Kuigitulekindel betoonja tavalisel betoonil on sarnased nimed ja välimus ning mõlemad tekivad peamiselt ehituse käigus valamise või rammimise teel, neil on põhimõttelised erinevused materjalisüsteemides, füüsikalistes ja keemilistes omadustes, teeninduskeskkonnas, funktsionaalses positsioneerimises ja insenertehnilistes rakendusloogikates. Need kuuluvad kahte erinevasse tehnilisse kategooriasse, nimelt tulekindlad materjalid ja tsiviilehitusmaterjalid, ning neid ei saa kasutada vaheldumisi ega asendada.
I. Materjali koostis ja sidumismehhanism
Tulekindel betoon on tüüpiline amorfne tulekindel materjal, mille tuumaks on "kõrge{0}}temperatuuri stabiilsus" ja "konstruktsiooni säilivus". Selle täitematerjalid on tavaliselt kõrge -sulamistemperatuuriga- mineraalsed toorained, nagu kõrge-alumiiniumoksiidboksiidi klinker, sulatatud alumiiniumoksiid, mulliit, sillimaniit või ränikarbiid, mis on läbinud kõrgel-temperatuuril kaltsineerimise. Osakeste suuruse jaotus on rangelt kavandatud tasakaalustama tihedust ja soojuslöögikindlust; pulbrimaterjalide hulka kuuluvad peened pulbrid ja vastavate materjalide aktiivsed mikro-pulbrid (nagu alumiiniumoksiidi mikro-pulber, ränidioksiidi mikro-pulber), mida kasutatakse tühimike täitmiseks ja paagutamisaktiivsuse suurendamiseks. Sideaine on selle toatemperatuuri{11}}tugevuse ja kõrgel{12}}temperatuuri jõudluse võti. Levinud tüüpide hulka kuuluvad: kõrge alumiiniumoksiidiga tsement (vee{13}}kõvastuv sideaine, sobib keskmise ja madala temperatuuriga tingimustele), naatrium-/kaaliumsilikaat (happega karastatud, teatud vastupidavus leeliselisele fosfaadile). fosfaat, mis moodustab kolmemõõtmelise võrgustiku struktuuri, mis muundub kõrgel temperatuuril keraamiliseks faasiks, annab suurepärase kuuma{16}oleku tugevuse ja{17}}laienemisvastased omadused, ning viimastel aastatel kiiresti arenevad sool{18}}geelsideained (nagu alumiiniumsool, ränidioksiidisool). Erinevad liimimissüsteemid vastavad erinevatele ehitusakende perioodidele, kõvenemisrežiimidele ja lõppkasutustemperatuuri vahemikele.
Seevastu tavaline betoon kuulub tüüpilisse vesi{0}}kõvastuvasse tsemendimaterjalide süsteemi, mille tsemendikomponendiks on portlandtsement (peamiselt P·O 42,5 või 52,5 klass) ning täitematerjalid kasutavad looduslikku jõeliiva, killustikku või valmistatud liiva ja kruusa, järgides rangelt gradatsiooninõudeid. segamisvesi osaleb tsemendiklinkermineraalide (C₃S, C₂S jne) hüdratatsioonireaktsioonis, luues võrgustikustruktuuri, mille põhiosa on kaltsiumsilikaathüdraat (C-S-H geel), mida täiendavad kaltsiumhüdroksiid, ettringiit ja muud tooted, mis on toatemperatuuril kandevõime{6} aluseks. Selle jõudluse areng sõltub suuresti hüdratatsiooniastmest ning keskkonna temperatuuri- ja niiskustingimustest, kuna puudub võime kõrgetel temperatuuridel ümber struktureerida.
II. Kasutustemperatuur ja tulekindel jõudlus
Tulekindla monoliitbetooni disainieesmärk on taluda pikka aega kõrget{0}}temperatuurilist soojuskoormust. Vastavalt riiklikule standardile GB/T 29921-2013 "Tulekindlad valandid" ja tööstusharu tavade kohaselt on tavapärase aluminaattsemendi-seotud tulekindla betooni pikaajaline kasutustemperatuur 900–1250 kraadi ja lühiajaline tipptemperatuur kuni 1350 kraadi. Seevastu fosfaat-sidesüsteem, mis on tingitud dehüdratsioonist ja polükondenseerumisest Kõrge -sulamistemperatuuriga- keraamilised faasid, nagu AlPO₄, suudavad säilitada pikaajalist kasutustemperatuuri 1450–1650 kraadi, tulekindlus on tavaliselt üle 1700 kraadi ning mõned kroom- või tsirkooniumoksiidisüsteemid ületavad isegi 1800 kraadi kõrget temperatuuri termošoki stabiilsus (vastupidavus lõhenemisele ja lõhenemisele korduval kiirel kuumutamisel ja jahutamisel), kõrge temperatuuri stabiilsus (lineaarse jääkmuutuse kiirus on reguleeritud ±0,5%) ning vastupidavus kulumisele ja erosioonile kõrge temperatuuriga gaasivoolu korral.
Tavaline betoon on täiesti sobimatu{0}}kõrge temperatuuriga keskkonda. Kui temperatuur tõuseb umbes 300 kraadini, hakkab hüdratatsiooniproduktides sisalduv kaltsiumhüdroksiid dehüdreeruma; üle 400 kraadi halveneb C-S-H geeli struktuur oluliselt ja tugevus langeb järsult; pärast 500 kraadi kaotab tsemendikivi põhimõtteliselt oma sidumisvõime, ilmneb ilmselge pulbristumine ja lõhenemine. Kui see puutub kokku lahtise leegiga või äkiliselt kõrgete temperatuuridega, võib see plahvatuslikult pritsida, mis on tingitud aururõhu järsust tõusust, mis on põhjustatud sisemise vaba vee aurustumisest. Seetõttu on selle kavandatud kasutustemperatuuri piirang rangelt piiratud toatemperatuurist alla 400 kraadi ja see sobib ainult konstruktsiooni{10}koormuste kandmiseks ja korpuse funktsioonideks tavalistes kliimatingimustes.
III. Keemilised omadused ja kohanemisvõime atmosfääriga
Tulekindlal betoonil on selge klassifikatsioonisüsteem, mis põhineb selle põhikomponentide happelisusel või aluselisel ning nende reageerimisvõimel kõrgetel temperatuuridel ahjugaasidega. See jaguneb kolme põhikategooriasse: happeline (nagu ränidioksiid, pool-ränidioksiid), neutraalne (nagu kõrge alumiiniumoksiidi, korund, ränikarbiid) ja leeliseline (nagu magneesia, magneesiumoksiid{2}}spinell, dolomiit). See klassifikatsioon teenindab otseselt tööstuslike ahjude keerulisi ja muutuvaid töökeskkondi. Näiteks koksiahju põlemiskambris, kus nõutakse vastupidavust redutseerivatele gaasidele (CO, H₂), eelistatakse neutraalseid või leeliselisi süsteeme; klaasisulatusahju regeneratiivkambris, kus toimub kokkupuude kõrgel temperatuuril{5}}kõrge temperatuuriga suitsugaaside ja leelise aurudega, eelistatakse leeliskindlusega tsirkooniumoksiidi või sulatatud mulliidi{6}}põhiseid materjale; ja värviliste metallide sulatusahjudes, kus on kokkupuude väävlit-sisaldavate söövitavate suitsugaasidega, on vaja spetsiaalseid fosfaat-seotud kõrge alumiiniumoksiidi valamiseid, mis on vastupidavad SO₂ erosioonile.
Tavaline betoon on tugevalt leeliseline (pH-ga üle 12,5) ja selle hüdratatsiooniproduktid läbivad kergesti happelise keskkonnaga (nt tööstuslikud happeudud, happevihmad ja happelised mullalahused) neutraliseerimisreaktsioonid, mis põhjustab kaltsiumisoolade lahustumist, poorsuse suurenemist ja tugevuse vähenemist. Samuti puudub sellel tõhus vastupidavus söövitavatele ioonidele nagu kloriidi- ja sulfaadioonid. Lisaks ei ole see stabiilne erilistes atmosfäärides, nagu redutseerimis-, karburiseerimis- või nitridimistingimused. Seetõttu on selle kasutuskeskkond äärmiselt piiratud ja seda soovitatakse kasutada ainult kuivades, neutraalsetes või nõrgalt aluselistes üldistes atmosfääritingimustes. Seda ei tohi kokku puutuda tugevalt söövitava keskkonnaga ega suletud kõrget temperatuuri{5}}alandava keskkonnaga.
IV. Rakendusväljad ja funktsionaalne positsioneerimine
Tulekindla betooni põhiväärtus seisneb kõrge temperatuuriga{0}}tööstusseadmete "soojusbarjääri" ehitamises. Selle funktsioonid on keerulised ja spetsialiseerunud: see ei pea mitte ainult toetama voodri konstruktsiooni, vaid täitma ka mitmeid ülesandeid, nagu soojusisolatsioon ja konserveerimine, vastupidavus räbu läbitungimisele, kaitse gaasivoolu erosiooni eest ja termilise stressi mõju puhverdamine. Tüüpilised kasutusstsenaariumid hõlmavad kõrgahjude rauast kraanikanalit, sularauast kulpide töökihti, terasetööstuse kuumpuhastusahjude sfäärilist ülaosa ja tellistest aluskihti; kiirsulatusahju reaktsioonitorn, pöördanoodahjude kate ja räbu rida värvilise metallurgia valdkonnas; ehitusmaterjalitööstuse tsemendipöörahjude eesmised ja tagumised ahjusuudmed ning lagunemisahju koonused; ja etüleeni krakkimisahjude kiirgava osa vooderdus ja naftakeemiatööstuse katalüütilise krakkimise seadmete regeneraatorite sisevooder. Nendes piirkondades töötab tulekindel betoon sageli koos vormitud tulekindlate telliste, kiudmoodulite ja ankrupoltidega, et moodustada terviklik soojussüsteem.
Tavaline betoon seevastu keskendub mehaanilisele töökindlusele ja keskkonnaga kohanemisele kogu tsiviilehitusprojektide elutsükli jooksul. See rõhutab selliseid omadusi nagu survetugevus, mitteläbilaskvus, külmumiskindlus-sulatustsüklitele, sarrusvarraste haardetugevus ja pikaajaline roomamise kontroll normaalsel temperatuuril ja tingimustes. Selle rakendused hõlmavad laias valikus valdkondi, sealhulgas ehituskonstruktsioone (talad, plaadid, sambad, nihkeseinad, vundamendiplaadid), transpordi infrastruktuuri (maantee alus- ja pinnakihid, raudteeliiprid, sillapiibid ja tugipostid), veekaitserajatisi (tammide ülevoolud, kanalite vooderdised) ja kommunaalehitust (tunnelikonstruktsioonid, kontrollkaevud, teede aluskihid). Tavalise betooni projekteerimise aluseks on "Betoonkonstruktsioonide projekteerimise koodeks" (GB 50010) ja "Tavalise betooni proportsioonide määramise koodeks" (JGJ 55), mis rõhutavad pigem standardimist, masstootmist ja ökonoomsust, mitte kõrgel-temperatuuri funktsionaalsust.
V. Ehitustehnikad ja kõvenemissüsteemid
Kuigi mõlemat tüüpi betooni puhul kasutatakse tavalisi protsesse, nagu sundsegamine segistis, pumpamine või käsitsi valamine ja vibratsiooniga tihendamine, on tehnilised kontrollpunktid üsna erinevad. Tulekindel betoon on lisatud veekoguse suhtes väga tundlik: liiga palju vett suurendab poorsust, vähendab tugevust kõrgel -temperatuuril ja suurendab küpsetusfaasis pragunemise ohtu; liiga vähe vett põhjustab ebapiisava voolavuse ja raskusi tiheda tihendamise saavutamisel. Tegeliku ehituse puhul reguleeritakse töödeldavust sageli suure-tõhususega veereduktorite ja aeglustitega ning läga voolavusväärtust (nagu määratakse vajumistestiga) ning esialgset ja lõplikku tardumisaega jälgitakse rangelt. Pärast vormimist peab see läbima kaks kriitilist etappi: esiteks loomulik kuivamisperiood (tavaliselt vähemalt 24–48 tundi), et vaba vesi saaks aeglaselt väljuda ja vältida pinna kokkutõmbumise pragunemist; seejärel rakendatakse süstemaatiline küpsetusrežiim - järkjärgulise kuumutamiskiirusega (nt vähem kui 15 kraadi tunnis), konstantse temperatuuriga platvormidega (nt 300 kraadi , 600 kraadi ja 900 kraadi juures mitu tundi hoidmine) ja lõpliku sihttemperatuuriga. Sideaine täieliku muundamise, niiskuse põhjaliku eemaldamise ja tervikliku keraamilise liimimisvõrgu moodustumise tagamiseks on koguperiood üldiselt vähemalt 7 päeva. Tulekindel betoon, mis ei ole läbinud standardset küpsetamist, võib pärast kasutamist konstruktsiooni lõhenemist või isegi kokkuvarisemist.
Tavalise betooni konstruktsioon seevastu on suunatud efektiivsusele ja juhitavusele: parameetritel, nagu vee-tsemendi suhe, madalseis ja hallituse temperatuur, on selged piirid; vibratsioon on suunatud kärgstruktuuri ja auklike pindade kõrvaldamisele ning tiheduse tagamisele; standardne kõvenemine viiakse läbi kaetud niiskuse säilimise, konstantse temperatuuri (20 ± 2 kraadi) ja küllastunud õhuniiskuse (95% või rohkem) tingimustes ning see võib 28 päeva pärast jõuda üle 95% kavandatud tugevusastmest. Suurte-mahuliste struktuuride puhul rakendatakse ka temperatuuri reguleerimise meetmeid, et vältida liigsete temperatuuride erinevuste tekkimist sise- ja välistingimustes. Kogu protsess ei nõua kõrgel-temperatuuril kuumtöötlemise etappe, sellel on lühike kasutuselevõtuperiood ja madalad halduskulud.
kuigi tulekindel betoon ja tavaline betoon kuuluvad mõlemad kategooriasse "betoon", on nende olemused põhimõtteliselt erinevad: esimene on funktsionaalne spetsiaalne materjal, mille eeltingimuseks on kõrge -temperatuuri kasutamine, mis põhineb materjali tulekindlusel ja mille piiriks on mitmeteguriline sidestus; viimane on põhiline konstruktsioonimaterjal, mis keskendub mehaanilistele omadustele normaalsel temperatuuril, on garanteeritud pikaajalise vastupidavusega ja järgib standardiseeritud ehitusviisi. Mõlemal on oma süsteemid tooraineallikate, valmistamispõhimõtete, jõudluse iseloomustamise meetodite, kvaliteedi vastuvõtmise standardite ja tehniliste teenindusahelate osas. Inseneripraktikas on tulekindlate materjalide inseneride ja konstruktsiooniinseneride koostöös vaja läbi viia spetsiaalne valik ja skeemi projekteerimine, võttes aluseks kõikehõlmavad tegurid, nagu seadmete töötemperatuur, atmosfääri omadused, soojuskoormuse omadused, mehaaniline kulumistugevus ja hooldusnõuded. Empirism, rakendamine analoogia alusel või lihtsustamine ja asendamine on rangelt keelatud. Ainult materjali omaduste ja töönõuete täpse vastavusse viimisega on võimalik tagada kõrgel temperatuuril{7}}kasutatavate tööstusseadmete ohutu, tõhus ja pikaajaline töö.
