Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос :  ea201491490a*\id

больше ...
Термины запроса в документе


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к неформованному бетону, включающему (d) от 87 до 98 мас.% частиц, содержащих более 90 мас.% глинозёма, (е) от 1 до 7 мас.% частиц микрокремнезема, (f) от 1 до 8 мас.% частиц гидравлического цемента, при этом фракция указанных частиц с размером менее 40 мкм распределена следующим образом, в мас.% по отношению к массе неформованного бетона: фракция меньше 0,5 мкм - больше или равна 4, фракция меньше 2 мкм - больше или равна 5, фракция меньше 10 мкм - больше или равна 19, фракция меньше 40 мкм - 34-52, фракция от 2 до 40 мкм - 26,5-34, концентрация ZrO 2 в мас.% от неформованного бетона составляет менее 2, а концентрация органических волокон - меньше или равна 0,03.


САМОВЫРАВНИВАЮЩИЙСЯ БЕТОН
Область техники
Настоящее изобретение относится к неформованному бетону, предназначенному, в частности, для производства полов стеклоплавильных печей. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления выдержанного бетона, из указанного неформованного бетона.
Состояние области техники
Стекольная промышленность в основном использует для строительства своих печей огнеупорные изделия, плавленые и литые или полученные путем спекания, которые обладают высокой устойчивостью к разъеданию стеклом и существуют в виде блоков или плит.
Проникновение стекла между плитами полов стеклоплавильных печей приводит к коррозии материалов, используемых для формирования слоя, лежащего под плитами и известного под названием "стяжка", а затем к коррозии самих плит. Для того чтобы ограничить проникновение расплавленного стекла между плитами, можно заливать свежеприготовленный бетон, чтобы сцементировать плиты.
В патенте FR-B-2 458 520 описан неформованный бетон,
предназначенный для изготовления таких бетонов. Этот неформованный бетон
на базе частиц плавлено-литого огнеупорного материала, включающий
стекловидную матрицу, широко используется. Полученный таким образом
свежеприготовленный бетон демонстрирует, однако, следующий недостаток:
его невозможно перекачивать насосами, которые создают давление при
всасывании, меньшее или равное 180 бар.
Пригодные к перекачиванию свежеприготовленные огнеупорные бетоны используются для цементирования блоков печей для выплавки металлов. Ограничения для этого применения, однако, сильно отличаются от тех, с которыми сталкиваются при применении в стеклоплавильных печах. Условия коррозии печей расплавленным стеклом и расплавленным металлом также различны. Некоторые примеси, допустимые в печах для выплавки металлов, являются неприемлемыми при производстве стекла. В частности, огнеупорные
материалы, используемые в стеклоплавильных печах, не должны создавать дефекты, такие как высвобождение камней из-за фрагментации огнеупорного материала в ванне для расплавленного стекла или генерирование пузырьков. Огнеупорный бетон, предназначенный для печей для выплавки металлов, не может, таким образом, быть априори используемым для стеклоплавильной печи.
FR 2 832 403 описывает свежеприготовленный бетон, который может быть использован в стеклоплавильных печах и который можно легко перекачивать. Производство выдержанного бетона из неформованного бетона, описанное и заявленное в FR 2 832 403, обычно требует активации путем добавления воды, чтобы сформировать свежеприготовленный бетон, а затем, после заливки свежеприготовленного бетона, применения вибрации, как правило, с использованием виброплощадки. Этот процесс вибрации может быть длительным.
Кроме того, эта операция сложна и для неё требуется особая технология. Причиной этого является то, что вибрация, которая проводится неравномерно, может привести к сегрегации в заливаемом свежеприготовленном бетоне и, следовательно, к трещинам в процессе сушки или во время разогрева. Эта проблема является ещё более серьёзной в том случае, когда заливаемый свежеприготовленный бетон покрывает поверхность с большой площадью. В FR 2 937 636 описан свежеприготовленный бетон, который может быть использован в стеклоплавильных печах и который демонстрирует свойство самовыравнивания за счёт присутствия диоксида циркония во фракции частиц неформованного бетона размером менее 10 мкм, в количестве от 35 до 75 масс.% от общей массы указанной фракции. Тем не менее, этот бетон может стать причиной присутствия дефектов в стекле, таких как камни и свили.
При изготовлении некоторых типов стекол, в частности, высококачественного стекла, например, экстрабелых известково-натриевых стекол, таких дефектов необходимо избегать.
Существует также потребность в неформованном бетоне, который делает возможным изготовление легко перекачиваемого свежеприготовленного бетона, не требующего процесса вибрации для укладки, что не приводит к сегрегации, и который делает возможным производство выдержанного и
спеченного бетона, подходящего для производства высококачественного стекла.
Настоящее изобретение направлено на удовлетворение этих
потребностей, по меньшей мере, частично.
Сущность изобретения
Изобретение предлагает неформованный бетон, предназначенный, в частности, для производства полов стеклоплавильных печей, включающий, в масс.%,
(a) от 87 масс.% до 98 масс.% частиц, содержащих более 90 масс.% окиси
алюминия,
(b) от 1 масс.% до 7 масс.% частиц микрокремнезема,
(c) от 1 масс.% до 8 масс.% частиц гидравлического цемента,
Фракция указанных частиц ((а) + (Ь) + (с)), в которой частицы имеют размер
менее 40 мкм, распределяется в масс.% по отношению к массе
неформованного бетона следующим образом:
- Фракция меньше 0,5 мкм: больше или равна 4 масс.%,
- Фракция меньше 2 мкм: больше или равна 5 масс.%,
- Фракция меньше 10 мкм: больше или равна 19 масс.%,
- Фракция меньше 40 мкм: от 34 масс.% до 52 масс.%,
- Фракция между 2 мкм и 40 мкм: от 26,5 масс.% до 34 масс.%, Содержание Zr02, в масс.% от неформованного бетона, составляет
менее 2 масс.%, а содержание органических волокон в масс.% от неформованного бетона меньше или равно 0,03 масс.%. Как будет видно более подробно в продолжении описания, свежеприготовленный бетон, изготовляемый из такого неформованного бетона
- способен к перекачиванию с давлением при всасывании меньше или равным 180 бар,
- является "самовыравнивающимся", то есть, его можно укладывать без процесса вибрации
- не приводит к вредной сегрегации.
Наконец, выдержанный бетон, получаемый из такого свежеприготовленного бетона, обладает удовлетворительным дилатометрическим поведением. При контакте с расплавленным стеклом, он
генерирует лишь несколько дефектов в стекле или вообще их не генерирует. Он, таким образом, идеально подходит для использования в производстве полов для сткелоплавильных печей.
Неформованный бетон может также включать в себя одну или несколько из следующих дополнительных характеристик:
- гидравлический цемент составляет от 3 масс.% до 6 масс.% от веса неформованного бетона.
- Частицы неформованного бетона распределены следующим образом, в масс.%:
- фракция меньше 0,5 мкм: больше или равна 5 масс.%, предпочтительно больше или равна 6 масс.%, и/или меньше или равна 8 масс.%, предпочтительно меньше или равна 16 масс.%, и/или
- фракция меньше 2 мкм: больше или равна 7,5 масс.%, предпочтительно больше или равна 8 масс.%, предпочтительно больше или равна 10 масс.%, и/или, предпочтительно, меньше или равна 15 масс.%, предпочтительно меньше или равна 13 масс.%, и/или
- фракция меньше 10 мкм: больше или равна 25 масс.%, предпочтительно больше или равна 27 масс.%, и/или предпочтительно меньше или равна 40 масс.%, предпочтительно меньше или равна 35 масс.%, и/или
- фракция меньше 40 мкм: больше или равна 35 масс.%, предпочтительно больше или равна 37 масс.%, и/или
предпочтительно, меньше или равна 50 масс.%, предпочтительно меньше или равна 47 масс.%, предпочтительно меньше или равна 43 масс.%, и/или
- фракция от 2 мкм до 40 мкм: больше или равна 27 масс.% и/или меньше или равна 32 масс.%, предпочтительно меньше или равна 30 масс.%.
- Максимальный размер указанных частиц ((а) + (Ь) + (с)) меньше или равен 10 мм.
- Фракция указанных частиц ((а) + (Ь) + (с)), в которой частицы имеют размер менее 500 мкм, составляет более 50 масс.% от массы указанного неформованного бетона.
-
- Фракция указанных частиц ((а) + (Ь) + (с)) размером от 40 мкм до 500 мкм составляет от 8 масс.% до 25 масс.% по отношению к массе указанного неформованного бетона.
- Неформованный бетон обладает содержанием Zr02 менее 1,5%, предпочтительно менее 1%, предпочтительно менее 0,5%.
- Неформованный бетон обладает следующим составом по весу, в общей сложности более чем на 95%:
- А1г03: от 81,5 масс.% до 98,5 масс.%, предпочтительно больше или равно 93 масс.%, и/или меньше или равно 97 масс.%
- SiC^: больше или равно 0,8 масс.%, предпочтительно больше или равно 1,5 масс.%, и/или меньше или равно 4 масс.%.
- Неформованный бетон содержит поверхностно-активный агент, предпочтительно от 0,075% до 1% поверхностно-активного агента.
Поверхностно-активное вещество представляет собой модифицированный поликарбоксилатный эфир
- Неформованный бетон содержит ускоритель схватывания. Настоящее изобретение также относится к свежеприготовленному
бетону, к выдержанному бетону и к выдержанному и спеченному бетону, в частности, в форме пола стеклоплавильной печи, печи, которые получают из неформованного бетона в соответствии с настоящим изобретением. Изобретение также относится к стеклоплавильной печи, включающей в себя выдержанный и спеченный бетон в соответствии с изобретением, в частности, в области, в которой этот бетон находится в контакте с расплавленным стеклом, в частности, с высококачественным стеклом, например, экстрабелым известково-натриевым стеклом. Выдержанный и спеченный бетон в соответствии с настоящим изобретением могут, в частности, использовать в качестве соединительного материала, в частности, для того, чтобы сцементировать блоки или плиты пола, в качестве нижнего слоя пола или в виде блока или плиты.
Настоящее изобретение также относится к способу изготовления выдержанного бетона, включающему следующие последовательные стадии:
получение неформованного бетона в соответствии с настоящим изобретением;
активация указанного неформованного бетона для получения свежеприготовленного бетона;
укладка указанного свежеприготовленного бетона;
выдерживание указанного свежеприготовленного бетона для получения выдержанного бетона;
спекание указанного выдержанного бетона.
Предпочтительно, на стадии 1) в качестве источника микрокремнезема используют исходный материал, содержащий более 90 масс.% диоксида кремния, предоставляемый в виде порошка, частицы которого имеют размер в диапазоне от 0,1 до 5 мкм и средний размер менее 1 мкм, в действительности -даже меньше 0,6 мкм, как, например, микрокремнезем, поставляемый Европейской Компанией Огнеупорных Продуктов (Societ6 Europeenne des Produits Refractaires).
Предпочтительно, на стадии 2) указанный неформованный бетон активируют путем добавления к нему некоего количества воды, предпочтительно - более 5 масс.% или более 6 масс.%, и/или менее 9 масс.%, менее 8 масс.%, менее 7 масс.%, предпочтительно от 5,5 масс.% до 6,9 масс.% по отношению к массе указанного неформованного бетона. Предпочтительно, на стадии 3) свежеприготовленный бетон перекачивают с помощью насоса, создающего давление при всасывании, меньшее или равное 180 бар, и/или транспортируют в место заливки с помощью потока, под действием силы тяжести, в жёлобе.
На этапе 3) свежеприготовленный бетон можно залить таким образом, чтобы выдержанный бетон входил в состав пола стеклоплавильной печи.
Предпочтительно, свежеприготовленный бетон заливают. Предпочтительно, он не подвергается какому-либо процессу вибрации перед выдерживанием.
Предпочтительно, на стадии 5) выдержанный бетон спекают при температуре между 1000°С и 1500°С, предпочтительно, в атмосфере воздуха, предпочтительно, при атмосферном давлении. Время спекания регулируется в зависимости от размеров продукта, подлежащего спеканию. Продолжительность стационарной фазы спекания, как правило, составляет от 1 до 20 часов, предпочтительно от 5 до 10 часов. В тех случаях, когда, в своём
рабочем положении выдержанный бетон может быть подвергнут таким условиям нагревания, которые способны сделать его спеченным, выдержанный бетон может быть введён в это положение, не будучи спеченным, и затем его спекают на месте. Определения
- Под термином "неформованный бетон" имеется в виду смесь частиц, способная затвердевать после активации.
- Активация - это процесс затвердевания. Активированное состояние обычно является результатом смачивания неформованного бетона водой или другой жидкостью. Влажный неформованный бетон в этом процессе называют "свежеприготовленный бетон".
- Твёрдую массу, получаемую, когда свежеприготовленный бетон становится твёрдым, называют "выдержанный бетон". Выдержанный бетон обычно состоит из комплекса крупных частиц, соединённых матрицей.
- Гидравлический цемент или "гидравлическое вяжущее" представляет собой вяжущее, которое в процессе активации приводит к гидравлическому схватыванию и выдерживанию, как правило, при температуре окружающей среды.
- "Размер" частиц дается обычно на основании характеристики распределения размеров частиц, полученной с помощью лазерного измерителя частиц, например, от Horiba.
Очевидно, что частицы, имеющие размер менее 10 мкм (которые составляют "фракцию меньше 10 мкм") включены в диапазон от 34% до 52% частиц, имеющих размер менее 40 мкм, и что частицы, имеющие размер менее 2 мкм, включены в частицы, имеющие размер менее 40 мкм и в те, которые имеют размер менее 10 мкм, и тому подобное.
- То, что называется "средним размером" комплекса частиц, обозначаемым D50, является размером, который разделяет частицы этого комплекса на первую и вторую группу, равные по весу, где первая и вторая группа включают в себя только те частицы, которые демонстрируют размер, больший или меньший, чем средний размер, соответственно.
- То, что называется "максимальным размером" является 99,5 процентилем (D99.5) указанного неформованного бетона.
-
- Под термином "примеси" понимают неизбежные составляющие, непреднамеренно и неизбежно вводимые с исходными материалами или являющиеся результатом реакций с этими составляющими. Примеси являются не необходимыми составляющими, но допустимыми составляющими. Предпочтительно, количество примесей составляет менее 2%, менее 1%, менее 0,5%, в действительности даже по существу равно нулю.
- При упоминании о Zr02, или об оксиде циркония следует понимать, что это означает ZrC> 2 и следы НГО2. Это объясняется тем, что небольшое количество Hf02, химически неотделимого от Zr02 в процессе плавления и проявляющего аналогичные свойства, всегда естественным образом присутствует в источниках оксида циркония с содержанием, как правило, менее 2%. Оксид гафния, таким образом, не рассматривается в качестве примеси. - Все проценты в данном описании являются весовыми процентами, если не указано иное.
Подробное описание Природа частиц
Предпочтительно, сумма комплексов (а), (Ь) и (с) составляет более 95 масс.%, предпочтительно более 97 масс.%, более предпочтительно более 98 масс.%, в действительности даже более 99 масс.% от массы неформованного бетона.
Предпочтительно, содержание оксида циркония в неформованном бетоне, в массовых процентах от массы неформованного бетона, составляет менее 1,5 масс.%, предпочтительно - менее 1 масс.%, в действительности даже менее 0,5 масс.%, в действительности по существу равно нулю. В одном варианте реализации оксид циркония является примесью, то есть не добавляется намеренно.
Предпочтительно, неформованный бетон обладает следующим составом по весу, в общей сложности более чем на 95%, предпочтительно в общей сложности более чем на 97%, более предпочтительно в общей сложности более чем на 98%, в действительности даже в общей сложности более чем на 98,9 %:
- Al203: от 81.5 масс.% до 98.5 масс.%
- Si02: от 0,8 масс.% до 7 масс.%.
Предпочтительно,
- AI2O3: больше или равна 85 масс.%, предпочтительно больше или равна 87 масс.%, предпочтительно больше или равна 90 масс.%, предпочтительно больше или равна 92 масс.%, предпочтительно больше или равна 93 масс.%, и/или меньше или равна 97%, и/или
- Si02: больше или равна 1 масс.%, предпочтительно больше или равна 1,5 масс.%, предпочтительно больше или равна 2 масс.%, и/или меньше или равна 5 масс.%, предпочтительно меньше или равна 4 масс.%. Неформованный бетон может также иметь состав, в массовых процентах и в общей сложности более чем на 97 %, предпочтительно, в общей сложности более чем на 98%, в действительности в общей сложности даже более чем на 98,9%, в котором:
- Al203: от 93 масс.% до 97 масс.%,
- Si02: от 2 масс.% до 4 масс.%.
В предпочтительном варианте реализации изобретения комплекс ((а) + (Ь) + (с)), имеет состав, остаток которого, составляющий 100% с AI2O3, Si02 и Zr02, состоит из СаО (что является результатом присутствия гидравлического цемента) и примесей. Примеси могут, например, представлять собой Na20, К20, металлические частицы и/или ТЮ2.
Частицы (а) могут быть образованы из одного или нескольких источников исходных материалов, демонстрирующих разный химический состав. Распределение размеров частиц также может различаться в зависимости от указанных источников.
В частности, могут быть использованы следующие источники:
Плавлено-литой огнеупорный продукт, такой как Jargal М, производимый и реализуемый компанией Societe Europeenne des Produits Refractaires, демонстрирующий следующий типичный химический состав: Al203: 95%, Si02: 0,5%, Na20: 4%, другие: 0,5%, размер частиц Jargal М предпочтительно составляет более 50 мкм и менее 10 мм;
- Плавлено-литой глинозём, поставляемый в виде порошка, частицы которого имеют размер преимущественно в диапазоне от 10 мкм до 10 мм;
- Пластинчатый глинозём, поставляемый в виде порошка, частицы которого имеют размер преимущественно в диапазоне от 10 мкм до 10 мм;
-
- Прокаленный глинозём, поставляемый в виде порошка, частицы которого имеют размер преимущественно в диапазоне от 1 мкм до 50 мкм;
- Реактивный глинозём или смесь реактивных глинозёмов, содержащая более 99% А120з, при этом средний размер частиц реактивного глинозёма предпочтительно варьирует от 0,5 мкм до 3 мкм. Предпочтительно, комплекс частиц (а) неформованного бетона:
- демонстрирует содержание глинозёма по массе более 92 масс.%, предпочтительно более 95 масс.%, более предпочтительно более 98 масс.%, предпочтительно более 99 масс.%, и/или
- составляет более 90 масс.%, предпочтительно более 91 масс.% и/или менее 96 масс.%, предпочтительно менее 94 масс.%, от веса неформованного бетона, и/или
- содержит реактивный глинозём в количестве по массе более 7 масс.%, более 10 масс.%, более 12 масс.%, и/или менее 18 масс.%, менее 16 масс.%, менее 15 масс.%, от веса неформованного бетона, и/или
- содержит прокаленный глинозём в количестве по массе более 10 масс.%, более 14 масс.%, и/или менее 25 масс.%, менее 22 масс.%, менее 20 масс.%, и/или
- содержит плавленно-литой глинозём в количестве по массе более 50 масс.%, более 55 масс.%, более 60 масс.%, и/или менее 75 масс.%, менее 70 масс.%, менее 65 масс.% от веса неформованного бетона. Предпочтительно, комплекс частиц (Ь) в неформованном бетоне:
- демонстрирует содержание кремнезёма по массе, более 90 масс.%, в действительности даже более 92 масс.%, в действительности даже более 95 масс.%, и/или
- составляет более 2 масс.%, предпочтительно более 3 масс.%, и/или менее 6 масс.%, предпочтительно менее 5 масс.%, от веса неформованного бетона.
Комплекс частиц (Ь) предпочтительно является порошком микрокремнезёма, который продаёт Societe Europeenne des Produits Refractaires. Этот стеклянный порошок кремнезёма включает в себя более 93 масс.% кремнезёма (ЭЮг), с частицами, имеющими размер от 0,1 до 5 мкм и средний размер 0,5 мкм.
Предпочтительно, присутствие кремнезёма позволяет уменьшить количество воды, необходимое для придания текучести свежеприготовленному бетону. По-видимому, очень мелкие частицы кремнезёма хорошо распределяются и затем позволяют получить хорошее связывание в выдержанном и спеченном бетоне. По этой причине считается, что предпочтительно иметь от 3 масс.% до 5 масс.% микрокремнезема в неформованном бетоне в соответствии с настоящим изобретением. Комплекс частиц (с) гидравлического цемента предпочтительно составляет более 3 масс.% и/или менее 6 масс.% от веса неформованного бетона.
Гидравлический цемент (с) может быть высокоглинозёмистым цементом или смесью различных цементов. Для того чтобы ограничить содержание извести (СаО), предпочтительно использовать цемент с высоким содержанием глинозёма, такой как цемент СА25 от Almatis. Цемент СА25 содержит более 78 масс.% AI2O3 и менее 19 масс.% СаО. Частицы цемента СА25 имеют средний размер около 8 мкм.
Предпочтительно, содержание глинозема в гидравлическом цементе составляет более 60 масс.%. Более предпочтительно, гидравлический цемент содержит в качестве основных компонентов глинозём и алюминаты кальция. Органические волокна (d) представляют собой, например, полипропиленовые, полиакрилонитрильные волокна или волокна поливинилового спирта. В одном варианте реализации неформованный бетон включает более 0,01 масс.% волокон. Предпочтительно, средняя длина (среднее арифметическое) этих волокон составляет более 6 мм, предпочтительно от 18 до 24 мм. Наличие органических волокон делает возможным улучшить прочность выдержанного бетона в сыром состоянии и ограничивает образование трещин во время сушки. Кроме того, органические волокна удаляются во время спекания или фазы подъема температуры в печи, создавая таким образом сеть мелких каналов, и делая возможным более эффективное удаление воды. Тем не менее, эти волокна не являются существенными. Кроме того, добавление волокон уменьшает способность свежеприготовленного свежего бетона к самовыравниванию. Наличие волокон в количестве выше 0,03 масс.% препятствует самовыравниванию свежеприготовленного бетона. Предпочтительно, неформованный бетон
содержит менее 0,03 масс.% волокон, в действительности по существу даже не содержит волокон. В одном варианте реализации неформованный бетон содержит менее 0,03 масс.% волокон, в действительности по существу даже не содержит волокон, имеющих длину более 6 мм, в частности от 18 до 24 мм.
Предпочтительно, неформованный бетон в соответствии с настоящим изобретением, также содержит по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество (е), предпочтительно в количестве от 0,1 масс.% до 1 масс.%, предпочтительно больше или равное 0,2 масс.%, и/или меньше 0,5 масс.%, более предпочтительно меньше 0,4 масс.%. Роль этого поверхностно-активного агента состоит, в частности, в модификации реологических свойств свежеприготовленного бетона таким образом, чтобы облегчить его перекачку. Предпочтительно используют поверхностно-активные агенты, выбранные из длинноцепочечных полифосфатов натрия, полиакрилатов натрия, полиакрилатов аммония модифицированных поликарбоксилатов и их смесей. Предпочтительно, поверхностно-активные вещества выбирают из модифицированных поликарбоксилатов, предпочтительно из группы модифицированных поликарбоксилатных эфиров, более предпочтительно на основе полиэтиленгликоля.
Предпочтительно, неформованный бетон в соответствии с настоящим изобретением также содержит по меньшей мере один ускоритель схватывания (f), предпочтительно в количестве от 0,01 масс.% до 0,15 масс.%. Ускорители схватывания хорошо известны специалистам в данной области. Распределение частиц по размерам
Предпочтительно, максимальный размер частиц неформованного бетона согласно изобретению меньше или равен 10 мм, предпочтительно меньше или равен 8 мм, болею предпочтительно меньше или равен 5 мм.
В одном варианте реализации фракция частиц размером более 500 мкм составляет более 40 масс.%, в действительности даже более 44 масс.%. В одном из вариантов реализации:
- фракция частиц размером более 500 мкм составляет более 40 масс.%, более 44 масс.% и менее 50 масс.%, и/или
- фракция частиц размером более 1250 мкм составляет более 8 масс.%, более 15 масс.%, более 19 масс.%, более 23 масс.% и менее 27 масс.%, и/или
-
- фракция частиц размером более 2500 мкм составляет более 4 масс.%, более 10 масс.%, более 13 масс.% и менее 17 масс.%. Предпочтительно, фракция частиц неформованного бетона размером частиц менее 500 мкм составляет более 50 масс.% от веса указанного неформованного бетона.
Предпочтительно, фракция частиц неформованного бетона размером от 40 мкм до 500 мкм составляет от 8 масс.% до 25 масс.%, предпочтительно более 9 масс.%, более 11 масс.% и/или менее 25 масс.%, менее 23 масс.%, менее 21 масс.%, менее 17 масс.%, менее 15 масс.% от веса указанного неформованного бетона.
Предпочтительно, частицы неформованного бетона распределены следующим образом, в массовых процентах:
- фракция меньше 0,5 мкм: больше или равна 5 масс.%, предпочтительно больше или равна 6 масс.% и/или меньше или равна 8 масс.% и/или
- фракция меньше 2 мкм: больше или равна 7,5 масс.%, предпочтительно больше или равна 8 масс.%, предпочтительно больше или равна 10 масс.% и/или меньше или равна 16 масс.%, предпочтительно меньше или равна 15 масс.%, предпочтительно меньше или равна 13 масс.% и/или
- фракция меньше 10 мкм: больше или равна 25 масс.%, предпочтительно больше или равна 27 масс.% и/или меньше или равна 40 масс.%, предпочтительно меньше или равна 35 масс.%, и/или
- фракция меньше 40 мкм: больше или равна 35 масс.%, предпочтительно более 37 масс.% и/или меньше или равна 50 масс.%, предпочтительно меньше или равна 47 масс.%, предпочтительно менее 43 масс.% и/или
- фракция от 2 мкм до 40 мкм: больше или равна 27 масс.% и/или меньше или равна 32 масс.%, предпочтительно меньше или равна 30 масс.%.
Предпочтительно, частицы неформованного бетона распределены следующим образом:
- фракция меньше 0,5 мкм: больше или равна 5 масс.%
- фракция меньше 2 мкм: от 7,5 масс.% до 16 масс.%
- фракция меньше 10 мкм: больше или равна 19 масс.%
- фракция меньше 40 мкм: от 34 масс.% до 50 масс.%
- фракция между 2 мкм и 40 мкм: от 26,5 масс.% до 34 масс.%.
Более предпочтительно, частицы неформованного бетона распределены следующим образом:
- фракция меньше 0,5 мкм: больше или равна 6 масс.%
- фракция меньше 2 мкм: от 8 масс.% до 15 масс.%
- фракция меньше 10 мкм: от 25 масс.% до 40 масс.%
- фракция меньше 40 мкм: от 35 масс.% до 47 масс.%
- фракция от 2 мкм до 40 мкм: от 27 масс.% до 32 масс.%.
Всё же предпочтительно, частицы неформованного бетона распределены следующим образом:
- фракция меньше 0,5 мкм: от 6 масс.% до 8 масс.%
- фракция меньше 2 мкм: от 10 масс.% до 13 масс.%
- фракция меньше 10 мкм: от 27 масс.% до 35 масс.%
- фракция меньше 40 мкм: от 37 масс.% до 43 масс.%
- фракция от 2 мкм до 40 мкм: от 27 масс.% до 30 масс.%.
Вне связи с какой-либо теорией, изобретатели считают, что фракция частиц размером от 2 мкм до 40 мкм в пределах от 26,5 масс.% до 34 масс.% облегчает укладку бетонной смеси под действием собственного веса, при этом указанные частицы стимулируют смещение частиц друг относительно друга и предотвращают сегрегацию. Фракция частиц размером от 2 мкм до 40 мкм в количестве более 34 масс.% или менее 26,5 масс.% лишает свежеприготовленный бетон его свойства "самовыравнивания". Для определения наиболее подходящего распределения частиц по размерам могут быть использованы модели уплотнения, такие как модель Fuller-Bolomey или модель Andreasen.
Неформованный бетон, согласно настоящему изобретению, может быть упакован в мешки или в барабаны. Предпочтительно, неформованный бетон готов к использованию, то есть включает в себя все компоненты, кроме воды. Применение
Для изготовления свежеприготовленного бетона, начиная с неформованного бетона, согласно настоящему изобретению, различные компоненты тщательно смешивают с некоторым количеством воды (д) от 5 масс.% до 9 масс.%, в действительности даже менее 8 масс.% или менее 7
масс.% по отношению к массе указанного неформованного бетона. Содержание воды может быть отрегулировано в зависимости от бетона. Преимущественно, этот свежеприготовленный бетон может транспортироваться непосредственно в стеклоплавильную печь, например, для производства нижнего слоя пола, путём перетекания под действием силы тяжести внутри желоба. Его также можно перекачать с помощью поршневого насоса. Затем можно произвести его простую заливку без вибрации. Выдержанный бетон в соответствии с настоящим изобретением затем оставляют стоять при комнатной температуре. Повышение температуры печи впоследствии приводит к спеканию выдержанного бетона, что ведёт к получению выдержанного и спеченного бетона в соответствии с настоящим изобретением. Температура спекания от 1000 до 1500°С является весьма подходящей. Если выдержанный бетон спекают в печи, время для поддержания в стационарной фазе может быть от 1 до 20 часов, предпочтительно от 5 до 10 часов.
Предпочтительно, спекание проводится на месте.
Неформованный бетон по изобретению также может быть использован для изготовления формованных компонентов, имеющих различные размеры, которые, в частности, предназначены для сборки в стеклоплавильной печи.
Примеры
Неограничивающие примеры, которые будут приведены ниже, даны с целью иллюстрации изобретения.
"Самовыравнивающаяся" природа и сегрегация оцениваются с помощью следующего теста:
В мешалке получают 25 кг свежеприготовленного бетона, с временем перемешивания, составляющим 15 минут, а затем выливают в предварительно смазанный бункер в форме усеченной пирамиды, направленной вниз и имеющей высоту, равную 320 мм, входное отверстие с верхним поперечным квадратным сечением, составляющим 350 мм х 350 мм и выходное отверстие с меньшим квадратным поперечным сечением, составляющим 130 х 130 мм, изначально закрытое с помощью люка.
Люк бункера впоследствии открывают резким движением, и свежеприготовленный бетон течет под собственным весом через выходное
отверстие, в верхний конец (на высоте 700 мм от земли) предварительно смазанного прямого полукруглого желоба из ПВХ, с диаметром 170 мм и длиной 1600 мм, при этом нижний конец желоба находится в 380 мм от земли. Свежеприготовленный бетон течет в желобе и выливается в форму, расположенную под желобом, под нижним концом желоба. Форма представляет собой деревянную форму, имеющую размеры 300 мм * 300 мм х 60 мм, которая смазана маслом и расположена на земле горизонтально. Свежеприготовленный бетон затем оставляют стоять, пока он не затвердеет в форме плиты.
Толщину плиты измеряяют на каждой из четырех боковых граней плиты, на обоих концах и в середине поверхности.
Самовыравнивающийся ("SL", self-leveling) характер считают присутствующим, если верхняя поверхность плиты оказывается по существу гладкой на глаз, и если разница "Е" между наименьшей и наибольшей измеренной толщиной меньше или равна 2 мм на каждой из четырех боковых граней.
После горячей сушки при 110°С в течение 24 часов, плиту распиливают на две части через её центр, тем самым открывая две поверхности распила. Сегрегация заставляет крупные частицы мигрировать, двигаясь от верхней поверхности плиты. Считается, что сегрегация есть, если поверхности распила демонстрируют слой цементного молока, который распространяется от верхней поверхности плиты на глубину "е", равную 3 мм или более. Композиции смесей твердых частиц (а) + (Ь) + (с) приведены в таблице 1. Распределения размеров частиц используемого плавлено-литого глинозёма также приведены.
Используемым обожженным алюминатом является глинозём HVA FG, продаваемый Almatis.
Микрокремнеземом является микрокремнезем, включающий в себя более 90 масс.% от массы кремнезема, предоставляемый в виде порошка, частицы которого имеют размер от 0,1 до 5 мкм и средний размер менее 0,6 мкм, Societe Europeenne des Produits Refractaires.
Используемым цементом является цемент CA25R, продаваемый Almatis. Химические составы свежеприготовленных тестируемых бетонов, а также
результаты проведённых тестов приведены в таблице 2. Все примеры включают 0,2 масс.% поверхностно-активного агента (длинноцепочечного полифосфата натрия для примеров от "Сотр 1" до "Сотр 3" и соединения семейства модифицированных поликарбоксилатных эфиров для других примеров). Выбор поверхностно-активного вещества из поверхностно-активных веществ, обычно используемых специалистами в данной области, будет основан на результатах простых тестов, таких, как те, которые описаны в настоящей заявке на патент, в соответствии с желаемым уровнем производительности (плотность полученного выдержанного бетона, дилатометрические свойства полученного выдержанного бетона). Все примеры, за исключением "Сотр 1", "Сотр 2" и "Сотр 3", включают в себя 0,1% ускорителя схватывания: Silubit BL05, продаваемый Zchimmer & Schwarz. В таблице 2, остаток, составляющий 100% вместе с AI2O3 + Si02 + Zr02 + органические волокна + поверхностно-активное вещество + ускоритель схватывания, состоит из СаО и примесей.
Добавление воды (д) дано в процентах по массе от неформованного бетона.
Распределение размеров частиц менее 500 мкм, измеренных с использованием лазерного измерителя частиц Horiba, также приводится в таблице 2.
оо чо г-
1Г> О
CQ И
0-1
CN Tt-
CN го
Результаты тестов
vscl pel
ация?
Нет
I Да
L Да
Нет
Нет
I Нет
j Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
е(мм)
SL?
Нет
Нет
Нет
Нет
Е (мм)
% частиц
? о о 5 Г_ 2- о *
6 *ю 5
23.5
23.5
23.5
20.9
20.5
14.3
10.2
14.3
14.3
От 2 до 40 мкм
13.9
13.9
13.9
25.3
26.5
28.2
32.2
33.5
34.8
28.2
28.2
% частиц (а) + (Ь) + (с)
1 ag |
45.7
45.7
45.7
57.2
58.1
53.8
55.6
55.6
56.5
53.8
53.8
-0 "г
I 0 о ё
22.2
22.2
22.2
36.3
37.6
39.5
43.6
46.2
46.3
39.5
39.5
10)0 б
15.6
15.6
15.6
27.9
28.7
31.2
35.1
37.8
37.5
31.2
31.2
мень ше 2 мкм
i ою г | 3d |
оз со
оз со
оз со
Состав свежеприготовленного бетона
Добав ления е
О о4 СО w
ю ю
со ю
оэ ю
1^-ю
м-со
со со
Содержание в масс.% (от массы неформованного бетона)
Орган ическ
ие волок
0.03
0.04
см о
см о
см о

ю см
ю см
ю см
ю см
ю см
ю см
<
90.8
90.8
90.8
95.9
95.8
со оз
со оз
СО ОЗ
со оз
Нет.
Е ^
Е " о " О
Е о
О ^
Эти результаты позволяют сделать следующие наблюдения:
- Примеры "Сотр 1, Сотр 2" и "Сотр 3" не проявляют самовыравнивающегося характера без сегрегации.
- Сравнение примеров "Сотр 1" и "Сотр 2" показывает, что увеличение содержания воды (изменено с 4,5 масс.% до 6,1 масс.%) не является достаточным для того, чтобы придать свежеприготовленному бетону самовыравнивающийся характер без сегрегации. Свежеприготовленный бетон "Сотр 2" является самовыравнивающимся, но проявляет сегрегацию. Увеличение содержания воды может привести к ухудшению свойств выдержанного бетона.
- Пример "Сотр 4", который находится за пределами настоящего изобретения, проявляет распределение частиц по размерам, отличное от такового для примера "Сотр 1", в частности, для него процент частиц размером в диапазоне от 2 мкм до 40 мкм составляет 25,3 масс.%. Этот пример не демонстрирует самовыравнивающийся характер.
- Пример 1, в соответствии с изобретением, демонстрирует сходное распределение частиц по размерам с таковым для примера "Сотр 4", но для него процент частиц размером между 2 мкм и 40 мкм равен 26,5 масс.%. Пример 1, что предпочтительно, проявляет самовыравнивающийся характер без сегрегации.
- Примеры 2, 3 и 4, согласно изобретению, демонстрируют составы, аналогичные примеру 1, с процентом частиц от 2 мкм до 40 мкм, равным 28,2 масс.%, 32,2% и 33,5 масс.%, соответственно. Эти примеры также, что предпочтительно, проявляют самовыравнивающийся характер без сегрегации. - Пример "Сотр 5", который находится за пределами настоящего изобретения, демонстрирует состав, сходный с таковыми для примеров от 1 до 4, однако для него процент частиц от 2 мкм до 40 мкм равен 34,8 масс.%. Этот пример не демонстрирует самовыравнивающийся характер.
- Примеры 2 и 5 демонстрируют, что ограниченное содержание волокон до 0,03 масс.% не нарушает самовыравнивающийся характер. Пример "Сотр 6", который находится за пределами настоящего изобретения, показывает, однако, что содержание волокон, равное 0,04 масс.% подавляет самовыравнивающийся характер.
-
Неформованный бетон из примера 2 является наиболее предпочтительным.
Как теперь ясно видно, настоящее изобретение относится к неформованному бетону, который делает возможным изготовление "самовыравнивающегося" свежеприготовленного бетона, то есть свежеприготовленного бетона, который может быть положен без процесса вибрации, и в котором не происходит сегрегации.
Кроме того, этот свежеприготовленный бетон можно перекачивать с давлением при всасывании, меньшим или равным 180 бар.
Наконец, другие тесты показали, что выдержанный и спеченный бетон в соответствии с настоящим изобретением приводит к формированию лишь небольшого количества дефектов или приводит к формированию дефектов вообще, когда он находится в контакте с расплавленным стеклом. Свежеприготовленный бетон в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, делает возможным изготовление, без процесса вибрации, выдержанного и спеченного бетона и, в частности, пола, в особенности - для стеклоплавильной печи, где выдержанный и спеченный бетон вступает в контакт с расплавленным стеклом. Несмотря на отсутствие процесса вибрации, этот выдержанный и спеченный бетон проявляет отличное поведение в процессе эксплуатации.
Конечно, настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами реализации, которые приведены в качестве иллюстративных не ограничивающих примеров.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Неформованный бетон, содержащий, в массовых процентах,
(a) от 87 масс.% до 98 масс.% частиц, содержащих более 90 масс.% по весу глинозёма,
(b) от 1 масс.% до 7 масс.% частиц микрокремнезема,
(c) от 1 масс.% до 8 масс.% частиц гидравлического цемента,
где фракция указанных частиц с размером менее 40 мкм распределена, в
процентах по массе по отношению к массе неформованного бетона,
следующим образом:
- фракция меньше 0,5 мкм: больше или равна 4 масс.%,
- фракция меньше 2 мкм: больше или равна 5 масс.%,
- фракция меньше 10 мкм: больше или равна 19 масс.%,
- фракция меньше 40 мкм: от 34 масс.% до 52 масс. %,
при условии, что процентное содержание по массе по отношению к массе неформованного бетона фракции от 2 мкм до 40 мкм составляет от 26,5 масс.% до 34 масс.%,
содержание Zr02, в процентах по массе от неформованного бетона составляет менее 2 масс.%, а содержание органических волокон в массовых процентах от массы неформованного бетона меньше или равно 0,03 масс.%.
2. Неформованный бетон по п. 1, содержащий от 0,075% до 1% поверхностно-активного вещества и/или содержащий ускоритель схватывания.
3. Неформованный бетон по п. 1 или п. 2, где гидравлический цемент составляет от 3 масс.% до 6 масс.% от веса неформованного бетона.
4. Неформованный бетон по любому из п.п. 1 - 3, где частицы неформованного бетона распределены следующим образом:
- фракция меньше 0,5 мкм: больше или равна 5 масс.%, и/или
- фракция меньше 2 мкм: больше или равна 7,5 масс.%, и/или
- фракция меньше 10 мкм: больше или равна 25 масс.%, и/или
- фракция меньше 40 мкм: больше или равна 35 масс.% и меньше или равна 52 масс.%, и/или
- фракция от 2 мкм и до 40 мкм: больше или равна 27 масс.% и/или меньше или равна 32 масс.%.
-
5. Неформованный бетон по любому из п.п. 1-4, где частицы неформованного бетона распределены следующим образом:
- фракция меньше 0,5 мкм: больше или равна 6 масс.%, и/или
- фракция меньше 2 мкм: больше или равна 8 масс.%, и/или
- фракция меньше 10 мкм: больше или равна 27 масс.%, и/или
- фракция меньше 40 мкм: больше или равна 37 масс.% и меньше или равна 52 масс.%, и/или
- фракция от 2 мкм до 40 мкм: меньше или равна 30 масс.%.
6. Неформованный бетон по любому из п.п. 1-5, где частицы неформованного бетона распределены следующим образом:
- фракция меньше 0,5 мкм: меньше или равна 8 масс.%, и/или
- фракция меньше 2 мкм: больше или равна 10 масс.%, и/или
- фракция меньше 10 мкм: меньше или равна 40%, и/или
- фракция меньше 40 мкм: меньше или равна 50 масс.% и меньше или равна 34 масс.%.
7. Неформованный бетон по любому из п.п. 1-6, где частицы неформованного бетона распределены следующим образом:
- фракция меньше 2 мкм: меньше или равна 16 масс.%, и/или
- фракция меньше 10 мкм: меньше или равна 35 масс.%, и/или
- фракция меньше 40 мкм: меньше или равна 47 масс.% и больше или равна 34 масс.%.
8. Неформованный бетон по любому из п.п. 1 - 7, где частицы неформованного бетона распределены следующим образом:
- фракция меньше 2 мкм: меньше или равна 15 масс.% и/или
- фракция меньше 40 мкм: меньше или равна 43 масс.% и больше или равна 34 масс.%.
9. Неформованный бетон по любому из п.п. 1-8, где частицы неформованного бетона распределены следующим образом:
- фракция меньше 2 мкм: меньше или равна 13 масс.%.
10. Неформованный бетон по любому из п.п. 1 - 9, где содержание Zr02 менее 1,5 масс.%.
11. Неформованный бетон по п. 10, где содержание Zr02 менее 1 масс.%.
12. Неформованный бетон по п. 11, где содержание Zr02 менее 0,5 масс.%.
13. Неформованный бетон по любому из п.п. 1-12, обладающий следующим составом, в объеме более 95%:
- Al203: от 81.5 масс.% до 98.5 масс.%
- Si02: больше или равно 0,8 масс.%.
14. Неформованный бетон по п. 13, обладающий следующим составом:
- Al203: больше или равно 93 масс.% и/или
- Si02: больше или равно 1,5 масс.%.
15. Неформованный бетон по п. 13 или п. 14, обладающий следующим составом:
- Al203: меньше или равно 97 масс.% и/или
- Si02: меньше или равно 4 масс.%.
16. Неформованный бетон по любому из п.п. 1-15, где поверхностно-активное вещество представляет собой модифицированный поликарбоксилатный эфир.
17. Неформованный бетон по любому из п.п. 1-16, где максимальный размер частиц меньше или равен 10 мм.
18. Неформованный бетон по любому из п.п. 1-17, где содержание частиц размером менее 500 мкм составляет более 50 масс.% от массы указанного неформованного бетона.
19. Неформованный бетон по любому из п.п. 1-18, где содержание частиц размером от 40 мкм до 500 мкм составляет от 8 масс.% до 25 масс.%, по отношению к массе указанного неформованного бетона.
20. Способ производства выдержанного и спеченного бетона,
включающий следующие последовательные стадии:
1) подготовка неформованного бетона;
2) активация указанного неформованного бетона для получения
свежеприготовленного бетона;
3) укладка указанного свежеприготовленного бетона;
4) выдерживание указанного свежеприготовленного бетона для
получение выдержанного бетона;
5) спекание указанного выдержанного бетона;
причем, согласно данному способу, неформованный бетон на стадии 1) соответствует неформованному бетону по любому из п.п. 1 - 19, и согласно данному способу, на стадии 3) свежеприготовленный бетон заливают и не подвергают какому-либо процессу вибрации перед выдерживанием.
21. Способ по п. 20, где на стадии 1) в качестве источника
микрокремнезема используют исходный материал, содержащий более 90
масс.% кремнезёма, представленного в форме порошка, частицы которого
имеют размер от 0,1 до 5 мкм и средний размер менее 1 мкм.
22. Способ по п. 20 или п. 21, где на стадии 2) указанный неформованный
бетон активируют путем добавления к нему воды в количестве от 5 масс.% до
9 масс.% по отношению к массе указанного неформованного бетона.
23. Способ по любому из п.п. 20 - 22, где на стадии 3) свежеприготовленный бетон перекачивают с помощью насоса, создающего давление при всасывании, меньшее или равное 180 бар, и/или транспортируют в место заливки с помощью потока в желобе под действием силы тяжести.
24. Способ по любому из п.п. 20 - 23, где на стадии 3) свежеприготовленный бетон заливают таким образом, что указанный выдержанный и спеченный бетон представляет собой пол стеклоплавильной печи.
WO 2013/132442
PCT/IB2013/051768
WO 2013/132442
PCT/IB2013/051768
WO 2013/132442
PCT/IB2013/051768
WO 2013/132442
PCT/IB2013/051768
WO 2013/132442
PCT/IB2013/051768
WO 2013/132442
PCT/IB2013/051768
WO 2013/132442
PCT/IB2013/051768
WO 2013/132442
PCT/IB2013/051768
WO 2013/132442
PCT/IB2013/051768
WO 2013/132442
PCT/IB2013/051768