CC BY
42
ПОВЫШЕНИЕ ФИЗИКО-ТЕРМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ СВЯЗУЮЩИХ
Соколова Светлана Владимировна
канд. техн. наук, доцент САМГУПС, г. Самара E- mail: [email protected]
INCREASEMENT OF FIZIKO-THERMAL PROPERTIES OF HEAT RESISTING CONCRETE ON VARIOUS KINDS BINDING
Svetlana Sokolova
Cand. Tech. Sci., the senior lecturer the Samara state University of means of communication, Samara
АННОТАЦИЯ
Для регионов, имеющих химическое и нефтехимическое производство, имеется проблема утилизации многотоннажных отходов, к числу которых относятся отработанные катализаторы и отходы сернокислого производства. Установлена возможность применения глиноземсодержащего шлама в качестве основного компонента фосфатных растворов.
ABSTRACT
There is a problem for the regions having advanced chemical manufactures of recycling of multitonnage industrial wastes the dead catalysts and the wastes of sulphuric acid manufacture.The possibility of using alumina slurry as the main component of the phosphate solution is described, which allows to obtain the greatest effect in the modification of piece refractory’s.
Ключевые слова: жаростойкий бетон; огнеупоры; фосфатные растворы; модификация; нанотехногенное сырье.
Keywords: heat resisting concrete; refractory’s; phosphate solutions; modification; heat resistance, raw materials.
В качестве вяжущих в составах жаростойких композитов (растворов, бетонов) используются как гидравлические цементы (ПЦ, ШПЦ, ГЦ, ВГЦ), так и химические связующие. Улучшить физико-термические свойства жаростойких бетонов можно путем структурно-химической модификации растворами фосфатных связок [1]. С целью изучения
процесса структурной модификации жаростойких бетонов растворами фосфатов были применены бетоны гидравлического твердения. После пропитки образцы подвергали нагреванию при температуре 8000С с выдержкой в течение двух часов. Составы жаростойких бетонов при следующем соотношении компонентов масс. %:
• состав № 1 ГЦ: 31,3; шамотный песок: 67; известь-пушонка: 1,7;
• состав № 2: ПЦ-400-Д-20: 22; отработанный катализатор ИМ-2201: 9,5; шамотный песок: 67; известь- пушонка: 5 % 1,7;
• состав № 3: ПЦ-400-Д-20: 23; отработанный катализатор ИМ-2201: 10; шамотный песок: 67;
• состав № 4: ГЦ: 30; шамотный песок: 67; известь-пушонка 5 %: 3;
• состав № 5: ГЦ: 33; шамотный песок: 67;
• состав № 6: ПЦ-400-Д-20: 21; отработанный катализатор ИМ-2201: 9; шамотный песок: 67; известь- пушонка 10 %: 3.
Результаты испытаний приведены на рисунке 1.
60,00
га 50,00
5 40,00
“ 30,00
| 20,00 го
о 10,00
0% 10% 20% 30%
Концентрация НЗР04 в %
♦ 1. Состав № 1 —■— 2. Состав № 2 3. Состав № 3
4. Состав № 4 —*— 5. Состав № 5 —•— 6. Состав № 6
60.00
„ 50.00
СО
^ 40.00
со 30.00 о;
^ 20.00
І 10.00 о
а. о.оо
0% 10% 20% 30%
Концентрация НЗР04 в %
—♦— 1. Состав № 1 ■ 2. Состав № 2 3. Состав № 3
4 Состав № 4 —*— 5. Состав № 5 —•— 6. Состав N8 6
Рисунок 1. Зависимость прочности образцов из жаростойкого бетона после обжига (не пропитанные и пропитанные) от концентрации Н3РО4.
Как видно из графика на рисунке 1 наибольшей прочностью обладают образцы на глиноземистом цементе, в составе которых присутствует известь-пушенка. Известь-пушенка вводилась в состав бетона в качестве активизатора химических реакций, происходящих с ортофосфорной кислотой, что способствовало ее проникновению на наибольшую глубину [2]. Химические связующие позволяют широко использовать многие неорганические отходы промышленности, в том числе нанотехногенное сырье — глиноземсодержащие шламы. Шламовые отходы отличаются от высокодисперсных порошкообразных материалов наноразмерностью, которая находится в пределах от 20 до 80 нм и зависит от условий образования. Исследования образцов шламов с целью определения размерности его частиц были проведены в институте ядерных исследований (г. Гатчина, Ленинградская область) методом малоуглового рассеяния нейтронов на дифрактометре «Мембрана-2». При формировании цементного камня в бетоне происходит силикатное или фосфатное связывание неорганических отходов в устойчивые высокотемпературные соединения. Были исследованы бетоны на смешанных алюмофосфатных связующих (АФС). Для получения смешанного АФС в качестве глиноземсодержащего компонента использовали шлам щелочного травления алюминия и ортофосфорную кислоту. При введении тонкомолотых огнеупорных наполнителей, таких как корунд, технический глинозем, циркон в композицию шлама щелочного травления алюминия с ортофосфорной кислотой образуются смешанные алюмофосфатные связующие, обладающие иными свойствами, чем чистое фосфатное связующее. Огнеупорность смешанных АВФ возрастает пропорционально количеству глиноземсодержащего продукта. Результаты испытаний смешанных фосфатных связующих в бетонах приведены в таблице 1.
Термо-механические характеристики бетонов на смешанных фосфатных связующих
Состав масс кг/м3 Средняя плотность кг/м3, в сухом состоянии Предел прочности при сжатии, МПа, после твердения и нагревания до температур, 0С Температура деформации под нагрузкой, 0С Термостойкость, теплосмены водные
н о о О о 0 2 500 800 1200 1400 рц К 4% 40%
ГСШ - 90 Глинозем - 350 Щебень - 750 Песок - 640 Н3РО4- 260 2010 т, тГ со 'гТ 45,3 О 1410 1500 1560 со
ГСШ - 220 ОК - 220 Щебень - 750 Песок - 640 Н3РО4 - 260 0002 т, 00 44,5 ЧО чо 1370 1460 1500
ГСШ - 220 Циркон КЦ-1 - 230 Щебень - 750 Песок - 640 Н3РО4- 260 2050 1> 00 со 47,5 ,5 о" 5 1500 1580 1640 СО
* ГСШ — гяиноземсодержащий шлам; ОК — отработанный катализатор
Полученные с применением шлама щелочного травления алюминия жаростойкие бетоны на химических связующих имеют температуру применения 1500—15500С, и термостойкость
до 35 воздушных теплосмен [3].
Список литературы
1. Соколова С.В. Влияние структурно-энергетических характеристик гидрооксидов металлов на их химическое связывание с ортофосфорной кислотой с целью получения фосфатных связующих для жаростойких бетонов // Огнеупоры и техническая керамика. — 2004. — № 9. — С. 29—31.
2. Соколова С.В. Структурно-химическая модификация безобжиговых огнеупоров с целью повышения их стойкости и долговечности / Строительный вестник Российской инженерной академии: труды секции «Строительство» Российской инженерной академии/под ред. А.И. Звездова. — М.: Российская инженерная академия, вып. 11. — 2010. — С. 104—107.
3. Хлыстов А.И., Соколова С.В. Повышение эффективности жаростойких композитов за счет применения химических связующих // Технологии бетонов. — 2010. — № 9—10. — С. 30—33.
