Ruvzdorný cement (tepelně odolný, žáruvzdorný)

Teplotní faktor má významný vliv na vznik a změnu vlastností betonu. Zvýšení teploty při tvrdnutí urychluje chemické reakce hydratace, což má pozitivní vliv na růst pevnosti betonu. K prudkému zrychlení procesů tvrdnutí betonu dochází při teplotách 70-95C a zejména při 170-20C. Pokud je však v betonu nedostatek vody, působení zvýšených teplot zpomaluje proces hydratace a snižuje pevnost betonu. Když se voda zcela odpaří, proces tuhnutí se zastaví. Pozitivní vliv zvýšených teplot na rychlost tvrdnutí betonu posloužil jako základ pro rozvoj a široké využití tepelného a vlhkostního zpracování v technologii železobetonových konstrukcí. Beton se zahřívá párou, elektřinou, infračervenými paprsky atd. Při teplotách nad 100C se tepelná a vlhkostní úprava provádí v autoklávech a speciálních uzavřených formách.
Pro získání odolného betonu je důležité minimalizovat jeho deformaci vlivem teploty.
Ke zbytkovým deformacím dochází při nedostatečném předkondicionování betonu před tepelným zpracováním, teplota stoupá zvýšenou rychlostí a klesá po vypnutí přívodu páry.
Riziko vzniku trhlin při vzniku teplotního napětí se zvyšuje při zpracování výrobků s velkou tloušťkou plného průřezu nebo vyrobených z pórobetonu s vysokým obsahem vody.
Výskyt tepelných pnutí v betonu je možný nejen při jeho zahřívání z vnějších zdrojů tepla, ale také v důsledku samoohřevu v důsledku exotermie během tuhnutí. Tvorba trhlin v pevném betonu je obvykle tepelné povahy.
Uvolňování tepla neboli exotermie betonu je důsledkem hydratace cementu a tvorby struktury cementového kamene. Analýza tvorby tepla (kalorimetrická analýza betonu) je jednou z nejobjektivnějších, vysoce informativních výzkumných metod, široce využívaná při studiu kinetiky procesů tvrdnutí cementu, hodnocení vlivu jeho chemických, mineralogických a strukturních vlastností, vlivu chemických přísad, parametry tvorby pórů, tvorby ledu atd. Podrobné studie využití kalorimetrické analýzy (v různých směrech) provedl O.P. Mchedlov-Petrosyan a A.V. Usherov-Marshak.
Pozitivní zkušenosti jsou s využitím kalorimetrických dat v počítačových systémech a informačních technologiích pro beton.
Experimentální stanovení uvolňování tepla betonu se provádí v termoskách, adiabatických nebo izotermických kalorimetrech. Nejpoužívanější termokalorimetry jsou konstrukčně jednoduché, jejichž nevýhodou je proměnlivý a v podstatě náhodný teplotní režim tuhnutí vzorků betonu. Pro převedení získaných dat do režimu izotermického zpevnění byla použita výpočtová metoda pro stanovení tzv ekvivalentní termíny, tzn. taková období, ve kterých beton při konstantní teplotě tvrdnutí 20°C bude vykazovat stejné hodnoty uvolňování tepla jako ty pozorované při provádění experimentu v termokalorimetru. Takto stanovená závislost izotermického uvolňování tepla na době tvrdnutí je hlavní charakteristikou betonu pro výpočet teplotních polí v masivních betonových konstrukcích.
U adiabatických kalorimetrů je nárůst teploty adekvátní teplotě ve střední části velkých betonových hmot, jsou však konstrukčně složité a v praxi se používají jen zřídka. Nejvýhodnější jsou kalorimetry izotermického typu, které umožňují udržovat teplotu betonu na konstantní úrovni při měření uvolňování tepla.
Pro přibližný výpočet uvolňování tepla betonu jsou navrženy závislosti, které zohledňují měrné uvolňování tepla cementu, parametry složení betonu, teplotu a dobu tvrdnutí.
Nejvhodnější vztah pro výpočet uvolňování tepla betonu je ten, který bere v úvahu specifické uvolňování tepla cementu.

K intenzivním destruktivním procesům při ohřevu betonu dochází při teplotách nad 200°C.

Zahříváním v rozmezí 200-400°C dochází k postupnému snižování pevnosti cementového kamene a betonu v důsledku dehydratace především hydroaluminátů a také rozkladu a rekrystalizace hydrosulfoaluminátů vápenatých. Při zahřátí nad 300°C dochází k narušení struktury cementového kamene a betonu v důsledku rozdílů v deformacích hydratovaných produktů cementového kamene a nehydratovaných cementových zrn.
Při 500-600°C dochází k rozkladu hydrátových formací a dehydrataci Ca(OH)2, produktu hydrolýzy slínkových minerálů, hlavně trikalciumsilikátu, který dále snižuje pevnost cementového kamene.
V rozmezí 600-700°C je možná modifikační přeměna p – 2CaO*SiO2 na y – 2CaO*SiO2 doprovázená mírným zvětšením objemu. Vzorky portlandského cementu zahřáté na teplotu 600-800°C jsou po uchování na vzduchu zcela zničeny, zejména v důsledku sekundární hydratace oxidu vápenatého. Při kontinuálním ohřevu na 1200°C je pevnost cementového kamene 35-40% pevnosti kontrolních vzorků. V tomto případě dochází k výraznému smrštění – až 1% nebo více.
Stanovení hlavního důvodu ničení cementového kamene – hydratace vznikající při zahřívání oxidu vápenatého – umožnilo vyvinout hlavní metodu propůjčení tepelně odolných vlastností. Tato metoda spočívá v zavádění jemně mletých minerálních přísad do cementu nebo betonových směsí, které chemicky vážou CaO, netvoří s cementovými minerály tavitelné látky, jsou odolné vůči vysokým teplotám a snižují smršťování cementového kamene při zahřívání.
Portlandský cement je výrazně horší v tepelné odolnosti než portlandský struskový cement, který během hydratace tvoří výrazně menší množství Ca(OH)2. Pokud je zbytková pevnost betonu v tlaku po zahřátí na 800°C dostatečná a je použit struskový portlandský cement, není třeba zavádět jemně mleté ​​přísady.
Specifickým typem destrukce betonu pod tepelným vlivem je destrukce pod vlivem ohně v podmínkách požáru. Vlivem vysokoteplotního plamene se snižuje únosnost betonových a železobetonových konstrukcí a po určité době je vlivem požáru možná jejich destrukce. Ke snížení pevnosti betonu při požáru dochází v důsledku vývoje vnitřních pnutí v důsledku rozdílů v teplotním koeficientu lineární roztažnosti cementového kamene a kameniva. Při teplotách nad 500°C je snížení pevnosti betonu vlivem ohně zesíleno rozkladem hydroxidu vápenatého a polymorfní přeměnou b-křemene na a-křemen.
Požární odolnost betonu, stejně jako požární odolnost ostatních stavebních materiálů, je charakterizována limitem požární odolnosti – dobou trvání odolnosti proti ohni, než ztratí pevnost. Limit požární odolnosti stavebních konstrukcí je doba, po kterou si zachovají svou nosnou a uzavírací funkci v podmínkách požáru. Ztráta únosnosti konstrukce je doprovázena jejím náhlým nebo velmi rychlým zhroucením. Uzavírací schopnost konstrukcí se ztrácí, když se teplota nevytápěného povrchu zvýší průměrně o 160°C a je možné samovznícení materiálů v přilehlých místnostech. V tomto případě se v konstrukcích tvoří trhliny, kterými pronikají produkty spalování a plameny.
Mez požární odolnosti je stanovena zkušebními vzorky ve speciální komoře, kde je udržován tepelný režim podle standardní teplotně-časové křivky.
Limit požární odolnosti betonových a železobetonových konstrukcí je 2-5 hodin Zvyšuje se zvětšením tloušťky betonové vrstvy a volbou vhodného složení betonu.
Schopnost betonu odolat bez zborcení kombinovanému působení napětí od mechanického provozního zatížení a tepelného namáhání při určitém počtu cyklů ohřevu a chlazení nebo při teplotním gradientu se nazývá tepelný odpor. Požadavky na tepelnou odolnost betonových a železobetonových konstrukcí závisí na jejich účelu a konkrétních provozních podmínkách. Žáruvzdorné celky si tedy musí zachovat svoji návrhovou pevnost po celou standardní životnost, železobetonové sloupy v objektech 1. stupně požární odolnosti při požáru by neměly být zničeny dříve než za 2,5 hodiny, podlahová krytina teplých dílen musí odolat střídavý ohřev a chlazení pod vlivem rázového zatížení.
Podstatný je typ kameniva. Jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících tepelnou roztažnost a tepelnou odolnost betonu je jeho vlhkost. Rovnovážná vlhkost těžkého betonu závisí na propustnosti betonu, stupni hydratace a druhu pojiva, relativní vlhkosti a okolní teplotě. Například pro těžký beton z portlandského cementu s W/C = 0,5 při 1 = 20 °C se rovnovážná vlhkost pohybuje od 0,5 do 6,8 %, když se relativní vlhkost změní z 0,15 na 0,95. Při intenzivním tepelném působení jsou povrchové vrstvy betonu ve výrobcích a konstrukcích s největším vlhkostním gradientem náchylnější k destrukci. Tlak par v betonu závisí do značné míry na rychlosti ohřevu, propustnosti a počáteční vlhkosti. Nejvyšší tlak par z tepelných účinků je pozorován, když je 70-80 % prostoru pórů vyplněno vodou. Tepelná odolnost betonu se zvyšuje s úbytkem velikosti hrubého kameniva, při pečlivé přípravě betonové směsi a péči o beton při jeho tvrdnutí tak, aby byla získána struktura s co nejmenším počtem a minimální délkou trhlin.
Součinitel roztažnosti a tepelné odolnosti se stárnutím betonu snižují. Beton s nižšími hodnotami modulu pružnosti a vyšší tepelnou vodivostí bude mít větší tepelnou odolnost. Důležitý je také rozdíl teplotních deformací hrubého kameniva a maltové části. Tepelnou odolnost betonu lze zvýšit rozptýlenou výztuží tepelně odolnými vlákny z azbestu, čediče nebo ocelovými vlákny, konstrukční výztuží a použitím plniv z andezitu, čediče, diabasu a dalších materiálů, které zajistí minimální rozdíly teplotních deformací. jednotlivých komponent.

Autoři: L. I. Dvorkin, O. L. Dvorkin

• Cena s dodáním v Troitsku (stejně jako jinde) jsou náklady na vlastní vyzvednutí betonu v Troitsku + cena dopravy.
• Podrobné podrobnosti o betonu M200 (třída, cena, vlastnosti, rozsah použití a místo výroby)
• Veškeré údaje o konkrétních m 350 (náklady, ukazatele, rozsah použití a místa dodání)

Tradiční druhy cementu se bojí teplotních změn a při vysokých teplotách se začínají deformovat. A protože je tento materiál velmi oblíbený, stavitelé volí speciální ohnivzdorné varianty. Jsou přizpůsobeny jakémukoli nárazu a mají spoustu provozních výhod.

Hodnota

Při výběru žáruvzdorného cementu je důležité zvážit nejen jeho výhody, ale i nevýhody. Mezi ně patří:

1. Vysoká cena ve srovnání s klasickými možnostmi pojiva.
2. Pravděpodobnost chemické reakce při interakci s některými prvky z periodické tabulky. V takových procesech materiál neuvolňuje toxické látky a zůstává neškodný pro lidské zdraví, ale výsledkem reakce je nepříjemný zápach.

Seznam výhod je rozsáhlejší.

Zahrnoval následující body:

1. Zvýšené pevnostní vlastnosti. Jsou dány použitím speciální výrobní technologie, která zahrnuje tepelné působení na surovinu. Vlivem vysokých teplot je zajištěno lepší spojení keramických spár. Pro výrobu zdicí a omítkové malty je nutné striktně dodržovat proporce a recepturu.
2. Vysoká rychlost tuhnutí a krátké doby vytvrzování. Ve srovnání s jinými značkami cementových směsí, včetně portlandského cementu M400, získává žáruvzdorný cement požadovanou pevnost rychleji a umožňuje tak konstrukci připravenou k přímému použití do XNUMX hodin.
3. Dobrá viskozita a přilnavost k jiným stavebním materiálům.
4. Odolnost vůči korozním procesům, která je zajištěna přítomností hlinitanu vápenatého ve složení.
5. Tepelná odolnost. Takový pojivový prvek je schopen odolat účinkům otevřeného ohně a tepla s teplotami až +2000…+3500 °C. Díky tomu je nepostradatelným řešením pro průmyslové prostory nebo budovy nacházející se v oblastech se zvýšeným nebezpečím požáru.
6. Dobrá izolace proti elektrickým výbojům. V cementu není vlhkost, takže má nevodivé vlastnosti.
7. Spolehlivost a stabilita přilnutí cihel. Při výrobě žáruvzdorných tříd se používají speciální lepicí granule, které zajišťují maximální pevnost spoje zdiva, blokují dutiny a neumožňují únik vzduchu.

Použití nehořlavých směsí vyžaduje dodržování stejných poměrů jako při výběru jiných pojivových materiálů.

Návod k použití

Tepelně odolný cement lze použít pro širokou škálu stavebních prací. Vzhledem k jeho vysokým nákladům se však obvykle používá pro stavbu budov a konstrukcí vystavených vysokým teplotám. Toto řešení je obzvláště žádané pro průmyslové prostory a soukromé domy.

Seznam hlavních oblastí použití je následující:

1. Organizace monolitické vyzdívky při opravárenských a restaurátorských pracích s termálním a tavicím zařízením, které je provozováno při teplotách do +1600 °C.
2. Výstavba železobetonových konstrukcí odolných vůči vysokým teplotám.
3. Výroba tvárnic a cihel s nehořlavými vlastnostmi.
4. Výroba malty pro zdivo a nátěry koupelnových kamen.
5. Tvorba adhezivních základů pro rafinérský průmysl.
6. Konstrukce pecí pro výrobu skla.
7. Výroba krbů a kamen pro rodinné domy.
8. Instalace systémů pro odvod kouře.

Tepelně odolné směsi jsou nezbytné také pro těžební průmysl a hutnictví. Jsou také nepostradatelné pro stavbu tunelů, substrátů a dalších konstrukcí vystavených intenzivnímu zahřívání.

Žáruvzdorné cementové druhy

Výroba ohnivzdorných cementových směsí zahrnuje použití oxidu hlinitého v souladu s požadavky GOST. V závislosti na koncentraci oxidu hlinitého ve složení se cement dělí na několik jakostí. Pokud obsah přísad nepřesahuje 35 %, označuje se produkt zkratkou GC. Pokud je podíl vyšší, používá se označení VGC.

Směsi se značkou VGC I se skládají z 60 % hliníku. Složení dále zahrnuje následující složky:

1. Vápník – 32%.
2. Křemík – 3 %.
3. Železo, hořčík, síra – od 1 do 2 %.

Řada VGC II obsahuje 70 % oxidu hlinitého a malé množství oxidů křemíku a vápníku. V blízkosti označení jsou čísla udávající pevnostní vlastnosti při tlakovém zatížení. Směsi řady GC 40 tak odolávají zatížení od 40 MPa.

Při výběru značky kupující věnují pozornost skutečnému tepelnému a mechanickému zatížení, kterému bude cementová směs čelit. K prodeji se nabízí široká škála tepelně odolných komponentů zahraniční i domácí výroby.

Druhá skupina zahrnuje materiály, které jsou vytvářeny na bázi slínku z Povolží a centrálních oblastí Ruské federace, Moskvy a Sibiře. Na trhu jsou k dispozici také turecké, finské, francouzské a polské směsi s mnoha provozními výhodami.

Hlavní vlastnosti materiálu

Výkonnostní charakteristiky tepelně odolných cementových směsí jsou následující:

1. Možnost provozu za stálého vlivu teploty až do +3500 °C. Odolnost vůči přímému ohni.
2. Zlepšené ohnivzdorné vlastnosti a pevnost díky speciální výrobní technologii.
3. Zvýšený koeficient adheze na povrch a optimální viskozita.
4. Vysoká rychlost vytvrzování. Konstrukce spojené s tepelně odolnými komponenty jsou připraveny k použití po 20 hodinách.
5. S přípravou směsi svépomocí nejsou žádné potíže.
6. Standardní poměry pro výrobu. Pro přípravu vysoce kvalitní směsi stačí použít obecně uznávaný recept, jako při výrobě tradičních značek cementu.

Tepelně odolný beton na bázi hlinitého cementu pro kutily

Pro výrobu ohnivzdorného betonu na bázi hlinitého cementu doma je třeba připravit následující komponenty:

1. Voda.
2. Pojivové a tepelně odolné přísady.

Technologický proces obsahuje mnoho nuancí. V první řadě byste se měli starat o čistotu všech součástí a také zabránit možnosti kontaminace žáruvzdorných součástí pískem, žulou nebo vápencem.

Stavitelé používají různé metody výroby ohnivzdorného betonu. Nejjednodušší technologie zahrnuje použití hotové suché směsi obsahující žáruvzdorné přísady. Pokud se složení vyrábí od základu, bude nutné správně složit poměry složek a smíchat je.

Odborníci doporučují zvolit první možnost, protože hotové suché směsi mají požadované výkonnostní vlastnosti a jsou vyráběny pomocí továrního technologického procesu. Uživatel tak získá cement nejvyšší kvality, který stačí ředit vodou nebo rozpouštědlem.

Při zahájení výroby vlastní žárobetonové směsi je důležité zvážit přítomnost následujících přísad:

1. Chromitová ruda.
2. Magnezitový cement.
3. andezit.
4. Šamotová bitva.

Pokud vyberete správné ingredience, bude výsledná konstrukce spolehlivá a odolná.

Všechny složky se přenesou do míchačky na beton a důkladně se promíchají v poměru 1:4 (cement a písek). Po získání homogenní směsi se do ní může přidávat tekutina, dokud se neobjeví konzistence podobná těstu. V tomto případě směs získá požadovaný stupeň viskozity a rychle ztvrdne. Při ředění vodou je důležité dodržovat doporučení odborníků a neodchylovat se od receptury.

Hotová směs se umístí do forem a nalije do bednění nebo se použije pro zdivo. Při použití hlinitých plniv je důležité je včas ředit vodou, aby se zabránilo příliš rychlému tuhnutí.

Po dokončení všech akcí je nutné zařízení vyčistit a zbavit se ztuhlého materiálu pomocí nástroje. Pokud je potřeba připravit malé množství roztoku na bázi portlandského cementu, lze komponenty míchat bez míchačky betonu. K tomuto účelu se používají široké nádoby a ruční nářadí.

Rozdíl od jiných druhů cementu

Hlavní rozdíl mezi žáruvzdornými cementovými směsmi a jinými značkami je zvýšená ochrana před vystavením vysokým teplotám. Klasické výrobky jsou při zahřátí na +250 °C náchylné k praskání.

Pokud je materiál vystaven teplotám nad +500°C, beton se začne deformovat, masiv ztratí svou celistvost a stane se nevhodným pro další použití.

Na rozdíl od tradičních značek cementu zůstávají tepelně odolné analogy odolné vůči zahřívání až do +2000 °C.

Cena produktů různých značek

Cena žáruvzdorných materiálů závisí na různých faktorech, včetně sezónnosti. Pokud se vyrábějí v létě, jejich cena se zvyšuje, protože objem stavebních prací rychle roste. V zimě je cement levnější a prodává se v maloobchodě i velkoobchodě.

Tabulka nákladů vypadá takto:

1. 50 kg cementu GC-40 bude stát 1,3-1,4 tisíce rublů.
2. 50 kg cementu Gorkal 40, vyráběného polskou společností, bude stát 1,4-1,5 tisíce rublů.
3. Ruský cement VGC-50 se prodává za cenu 1,8 rublů za 20 kg.

Před zakoupením směsi je třeba zkontrolovat certifikáty kvality a její značku.

Jak pracovat

Cementové směsi s tepelně odolnými vlastnostmi jsou dražší než jednoduché značky, takže s nimi musíte pracovat opatrněji a zodpovědněji. Pokud nezohledníte pravidla a dopustíte chyby, může to vést k neodůvodněným finančním nákladům a vzniku nekvalitní struktury.

Aby materiál dobře přilnul k povrchu, je důležité správně přistupovat k přípravným pracím a tuto oblast očistit od případných nerovností nebo vad.

Při nanášení hmoty na pracovní plochu je důležité zbavit se prachu a nečistot, provést broušení a odstranit saze nebo mastné skvrny. Čím kompetentněji se tato opatření provedou, tím déle a lépe bude konstrukce sloužit.