Norsugniai atsparus betonasir paprastas betonas turi panašius pavadinimus ir išvaizdą, ir abu daugiausia susidaro pilant ar taranuojant statybos metu, jie turi esminių medžiagų sistemų, fizinių ir cheminių savybių, aptarnavimo aplinkos, funkcinės padėties ir inžinerinės taikymo logikos skirtumų. Jie priklauso dviem skirtingoms techninėms kategorijoms, būtent ugniai atsparioms medžiagoms ir civilinėms statybinėms medžiagoms, ir negali būti naudojamos pakaitomis arba viena kitos pakeisti.
I. Medžiagos sudėtis ir surišimo mechanizmas
Ugniai atsparus betonas yra tipiška amorfinė ugniai atspari medžiaga, kurios šerdyje yra „aukštas{0}}temperatūrinis stabilumas“ ir „struktūrinis atsparumas“. Jo užpildai paprastai yra aukštos -lydymosi- mineralinės žaliavos, pvz., aukštos- aliuminio oksido boksito klinkeris, lydytas aliuminio oksidas, mulitas, silimanitas arba silicio karbidas, kurie buvo kalcinuoti aukštoje -temperatūroje. Dalelių dydžio pasiskirstymas yra griežtai sukurtas taip, kad subalansuotų tankį ir atsparumą šiluminiam smūgiui; miltelių medžiagos apima smulkius miltelius ir atitinkamų medžiagų aktyvius mikro-miltelius (pvz., aliuminio oksido mikro-miltelius, silicio dioksido mikro-miltelius), naudojamus užpildyti tuštumas ir sustiprinti sukepinimo veiklą. Rišiklis yra raktas į kambario -temperatūrą ir veikimą aukštoje{12}}temperatūroje. Įprasti tipai: didelio aliuminio oksido cementas (vandens -kietėjantis rišiklis, tinka vidutinės ir žemos temperatūros sąlygoms), natrio / kalio silikatas (sukietintas rūgštimi, tam tikras atsparumas šarminiam fosforo erozijai). fosfatas, sudarantis trimatę tinklo struktūrą, aukštoje temperatūroje virstantis keramine faze, pasižymintis puikiomis karštosios būsenos stiprumo ir anti{17}}skilimo savybėmis, ir pastaraisiais metais sparčiai besivystančios sol-gelinės rišikliai (pvz., aliuminio solas, silicio dioksidas). Skirtingos klijavimo sistemos atitinka skirtingus konstrukcijų langų periodus, kietėjimo režimus ir galutinius eksploatacinių temperatūrų diapazonus.
Priešingai, paprastas betonas priklauso tipinei vandeniu -kietėjančių cementinių medžiagų sistemai, kurios cementinis komponentas yra bendras portlandcementis (daugiausia P·O 42,5 arba 52,5 klasė), o užpildai naudojant natūralų upės smėlį, skaldą arba pagamintą smėlį ir žvyrą, griežtai laikantis gradacijos specifikacijų; maišymo vanduo dalyvauja cemento klinkerio mineralų (C₃S, C₂S ir kt.) hidratacijos reakcijoje, sudarydamas tinklinę struktūrą, kurios pagrindinė medžiaga yra kalcio silikato hidratas (C-S-H gelis), kurį papildo kalcio hidroksidas, ettringitas ir kiti produktai, sudarantys apkrovos{6} pagrindą kambario temperatūroje. Jo eksploatacinių savybių raida labai priklauso nuo hidratacijos laipsnio ir aplinkos temperatūros bei drėgmės sąlygų, todėl trūksta gebėjimo restruktūrizuotis esant aukštai temperatūrai.
II. Aptarnavimo temperatūra ir atsparumas ugniai
Ugniai atsparaus monolitinio betono projektavimo tikslas – ilgą laiką atlaikyti aukštos{0}}temperatūrines šilumines apkrovas. Pagal nacionalinį standartą GB/T 29921-2013Ugniai atsparūs liejiniai" ir pramonės praktika, ilgalaikė įprastinio aliuminatinio cemento-sujungto ugniai atsparaus betono eksploatavimo temperatūra yra 900–1250 laipsnių, o trumpalaikė maksimali temperatūra yra iki 1350 laipsnių. Priešingai, fosfato -sujungimo sistema dėl dehidratacijos ir kaitinimo susidaro polikondensacijai. Aukšto -lydymosi- taško keramikos fazės, pvz., AlPO₄, gali išlaikyti ilgalaikę 1450–1650 laipsnių eksploatacinę temperatūrą, o atsparumas paprastai viršija 1700 laipsnių, o kai kurios chromo aliuminio oksido arba cirkonio aliuminio oksido sistemos net viršija 1800 laipsnių atsparumą šiluminio smūgio stabilumas (atsparumas įtrūkimams ir skilimui, kai kartojamas greitas kaitinimas ir aušinimas), aukštos temperatūros tūrio stabilumas (liekamasis tiesinio pokyčio greitis reguliuojamas ±0,5 %) ir atsparumas dilimui ir erozijai esant aukštai -temperatūrai dujų srautui.
Paprastas betonas visiškai netinka aukštai{0}}temperatūrai. Kai temperatūra pakyla iki maždaug 300 laipsnių, hidratacijos produktuose esantis kalcio hidroksidas pradeda dehidratuoti; virš 400 laipsnių C-S-H gelio struktūra labai pablogėja, o stiprumas smarkiai sumažėja; po 500 laipsnių cemento akmuo iš esmės praranda savo sukibimą, akivaizdų miltelius ir skilimus. Jei jį veikia atvira liepsna arba staiga aukšta temperatūra, jis taip pat gali sprogti dėl staigaus garų slėgio padidėjimo, kurį sukelia vidinio laisvo vandens išgaravimas. Todėl jo projektinės eksploatacinės temperatūros riba yra griežtai ribojama iki žemesnės nei 400 laipsnių kambario temperatūros ir tinka tik konstrukcinėms apkrovoms{10}}laikyti ir gaubto funkcijoms normaliomis klimato sąlygomis.
III. Cheminės savybės ir prisitaikymas prie atmosferos
Ugniai atsparus betonas turi aiškią klasifikavimo sistemą, pagrįstą pagrindinių komponentų rūgštingumu arba šarmingumu ir jų reakcijos su krosnies dujomis aukštoje temperatūroje tendencijomis. Jis skirstomas į tris pagrindines kategorijas: rūgštinę (pvz., silicio dioksidas, pusiau -silicio dioksidas), neutralią (pvz., didelio aliuminio oksido, korundas, silicio karbido) ir šarminę (pvz., magnezija, magnezijos-aliuminio spinelis, dolomitas). Ši klasifikacija tiesiogiai aptarnauja sudėtingas ir kintamas darbo atmosferas pramoninėse krosnyse. Pavyzdžiui, kokso krosnies degimo kameroje, kur reikalingas atsparumas redukuojančioms dujoms (CO, H₂), pirmenybė teikiama neutralioms arba šarminėms sistemoms; stiklo lydymo krosnies regeneracinėje kameroje, kur susidaro labai oksiduojančios aukštos temperatūros dūmų dujos ir šarminiai garai, pirmenybė teikiama šarmams atsparioms cirkonio oksido arba lydyto mulito{6}}pagrindo medžiagoms; o spalvotųjų metalų lydymo atgarsio krosnyse, kur kontaktas su sieros -turinčiomis ėsdinančiomis dūmų dujomis, būtini specialūs fosfatu-surišti aliuminio oksido lydiniai, atsparūs SO₂ erozijai.
Paprastas betonas yra stipriai šarminis (pH vertė viršija 12,5), o jo hidratacijos produktai lengvai neutralizuojami su rūgštinėmis terpėmis (pvz., pramoninėmis rūgščių rūku, rūgštiniu lietumi ir rūgštaus dirvožemio tirpalais), todėl ištirpsta kalcio druskos, padidėja poringumas ir sumažėja stiprumas. Jis taip pat neturi veiksmingo atsparumo koroziniams jonams, tokiems kaip chlorido ir sulfato jonai. Be to, jis nėra stabilus specialiose atmosferose, tokiose kaip redukavimo, angliavandenių arba azotavimo sąlygos. Todėl jo naudojimo aplinka yra labai ribota ir rekomenduojama tik esant sausoms, neutralioms arba silpnai šarminėms bendroms atmosferos sąlygoms. Jis neturi būti veikiamas stipriai ėsdinančios terpės arba sandarios aukštą -temperatūrą mažinančios aplinkos.
IV. Taikymo sritys ir funkcinės padėties nustatymas
Pagrindinė ugniai atsparaus betono vertė yra „šilumos barjero“ kūrimas aukštoje{0}}temperatūrinėje pramoninėje įrangoje. Jo funkcijos yra sudėtingos ir specializuotos: ji turi ne tik palaikyti pamušalo konstrukciją, bet ir atlikti daugybę užduočių, tokių kaip šilumos izoliacija ir konservavimas, atsparumas šlakų įsiskverbimui, apsauga nuo dujų srauto erozijos ir šiluminio įtempio poveikio buferis. Tipiški panaudojimo scenarijai apima aukštakrosnių geležies sriegimo kanalą, išlydyto geležies kaušų darbinį sluoksnį, sferinę viršutinę dalį ir plieno pramonėje naudojamų karšto srauto krosnių plytų pagrindą; greitojo lydymo krosnies reakcijos bokštas, rotacinių anodinių krosnių dangtis ir šlako linija spalvotosios metalurgijos srityje; statybinių medžiagų pramonės cementinių rotacinių krosnių priekinės ir galinės krosnių žiotys ir skaidymo krosnių kūgiai; ir etileno krekingo krosnių spinduliuojančios dalies pamušalas bei katalizinio krekingo įrenginių regeneratorių vidinis pamušalas naftos chemijos pramonėje. Šiose srityse ugniai atsparus betonas dažnai veikia kartu su suformuotomis ugniai atspariomis plytomis, pluošto moduliais ir inkariniais varžtais, kad sudarytų visą šiluminę sistemą.
Kita vertus, paprastas betonas orientuojasi į mechaninį patikimumą ir prisitaikymą prie aplinkos per visą civilinės inžinerijos projektų gyvavimo ciklą. Jame pabrėžiamos tokios savybės kaip atsparumas gniuždymui, nepralaidumas, atsparumas užšalimui-atšildymo ciklams, armatūros strypų sukibimo stiprumas ir ilgalaikė valkšnumo kontrolė esant normaliai temperatūrai ir sąlygoms. Jo pritaikymas apima įvairias sritis, įskaitant statybines konstrukcijas (sijas, plokštes, kolonas, kirptas sienas, pamatų plokštes), transporto infrastruktūrą (greitkelio pagrindo ir paviršiaus sluoksnius, geležinkelio pabėgius, tiltų atramas ir atramas), vandens apsaugos įrenginius (užtvankų išsiliejimą, kanalų apmušalus) ir komunalinę inžineriją (tunelių konstrukcijas, tikrinimo šulinius, kelių pagrindo sluoksnius). Įprasto betono projektavimo pagrindas yra „Betoninių konstrukcijų projektavimo kodeksas“ (GB 50010) ir „Įprasto betono proporcijų sudarymo kodeksas“ (JGJ 55), pabrėžiantis standartizavimą, masinę gamybą ir ekonomiškumą, o ne aukštą -temperatūrą.
V. Statybos metodai ir kietėjimo sistemos
Nors abiejų tipų betone naudojami įprasti procesai, tokie kaip priverstinis maišymas maišytuve, siurbimas ar liejimas rankiniu būdu ir vibracinis tankinimas, techniniai valdymo taškai yra gana skirtingi. Ugniai -atsparus betonas yra labai jautrus įpilamo vandens kiekiui: per didelis vandens kiekis padidins poringumą, sumažins atsparumą aukštai-temperatūroje ir padidins įtrūkimų riziką kepimo stadijoje; per mažai vandens sukels nepakankamą sklandumą ir sunku pasiekti tankų sutankinimą. Faktinėje konstrukcijoje apdirbamumas dažnai reguliuojamas pridedant didelio-efektyvumo vandens reduktorių ir lėtintuvų, o srutų takumo vertė (tokią, kokia nustatoma atliekant nuosėdų bandymą) ir pradinis bei galutinis stingimo laikas yra griežtai stebimi. Po formavimo jis turi praeiti du svarbius etapus: pirma, natūralų džiūvimą (paprastai ne trumpesnį kaip 24–48 val.), kad laisvas vanduo lėtai išeitų ir išvengtų paviršiaus susitraukimo įtrūkimų; tada įgyvendinamas sistemingas kepimo režimas - su pakopiniais kaitinimo greičiais (pvz., Mažiau nei 15 laipsnių per valandą), pastovios temperatūros platformomis (pvz., 300 laipsnių , 600 laipsnių ir 900 laipsnių palaikymu kelias valandas) ir galutine tiksline temperatūra. Bendras laikotarpis paprastai yra ne trumpesnis kaip 7 dienos, kad būtų užtikrintas visiškas rišiklio konvertavimas, kruopštus drėgmės pašalinimas ir viso keraminio sujungimo tinklo susidarymas. Ugniai atsparus betonas, kuris nebuvo iškeptas standartiškai, po eksploatacijos gali suskilti ar net sugriūti.
Kita vertus, įprasto betono konstrukcija orientuota į efektyvumą ir valdomumą: tokie parametrai kaip vandens -cemento santykis, nuosmukis ir pelėsių temperatūra turi aiškias ribas; vibracija siekiama pašalinti korinius ir duobėtus paviršius bei užtikrinti tankumą; standartinis kietėjimas atliekamas esant uždengtam drėgmės sulaikymo, pastovios temperatūros (20±2 laipsniai) ir prisotintos drėgmės (didesnė arba lygi 95%) sąlygomis, o po 28 dienų gali pasiekti daugiau nei 95% suprojektuoto stiprumo laipsnio. Didelės-tūrio konstrukcijose taip pat imamasi temperatūros kontrolės priemonių, kad per dideli temperatūrų skirtumai viduje ir išorėje nesukeltų įtrūkimų. Visas procesas nereikalauja jokių aukštos temperatūros terminio apdorojimo{9}} etapų, trumpas paleidimo laikotarpis ir mažos valdymo išlaidos.
nors ugniai atsparus betonas ir paprastas betonas patenka į „betono“ kategoriją, jų pobūdis iš esmės skiriasi: pirmoji yra funkcionali speciali medžiaga, kuriai būtina aukšta -temperatūra, ji yra pagrįsta medžiagai būdingu atsparumu ugniai ir yra suprojektuota su kelių faktorių sujungimo sąlygomis kaip riba; pastaroji yra pagrindinė konstrukcinė medžiaga, kurios pagrindinis dėmesys skiriamas mechaninėms savybėms esant normaliai temperatūrai, garantuojamas ilgalaikis -patvarumas ir pagal standartizuotą statybos kelią. Abi turi savo sistemas žaliavų šaltinių, paruošimo principų, eksploatacinių savybių apibūdinimo metodų, kokybės priėmimo standartų ir techninių paslaugų grandinių požiūriu. Inžinerinėje praktikoje būtina atlikti specializuotą atranką ir schemų projektavimą, bendradarbiaujant ugniai atsparių medžiagų inžinieriams ir konstrukcijų inžinieriams, remiantis visapusiškais veiksniais, tokiais kaip įrangos darbo temperatūra, atmosferos savybės, šilumos apkrovos charakteristikos, mechaninis atsparumas dilimui ir priežiūros reikalavimai. Empirizmas, taikymas pagal analogiją arba supaprastinimas ir pakeitimas yra griežtai draudžiami. Tik tiksliai suderinus medžiagų charakteristikas su eksploataciniais reikalavimais galima užtikrinti saugų, efektyvų ir ilgalaikį aukštos temperatūros pramoninės įrangos veikimą.
