Bártűzálló betona közönséges beton pedig hasonló elnevezésű és megjelenésű, és mindkettő főként az építés során öntéssel vagy döngöléssel jön létre, alapvető különbségek vannak az anyagrendszerekben, a fizikai és kémiai tulajdonságokban, a szolgáltatási környezetekben, a funkcionális elhelyezésben és a mérnöki alkalmazási logikában. Két különböző műszaki kategóriába tartoznak, nevezetesen a tűzálló anyagokhoz és a polgári építőanyagokhoz, és nem használhatók felváltva és nem helyettesíthetők.
I. Anyagösszetétel és ragasztási mechanizmus
A tűzálló beton tipikus amorf tűzálló anyag, amelynek magja a „magas-hőmérséklet-stabilitásban” és a „szerkezeti megtartó képességben” rejlik. Aggregátumai általában magas-olvadáspontú- ásványi nyersanyagok, például magas-alumínium-oxid bauxitklinker, olvasztott timföld, mullit, szillimanit vagy szilícium-karbid, amelyeket magas hőmérsékleten kalcináltak. A részecskeméret-eloszlás szigorúan úgy van kialakítva, hogy egyensúlyba hozza a sűrűséget és a hősokkállóságot; a poranyagok közé tartoznak a finom porok és a megfelelő anyagok aktív mikro-porai (például alumínium-oxid mikro-por, szilícium-dioxid mikro-por), amelyeket üregek kitöltésére és a szinterezési tevékenység fokozására használnak. A kötőanyag a kulcsa a szobahőmérsékletű -szilárdságnak és a magas{12}}hőmérsékletű teljesítménynek. A gyakori típusok közé tartoznak a következők: magas alumíniumoxid-cement (víz{13}}keményedő kötőanyag, közepes és alacsony{14}}hőmérsékletű feltételekhez), nátrium-/kálium-szilikát (savval keményítve, bizonyos fokú lúg-erózióállósággal, aszfoszfáttal szemben). foszfát, amely háromdimenziós hálózati szerkezetet alkot, magas hőmérsékleten kerámia fázissá alakul át, kiváló meleg-állapotú szilárdságot és-megszakadásgátló tulajdonságokat biztosít, valamint az utóbbi években gyorsan fejlődő szol-gél kötőanyagokat (például alumíniumszolt, szilikaszolt). Különböző ragasztási rendszerek felelnek meg a különböző építési ablakok periódusainak, kikeményedési rendjének és végső üzemi hőmérséklet-tartományának.
Ezzel szemben a közönséges beton egy tipikus vízzel -keményedő cementkötésű anyagrendszerhez tartozik, ahol az általános portlandcement (főleg P·O 42,5 vagy 52,5 fokozat) a cementkötésű komponens, az adalékanyagok pedig természetes folyami homokot, zúzottkövet vagy gyártott homokot és kavicsot használnak, szigorúan betartva a fokozatossági előírásokat; a keverővíz részt vesz a cementklinker ásványok (C₃S, C₂S stb.) hidratációs reakciójában, hálózati struktúrát hozva létre, amelynek fő része kalcium-szilikát-hidrát (C-S-H gél), amelyet kalcium-hidroxid, ettringit és egyéb termékek egészítenek ki, és a szobahőmérsékleten a terhelhetőség alapját képezik. Teljesítményének alakulása nagymértékben függ a hidratáltság mértékétől, valamint a környezet hőmérsékleti és páratartalmi viszonyaitól, nem képes magas hőmérsékleten átstrukturálódni.
II. Üzemi hőmérséklet és tűzálló teljesítmény
A tűzálló monolit beton tervezési célja, hogy hosszú ideig ellenálljon a magas hőmérsékletű hőterhelésnek. A GB/T 29921-2013 nemzeti szabvány szerintTűzálló öntvények" és az iparági gyakorlatban a hagyományos aluminátcement-kötésű tűzálló beton hosszú távú üzemi hőmérséklete 900-1250 fok, rövid távú csúcshőmérséklete pedig akár 1350 fok is lehet. Ezzel szemben a foszfát-kötésű rendszer a kiszáradás és a polikondenzáció következtében a kiszáradás és a polikondenzáció során A magas -olvadáspontú- kerámiafázisok, mint például az AlPO₄, 1450-1650 fokos{10}}tartamú üzemi hőmérsékletet képesek fenntartani, általában 1700 fok feletti tűzállósággal, és egyes króm-alumínium-oxid- vagy cirkónium-oxid-rendszerek még az 1800 fokos hőállóságot is meghaladják hősokk-stabilitás (repedésekkel és repedésekkel szembeni ellenállás ismételt gyors melegítés és hűtés hatására), magas hőmérsékleti stabilitás (a maradék lineáris változási sebesség ±0,5%-on belül szabályozva), valamint kopással és erózióval szembeni ellenállás magas hőmérsékletű gázáramlás mellett.
A közönséges beton teljesen alkalmatlan magas{0}}hőmérsékletű környezetben. Amikor a hőmérséklet körülbelül 300 fokra emelkedik, a hidratációs termékekben lévő kalcium-hidroxid dehidratálni kezd; 400 fok felett a C-S-H gél szerkezete jelentősen romlik, erőssége pedig meredeken csökken; 500 fok után a cementkő alapvetően elveszíti kötőképességét, nyilvánvaló porosodást és foltosodást mutat. Ha nyílt lángnak vagy hirtelen magas hőmérsékletnek van kitéve, akkor robbanásszerű kifröccsenést is tapasztalhat a belső szabad víz elpárolgása miatti hirtelen gőznyomás-növekedés miatt. Ezért a tervezési üzemi hőmérséklet határa szigorúan 400 fok alá van korlátozva a szobahőmérséklethez képest, és csak normál éghajlati viszonyok között alkalmas szerkezeti teherhordó{10} és burkolati funkciókra.
III. Kémiai tulajdonságok és légköri alkalmazkodóképesség
A tűzálló betonnak világos osztályozási rendszere van, amely fő összetevőinek savassága vagy lúgossága, valamint a kemencegázokkal magas hőmérsékleten való reakcióképessége alapján történik. Három fő kategóriába sorolható: savas (például szilícium-dioxid, fél{1}}szilícium-dioxid), semleges (például magas alumínium-oxid, korund, szilícium-karbid) és lúgos (mint például magnézia, magnézium-oxid-spinell, dolomit). Ez a besorolás közvetlenül szolgálja az ipari kemencék összetett és változtatható üzemi környezetét. Például egy kokszolókemence égésterében, ahol redukáló gázokkal (CO, H2) szembeni ellenállás szükséges, a semleges vagy lúgos rendszereket részesítjük előnyben; üvegolvasztó kemence regeneráló kamrájában, ahol erősen oxidatív, magas hőmérsékletű füstgáznak és alkáligőznek van kitéve, a cirkónium-oxid vagy olvasztott mullit-alapú, lúgálló anyagok előnyben részesítendők; és a nem-vasfém olvasztáshoz használt visszhangzó kemencékben, ahol kén-tartalmú korrozív füstgázzal érintkezik, speciális foszfát-kötésű, SO₂ erózióval szemben ellenálló, magas alumínium-oxid öntvényekre van szükség.
A közönséges beton erősen lúgos (pH-értéke 12,5 felett van), és hidratációs termékei könnyen mennek közömbösítési reakciókon savas közegekkel (például ipari savas ködök, savas esők, savanyú talajoldatok), ami a kalciumsók feloldódásához, a porozitás növekedéséhez és a szilárdság csökkenéséhez vezet. A korrozív ionokkal, például a klorid- és szulfátionokkal szemben sem ellenálló. Ezenkívül nem stabil különleges atmoszférában, mint például redukáló, karburáló vagy nitridáló körülmények között. Ezért alkalmazási környezete rendkívül korlátozott, és csak száraz, semleges vagy gyengén lúgos általános légköri viszonyok között javasolt. Nem szabad kitenni erősen korrozív közegnek vagy zárt, magas hőmérsékletű,{5}}csökkentő atmoszférának.
IV. Alkalmazási területek és funkcionális pozicionálás
A tűzálló beton alapértéke a magas hőmérsékletű ipari berendezések „hővédő gátjának” felépítésében rejlik. Funkciói összetettek és speciálisak: nemcsak a bélésszerkezetet kell támogatnia, hanem több feladatot is teljesítenie kell, mint például a hőszigetelés és a konzerválás, a salak behatolásának ellenállása, a gázáramlási erózió elleni védelem, a hőterhelési hatások pufferelése. A tipikus alkalmazási forgatókönyvek közé tartozik a nagyolvasztó kemencék vas menetfúró csatornája, az olvadt vas üstök munkarétege, az acélipari melegfúvókályhák gömbölyű teteje és kockás tégla burkolata; a gyorsolvasztó kemence reakciótorony, a forgóanódos kemencék fedele és salaksora a színesfémkohászati területen; az építőanyag-iparban a cement forgókemencék elülső és hátsó kemencetorkolatai és bontó kemencekúpjai; valamint az etilén krakkoló kemencék sugárzó szakaszának burkolata és a regenerátorok belső burkolata a petrolkémiai ipar katalitikus krakkoló egységeiben. Ezeken a területeken a tűzálló beton gyakran formázott tűzálló téglákkal, szálmodulokkal és horgonycsavarokkal együtt működik egy teljes hőrendszer kialakítása érdekében.
A közönséges beton ezzel szemben a mechanikai megbízhatóságra és a környezeti alkalmazkodóképességre helyezi a hangsúlyt a mélyépítési projektek teljes életciklusa során. Kiemeli az olyan tulajdonságokat, mint a nyomószilárdság, az áteresztőképesség, a fagyállóság-olvadási ciklusokkal, a betonacél rudak tapadási szilárdsága, valamint a hosszú távú kúszásszabályozás normál hőmérsékleten és körülmények között. Alkalmazási területei széles skáláját fedi le, beleértve az épületszerkezeteket (gerendák, födémek, oszlopok, nyírófalak, alaplemezek), a közlekedési infrastruktúrát (autópálya alap- és felszíni rétegei, vasúti talpfák, hídpillérek és pillérek), vízvédelmi létesítményeket (gátak kiömlése, csatornaburkolatok) és városépítészetet (alagút-szerkezetek, ellenőrző kutak, útalaprétegek). A közönséges beton tervezési alapja a "Betonszerkezetek tervezési szabályzata" (GB 50010) és a "Közönséges beton arányosítási szabályzata" (JGJ 55), amelyek a szabványosítást, a tömeggyártást és a gazdaságosságot hangsúlyozzák a magas hőmérsékletű funkcionalitás helyett.
V. Építési technikák és térhálósító rendszerek
Bár mindkét betontípusban közös folyamatok vannak, mint például a keverőben történő kényszerkeverés, a szivattyúzás vagy kézi öntés, valamint a vibrációs tömörítés, a műszaki ellenőrzési pontok meglehetősen eltérőek. A tűzálló beton nagyon érzékeny a hozzáadott vízmennyiségre: a túl sok víz növeli a porozitást, csökkenti a magas hőmérsékletű -szilárdságot, és növeli a repedés kockázatát a sütési szakaszban; a túl kevés víz elégtelen folyékonyságot eredményez, és megnehezíti a sűrű tömörítés elérését. A tényleges konstrukcióban a megmunkálhatóságot gyakran nagy-hatékonyságú vízcsökkentők és lassítók hozzáadásával szabályozzák, és szigorúan figyelik a hígtrágya folyékonysági értékét (amit a süllyedésteszt határoz meg), valamint a kezdeti és végső kötési időt. Az alakítás után két kritikus szakaszon kell keresztülmennie: először egy természetes száradási időszakon (általában legalább 24–48 órán keresztül), hogy a szabad víz lassan távozhasson, és megakadályozza a felületi zsugorodás miatti repedést; ezután szisztematikus sütési rendszert valósítanak meg - fokozatos fűtési sebességgel (például 15 fok/óra vagy annál kisebb), állandó hőmérsékletű platformokkal (például 300 fokon, 600 fokon és 900 fokon tartva több órán keresztül), és egy végső célhőmérsékletet. A teljes időtartam általában nem kevesebb, mint 7 nap, amely biztosítja a kötőanyag teljes átalakulását, a nedvesség alapos eltávolítását és a teljes kerámia kötőháló kialakítását. Azon tűzálló beton, amely nem esett át a szabványos sütésen, hajlamos a szerkezeti repedésre vagy akár összeomlásra a működés után.
A közönséges beton konstrukciója ezzel szemben a hatékonyságra és a szabályozhatóságra irányul: az olyan paramétereknek, mint a víz-cementarány, a süllyedés és a formahőmérséklet, egyértelmű határai vannak; a vibráció célja a méhsejt és a gödrös felületek megszüntetése és a sűrűség biztosítása; A szabványos kikeményítés fedett nedvességmegtartás, állandó hőmérséklet (20±2 fok) és telített páratartalom (95%-nál nagyobb vagy azzal egyenlő) körülmények között történik, és 28 nap elteltével elérheti a tervezett szilárdsági fokozat 95%-át. A nagy-térfogatú szerkezetek esetében hőmérséklet-szabályozási intézkedéseket is tesznek, hogy megakadályozzák a túlzott hőmérséklet-különbségeket a belső és a külső között, hogy repedéseket okozzanak. A teljes folyamat nem igényel magas-hőmérsékletű hőkezelési lépéseket, rövid az üzembe helyezési időszak, és alacsony a kezelési költsége.
bár a tűzálló beton és a közönséges beton egyaránt a „beton” kategóriájába tartozik, természetük alapvetően különbözik: az előbbi funkcionális speciális anyag, amely előfeltételként magas{0}}hőmérsékletű, az anyag eredendő tűzállóságán alapul, és többtényezős kapcsolási feltételekkel tervezték határként; ez utóbbi egy alapvető szerkezeti anyag, amely normál hőmérsékleten a mechanikai tulajdonságokra összpontosít, hosszú távú tartósság garantálja, és szabványos építési utat követ. Mindkettőnek megvan a maga rendszere a nyersanyagforrások, az előkészítési elvek, a teljesítmény jellemzési módszerek, a minőségi átvételi szabványok és a műszaki szolgáltatási láncok tekintetében. A mérnöki gyakorlatban speciális kiválasztást és sématervezést kell végezni a tűzálló anyagokkal foglalkozó mérnökök és a szerkezeti mérnökök együttműködésével olyan átfogó tényezők alapján, mint a berendezések üzemi hőmérséklete, légköri tulajdonságai, hőterhelési jellemzői, mechanikai kopásállósága és karbantartási követelmények. Szigorúan tilos az empirizmus, az analógia útján történő alkalmazás, illetve az egyszerűsítés és helyettesítés. Csak az anyagjellemzők és az üzemi követelmények pontos összehangolásával biztosítható a magas hőmérsékletű ipari berendezések biztonságos, hatékony és hosszú távú-működése.
