Iakovatrostalni betoni obični beton imaju slična imena i izglede, a oba se uglavnom formiraju izlijevanjem ili nabijanjem tijekom izgradnje, imaju temeljne razlike u sustavima materijala, fizičkim i kemijskim svojstvima, radnim okruženjima, funkcionalnom položaju i logici inženjerske primjene. Pripadaju dvjema različitim tehničkim kategorijama, odnosno vatrostalnim materijalima i građevinskim materijalima, te se ne mogu koristiti međusobno ili zamijeniti.
I. Sastav materijala i mehanizam vezivanja
Vatrostalni beton tipičan je amorfni vatrostalni materijal čija jezgra leži u "visokoj-temperaturnoj stabilnosti" i "kapacitetu zadržavanja strukture". Njegovi agregati obično su mineralne sirovine s visoko-talištem-kao što su boksitni klinker s visokim-aluminijevim oksidom, taljeni aluminijev oksid, mulit, silimanit ili silicijev karbid koji su prošli kalcinaciju na visokoj-temperaturi. Raspodjela veličine čestica je strogo dizajnirana za uravnoteženje gustoće i otpornosti na toplinski udar; praškasti materijali uključuju fine prahove i aktivne mikro-praškove odgovarajućih materijala (kao što je aluminijev oksid mikro-prah, silicij mikro-prah), koji se koriste za popunjavanje šupljina i pojačavanje aktivnosti sinteriranja. Vezivo je ključ njegove čvrstoće na sobnoj-temperaturi i performansi na-visokoj{12}}temperaturi, a uobičajeni tipovi uključuju: cement s visokim sadržajem glinice (vezivo-otvrdnjavanje u vodi, pogodno za uvjete srednje-temperature), natrijev/kalijev silikat (očvrsnut kiselinom, s određenom otpornošću na alkalnu eroziju), fosfat (kao što je aluminijev dihidrogenfosfat, koji stvara tro-dimenzionalnu mrežnu strukturu, pretvarajući se u keramičku fazu na visokim temperaturama, dajući izvrsnu čvrstoću-u vrućem stanju i svojstva protiv-lomljenja), i brzo razvijajuća sol-gel veziva posljednjih godina (kao što su aluminijev sol, silika sol). Različiti sustavi lijepljenja odgovaraju različitim razdobljima građevinskih prozora, režimima stvrdnjavanja i konačnim rasponima radnih temperatura.
Nasuprot tome, obični beton pripada tipičnom sustavu cementnog materijala -koji stvrdnjava vodu, s općim portlandskim cementom (uglavnom razreda P·O 42,5 ili 52,5) kao cementnom komponentom i agregatima koji koriste prirodni riječni pijesak, drobljeni kamen ili proizvedeni pijesak i šljunak, striktno prateći gradacijske specifikacije; voda za miješanje sudjeluje u reakciji hidratacije minerala cementnog klinkera (C₃S, C₂S, itd.), stvarajući mrežnu strukturu s kalcijevim silikatnim hidratom (C-S-H gel) kao glavnim tijelom, dopunjenim kalcijevim hidroksidom, etringitom i drugim proizvodima, čineći osnovu nosivosti{-opterećenja na sobnoj temperaturi. Njegov razvoj performansi uvelike ovisi o stupnju hidratacije i uvjetima temperature i vlažnosti okoliša, a nema sposobnost restrukturiranja na visokim temperaturama.
II. Radna temperatura i vatrostalna izvedba
Cilj dizajna vatrostalnog monolitnog betona je dugotrajno izdržavanje visokih{0}}temperaturnih toplinskih opterećenja. Prema nacionalnom standardu GB/T 29921-2013 "Vatrostalni lijevak" i industrijskoj praksi, dugoročna-uporabna temperatura konvencionalnog aluminatnog cementa-vatrostalnog betona je 900-1250 stupnjeva, s kratkotrajnom-vršnom temperaturom do 1350 stupnjeva. Nasuprot tome, fosfatno-sustav, zbog dehidracije i polikondenzacije tijekom zagrijavanja i stvaranja keramičke faze s-talištem-kao što je AlPO₄, mogu održati-trajnu radnu temperaturu od 1450–1650 stupnjeva, s vatrostalnošću općenito iznad 1700 stupnjeva, a neki sustavi krom-aluminijevog oksida ili cirkonijevog oksida-aluminijevog oksida čak prelaze 1800 stupnjeva. Osim otpornosti na visoke{16}}temperature, njegova ključna svojstva također uključuju dobru stabilnost na toplinske udare (otpornost na pucanje i pucanje pri opetovanom brzom zagrijavanju i hlađenju), stabilnost volumena pri visokim-temperaturama (preostala linearna stopa promjene kontrolirana unutar ±0,5%) i otpornost na habanje i eroziju pri visoko{19}}temperaturnom protoku plina.
Obični beton potpuno je neprikladan za okolinu-visoke temperature. Kada temperatura poraste na oko 300 stupnjeva, kalcijev hidroksid u produktima hidratacije počinje dehidrirati; iznad 400 stupnjeva, C-S-H struktura gela značajno se pogoršava, a čvrstoća naglo opada; nakon 500 stupnjeva, cementni kamen u osnovi gubi svoju sposobnost vezivanja, pokazujući očito raspršivanje i pucanje. Ako se izloži otvorenom plamenu ili iznenadnim visokim temperaturama, također može doživjeti eksplozivno pucanje zbog naglog povećanja tlaka pare uzrokovanog isparavanjem unutarnje slobodne vode. Stoga je njegovo projektirano ograničenje radne temperature strogo ograničeno na ispod 400 stupnjeva u odnosu na sobnu temperaturu i prikladan je samo za konstrukcijsko opterećenje-nošenja i funkcije kućišta u normalnim klimatskim uvjetima.
III. Kemijska svojstva i prilagodljivost atmosferi
Vatrostalni beton ima jasan sustav klasifikacije koji se temelji na kiselosti ili lužnatosti njegovih glavnih komponenti i njihovoj sklonosti reakciji s plinovima iz peći na visokim temperaturama. Podijeljen je u tri glavne kategorije: kiseli (kao što je silicijev dioksid, polu-silicijev dioksid), neutralan (kao što je visoki sadržaj glinice, korund, silicijev karbid) i alkalni (kao što je magnezijev oksid, magnezijev -alumina spinel, dolomit). Ova klasifikacija izravno služi složenim i promjenjivim radnim atmosferama unutar industrijskih peći. Na primjer, u komori za izgaranje koksne peći, gdje je potrebna otpornost na redukcijske plinove (CO, H₂), poželjni su neutralni ili alkalni sustavi; u regenerativnoj komori peći za taljenje stakla, gdje dolazi do izlaganja visokooksidativnom visoko-temperaturnom dimnom plinu i alkalijskim parama, prioritet imaju materijali na bazi cirkonija ili taljenog mulita- otporni na alkalije; a u reverberacijskim pećima za taljenje ne-željeznih metala, gdje je uključen kontakt s -korozivnim dimnim plinom koji sadrži sumpor, nužni su posebni-fosfatno vezani aluminijski lijevaci otporni na eroziju SO₂.
Obični beton je jako alkalan (s pH vrijednošću iznad 12,5), a njegovi produkti hidratacije lako se podvrgavaju reakcijama neutralizacije s kiselim medijima (kao što su industrijske kisele magle, kisele kiše i kisele otopine tla), što dovodi do otapanja kalcijevih soli, povećanja poroznosti i smanjenja čvrstoće. Također mu nedostaje učinkovita otpornost na korozivne ione kao što su kloridni i sulfatni ioni. Štoviše, nije stabilan u posebnim atmosferama kao što su uvjeti redukcije, karburizacije ili nitriranja. Stoga je okolina njegove primjene izuzetno ograničena i preporučuje se samo za suhe, neutralne ili slabo alkalne opće atmosferske uvjete. Ne smije se izlagati jako korozivnim medijima ili zatvorenim atmosferama za smanjenje visoke-temperature.
IV. Područja primjene i funkcionalno pozicioniranje
Temeljna vrijednost vatrostalnog betona leži u izgradnji "toplinske barijere" za industrijsku-opremu visoke temperature. Njegove su funkcije složene i specijalizirane: ne samo da mora poduprijeti strukturu obloge, već i ostvariti više zadataka kao što su toplinska izolacija i očuvanje, otpornost na prodor troske, zaštita od erozije protokom plina i ublažavanje utjecaja toplinskog naprezanja. Tipični scenariji primjene uključuju kanal za točenje željeza u visokim pećima, radni sloj lonca rastaljenog željeza, sferni vrh i podlogu od šablonske opeke peći s vrućim visokim pećima u industriji čelika; reakcijski toranj peći za brzo taljenje, linija pokrova i troske peći s rotirajućom anodom u području obojene metalurgije; prednja i stražnja vrata peći i konusi peći za raspadanje rotacijskih peći za cement u industriji građevinskih materijala; te obloge radijacijske sekcije peći za krekiranje etilena i unutarnje obloge regeneratora u jedinicama za katalitičko krekiranje u petrokemijskoj industriji. U tim područjima vatrostalni beton često radi u kombinaciji s oblikovanim vatrostalnim opekama, modulima od vlakana i sidrenim vijcima kako bi se formirao potpuni toplinski sustav.
Obični beton, s druge strane, fokusiran je na mehaničku pouzdanost i ekološku prilagodljivost tijekom cijelog životnog ciklusa građevinskih projekata. Naglašava svojstva kao što su tlačna čvrstoća, nepropusnost, otpornost na cikluse smrzavanja-odmrzavanja, čvrstoća prianjanja armaturnih šipki i dugoročna-kontrola puzanja pri normalnoj temperaturi i uvjetima. Njegove primjene pokrivaju širok raspon područja uključujući građevinske konstrukcije (grede, ploče, stupove, zidove od smicanja, temeljne ploče), prometnu infrastrukturu (osnovni i površinski slojevi autocesta, željeznički pragovi, stupovi mostova i upornjaci), objekte za zaštitu voda (preljevi brana, obloge kanala) i komunalno inženjerstvo (konstrukcije tunela, inspekcijski bunari, temeljni slojevi cesta). Osnova projektiranja običnog betona je "Kodeks za projektiranje betonskih konstrukcija" (GB 50010) i "Kodeks za proporcioniranje običnog betona" (JGJ 55), koji naglašavaju standardizaciju, masovnu proizvodnju i ekonomičnost, a ne visoko{7}}funkcionalnost pri visokim temperaturama.
V. Tehnike gradnje i sustavi njege
Iako obje vrste betona uključuju zajedničke procese kao što su prisilno miješanje u mješalici, pumpanje ili ručno izlijevanje i zbijanje vibracijama, tehničke kontrolne točke su prilično različite. Beton otporan na-vatru vrlo je osjetljiv na količinu dodane vode: previše vode povećat će poroznost, smanjiti čvrstoću-na visokoj temperaturi i povećati rizik od pucanja tijekom faze pečenja; premalo vode rezultirat će nedovoljnom fluidnošću i poteškoćama u postizanju gustog zbijanja. U stvarnoj gradnji, obradivost se često regulira dodavanjem visoko-učinkovitih reduktora i usporivača vode, a vrijednost fluidnosti kaše (kao što je određena testom slijeganja) te početno i konačno vrijeme stvrdnjavanja strogo se prate. Nakon oblikovanja, mora proći kroz dvije kritične faze: prvo, prirodno razdoblje sušenja (obično ne kraće od 24-48 sati) kako bi se slobodnoj vodi omogućilo polagano ispuštanje i spriječilo pucanje površine uslijed skupljanja; zatim se provodi sustavni režim pečenja - s postupnim brzinama zagrijavanja (kao što je Manje od ili jednako 15 stupnjeva / h), postojanim temperaturnim platformama (kao što je držanje na 300 stupnjeva, 600 stupnjeva i 900 stupnjeva nekoliko sati) i konačnom ciljnom temperaturom. Ukupno razdoblje općenito nije kraće od 7 dana kako bi se osigurala potpuna pretvorba veziva, temeljito uklanjanje vlage i stvaranje potpune keramičke vezne mreže. Vatrootporni-beton koji nije prošao standardizirano pečenje sklon je strukturnom pucanju ili čak kolapsu nakon rada.
Konstrukcija običnog betona, s druge strane, orijentirana je na učinkovitost i mogućnost kontrole: parametri poput vodo-cementnog omjera, slijeganja i temperature kalupa imaju jasna ograničenja; vibracija je usmjerena na uklanjanje saćastih i rupičastih površina i osiguravanje gustoće; standardno stvrdnjavanje provodi se u uvjetima pokrivenog zadržavanja vlage, konstantne temperature (20±2 stupnja) i zasićene vlage (veća ili jednaka 95%), i može doseći preko 95% projektirane čvrstoće nakon 28 dana. Za strukture velikog-volumena također se poduzimaju mjere kontrole temperature kako bi se spriječilo da prekomjerne temperaturne razlike između unutarnje i vanjske strane uzrokuju pukotine. Cijeli proces ne zahtijeva nikakve -korake toplinske obrade na visokoj temperaturi, ima kratko razdoblje puštanja u pogon i niske troškove upravljanja.
iako vatrostalni beton i obični beton spadaju u kategoriju "betona", njihova je priroda bitno drugačija: prvi je funkcionalni poseban materijal koji uzima visoku{0}}temperaturu kao preduvjet, temelji se na inherentnoj vatrostalnosti materijala i dizajniran je s više{1}}uvjetima spajanja kao graničnim; potonji je osnovni strukturni materijal koji se usredotočuje na mehanička svojstva na normalnoj temperaturi, zajamčen je dugotrajnom -trajnošću i slijedi standardizirani put izgradnje. Oba imaju vlastite sustave u pogledu izvora sirovina, principa pripreme, metoda karakterizacije učinka, standarda prihvaćanja kvalitete i lanaca tehničkih usluga. U inženjerskoj praksi potrebno je provesti specijalizirani odabir i dizajn sheme u suradnji između inženjera za vatrostalne materijale i građevinskih inženjera na temelju sveobuhvatnih čimbenika kao što su radna temperatura opreme, svojstva atmosfere, karakteristike toplinskog opterećenja, mehanička čvrstoća na habanje i zahtjevi održavanja. Empirizam, primjena po analogiji ili pojednostavljivanje i zamjena su strogo zabranjeni. Samo preciznim usklađivanjem karakteristika materijala s radnim zahtjevima može se osigurati siguran, učinkovit i-dugotrajan rad visoko-temperaturne industrijske opreme.
