Co se přidává do cementu, aby byl ohnivzdorný?

Beton je ohnivzdorný materiál. Proto se používá k výrobě železobetonových komínů, některých částí pecí, jejich základů a prefabrikovaných topných pecí. Jeho požární odolnost má velký význam při požárech, kdy teplota působící na železobetonové konstrukce může dosáhnout 1000°

Požární odolnost betonu

Požární odolnost — odolnost materiálu vůči krátkodobému vystavení otevřenému plameni při požáru.

Vliv vysokých teplot na beton

K destrukci materiálu dochází vrstva po vrstvě v důsledku oslabení pevnosti a tlaku par pronikající do pórů konstrukce. Struktura se mění v důsledku vysoké teploty v různých rozsazích:

• Pokud teplota požáru nedosáhne 200 °C, konstrukce se nestlačí. Při 250 °C a nízké vlhkosti nastává stadium křehkého lomu.
• Při působení tepla do 350 °C vznikají na povrchu betonu trhliny v důsledku smršťování materiálu.
• Při teplotách dosahujících 450 °C vznikají trhliny v závislosti na složení cementu a jeho vlastnostech.
• Teploty nad 573 °C ničí strukturu betonové vrstvy v důsledku změny vlastností α-křemene na β-křemen a zvětšují objem.
• Teplotní podmínky nad 750 °C vedou k úplné destrukci betonu.

Požární odolnost betonu ovlivňuje kromě druhu cementu i druh kameniva.

Při teplotách nad 600 °C by se neměla používat plniva obsahující křemen (pískovec, křemenec, žula), protože křemen takovým ohřevem výrazně zvětšuje svůj objem. Je lepší použít vápenec, ale při teplotě nepřesahující 900 °.

Pevnost běžného betonu při dlouhodobém zahřívání

Pevnost běžného betonu při dlouhodobém zahřívání počínaje teplotou 70° klesá a při 200° klesá na 50%. Tento pokles není katastrofální, protože se v průběhu času nezvyšuje, ale beton by měl být stále chráněn před vystavením teplotám nad 70 ° a při navrhování složení betonu je třeba vzít v úvahu nevyhnutelnou ztrátu pevnosti.

Při vystavení stálým teplotám nad 200° musí být beton izolován tepelně izolační omítkou, zásypem, cihlou apod.
Při zahřátí nad 500° a následném navlhčení se běžný beton ničí dehydratací Ca(OH)2 a dalším hašením volného vápna.

Charakteristika žáruvzdorného betonu

Odolnost vůči teplu – jedná se o schopnost betonu zachovat si své vlastnosti při dlouhodobém nebo i stálém vystavení vysokým teplotám při provozu tepelných jednotek.

Žáruvzdorný beton se vyrábí pomocí oxidu hlinitého, strusky nebo běžného portlandského cementu; K posledně uvedenému se přidá 25 % mleté ​​přísady; plniva jsou vyrobena z ohnivzdorných, žáruvzdorných nebo ohnivzdorných materiálů. Takový beton může sloužit při teplotách do 1250° v suchém prostředí a nezbortit se, i když ztrácí 25 až 60 % své pevnosti.

Mleté přísady a plniva do betonu ohřátého na 900° se vyrábí z lámaných cihel nebo vysokopecní strusky; do 1250° – ze šamotu, žáruvzdorné hlíny a chromové železné rudy. Se stejnými plnivy je možné vyrábět žáruvzdorný beton pomocí rozpustného skla s přídavkem fluorokřemičitanu sodného (stejně jako kyselinovzdorný beton.

Žáruvzdorný beton navrhl a vyvinul K. D. Nekrasov a další. Částečně se používá při stavbě průmyslových pecí, potrubí, vyzdívek kotlů atd.

Značky

Žáruvzdorný beton třídy 100–700 je nepálený materiál, který si zachovává své fyzikální a mechanické vlastnosti ve stanovených mezích při dlouhodobém vystavení vysokým teplotám. V důsledku toho se používají v průmyslových topných jednotkách a stavebních konstrukcích vystavených dlouhodobému vytápění.

Beton se připravuje pomocí hydraulických, vzduchem tvrdnoucích pojiv a chemických pojiv. První zahrnuje beton na bázi portlandského cementu (portlandský struskový cement), hlinitých a vysokohlinitých cementů, druhý – na bázi tekutého skla nebo periklasového cementu a třetí – na bázi fosfátového pojiva.

Vysokohlinitý cement je hydraulické pojivo obsahující minimálně 75 % oxidu hlinitého (AlOXNUMX). Periklasový cement je vzduchové pojivo, které se získává jemným mletím vysoce vypáleného magnezitu rekrystalizovaného během slinování, který neobsahuje volný oxid vápenatý, a utěsněný vodným roztokem síranu hořečnatého.

Žáruvzdorný beton se v závislosti na stupni požární odolnosti dělí na

• vysoce žáruvzdorné (požární odolnost nad 1770°),
• ohnivzdorné (požární odolnost od 1580 do 1770°),
• tepelně odolný s požární odolností pod 1580°.

Požadovaného stupně tepelné odolnosti betonu se dosáhne volbou typu pojiva, jemně mleté ​​minerální přísady a plniv. Podle objemové hmotnosti se žáruvzdorné betony dělí na těžké a lehké; Beton se vysušenou objemovou hmotností menší než 1500 kg/mg se nazývá lehký beton.

Výsledkem práce prof. K.D. Nekrasov vytvořil účinný žáruvzdorný beton.

Portlandský cement beton

Pro získání žáruvzdorného betonu při provozní teplotě do 350°C o pevnosti 100-200 kg/cm2 se místo obvyklého plniva používají lámané hliněné cihly, odpadní vysokopecní struska, tuf Artik a s pevnost do 250 kg/cm2, jako plniva se používá vápenec, andezit, čedič, diabas .
Pro získání betonu, který pracuje při teplotách do 700-800°, se k portlandskému cementu přidávají jemně mletý cement, vysokopecní granulinová struska, pemza atd. a výše uvedené materiály se přidávají jako plniva. Při teplotách do 1200° se jako pojivo používá směs portlandského cementu a jemně mletého šamotu (v poměru 1:0,3 hmotnostně). Šamot slouží také jako jemné a hrubé kamenivo.

Způsob výroby žáruvzdorného betonu za použití portlandského cementu s jemně mletými minerálními přísadami je založen na skutečnosti, že tyto přísady v interakci s volným oxidem vápenatým v cementovém kameni pomáhají udržovat potřebnou pevnost a strukturu ztvrdlého cementového kamene, když je zahřátý a po vychladnutí. Zavedení minerální přísady navíc zvyšuje pevnost cementového kamene v teplotním rozsahu od 100 do 200°. Výplně jsou poměrně ohnivzdorné materiály.

Žáruvzdorný beton na bázi portlandského cementu v závislosti na typu přísady a plniva se používá při provozních teplotách do 1700°.

Pevnost betonu po prvním zahřátí na teplotu 800-1000° klesá, ale po delším zahřívání již nedochází k znatelnému poklesu a beton si zachovává potřebné vlastnosti.

Technologie výroby žáruvzdorného betonu je stejná jako u běžného betonu. Pro urychlení tvrdnutí betonu lze použít elektrický ohřev, napařování a napařování v autoklávech.

Betony na bázi aluminy a vysokohlinitých cementů

Při hydrataci hlinitanového cementu se hydrát oxidu vápenatého Ca(OH)2 neuvolňuje ve volném stavu. To umožňuje připravit žáruvzdorný beton na bázi takového cementu bez zavádění jemně mleté ​​přísady, která se omezuje na prachové frakce obsažené v kamenivu. Pevnost takového betonu po prvním zahřátí také klesá.

Beton na bázi hlinitanového cementu s různými žáruvzdornými plnivy je velmi odolný vůči vysokým teplotám, cca 1300-1400°. Je technicky nepraktické a ekonomicky nerentabilní používat jej při provozních teplotách pod 800°.

Při teplotách nad 1400°C je možné použít beton na bázi vysokohlinitého cementu se žáruvzdornými plnivy (kalcinovaný kaolin, chromit, sillimanit, korund, karborundum). Tento cement má vyšší požární odolnost (ne nižší než 1800°), zvýšenou deformační teplotu při zatížení, nevýznamné smrštění a nízký koeficient tepelné roztažnosti.

Beton vyrobený z tohoto cementu odolává teplotám až 1700°.

Beton na tekutém skle

Beton na tekutém skle má nejen tepelně odolné vlastnosti, ale i dostatečnou odolnost v mnoha agresivních prostředích (kyselé prostředí, kromě kyseliny fluorovodíkové, roztaveného sodíku a dalších solí).

Pojivem je tekuté sklo, obvykle s optimálním přídavkem silikofluoridu sodného, ​​který zajišťuje normální doby tuhnutí a tvrdnutí. Největší tepelný odpor má beton se šamotovým plnivem; s méně tepelně odolnými plnivy (magnezit, chromit nebo dunit) se tepelná odolnost betonu snižuje.

Pevnost betonu v tlaku na tekuté sklo se podle druhu jemně mleté ​​přísady a plniva pohybuje od 100 do 300 kg/cm2 a takový beton se používá při teplotách do 1400°C.

Beton na bázi periklasového cementu

Beton na bázi periklasového cementu se připravuje z vysoce rekrystalizovaného slinutého magnezitu, který neobsahuje volný oxid vápenatý, a směs se smíchá s roztokem síranu hořečnatého.

Strukturální změny v hořečnatobetonových blocích při vysokých teplotách jsou způsobeny smrštěním periklasového cementu (v důsledku jeho slinování) a zvětšením objemu zrn kameniva (následkem tvorby spinelu a tuhého roztoku hořčíkových spinelů), které kompenzují smršťování cementu a komplikují spékání betonu. To zajišťuje konstantní objem žáruvzdorných betonových bloků v průmyslových pecích a umožňuje použití při teplotách až 1700°.

Beton pojený fosforečnanem hlinitým

Beton s aluminofosfátovým pojivem, který používá bílý elektrokorund smíchaný s kyselinou ortofosfátovou, odolává teplotám až 1800°, má vysokou pevnost a začíná se používat v průmyslu.

Lehký žáruvzdorný beton

Lehký žáruvzdorný beton se dělí na beton tepelněizolační s objemovou hmotností 600-1000 kg/m3, konstrukční (nevyztužený) s objemovou hmotností nad 1000 a do 1500 kg/m3 a s pevností v tlaku až 250 kg/cm2. V takových betonech je pojivem portlandský cement, hlinitý cement nebo tekuté sklo a plnivem je expandovaný jíl, expandovaný perlit nebo vermikulit.