Особенности твердения алюмосиликофосфатного связующего в ячеистом бетоне

Ячеистые фосфатные бетоны используются в качестве изоляционного материала для некоторых высокотемпературных агрегатов благодаря высокой термостойкости, огнеупорности и остаточной прочности на уровне значений после сушки. Использование промышленных отходов в технологии фосфатных ячеистых бетонов позволило улучшить некоторые свойства без снижения температуры применения. В работе показано, что дисперсные алюмосиликатные отходы огнеупорного производства обладают достаточной для получения фосфатного связующего активностью (способностью к поризации). Изучены особенности твердения алюмосиликофосфатного связующего, отвержденного дисперсным металлическим алюминием; методами дифференциально-термического и рентгенофазового анализа исследовано изменение фазового состава отвержденного связующего после обжига при различной температуре. Установлено, что разработанное алюмосиликофосфатное связующее позволяет получить шамотный ячеистый бетон с температурой применения до 1400^оС. Выполнено сравнение изменения фазового состава для разработанного алюмосиликофосфатного состава и чистого алюмофосфатного связующего. Отмечен сдвиг температуры протекания процессов в большую сторону для алюмосиликофосфатного связующего, что объясняется тем, это ионы кремния не образуют самостоятельных фосфатных соединений, а встраиваются в кристаллическую решетку алюмофосфатов, изменяя их свойства и смещая интервалы фазовых переходов.

В.А. АБЫЗОВ, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Н.Е. ПОСАДНОВА, инженер (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) (454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 76)

1. Салманов Г.Д., Гуляева В.Ф., Александрова Г.Н. Некоторые исследования высокоогнеупорного бетона на алюмофосфатной связке // Жаростойкие бетоны. 1964. С. 72–103.
2. Авторское свидетельство СССР 416327. Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого газобетона / Некрасов К.Д., Шейкин А.Е., Тарасова А.П., Кривицкий М.Я., Федоров А.Е., Блюсин А.А., Карпова А.Л., Авдеева Т.П. 1974. Бюл. № 7.
3. Некрасов К.Д. Легкие жаростойкие бетоны в строительстве. Легкие жаростойкие бетоны и огнестойкость железобетонных конструкций: Тезисы докладов координационного совещания-семинара. Пенза, 1988. С. 3–6.
4. Абызов В.А. Жаростойкие фосфатные ячеистые бетоны, клеи и связующие на основе дисперсных высокоглиноземистых промышленных отходов. Наука ЮУрГУ: Материалы 66-й научной конференции. 2014. С. 854–861.
5. Латыпова Л.И. Жаростойкие фосфатные материалы на основе высокоглиноземистых отходов // Вестник ЮУрГУ. Сер.: Строительство и архитектура. 2012. Вып. 15. С. 69–71.
6. Абызов А.Н., Кирьянова Л.А. Легкие ячеистые и поризованные жаростойкие бетоны на фосфатном вяжущем // Бетон и железобетон. 1981. № 12. С. 15–16.
7. Кирьянова Л.А., Абызов А.Н. Ячеистые жаростойкие бетоны на алюмофосфатном связующем и шамоте. Жаростойкие бетоны, материалы и конструкции: Сборник научных трудов. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1981. С. 63–70.
8. Кирьянова Л.А. Корундовые ячеистые и поризованные жаростойкие бетоны на фосфатном вяжущем. Материалы и конструкции для сборного строительства тепловых агрегатов: Сборник научных трудов. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1982. С. 112–119.
9. Мельников А.М., Тульский Г.В. Жаростойкие фосфатные бетоны с легким огнеупорным заполнителем, состояние производства и перспективы их развития. Исследования огнеупорных и теплоизоляционных фосфатных материалов (технология и свойства): Сборник научных трудов. М.: ЦНИИСК им. Кучеренко, 1987. С. 27–35.
10. Wang Q., Chen J., Gui B., Zhai T., Yang D. Fabrication and properties of thermal insulating material using hollow glass microspheres bonded by aluminum–chrome–phosphate and tetraethyl orthosilicate // Ceramics International. 2016. Vol. 42. Iss. 4, pp. 4886–4892. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.12.003
11. Абызов А.Н., Иванов А.Г., Кирьянова Л.А., Сергеев С.И., Пак Ч.Г. Опыт применения фосфатных жаростойких бетонов на основе промышленных отходов. Строительные материалы и изделия с применением местных ресурсов и попутных продуктов: Сборник научных трудов. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1983. С. 82–87.
12. Kingery D. Phosphate bonding in refractories. S.B. Massachusetts Institute of Technology. 1948. 94 p. https://core.ac.uk/download/pdf/10129471.pdf
13. Замятин С.Р., Мамыкин П.С. Комплексные исследования глинисто-фосфатной связки // Журнал прикладной химии. 1972. Т. XLV. Вып. 5. С. 956–960.
14. Абызов В.А., Ряховский Е.Н. Разработка и опыт применения огнеупорных клеев на фосфатных связующих // Огнеупоры и техническая керамика. 2007. № 11. С. 28–31.
15. Патент РФ 2257359. Глинисто-фосфатный материал / Сватовская Л.Б., Якимова Н.И., Макаро-ва Е.И., Латутова М.Н., Дзираева Е.А., Крюкова Е.В. 2005. Бюл. № 5.
16. Bednárek J., Ptáček P., Švec J., Šoukal F., Pařízek L. Inhibition of hydrogen evolution in aluminium-phosphate refractory binders // Procedia Engineering. 2016. Vol. 151, pp. 87–93. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.384
17. Khabbouchi M., Hosni K., Mezni M., Srasra E. Simplified synthesis of silicophosphate materials using an activated metakaolin as a natural source of active silica // Applied Clay Science. 2018. № 158, pp. 169–176. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clay.2018.03.027
18. Abyzov V.A. Lightweight refractory concrete based on aluminum-magnesium-phosphate binder // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150, pp. 1440–1445 DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.077
19. Boigelot R., Graz Y., Bourgel C., Defoort F., Poirier J. The SiO₂–P₂O₅ binary system: new data concerning the temperature of liquidus and the volatilization of phosphorus // Ceramics International. 2015. Vol. 41. Iss. 2. Part A, pp. 2353–2360. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.10.046
20. Rahman M., Hudon P., Coupled A. Experimental study and thermodynamic modeling of the SiO₂–P₂O₅ system // Metallurgical and Materials Transactions B. 2013. Vol. 44, pp. 837–852. DOI: 10.1007/s11663-013-9847 3
21. Bobrov B.S., Zhigun I.G., Kiseleva L.V., et al. Phase-composition of binder based on aluminophosphate cementing agent and changes in it on heating // Journal of applied chemistry of the USSR. 1986. Vol. 59. No. 12, pp. 2653–2657.