čepravognjevarni betonin navaden beton imata podobna imena in videz ter oba nastaneta predvsem z vlivanjem ali nabijanjem med gradnjo, imata temeljne razlike v materialnih sistemih, fizikalnih in kemijskih lastnostih, servisnih okoljih, funkcionalnem položaju in logiki inženirskih aplikacij. Spadajo v dve različni tehnični kategoriji, in sicer v ognjevzdržne materiale in civilne gradbene materiale, in jih ni mogoče uporabljati zamenljivo ali nadomeščati drug drugega.
I. Sestava materiala in mehanizem lepljenja
Ognjevzdržni beton je tipičen amorfen ognjevzdržni material, katerega jedro je v »viso-temperaturni stabilnosti« in »zmožnosti zadrževanja strukture«. Njegovi agregati so običajno mineralne surovine z visokim-tališčem-, kot so visoko-aluminijev boksitni klinker, taljeni aluminijev oksid, mulit, silimanit ali silicijev karbid, ki so bili podvrženi visoko-temperaturni kalcinaciji. Porazdelitev velikosti delcev je strogo zasnovana tako, da uravnoteži gostoto in odpornost na toplotni udar; praškasti materiali vključujejo fine prahove in aktivne mikro-prahe ustreznih materialov (kot so aluminijev oksid mikro-prah, silicijev dioksid mikro-prah), ki se uporabljajo za zapolnjevanje praznin in izboljšanje aktivnosti sintranja. Vezivo je ključ do trdnosti pri sobni-temperaturi in učinkovitosti pri visokih{12}}temperaturah, pri čemer pogoste vrste vključujejo: cement z visoko vsebnostjo aluminijevega oksida (vezivo, ki se-trdi v vodi, primerno za srednje in nizke{14}}temperaturne pogoje), natrijev/kalijev silikat (kislo utrjen, z določeno odpornostjo proti alkalni eroziji), fosfat (kot je aluminijev dihidrogenfosfat, ki tvori tri{15}}dimenzionalno mrežno strukturo, ki se pri visokih temperaturah preoblikuje v keramično fazo, kar daje odlično trdnost v vročem-stanju in lastnosti proti-cepljenju), in hitro razvijajoča se sol-gelna veziva v zadnjih letih (kot so aluminijev sol, silicijev sol). Različni sistemi lepljenja ustrezajo različnim časom gradnje oken, režimom strjevanja in končnim temperaturnim območjem uporabe.
V nasprotju s tem navadni beton spada v tipičen sistem cementnih materialov, ki se utrjujejo v vodi, s splošnim portlandskim cementom (v glavnem razreda P·O 42,5 ali 52,5) kot cementno komponento in agregati, ki uporabljajo naravni rečni pesek, drobljen kamen ali proizveden pesek in gramoz, ki strogo upoštevajo gradacijske specifikacije; voda za mešanje sodeluje v reakciji hidratacije mineralov cementnega klinkerja (C₃S, C₂S itd.), pri čemer ustvarja mrežno strukturo s kalcijevim silikatnim hidratom (C-S-H gel) kot glavnim delom, dopolnjenim s kalcijevim hidroksidom, etringitom in drugimi produkti, ki tvorijo osnovo-nosilnosti pri sobni temperaturi. Njegov razvoj delovanja je zelo odvisen od stopnje hidracije ter pogojev temperature in vlažnosti v okolju, pri visokih temperaturah pa nima sposobnosti prestrukturiranja.
II. Delovna temperatura in ognjevzdržna zmogljivost
Namen zasnove ognjevzdržnega monolitnega betona je, da dolgo časa vzdrži visoke{0}}temperaturne toplotne obremenitve. V skladu z nacionalnim standardom GB/T 29921-2013 "Ognjevzdržne ulitke" in industrijsko prakso je dolgoročna delovna temperatura-z običajnim ognjevzdržnim betonom,-vezanim z aluminatnim cementom, 900–1250 stopinj, s kratkotrajno-najvišjo temperaturo do 1350 stopinj. V nasprotju s tem je fosfatno-vezan sistem zaradi dehidracije in polikondenzacije med segrevanjem in tvorbo keramične-faze-z visokim tališčem, kot je AlPO₄, lahko vzdržujejo dolgoročno{10}}uporabno temperaturo 1450–1650 stopinj, z ognjevzdržnostjo na splošno nad 1700 stopinjami, nekateri sistemi kromovega aluminijevega oksida ali cirkonijevega oksida pa celo presegajo 1800 stopinj. Poleg visoke{16}}temperaturne odpornosti so njegove ključne lastnosti vključujejo tudi dobro stabilnost pri toplotnem udaru (odpornost proti razpokam in lomljenju pri ponavljajočem se hitrem segrevanju in ohlajanju), visoko{17}}temperaturno prostorninsko stabilnost (preostala linearna stopnja spremembe je nadzorovana v okviru ±0,5 %) ter odpornost proti obrabi in eroziji pri visoko{19}}temperaturnem pretoku plina.
Navadni beton je popolnoma neprimeren za-visoka temperaturna okolja. Ko se temperatura dvigne na približno 300 stopinj, začne kalcijev hidroksid v produktih hidracije dehidrirati; nad 400 stopinj se struktura gela C-S-H znatno poslabša, trdnost pa močno pade; po 500 stopinjah cementni kamen v bistvu izgubi sposobnost lepljenja, kar kaže očitno prašenje in lomljenje. Če je izpostavljen odprtemu ognju ali nenadnim visokim temperaturam, se lahko tudi eksplozivno zlomi zaradi nenadnega povečanja tlaka pare, ki ga povzroči izhlapevanje notranje proste vode. Zato je meja njegove načrtovane delovne temperature strogo omejena na nižje od 400 stopinj od sobne temperature in je primeren samo za nosilne-konstrukcijske obremenitve in funkcije ohišij v normalnih podnebnih razmerah.
III. Kemijske lastnosti in prilagodljivost atmosferi
Ognjevzdržni beton ima jasen sistem razvrščanja, ki temelji na kislosti ali alkalnosti njegovih glavnih sestavin in njihovem nagnjenju k reakciji s kurilnimi plini pri visokih temperaturah. Razdeljen je v tri glavne kategorije: kisle (kot so silicijev dioksid, pol-silicijev dioksid), nevtralne (kot so visoko aluminijev oksid, korund, silicijev karbid) in alkalne (kot so magnezijev oksid, magnezijev -aluminijev oksid, dolomit). Ta klasifikacija neposredno služi zapletenim in spremenljivim delovnim atmosferam v industrijskih pečeh. Na primer, v zgorevalni komori koksarne, kjer se zahteva odpornost na redukcijske pline (CO, H₂), so prednostni nevtralni ali alkalni sistemi; v regenerativni komori peči za taljenje stekla, kjer pride do izpostavljenosti močno oksidativnemu visoko-temperaturnemu dimnemu plinu in alkalijskim hlapom, imajo prednost materiali na osnovi cirkonijevega oksida ali taljenega mulita-z alkalno odpornostjo; in v odmevnih pečeh za taljenje ne-železnih kovin, kjer pride do stika z -jedkim dimnim plinom, ki vsebuje žveplo, so potrebni posebni-fosfatni livniki z visoko vsebnostjo aluminijevega oksida, ki so odporni na erozijo SO₂.
Navadni beton je močno alkalen (z vrednostjo pH nad 12,5) in njegovi hidratacijski produkti so hitro podvrženi reakcijam nevtralizacije s kislimi mediji (kot so industrijske kisle meglice, kisli dež in kisle raztopine tal), kar vodi do raztapljanja kalcijevih soli, povečanja poroznosti in zmanjšanja trdnosti. Prav tako nima učinkovite odpornosti na korozivne ione, kot so kloridni in sulfatni ioni. Poleg tega ni stabilen v posebnih atmosferah, kot so pogoji redukcije, naogljičenja ali nitriranja. Zato je okolje njegove uporabe izjemno omejeno in se priporoča samo za suhe, nevtralne ali šibko alkalne splošne atmosferske razmere. Ne sme biti izpostavljen močno korozivnim medijem ali zaprtim atmosferam za zniževanje visoke-temperature.
IV. Polja uporabe in funkcionalno pozicioniranje
Glavna vrednost ognjevzdržnega betona je izdelava "toplotne pregrade" za visoko{0}}temperaturno industrijsko opremo. Njegove funkcije so zapletene in specializirane: ne sme samo podpirati strukture obloge, ampak mora tudi doseči številne naloge, kot so toplotna izolacija in ohranjanje, odpornost proti prodiranju žlindre, zaščita pred erozijo toka plina in blaženje vplivov toplotne obremenitve. Tipični scenariji uporabe vključujejo kanal za izpust železa v plavžih, delovno plast lopalcev staljenega železa, sferično zgornjo površino in podlogo iz kariraste opeke vročih plavžev v jeklarski industriji; reakcijski stolp peči za hitro taljenje, pokrov in linija žlindre peči z rotacijsko anodo na področju barvne metalurgije; sprednja in zadnja ustje peči ter stožci peči za razgradnjo cementnih rotacijskih peči v industriji gradbenih materialov; in obloga sevalnega dela peči za kreking etilena in notranja obloga regeneratorjev v enotah za katalitski kreking v petrokemični industriji. Na teh območjih ognjevzdržni beton pogosto deluje v povezavi z oblikovanimi ognjevzdržnimi opekami, moduli iz vlaken in sidrnimi vijaki, da tvori popoln toplotni sistem.
Navadni beton pa se osredotoča na mehansko zanesljivost in okoljsko prilagodljivost skozi celoten življenjski cikel gradbenih projektov. Poudarja lastnosti, kot so tlačna trdnost, neprepustnost, odpornost na cikle zmrzovanja-odtaljevanja, trdnost oprijema armaturnih palic in dolgoročen-nadzor lezenja pri normalni temperaturi in pogojih. Njegove aplikacije pokrivajo širok spekter področij, vključno z gradbenimi konstrukcijami (nosilci, plošče, stebri, strižne stene, temeljne plošče), prometno infrastrukturo (osnovni in površinski sloji avtocest, železniški pragovi, stebri mostov in oporniki), objekti za varovanje vode (pretoki jezov, obloge kanalov) in komunalno inženirstvo (konstrukcije predorov, inšpekcijski vodnjaki, cestni osnovni sloji). Osnova za načrtovanje navadnega betona sta »Kodeks za načrtovanje betonskih konstrukcij« (GB 50010) in »Kodeks za razmerje navadnega betona« (JGJ 55), ki poudarjata standardizacijo, množično proizvodnjo in ekonomičnost namesto visoko{7}}temperaturne funkcionalnosti.
V. Tehnike gradnje in utrjevalni sistemi
Čeprav obe vrsti betona vključujeta skupne postopke, kot so prisilno mešanje v mešalniku, črpanje ali ročno vlivanje in zbijanje z vibracijami, so tehnične kontrolne točke precej različne. Ognjevarni-beton je zelo občutljiv na količino dodane vode: preveč vode bo povečalo poroznost, zmanjšalo -trdnost pri visokih temperaturah in povečalo tveganje za razpoke med fazo pečenja; premalo vode bo povzročilo nezadostno tekočnost in težave pri doseganju gostega zbijanja. Pri dejanski gradnji se uporabnost pogosto uravnava z dodajanjem visoko{4}}učinkovitih reduktorjev in zaviralcev vode, vrednost fluidnosti gnojevke (kot je določena s preskusom padca) ter začetni in končni čas strjevanja pa se strogo nadzorujejo. Po oblikovanju mora iti skozi dve kritični stopnji: prvič, naravno obdobje sušenja (običajno ne manj kot 24–48 ur), da omogoči prosti vodi počasi uhajati in prepreči površinsko razpokanje zaradi krčenja; nato se izvaja sistematičen režim pečenja - s stopnjami segrevanja (kot je manj kot ali enako 15 stopinj /h), platformami s konstantno temperaturo (kot je vzdrževanje pri 300 stopinjah, 600 stopinjah in 900 stopinjah več ur) in končno ciljno temperaturo. Skupno obdobje običajno ni krajše od 7 dni, da se zagotovi popolna pretvorba veziva, temeljita odstranitev vlage in tvorba popolne keramične vezne mreže. Ognjeodporni-beton, ki ni bil standardizirano pečen, je nagnjen k strukturnemu lomljenju ali celo zrušitvi po delovanju.
Konstrukcija navadnega betona je po drugi strani usmerjena k učinkovitosti in nadzorovanju: parametri, kot so vodo{0}}cementno razmerje, upad in temperatura kalupa, imajo jasne meje; vibriranje je namenjeno odpravljanju satja in luknjičastih površin ter zagotavljanju gostote; standardno utrjevanje se izvaja v pogojih pokritega zadrževanja vlage, konstantne temperature (20±2 stopinj) in nasičene vlažnosti (več kot ali enako 95%) in lahko doseže več kot 95% načrtovane stopnje trdnosti po 28 dneh. Pri -strukturah z velikim volumnom se izvajajo tudi ukrepi za nadzor temperature, da se prepreči, da bi čezmerne temperaturne razlike med notranjostjo in zunanjostjo povzročile razpoke. Celoten postopek ne zahteva nobenih visoko{9}}temperaturnih korakov toplotne obdelave, ima kratko obdobje zagona in nizke stroške upravljanja.
čeprav ognjevzdržni beton in navaden beton spadata v kategorijo "beton", sta njuni naravi bistveno različni: prvi je funkcionalen poseben material, ki kot predpogoj upošteva visoko{0}}temperaturno delovanje, temelji na inherentni ognjevzdržnosti materiala in je zasnovan z več-faktorskimi spojnimi pogoji kot mejo; slednji je osnovni konstrukcijski material, ki se osredotoča na mehanske lastnosti pri normalni temperaturi, je zagotovljen z dolgo-trajnostjo in sledi standardizirani konstrukcijski poti. Oba imata lastne sisteme glede virov surovin, principov priprave, metod karakterizacije delovanja, standardov sprejemljivosti kakovosti in verige tehničnih storitev. V inženirski praksi je treba v sodelovanju med inženirji ognjevzdržnih materialov in konstrukcijskimi inženirji izvajati specializirano izbiro in načrtovanje sheme na podlagi obsežnih dejavnikov, kot so delovna temperatura opreme, lastnosti ozračja, značilnosti toplotne obremenitve, mehanska obrabna trdnost in zahteve glede vzdrževanja. Empirizem, uporaba po analogiji ali poenostavljanje in zamenjava so strogo prepovedani. Samo z natančnim usklajevanjem lastnosti materiala z operativnimi zahtevami je mogoče zagotoviti varno, učinkovito in-dolgotrajno delovanje visokotemperaturne-industrijske opreme.
