RU2135433C1

RU2135433C1 - Refractory concrete mix

Info

Publication number: RU2135433C1
Application number: RU98101215A
Authority: RU
Inventors: В.А. Сырых; Г.И. Залдат
Original assignee: Сырых Валерий Александрович; Залдат Генрих Иванович
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: building materials in various industries. SUBSTANCE: refractory concrete mix comprises, wt.%: finely milled slag resulting from aluminothermal smelting of metallic chromium, 5-20; ultradispersed silica, 2-10; surfactant, 1-2; and refractory filler, the balance. Slag comprises, wt %: Al₂O₃, 61.2-89.7; CaO, 8.3-29.6; MgO 0.7-4.9; FeO, 0.3- 1.8; Cr₂O₃, 0.5-10.2; SiO₂, 0.2-3.7; Na₂O, 0.3-4.2 and has specific surface of 400-1000 s. m/kg. EFFECT: reduced moisture content of mix with acceptable plasticity and setting period, increased strength and density of concrete lining. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к строительным материалам, находящим применение для изготовления огнеупорной бетонной футеровки тепловых агрегатов в различных отраслях промышленности. Известны огнеупорные малоцементные и бесцементные бетонные смеси с сильно выраженными тиксотропными свойствами, включающие кальциево-алюминатные вяжущие (глиноземистые или высокоглиноземистые цементы), тонкодисперсные огнеупорные порошки и поверхностно-активные вещества, обеспечивающие низкую водопотребность и тиксотропию бетонных смесей при изготовлении футеровки (Ливийский Ю.Е. Огнеупорные бетоны нового поколения. - Огнеупоры, 1990, N 7, с. 1 - 10). The invention relates to building materials that are used for the manufacture of refractory concrete lining of thermal units in various industries. Refractory low-cement and cementless concrete mixtures with strongly pronounced thixotropic properties are known, including calcium-aluminate binders (aluminous or high-alumina cements), finely dispersed refractory powders and surface-active substances, which provide low water demand and thixotropic concrete mixes during manufacture. Refractory Concrete of a New Generation - Refractories, 1990, N 7, pp. 1-10).

Известны также наиболее близкие к предлагаемому веществу огнеупорные бетоны, включающие кальциево-алюминатное вяжущее (глиноземистый цемент), кремнезем, тонкодисперсную высокоглиноземистую добавку, поверхностно-активные вещества и огнеупорный заполнитель (Shikano Н., Yoshitomi J., Kanda М. et al. Role of Silica Flour In Low Cement Castable. - Talkabutsu Overseas, 1990, vol. 10, N 1, p. 17-22). Однако этим бетонным смесям присущи недостатки, связанные с ускоренными процессами структурообразования и схватывания, приводящими к повышенной влажности смеси для обеспечения необходимой пластичности во время изготовления огнеупорной футеровки. Это в свою очередь приводит к повышенной пористости бетона и снижению его прочности. Refractory concretes closest to the proposed substance are also known, including calcium aluminate binder (alumina cement), silica, a finely dispersed high alumina additive, surfactants and a refractory aggregate (Shikano N., Yoshitomi J., Kanda M. et al. Role of et al. Role of et al. Role of Silica Flour In Low Cement Castable. - Talkabutsu Overseas, 1990, vol. 10, No. 1, p. 17-22). However, these concrete mixtures have inherent disadvantages associated with accelerated processes of structure formation and setting, leading to increased humidity of the mixture to provide the necessary plasticity during the manufacture of refractory lining. This in turn leads to increased porosity of concrete and a decrease in its strength.

Цель изобретения - снижение влажности бетонной смеси, уменьшение пористости и повышение прочности бетонной футеровки при сохранении необходимой пластичности и сроков схватывания бетонной смеси. The purpose of the invention is to reduce the humidity of the concrete mixture, reduce porosity and increase the strength of the concrete lining while maintaining the necessary ductility and the setting time of the concrete mixture.

Указанный технический результат достигается тем, что взамен кальциево-алюминатного вяжущего и тонкодисперсной высокоглиноземистой добавки огнеупорная бетонная смесь содержит тонкомолотый шлак от алюминотермической выплавки металлического хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шлак тонкомолотый от алюминотермической выплавки металлического хрома - 5 - 20
Кремнезем ультрадисперсный - 2 - 10
Поверхностно-активное вещество (ПАВ) - 1 - 2
Огнеупорный заполнитель - Остальное
Процесс приготовления предлагаемой огнеупорной бетонной смеси заключается в смешивании тонкомолотого шлака от алюминотермической выплавки металлического хрома с ультрадисперсным кремнеземом, поверхностно-активным веществом и огнеупорным заполнителем.The specified technical result is achieved in that, instead of a calcium-aluminate binder and a finely dispersed high-alumina additive, the refractory concrete mixture contains finely ground slag from aluminothermic smelting of metallic chromium in the following ratio of components, wt.%:
Fine slag from aluminothermic smelting of metallic chromium - 5 - 20
Ultrafine silica - 2 - 10
Surfactant - 1 - 2
Refractory Aggregate - Other
The process of preparing the proposed refractory concrete mixture consists in mixing finely ground slag from aluminothermic smelting of metallic chromium with ultrafine silica, a surfactant and a refractory aggregate.

Авторами проведены специальные сравнительные испытания бетонной смеси, изготовленной из вышеперечисленных компонентов в различных их соотношениях, и собственно бетона. Образцы испытывались в соответствии с действующими стандартами - ГОСТы 310.1-76 - 310.4-76, 2409-80, 4071-80. The authors conducted special comparative tests of concrete mix made of the above components in various ratios, and concrete itself. Samples were tested in accordance with applicable standards - GOST 310.1-76 - 310.4-76, 2409-80, 4071-80.

В таблице (см. таблицу в конце описания) приведены составы и результаты испытаний по определению физико-механических свойств бетонов предлагаемых составов (образцы NN 2-11) в сравнении с прототипом (образец N 1). Испытания проводились в лаборатории Инженерного центра АС "Теплострой" г. Челябинска. The table (see table at the end of the description) shows the compositions and test results for determining the physicomechanical properties of concrete of the proposed compositions (samples NN 2-11) in comparison with the prototype (sample N 1). The tests were carried out in the laboratory of the Engineering Center of AS Teplostroy in Chelyabinsk.

Из данных таблицы следует:
1) снижение содержания тонкомолотого шлака от алюминотермической выплавки металлического хрома ниже 5.0 мас.% (образцы NN 6 и 7) приводит к снижению прочности отвержденных образцов бетона после их обжига при температуре 1000^oC, а прочность образцов как до, так и после обжига ниже соответствующих показателей прототипа: кроме того, смеси этих образцов относятся к неудобно укладываемым (характеризуются низкой пластичностью) и имеют увеличенную пористость;
2) повышение содержания тонкомолотого шлака от алюминотермической выплавки металлического хрома выше 20.0 мас.% (образцы NN 8 и 9) приводит к резкому уменьшению сроков схватывания, что затрудняет укладку бетонной смеси, к росту водопотребности и влажности смесей, а также к повышению пористости образцов;
3) при содержании ультрадисперсного кремнезема менее 2,0 мас.% (образец N 10) происходит как снижение пластичности состава (смесь становится неудобно укладываемой), так и прочности отвержденных и подвергнутых обжигу образцов, при этом увеличивается пористость бетона;
4) при содержании ультрадисперсного кремнезема более 10.0 мас.% (образец N 11) отмечается резкое уменьшение сроков схватывания, кроме того сохраняются высокие уровни влажности смеси и пористости бетона при недостаточно высокой прочности образцов.From the data of the table it follows:
1) a decrease in the content of finely ground slag from aluminothermic smelting of metallic chromium below 5.0 wt.% (Samples NN 6 and 7) leads to a decrease in the strength of cured concrete samples after firing at a temperature of 1000 ^o C, and the strength of the samples both before and after firing is lower relevant indicators of the prototype: in addition, mixtures of these samples are uncomfortably laid (characterized by low ductility) and have increased porosity;
2) an increase in the content of finely ground slag from aluminothermic smelting of metallic chromium above 20.0 wt.% (Samples NN 8 and 9) leads to a sharp decrease in setting time, which complicates the laying of concrete mix, to an increase in water demand and humidity of mixtures, as well as to increase porosity of the samples;
3) when the content of ultrafine silica is less than 2.0 wt.% (Sample No. 10), both the plasticity of the composition decreases (the mixture becomes uncomfortably laid) and the strength of the cured and calcined samples, while the porosity of the concrete increases;
4) when the content of ultrafine silica is more than 10.0 wt.% (Sample No. 11), a sharp decrease in the setting time is noted, in addition, high levels of mixture moisture and porosity of the concrete are preserved with insufficiently high strength of the samples.

5) содержание ПАВ (в опытах использовался суперпластификатор C-З) в пределах от 1 до 2 мас.% определено по результатам предварительных опытов как оптимальная норма для пластификации предлагаемой бетонной смеси. 5) the surfactant content (C-3 superplasticizer was used in the experiments) in the range from 1 to 2 wt.% Was determined according to the results of preliminary experiments as the optimal norm for plasticization of the proposed concrete mixture.

В рамках предлагаемого компонентного состава огнеупорной бетонной смеси авторами исследовано также влияние на ее свойства таких факторов, как химический состав и удельная поверхность основного компонента - тонкомолотого шлака от алюминотермической выплавки металлического хрома. Установлено, что лучшие результаты по комплексу требуемых свойств смеси и бетона, их стабильности и воспроизводимости обеспечиваются при удельной поверхности указанного шлака от 400 до 1000 м²/кг и его химическом составе, мас%:
Al₂O₃ - 61,2 - 89,7
CaO - 8,3 - 29,6
MgO - 0,7 - 4,9
FeO - 0,3-1,8
Cr₂O₃ - 0,5 - 10,2
SiO₂ - 0,2 - 3,7
Na₂O - 0,3 - 4,2
Предлагаемая огнеупорная бетонная смесь, отличительным признаком которой является введение в ее состав тонкомолотого шлака алюминотермической выплавки металлического хрома вместо ранее применявшихся глиноземистых или высокоглиноземистых цементов и тонкодисперсной высокоглиноземистой добавки, обеспечивает получение необходимого технического результата - снижение влажности бетонной смеси, уменьшение пористости и повышение прочности бетонной футеровки при технологически приемлемых пластичности и сроках схватывания бетонной смеси.Within the framework of the proposed component composition of the refractory concrete mixture, the authors also studied the influence of factors such as the chemical composition and specific surface of the main component, finely ground slag from aluminothermic smelting of metallic chromium, on its properties. It has been established that the best results in terms of the set of required properties of the mixture and concrete, their stability and reproducibility are provided when the specific surface of the specified slag is from 400 to 1000 m ² / kg and its chemical composition, wt.%:
Al ₂ O ₃ - 61.2 - 89.7
CaO - 8.3 - 29.6
MgO - 0.7 - 4.9
FeO - 0.3-1.8
Cr ₂ O ₃ - 0.5 - 10.2
SiO ₂ - 0.2 - 3.7
Na ₂ O - 0.3 - 4.2
The proposed refractory concrete mixture, the hallmark of which is the introduction of fine-grained slag of aluminothermic smelting of metallic chromium into its composition instead of previously used aluminous or high alumina cements and finely dispersed high alumina additives, provides the necessary technical result - reducing the moisture content of the concrete mixture, decreasing the porosity and increasing the porosity and strength technologically acceptable plasticity and setting time of concrete mix si.

Немаловажным преимуществом предлагаемой бетонной смеси является ее более низкая по сравнению с прототипом стоимость за счет замены двух специальных промышленно производимых компонентов одним, относящимся к отходам производства. An important advantage of the proposed concrete mixture is its lower cost compared to the prototype due to the replacement of two special industrially produced components with one related to production waste.

Все преимущества предлагаемой бетонной смеси проверены авторами на практике футеровки промышленных теплоагрегатов с положительными результатами, что позволяет организовать промышленное производство и широкое внедрение этого вида бетонной смеси. All the advantages of the proposed concrete mixture have been tested by the authors in practice, lining industrial heat generators with positive results, which allows us to organize industrial production and the widespread introduction of this type of concrete mixture.

Claims

1. Refractory concrete mixture, including calcium-aluminate binder, high-alumina additive, ultrafine silica, surfactant surfactant and refractory aggregate, characterized in that as a calcium-aluminate binder and high-alumina additive, it contains finely ground metallic slag from the following ratio of components, wt.%:
Fine slag from aluminothermic smelting of metallic chromium - 5 - 20
Ultrafine silica - 2-10
Surfactant - 1 - 2
Refractory Aggregate - Other
2. The mixture according to claim 1, characterized in that the finely ground slag from the aluminothermic smelting of metallic chromium has the following chemical composition, wt.%: AI ₂ O ₃ 61.2-89.7; CaO 8.3-29.6; MgO 0.7-4.9; FeO 0.3-1.8; Cr ₂ O ₃ 0.5-10.2; SiO ₂ 0.2-3.7; Na ₂ O 0.3-4.2.

3. The mixture according to claim 1, characterized in that the finely ground slag from the aluminothermic smelting of metallic chromium has a specific surface area of 400-1000 m ² / kg.