Badania nad otrzymywaniem betonu ogniotrwałego z udziałem tialitu

• Autorzy: Majchrowicz Izabela , Jedynak Leszek

Warianty tytułu

EN

Research on the preparation of castable with thialite

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Przeprowadzono badania nad otrzymaniem betonu ogniotrwałego z udziałem tialitu (Al2TiO5). Badania obejmowały dwa sposoby wprowadzenia tialitu do składu betonu ogniotrwałego: 1. – syntezę proszku tialitu i wprowadzenie go do składu korundowego betonu nisko – i ultranisko-cementowego w ilości 10%, 2. – syntezę tialitu in-situ w korundowym betonie nisko-, ultranisko– i bezcementowym. Wykonano próbki betonów oraz oznaczono ich wytrzymałość na zginanie i na ściskanie oraz porowatość otwartą i gęstość pozorną zgodnie z normą PN-EN ISO 1927-6. Wykonano również badania własności wysokotemperaturowych próbek: odporności na wstrząs cieplny przez ogrzewanie w 950 °C i chłodzenie w wodzie, ogniotrwałości pod obciążeniem oraz wtórnej rozszerzalności i skurczliwości cieplnej. Przeprowadzono badania odporności materiałów na korozyjne działanie ciekłego aluminium. Własności otrzymanych betonów z dodatkiem tialitu porównano z własnościami betonów bez tego dodatku. Badania wykazały, że sposób otrzymania betonu tialitowego (wprowadzenie gotowego tialitu lub otrzymanie in-situ) wpływało na jego własności mechaniczne i fizyczne. Betony z dodatkiem gotowego tialitu charakteryzowały się lepszymi własnościami w porównaniu do betonów z tialitem powstałym in-situ. Na własności betonów miała również wpływ zawartość cementu: zwiększenie zawartości cementu prowadziło do poprawy wytrzymałości mechanicznej, zwiększenia gęstości pozornej i obniżenia porowatości otwartej. Można zatem stwierdzić, że zwiększenie dodatku cementu wywierało korzystny wpływ na własności betonu w temperaturze otoczenia. W przypadku własności wysokotemperaturowych badania wykazały, że ogniotrwałość pod obciążeniem i rozszerzalność cieplna betonów z gotowym tialitem były nieco gorsze w porównaniu do betonów referencyjnych (bez dodatku tialitu). Z kolei porównując odporność na wstrząs cieplny betonów ultraniskocementowych, beton z dodatkiem tialitu charakteryzował się nieco większą odpornością. Różnice we własnościach wysokotemperaturowych pomiędzy betonami z tialitem i betonami bez dodatku nie były znaczące prawdopodobnie z powodu małego udziału tialitu w składzie. Być może większy udział tialitu prowadziłby do bardziej wyraźnej poprawy własności wysokotemperaturowych betonów. Betony zawierające tialit były odporne na działanie ciekłego aluminium, co pozwala na ich stosowanie w kontakcie z tym metalem.

EN

Investigation was carried out on the possibility of obtaining a castable with thialite (Al2TiO5) addition. The research involved two ways of introducing tialite into the composition of castable: i. the synthesis of tialite powder and its introduction into the high-alumina low- and ultra-low-cement castable in an amount of 10%, ii. in-situ tialite synthesis in high-alumina low-, ultra-low– and zero-cement castable. Castable samples were prepared and their bending and compressive strength as well as open porosity and bulk density were determined in accordance with standard PN-EN ISO 1927-6. High-temperature properties of samples such as resistance to thermal shock by heating at 950 °C and cooling in water, refractoriness under load and thermal expansion were investigated. Tests of the corrosive resistance to the liquid aluminium were carried out. The properties of castables containing the addition of thialite were compared with the properties of the reference castable. Studies have shown that the method of obtaining thialite castable (introduction of ready-made thialite or prepared in-situ) affected its mechanical and physical properties. Castables with the addition of ready-made thialite had better properties compared to castables with thialite formed in-situ. The alumina cement content also influenced the castable properties: increasing the cement content led to an improvement in mechanical strength, an increase in apparent density and a decrease in open porosity. It can therefore be concluded that increasing the cement addition had a beneficial effect on the concrete properties at ambient temperature. In the case of high temperature properties, studies have shown that refractoriness under load and thermal expansion of castables with ready-made thialite were slightly worse compared to reference castables (without the addition of thialite). In turn, comparing the resistance to thermal shock of ultra-low-cement castables, material with the addition of thialite was slightly more resistant. Differences in high temperature properties between castables with thialite and reference castables were not significant, probably due to the relatively low content of thialite in the composition. Perhaps a larger content of thialite would lead to a more pronounced improvement in the high-temperature properties of castables. Thialite containing castables were resistant to liquid aluminium, which allows their use in contact with this metal.

Słowa kluczowe

PL

beton ogniotrwały; tialit; wytrzymałość; własności wysokotemperaturowe; odporność korozyjna

EN

castable; thialite; strength; high-temperature properties; corrosion resistance

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 72, nr 2
• Strony: 111--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Majchrowicz Izabela

• Sieć Badawcza „Łukaszewicz”, Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Oddział Materiałów Ogniotrwałych w Gliwicach, ul. Toszecka 99, 44-100 Gliwice

autor

Jedynak Leszek

• Polska Ceramika Ogniotrwała „Żarów” S.A., ul. Hutnicza 1, 58-130 Żarów

Bibliografia

• [1] Thomas, H. A. J., Stevens, R.: Aluminium titanate – a literature review, Brit. Ceram. Transact., 88, 4, (1989), 144-190.
• [2] Segadaes, A. M., Morelli, M. R., Kiminami, R. G. A.: Combustion synthesis of aluminium titanate, J. Eur. Ceram. Soc., 18, 7, (1998), 771-781.
• [3] Ohya, Y., Nakagawa, Z.: Grain-boundary microcracking due to thermal expansion anisotropy in aluminum titanate ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 70, 8, (1987), 184-186.
• [4] Buscaglia, V., Nanni, P., Battilana, G., Aliprandi, G., Carry, C.: Reaction sintering of aluminium titanate: I – Effect of MgO addition, J. Eur. Ceram. Soc., 13, 5, (1994), 411-417.
• [5] Buscaglia, V., Nanni, P., Battilana, G., Aliprandi, G., Carry, C.: Reaction sintering of aluminium titanate: II – Effect of different alumina powders, J. Eur. Ceram. Soc., 13, 5, (1994), 419-426.
• [6] Kajiwara, M.: Sintering and properties of stabilized aluminum titanate, Brit. Ceram. Transact., 86, 3, (1987), 77-80.
• [7] Huang, Y. X., Senos, A. M. R., Baptista, J. L.: Effect of excess SiO2 on the reaction sintering of aluminium titanate – 25 vol.% mullite composites, Ceram. Int., 24, 3, (1998), 223-228.
• [8] Prasadarao, A. V., Selvaraj, U., Komerneni, S., Bhalla, A. S., Roy, R.: Enhanced densification by seeding of sol-gel derived aluminum titanate, J. Am. Ceram. Soc., 75, 6, (1992), 1529-1533.
• [9] Parker, F. J., Rice, R. W.: Correlation between grain size and thermal expansion for aluminum titanate materials, J. Am. Ceram. Soc., 72, 12, (1989), 2364-2366.
• [10] Kim, I. J., Zhao, F., Gong, J., Lee, K. S., Han, I. S., Kuk, W. S.: Thermal durability of aluminum titanate – mullite composites with high thermal shock resistance, J. Ceram. Proc. Res., 4, 2, (2003), 71-79.
• [11] Buscaglia, V., Alvazzi Delfrate, M., Leoni, M., Bottino, C., Nanni, P.: The effect of MgAl2O4 on the formation kinetics of Al2TiO5 from Al2O3 and TiO2 fine powders, J. Mater. Sci., 31, 7, (1996), 1715-1724.
• [12] Ishitsuka, M., Sato, T., Endo, T., Shimada, M.: Synthesis and thermal stability of aluminum titanate solid solutions, J. Am. Ceram. Soc., 70, 2, (1987), 69-71
• [13] Jedynak, L., Trochimowicz, T.: Badania nad otrzymywaniem i własnościami ogniotrwałych tworzyw hialitowych pod kątem ich zastosowania w przemyśle metali nieżelaznych, Sprawozdanie nr 3453/100271/BT/2004.