сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного фибробетона

Формула изобретения

Сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного фибробетона, включающая алюминиевую пудру, ортофосфорную кислоту 60% концентрации, глиноземистый шлак, сернокислый шлам и вермикулит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фибровые волокна из проволоки «Хромель Т» при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминиевая пудра	3-4
указанная ортофосфорная кислота	24-26
глиноземистый шлак	32,5-34,5
сернокислый шлам	13-15
вермикулит фракции 0-5 мм	18-26
фибровые волокна из проволоки
«Хромель Т» диаметром 0,5 мм, длиной 30 мм	1,5-2,5

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству легких огнеупорных фибробетонов.

Наиболее близкой по достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является сырьевая смесь, состоящая из алюминиевой пудры, ортофосфорной кислоты 60% концентрации, глиноземистого шлака, сернокислого шлама и вермикулита при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминиевая пудра 3-4; указанная ортофосфорная кислота 22-25; глиноземистый шлак 40-42; сернокислый шлам 12-14; вермикулит 15-23 [Патент РФ № 2257363, 2005 - прототип].

Недостатком сырьевой смеси является низкая прочность на сжатие и растяжение.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение прочности на сжатие и растяжение сырьевой смеси за счет повышения сопротивления сжимающим и растягивающим напряжениям при сохранении малой плотности, высокой огнеупорности и времени отверждения.

Технический результат, полученный в процессе решения поставленной задачи, достигается тем, что сырьевая смесь для производства легкого огнеупорного фибробетона, включающая алюминиевую пудру, ортофосфорную кислоту 60% концентрации, глиноземистый шлак, сернокислый шлам, вермикулит, дополнительно содержит фибровые волокна из проволоки «Хромель Т» при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминиевая пудра	3-4
указанная ортофосфорная кислота	24-26
глиноземистый шлак	32,5-34,5
сернокислый шлам	13-15
вермикулит фракции 0-5 мм	18-26
фибровые волокна из проволоки
«Хромель Т» диаметром 0,5 мм, длиной 30 мм	1,5-2,5

Сырьевая смесь после затвердевания может применяться в конструкциях теплотехнических сооружений, испытывающих помимо сжимающих значительные растягивающие напряжения. Для повышения сопротивления сжатию и растяжению в сырьевую смесь вводят металлические волокна-фибры, способные воспринимать на себя большие сжимающие и особенно растягивающие нагрузки. Проволока из сплава НХ 9,5 «Хромель Т», применяемая для изготовления термопар и содержащая в своем составе 8-10% хрома и 90-92% никеля, характеризуется большой прочностью на растяжение (до 500 МПа) и высокими огнеупорными свойствами. Сохранение заданной плотности полученных изделий в соответствии с прототипом обеспечивается тем, что в предлагаемой сырьевой смеси увеличено количество вермикулита фракции 0-5 мм, при этом уменьшено количество глиноземистого шлака, отличающегося повышенной плотностью.

Таким образом, введение в сырьевую смесь металлических волокон-фибр, выполненных из проволоки НХ 9,5 «Хромель Т», а также увеличение расхода легкого наполнителя - вермикулита при одновременном снижении количества более плотного глиноземистого шлака обеспечивает получение быстротвердеющей смеси повышенной прочности на сжатие и растяжение при сохранении малой плотности, высокой огнеупорности и времени отверждения, что и является новым техническим свойством заявляемой сырьевой смеси для производства легкого огнеупорного фибробетона.

Сырьевую смесь готовят в следующей последовательности.

К сернокислому шламу добавляют ортофосфорную кислоту 60% концентрации в количестве 32% от общего объема и перемешивают в течение 1-2 минут. Отдельно приготавливают сухую смесь, состоящую из алюминиевой пудры, глиноземистого шлака, вермикулита фракции 0-5 мм и металлических волокон-фибр диаметром 0,5 мм и длиной 30 мм. Время перемешивания обусловлено равномерным распределением фибр в смеси и составляет 2-4 минуты. Подготовленные в разных емкостях указанные смеси соединяют и затворяют оставшимся количеством (68%) ортофосфорной кислоты 60% концентрации. Полученную сырьевую смесь интенсивно перемешивают до начала бурного тепловыделения и формуют в изделие. Скорость затвердевания смеси составляет 29-31 минуту.

Для экспериментальной проверки заявленной сырьевой смеси были приготовлены несколько составов смесей, отличающиеся друг от друга различным содержанием компонентов в процентном отношении по массе, три из которых показали оптимальные результаты.

Полученные составы заявленной сырьевой смеси представлены в таблице 1.

Таблица 1
Составы сырьевой смеси	Содержание компонентов в составе смеси, мас.%
1	2	3
Алюминиевая пудра	3,0	3,5	4,0
Кислота ортофосфорная 60% концентрации	24,0	25,0	26,0
Глиноземистый шлак	32,5	33,5	34,5
Сернокислый шлам	13,0	14,0	15,0
Вермикулит фракции 0-5 мм	26,0	22,0	18,0
Фибра из проволоки «Хромель Т» диаметром 0,5 мм, длиной 30 мм	1,5	2,0	2,5

Для сравнения физико-механических свойств заявленной сырьевой смеси и смеси по прототипу были изготовлены образцы, которые подвергались испытаниям прочности на сжатие и на растяжение. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2
Свойства сырьевой смеси в сравнении с прототипом	Прототип	Составы сырьевой смеси
1	2	3
Время отверждения, мин	28-30	29	30	31
Прочность на сжатие, МПа	2,2-3,2	3,8	4,05	4,47
Прочность на растяжение, МПа	0,32-0,87	1,12	1,23	1,78
Средняя плотность, г/см3	0,53-0,64	0,58	0,62	0,64

Анализ представленных в таблицах данных показывает, что введение в заявленную сырьевую смесь металлических волокон-фибр из сплава «Хромель Т», имеющего высокие огнеупорные свойства, при указанных соотношениях входящих в нее компонентов способствует согласно составу № 3 увеличению прочности на сжатие в 1,5 раза, а прочности на растяжение - в 2 раза при сохранении средней плотности изделий и одинаковом по сравнению с прототипом времени отверждения.

Использование заявляемого изобретения позволит повысить прочность, трещиностойкость и долговечность (срок службы) конструкций теплотехнических сооружений.