Synthesis of ceramic protective SHS-coatings for refractory concretes

Abstract

The presented investigations were performed concerning production of protective SHS-coatings based on the Al–SiO2 system for protection of concrete. Quartz sand and kaolin were used as silicon-containing components. The thermal analysis has shown that in some cases incorporation of additions allows increasing the intensity of SHS process. The X-ray phase analysis indicated that a phase composition of coatings mainly consists of mullite, sillimanite, corundum and residual quartz. The SHS-synthesized ceramic materials, and coatings obtained on their base, were investigated regarding the physicochemical and thermal properties such as density, porosity, adhesion strength, temperature coefficient of linear expansion, fire protection and thermal resistance. It has been found that additions have an influence on the above-mentioned properties, and high adhesion strength is characteristic of coatings that contain additions of titanium dioxide and boric acid. The investigations resulted in the development of coating compositions based on the Al–SiO2 system and various additions for protection of different structural elements.

Prezentowane badania przeprowadzono w odniesieniu do wytwarzania metodą SHS pokryć ochronnych bazujących na układzie Al–SiO2, aby chronić beton. Wykorzystano piasek kwarcowy i kaolin jako składniki zawierające krzem. Analiza termiczna pokazała, że w pewnych przypadkach wprowadzenie dodatków pozwoliło na zwiększenie intensywności procesu SHS. Rentgenowska analiza fazowa ujawniła, że pokrycia złożone są głównie z mullitu, sillimanitu, korundu i kwarcu resztkowego. Zsyntezowane metodą SHS materiały i pokrycia otrzymane na ich bazie badano w odniesieniu do ich właściwości fizykochemicznych i cieplnych takich jak gęstość, porowatość, wytrzymałość adhezyjna, współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej, ochrona ogniowa i odporność termiczna. Stwierdzono, że dodatki mają wpływ na wspomniane właściwości, a wysoka wytrzymałość adhezyjna jest charakterystyczna dla pokryć zawierających dodatki tlenku tytanu i kwasu borowego. Przeprowadzone badania doprowadziły do opracowania składów pokryć, opartych na układzie Al–SiO2 i różnych dodatkach, przeznaczonych do ochrony różnych elementów konstrukcyjnych.