жаростойкое вяжущее

Формула изобретения

Жаростойкое вяжущее, включающее смесь алюминатов кальция и шпинель, отличающееся тем, что в качестве алюминатов кальция оно содержит двуалюминат кальция - СаО·2Al₂O ₃, однокальциевый алюминат - СаО·Al₂O ₃, двенадцатикальциевый семиалюминат - 12СаО·7Al ₂O₃, в качестве шпинели - магнезиально-глиноземистую хромсодержащую шпинель - MgO·(Al, Cr)₂O₃ и дополнительно хромистый корунд - (Al, Cr)₂O ₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

СаО·2Al2O3	34-54
СаО·Al 2O3	14-20
12СаО·7Al 2O3	4-6
MgO·(Al, Cr)2О3	15-32
(Al, Cr)2O3	8-13

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления жаростойких бетонов и изготовления изделий на их основе, изготовления монолитных элементов футеровок тепловых агрегатов, для приготовления торкрет-масс, огнеупорных растворов и сухих смесей для приготовления жаростойких бетонов и растворов с температурой применения 1400 1700°С.

Известно вяжущее для жаростойких бетонов, состоящее из низкоосновных алюминатов кальция и магнезиально-глиноземистой шпинели (См., например, Кузнецова Т.В. и др. Разработка состава алюминатно-магнезиального цемента. Новые огнеупоры. - 2004. - № 12. - С.75-76. [1]). Повышенное содержание в вяжущих шпинели придает им высокую огнеупорность, стойкость в агрессивных средах, они отличаются малой водопотребностью и усадкой при нагревании.

К недостаткам данного вяжущего следует отнести низкую скорость нарастания прочности в начальные сроки твердения, что ограничивает их области применения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является огнеупорный цемент (А.с. № 1086697, Бюл. № 31, 1991. [2]), включающий следующие компоненты, мас.%:

Трехкальциевый алюминат	15-20
Пятикальциевый трехалюминат	15-25
Магнезиально-глиноземистая
шпинель	55 70

Данное вяжущее содержит высокоосновные алюминаты кальция, что позволяет в 2-7 раз уменьшить сроки схватывания и ускорить нарастание прочности бетонов первые сутки их твердения.

Недостатками данного вяжущего является следующее.

1. Входящие в его состав в качестве вяжущего высокоосновные алюминаты кальция требуют для их затворения повышенное количество воды, что приводит к повышенной усадке при их нагревании.

2. Вяжущие данного состава характеризуются значительным сбросам прочности при их нагревании до 800°С из-за появления свободной окиси кальция при перекристаллизации продуктов гидратации.

3. Высокоосновные минералы, входящие в состав вяжущего, имеют сравнительно невысокую огнеупорность и температуру деформации под нагрузкой. Температура применения бетонов на данном вяжущем не превышает 1300-1400°С.

Целью настоящего изобретения является повышение исходной прочности и остаточной прочности после нагревания, снижение усадки при нагревании, повышение огнеупорности и температуры деформации под нагрузкой, повышение температуры применения бетонов на данном вяжущем.

Поставленная цель достигается тем, что вяжущее в качестве алюминатов кальция содержит двуалюминат кальция CaO·2Al₂ O₃, однокальциевый алюминат СаО·Al₂ O₃, двенадцатикальциевый семиалюминат 12СаО·7Al ₂O₃,магнезиально-глиноземистую хромсодержащую шпинель MgO·(Al,Cr)₂O₃ и хромистый корунд (Al,Cr)₂О₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Двуалюминат кальция	34-54
Однокальциевый алюминат	14-20
Двенадцатикальциевый семиалюминат	4-6
Магнезиально-глиноземистая
хромсодержащая шпинель	15-32
Хромистый корунд	8-13

Температура плавления СаО·2Al ₂O₃ - 1770°С, а шпинели и хромистого корунда выше 2000°С.

За счет нового соотношения исходных компонентов и их качества получено жаростойкое вяжущее со следующими свойствами:

Нормальная густота 25-27%

Сроки схватывания, ч-мин: начало от 40 до 45 мин, конец от 1 ч 45 мин до 2 ч 10 мин

Прочность при сжатии, МПа, после твердения:
1 сут	27,5-29,2
3 сут	49,0-55,0
сушки при 110°С	56,0-60,0
Остаточная прочность после нагревания
до 800°С, %	65,0-72,0
Усадка после нагревания до 1000°С, %	0,6-0,9
Огнеупорность, °С	1650-1750
Температура разрушения, под нагрузкой, °С	1650-1700

Полученное жаростойкое вяжущее по основным показателям превосходит вяжущее, полученное по а.с. № 1086697 (табл.2).

Приготовление жаростойкого вяжущего осуществляется путем помола исходных компонентов до удельной поверхности 2500-4000 см²/г. Шпинели и алюминаты кальция приготовляются путем дозировки исходных оксидов и последующим плавлением в электропечах.

Перспективными сырьевыми материалами для получения жаростойкого вяжущего являются отвальные шлаки и шлаки текущего выхода алюминотермического производства металлов и сплавов Ключевского завода ферросплавов. Для организации производства жаростойкого вяжущего не требуется специального оборудования и дефицитных сырьевых материалов.

На разработанном вяжущем, шамотных и высокоглиноземистых заполнителях получен жаростойкий бетон с температурой применения 1400 1700°С. Для ускорения набора марочной прочности бетоны на предлагаемом жаростойком вяжущем можно подвергать пропариванию.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Кузнецова Т.В. и др. Разработка состава алюминатно-магнезиального цемента. Новые огнеупоры. - 2004 - № 12. - С.75-76.

2. А.с. № 1086697, С04В 7/32. Бюл. № 31, 1991.

Таблица 1
Состав жаростойкого вяжущего
Состав	Содержание, в % по массе
СаО·2Al2O3	СаО·Al2O3	3СаО·Al2O3	12СаО·7Al2O3 (5СаО·3Al2 O3)	MgO·(Al,Cr) 2O3	(Al,Cr)2O3	MgO·Al2O3
1	54	14		4	15	13
2	34	20		6	32	8
3	44	17		5	23,5	10,5
4х)	-	-	15	15	-	-	70
5 х)	-	-	20	25	-	-	55
6х)	-	-	17,5	20	-	-	62,5
х) - прототип [2]