

Композиция для изготовления жаростойких бетонов, включающая отработанный катализатор ИМ-2201, щебень, песок и Н3РО4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кальцийсодержащий шлак от производства среднеуглеродистого феррохрома с содержанием, %: Cr2О3 - 4,91; SiO2 - 26,38; Al2O3 - 5,63; FeO - 1,0; СаО - 49,18; MgO - 12,9 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Изобретение " КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ" (Абдрахимова Елена Сергеевна, Абдрахимов Владимир Закирович, Кайракбаев Аят Крымович ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога