Betony ogniotrwałe o niskiej zawartości cementu porównuje się z tradycyjnymi betonami ogniotrwałymi na bazie cementu glinowego. Ilość dodatku cementu w tradycyjnych betonach ogniotrwałych z cementu glinowego wynosi zwykle 12-20%, a ilość dodanej wody wynosi na ogół 9-13%. Ze względu na dużą ilość dodanej wody odlany korpus ma wiele porów, nie jest gęsty i ma niską wytrzymałość; ze względu na dużą ilość dodanego cementu, chociaż można uzyskać wyższą wytrzymałość normalną i niskotemperaturową, wytrzymałość maleje na skutek krystalicznej przemiany glinianu wapnia w średnich temperaturach. Oczywiście wprowadzony CaO reaguje z SiO2 i Al2O3 w odlewie, tworząc pewne substancje o niskiej temperaturze topnienia, co powoduje pogorszenie właściwości materiału w wysokich temperaturach.
W przypadku zastosowania technologii ultradrobnych proszków, wysokowydajnych domieszek i naukowej gradacji cząstek, zawartość cementu w betonie zmniejsza się do mniej niż 8%, a zawartość wody do ≤7%, a niskocementowy beton ogniotrwały może być przygotowany i wprowadzony. Zawartość CaO wynosi ≤2,5%, a jego wskaźniki wydajności generalnie przewyższają wskaźniki ogniotrwałych odlewów z cementu glinowego. Ten rodzaj betonu ogniotrwałego charakteryzuje się dobrą tiksotropią, co oznacza, że wymieszany materiał ma określony kształt i zaczyna płynąć pod wpływem niewielkiej siły zewnętrznej. Po usunięciu siły zewnętrznej zachowuje uzyskany kształt. Dlatego nazywany jest również tiksotropowym odlewem ogniotrwałym. Samopłynący materiał ogniotrwały nazywany jest także tiksotropowym materiałem ogniotrwałym. Należy do tej kategorii. Dokładne znaczenie niskocementowych betonów ogniotrwałych nie zostało dotychczas zdefiniowane. Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) definiuje i klasyfikuje masy ogniotrwałe na podstawie zawartości CaO.
Gęstość i wysoka wytrzymałość to wyjątkowe cechy niskocementowych mas ogniotrwałych. Jest to dobre dla poprawy trwałości i wydajności produktu, ale powoduje również problemy podczas pieczenia przed użyciem, co oznacza, że łatwo może dojść do wylewania, jeśli nie będziesz ostrożny podczas pieczenia. Zjawisko rozerwania korpusu może wymagać co najmniej ponownego zalania lub w ciężkich przypadkach może zagrozić bezpieczeństwu osobistemu otaczających pracowników. Dlatego w różnych krajach przeprowadzono także różne badania dotyczące wypieku niskocementowych mas ogniotrwałych. Główne środki techniczne to: poprzez sformułowanie rozsądnych krzywych pieca i wprowadzenie doskonałych środków przeciwwybuchowych itp., dzięki czemu ogniotrwałe masy betonowe można płynnie usuwać, nie powodując innych skutków ubocznych.
Technologia ultradrobnych proszków jest kluczową technologią w przypadku niskocementowych mas ogniotrwałych (obecnie większość ultradrobnych proszków stosowanych w ceramice i materiałach ogniotrwałych ma w rzeczywistości wielkość od 0,1 do 10 m i pełnią one głównie funkcję przyspieszaczy dyspersji i zagęszczaczy strukturalnych). cząsteczki cementu są silnie rozproszone, bez flokulacji, co powoduje całkowite wypełnienie mikroporów w wylewce i poprawę wytrzymałości.
Obecnie powszechnie stosowane rodzaje najdrobniejszych proszków obejmują SiO2, α-Al2O3, Cr2O3 itp. Powierzchnia właściwa mikroproszku SiO2 wynosi około 20m2/g, a wielkość jego cząstek wynosi około 1/100 wielkości cząstek cementu, więc ma dobrą właściwości wypełniające. Ponadto mikroproszek SiO2, Al2O3, Cr2O3 itp. mogą również tworzyć w wodzie cząstki koloidalne. Gdy obecny jest środek dyspergujący, na powierzchni cząstek tworzy się nakładająca się podwójna warstwa elektryczna, która generuje odpychanie elektrostatyczne, które pokonuje siłę van der Waalsa między cząsteczkami i zmniejsza energię granicy faz. Zapobiega adsorpcji i flokulacji pomiędzy cząsteczkami; jednocześnie dyspergator jest adsorbowany wokół cząstek, tworząc warstwę rozpuszczalnika, co również zwiększa płynność odlewu. Jest to również jeden z mechanizmów działania ultradrobnego proszku, czyli dodanie ultradrobnego proszku i odpowiednich środków dyspergujących może zmniejszyć zużycie wody przez masy ogniotrwałe i poprawić płynność.
Wiązanie i twardnienie niskocementowych betonów ogniotrwałych jest wynikiem połączonego działania wiązania hydratacyjnego i wiązania kohezyjnego. Hydratacja i twardnienie cementu glinowo-wapniowego to głównie hydratacja faz hydraulicznych CA i CA2 oraz proces wzrostu kryształów ich hydratów, to znaczy reagują one z wodą, tworząc sześciokątne płatki lub igłowe CAH10, C2AH8 i produkty hydratacji, takie jak ponieważ sześcienne kryształy C3AH6 i żele Al2O3аq tworzą następnie połączoną strukturę sieciową kondensacyjno-krystalizacyjną podczas procesów utwardzania i ogrzewania. Aglomeracja i wiązanie następuje na skutek bardzo drobnego proszku aktywnego SiO2, który w kontakcie z wodą tworzy cząstki koloidalne i jony powoli oddzielone od dodanego dodatku (tj. substancji elektrolitowej). Ponieważ ładunki powierzchniowe obu są przeciwne, to znaczy powierzchnia koloidu zaadsorbowała przeciwjony, powodując spadek potencjału 2 £ i kondensację następuje, gdy adsorpcja osiąga „punkt izoelektryczny”. Innymi słowy, gdy odpychanie elektrostatyczne na powierzchni cząstek koloidalnych jest mniejsze niż ich przyciąganie, następuje wiązanie spójne za pomocą siły van der Waalsa. Po skropleniu ogniotrwałego odlewu zmieszanego z proszkiem krzemionkowym, grupy Si-OH utworzone na powierzchni SiO2 są suszone i odwadniane w celu utworzenia mostka, tworząc strukturę sieciową siloksanu (Si-O-Si), tym samym utwardzając. W strukturze sieci siloksanowej wiązania pomiędzy krzemem i tlenem nie zmniejszają się wraz ze wzrostem temperatury, więc wytrzymałość również stale rośnie. Jednocześnie w wysokich temperaturach struktura sieci SiO2 będzie reagować z owiniętym w nią Al2O3 tworząc mulit, który może poprawić wytrzymałość w średnich i wysokich temperaturach.
Czas publikacji: 28 lutego 2024 r
