Lai ganugunsizturīgs betonsun parastajam betonam ir līdzīgi nosaukumi un izskats, un abi galvenokārt veidojas, izlejot vai taranējot būvniecības laikā, tiem ir būtiskas atšķirības materiālu sistēmās, fizikālajās un ķīmiskajās īpašībās, apkalpošanas vidē, funkcionālajā pozicionēšanā un inženierijas pielietojuma loģikā. Tie pieder pie divām dažādām tehniskajām kategorijām, proti, ugunsizturīgie materiāli un civilie būvmateriāli, un tos nevar izmantot savstarpēji aizstājot vai aizstāt viens ar otru.
I. Materiāla sastāvs un līmēšanas mehānisms
Ugunsizturīgs betons ir tipisks amorfs ugunsizturīgs materiāls, kura kodols ir "augsta-temperatūras stabilitāte" un "strukturālas noturības spēja". Tā pildvielas parasti ir minerālu izejvielas ar augstu-kušanas-punktu, piemēram, augstas-alumīnija boksīta klinkers, kausēts alumīnija oksīds, mullīts, silimanīts vai silīcija karbīds, kas ir kalcinēti augstā-temperatūrā. Daļiņu izmēra sadalījums ir stingri izstrādāts, lai līdzsvarotu blīvumu un termiskā trieciena pretestību; pulvera materiāli ietver smalkus pulverus un atbilstošu materiālu aktīvos mikro{7}pulverus (piemēram, alumīnija oksīda mikro-pulveris, silīcija dioksīda mikro-pulveris), ko izmanto, lai aizpildītu tukšumus un uzlabotu saķepināšanas aktivitāti. Saistviela ir tās istabas -temperatūras un augstās fosfātu, kas veido trīsdimensiju tīkla struktūru, augstā temperatūrā pārvēršas par keramikas fāzi, piešķirot izcilas karstā stāvokļa stiprības un pret{17}}izslīdēšanas īpašības, kā arī pēdējos gados strauji attīstošās sol{18}}gēla saistvielas (piemēram, alumīnija sols, silīcija dioksīds). Dažādas līmēšanas sistēmas atbilst dažādiem konstrukcijas logu periodiem, cietēšanas režīmiem un gala ekspluatācijas temperatūras diapazoniem.
Turpretim parasts betons pieder pie tipiskas ūdens -cietēšanas cementa materiālu sistēmas, kurā parasti tiek izmantots portlandcements (galvenokārt P·O 42,5 vai 52,5 klase) kā cementa sastāvdaļa, un pildvielas, kurās tiek izmantotas dabiskas upes smiltis, šķembas vai ražotas smiltis un grants, stingri ievērojot gradācijas specifikācijas. maisījuma ūdens piedalās cementa klinkera minerālu (C₃S, C₂S u.c.) hidratācijas reakcijā, veidojot tīkla struktūru ar kalcija silikāta hidrātu (C-S-H gēlu) kā galveno korpusu, ko papildina kalcija hidroksīds, ettringīts un citi produkti, veidojot pamatu slodzei istabas temperatūrā{6}. Tā veiktspējas attīstība ir ļoti atkarīga no hidratācijas pakāpes un vides temperatūras un mitruma apstākļiem, un tai trūkst spējas pārstrukturēties augstā temperatūrā.
II. Pakalpojuma temperatūra un ugunsizturīgā veiktspēja
Ugunsizturīgā monolītā betona konstrukcijas mērķis ir ilgstoši izturēt augstas{0}}temperatūras termiskās slodzes. Saskaņā ar valsts standartu GB/T 29921-2013Ugunsizturīgi lējumi" un nozares praksē parastā alumināta cementa-saistītā ugunsizturīgā betona ilgtermiņa ekspluatācijas temperatūra ir 900–1250 grādi ar īslaicīgu maksimālo temperatūru līdz 1350 grādiem. Turpretim fosfātu -saistītā sistēma dehidratācijas un karsēšanas un polikondensācijas rezultātā. Augstas -kušanas- keramikas fāzes, piemēram, AlPO₄, var uzturēt ilglaicīgu ekspluatācijas temperatūru 1450–1650 grādi ar ugunsizturību, kas parasti pārsniedz 1700 grādu, un dažas hroma alumīnija oksīda vai cirkonija alumīnija oksīda sistēmas pat pārsniedz 1800 grādi, kā arī tās galvenās {1}temperatūras īpašības termiskā trieciena stabilitāte (noturība pret plaisāšanu un plaisāšanu atkārtotas straujas karsēšanas un dzesēšanas laikā), augstas temperatūras stabilitāte (atlikušā lineārās maiņas ātrums tiek kontrolēts ±0,5% robežās) un izturība pret nodilumu un eroziju augstas temperatūras gāzes plūsmā.
Parastais betons ir pilnīgi nepiemērots augstas{0}}temperatūras vidēm. Kad temperatūra paaugstinās līdz aptuveni 300 grādiem, kalcija hidroksīds hidratācijas produktos sāk dehidrēt; virs 400 grādiem C-S-H gēla struktūra ievērojami pasliktinās, un stiprums strauji samazinās; pēc 500 grādiem cementa akmens būtībā zaudē savu saķeres spēju, parādot acīmredzamu pulverīšanos un plaisāšanu. Ja tas tiek pakļauts atklātas liesmas vai pēkšņas augstas temperatūras iedarbībai, tajā var rasties arī sprādzienbīstama izšļakstīšanās, ko izraisa pēkšņa tvaika spiediena palielināšanās, ko izraisa iekšējā brīvā ūdens iztvaikošana. Tāpēc tā projektētās ekspluatācijas temperatūras ierobežojums ir stingri ierobežots līdz 400 grādiem no istabas temperatūras, un tas ir piemērots tikai konstrukcijas slodzes{10}}nesuma un korpusa funkcijām normālos klimatiskajos apstākļos.
III. Ķīmiskās īpašības un pielāgošanās atmosfērai
Ugunsizturīgajam betonam ir skaidra klasifikācijas sistēma, kuras pamatā ir tā galveno sastāvdaļu skābums vai sārmainība un to reakcijas tendences ar krāsns gāzēm augstās temperatūrās. Tas ir sadalīts trīs galvenajās kategorijās: skābs (piemēram, silīcija dioksīds, pus{1}}silīcija dioksīds), neitrāls (piemēram, augsts alumīnija oksīda, korunds, silīcija karbīds) un sārmains (piemēram, magnēzija, magnēzija{2}}alumīnija spinelis, dolomīts). Šī klasifikācija tieši kalpo sarežģītām un mainīgām darba atmosfērām rūpnieciskajās krāsnīs. Piemēram, koksa krāsns sadegšanas kamerā, kur nepieciešama izturība pret reducējošām gāzēm (CO, H₂), priekšroka tiek dota neitrālām vai sārmainām sistēmām; stikla kausēšanas krāsns reģeneratīvajā kamerā, kur notiek augstas oksidatīvās augstas temperatūras dūmgāzu un sārmu tvaiku iedarbība, prioritāri tiek izmantoti cirkonija vai kausēta mullīta{6}}materiāli ar sārmu noturību; un krāsaino metālu kausēšanas reverberācijas krāsnīs, kur notiek saskare ar sēru-saturošām korozīvām dūmgāzēm, ir nepieciešami īpaši fosfāta-saisti ar augstu alumīnija oksīda lējumu ar izturību pret SO₂ eroziju.
Parastais betons ir stipri sārmains (ar pH vērtību virs 12,5), un tā hidratācijas produkti viegli tiek neitralizēti ar skābu vidi (piemēram, rūpniecisko skābo miglu, skābo lietu un skābu augsnes šķīdumu), izraisot kalcija sāļu izšķīšanu, porainības palielināšanos un stiprības samazināšanos. Tam trūkst arī efektīvas izturības pret kodīgiem joniem, piemēram, hlorīda un sulfāta joniem. Turklāt tas nav stabils īpašās atmosfērās, piemēram, reducēšanas, karburizācijas vai nitrēšanas apstākļos. Tāpēc tā lietošanas vide ir ārkārtīgi ierobežota, un tā ir ieteicama tikai sausos, neitrālos vai vāji sārmainos vispārējos atmosfēras apstākļos. To nedrīkst pakļaut spēcīgi kodīgai videi vai slēgtai atmosfērai, kas samazina augstu temperatūru.
IV. Pielietojuma lauki un funkcionālā pozicionēšana
Ugunsizturīgā betona pamatvērtība slēpjas "termiskās barjeras" izveidē augstas temperatūras{0}}rūpnieciskām iekārtām. Tās funkcijas ir sarežģītas un specializētas: tai ne tikai jāatbalsta oderes struktūra, bet arī jāveic vairāki uzdevumi, piemēram, siltumizolācija un saglabāšana, izturība pret izdedžu iespiešanos, aizsardzība pret gāzes plūsmas eroziju un termiskā stresa ietekmes buferizācija. Tipiski pielietojuma scenāriji ietver domnu dzelzs izsitumu kanālu, izkausētu dzelzs kausu darba slāni, sfērisku augšējo daļu un ķieģeļu apšuvumu karstās domnas krāsnīs tērauda rūpniecībā; zibenskausēšanas krāsns reakcijas tornis, rotācijas anoda krāšņu vāks un izdedžu līnija krāsainās metalurģijas laukā; būvmateriālu rūpniecības cementa rotācijas krāšņu priekšējās un aizmugurējās krāsns mutes un sadalīšanās krāsns konusi; un etilēna krekinga krāšņu izstarojošās daļas oderējums un reģeneratoru iekšējais oderējums katalītiskā krekinga iekārtās naftas ķīmijas rūpniecībā. Šajās zonās ugunsizturīgais betons bieži darbojas kopā ar formas ugunsizturīgiem ķieģeļiem, šķiedru moduļiem un enkura skrūvēm, lai izveidotu pilnīgu siltuma sistēmu.
No otras puses, parastais betons koncentrējas uz mehānisko uzticamību un spēju pielāgoties videi visā inženiertehnisko projektu dzīves ciklā. Tas izceļ tādas īpašības kā spiedes izturība, necaurlaidība, izturība pret sasalšanas-atkausēšanas cikliem, stiegrojuma stieņu saķeres izturība un ilgstoša šļūdes kontrole normālā temperatūrā un apstākļos. Tās pielietojums aptver plašu jomu klāstu, tostarp būvkonstrukcijas (sijas, plātnes, kolonnas, bīdes sienas, pamatu plātnes), transporta infrastruktūru (maģistrāles pamatnes un virsmas slāņi, dzelzceļa gulšņi, tiltu balsti un abatmenti), ūdensapgādes iekārtas (dambju pārplūdes, kanālu apšuvumi) un komunālo inženieriju (tuneļu konstrukcijas, pārbaudes akas, ceļu pamatnes slānis). Parasta betona projektēšanas bāze ir "Betona konstrukciju projektēšanas kodekss" (GB 50010) un "Parastā betona proporciju noteikšanas kodekss" (JGJ 55), uzsverot standartizāciju, masveida ražošanu un ekonomiju, nevis augstas -temperatūras funkcionalitāti.
V. Būvniecības tehnikas un konservēšanas sistēmas
Lai gan abiem betona veidiem ir kopīgi procesi, piemēram, piespiedu maisīšana maisītājā, sūknēšana vai manuāla liešana un vibrācijas blīvēšana, tehniskās kontroles punkti ir diezgan atšķirīgi. Ugunsizturīgs betons ir ļoti jutīgs pret pievienotā ūdens daudzumu: pārāk daudz ūdens palielina porainību, samazina izturību augstā- temperatūrā un palielina plaisāšanas risku cepšanas stadijā; pārāk maz ūdens radīs nepietiekamu plūstamību un grūtības panākt blīvu blīvēšanu. Faktiskajā konstrukcijā apstrādājamība bieži tiek regulēta, pievienojot augstas -efektivitātes ūdens reduktorus un palēninātājus, un tiek stingri uzraudzīta suspensijas plūstamības vērtība (tāda, kāda noteikta ar nosēšanās testu) un sākotnējais un galīgais sacietēšanas laiks. Pēc formēšanas tai jāiziet divi kritiski posmi: pirmkārt, dabiskais žāvēšanas periods (parasti ne mazāks par 24–48 stundām), lai ļautu brīvam ūdenim lēnām izplūst un novērstu virsmas saraušanās plaisāšanu; pēc tam tiek ieviests sistemātisks cepšanas režīms - ar pakāpeniskiem sildīšanas ātrumiem (piemēram, mazāks vai vienāds ar 15 grādi/h), nemainīgas temperatūras platformām (piemēram, 300 grādi, 600 grādi un 900 grādi vairākas stundas) un galīgā mērķa temperatūra. Kopējais periods parasti nav mazāks par 7 dienām, lai nodrošinātu pilnīgu saistvielas pārveidošanu, rūpīgu mitruma noņemšanu un pilnīga keramikas savienojuma tīkla veidošanos. Ugunsizturīgs betons, kas nav ticis pakļauts standarta cepšanai, pēc ekspluatācijas ir pakļauts struktūras plaisām vai pat sabrukšanai.
Savukārt parastā betona konstrukcija ir vērsta uz efektivitāti un vadāmību: tādiem parametriem kā ūdens-cementa attiecība, kritums un pelējuma temperatūra ir skaidras robežas; vibrācija ir vērsta uz šūnveida un bedrīšu virsmu novēršanu un blīvuma nodrošināšanu; standarta sacietēšana tiek veikta apstākļos, kad tiek saglabāta mitrums, nemainīga temperatūra (20±2 grādi) un mitrums ir lielāks par vai vienāds ar 95%, un pēc 28 dienām tā var sasniegt vairāk nekā 95% no projektētās stiprības pakāpes. Liela -apjoma konstrukcijām tiek veikti arī temperatūras kontroles pasākumi, lai novērstu pārmērīgas temperatūras atšķirības starp iekšpusi un ārpusi no plaisu rašanās. Visam procesam nav nepieciešami augstas-temperatūras termiskās apstrādes posmi, tam ir īss nodošanas ekspluatācijā periods un zemas pārvaldības izmaksas.
lai gan ugunsizturīgais betons un parastais betons ietilpst kategorijā "betons", to īpašības būtiski atšķiras: pirmais ir funkcionāls īpašs materiāls, kam kā priekšnoteikums ir kalpošana augstā temperatūrā{0}}, tā pamatā ir materiāla raksturīgā ugunsizturība, un tas ir konstruēts ar daudzfaktoru savienojuma nosacījumiem kā robežu; pēdējais ir strukturāls pamatmateriāls, kas koncentrējas uz mehāniskajām īpašībām normālā temperatūrā, tiek garantēts ar ilgstošu-izturību un tiek ievērots standartizēts konstrukcijas ceļš. Abām ir savas sistēmas attiecībā uz izejvielu avotiem, sagatavošanas principiem, veiktspējas raksturošanas metodēm, kvalitātes pieņemšanas standartiem un tehniskās apkalpošanas ķēdēm. Inženierpraksē ir nepieciešams veikt specializētu atlasi un shēmu projektēšanu, sadarbojoties ugunsizturīgo materiālu inženieriem un konstruktoriem, pamatojoties uz tādiem visaptverošiem faktoriem kā iekārtu darba temperatūra, atmosfēras īpašības, siltumslodzes raksturlielumi, mehāniskā nodilumizturība un apkopes prasības. Empīrisms, piemērošana pēc analoģijas vai vienkāršošana un aizstāšana ir stingri aizliegta. Tikai precīzi saskaņojot materiālu raksturlielumus ar ekspluatācijas prasībām, var nodrošināt drošu, efektīvu un ilglaicīgu augstas temperatūras rūpniecisko iekārtu darbību.
