مشكل آهك :

هیدراته  شدن  سیلیكات های  بازی  كه  مهمترین  مینرال های  كلینگر را  تشكیل  می دهند  منجر  به  تشكیل می دهند  منجر  به  تشكیل  فاز ها ئی  شبیه  توبرمریت  و آزاد  شدن  مقادیر  زیادی  Ca(OH)2   می شود . در  مورد  سیمان  سر باره  و  سیمان  پوزولانی  بی شك  این  مقادیر  یه  علت  حجم  كم  كلینگر  سیمان  پرتلند  و  تركیب  آهك  آزاد  با  سرباره  یا  پوزولانی  بی اهمیت  است  .

وقتی  كه  درجه ی  حرارت  به  500  درجه ی  سانتیگراد  افزایش  می یابد  هیدرات  كلسیم  آب  تركیبی خودش  را  از  دست  می دهد  و به  CaO  خیلی  فعال  تبدیل  می شود  ممكن  است  وقتی  این  CaO خنك  می شود  با  رطوبت  موجود  در  هوا  وارد  واكنش  شده  كه  منجر  به  تشكیل  مجدد  Ca(OH)2   بشود  وبه  دنبال  آن  باد  كردن  سمتت  و  بنابر این  تخریب  ساختار  سخت شده  صورت  می گیرد  .

دانسیته ی  CaO   برابر  cm3 / gr  73/3  می ساشد  در  حالی  كه  دانسیته ی  Ca(OH)2  برابر  با Cm3 / gr  146  است  بنا بر این  CaO  با  عمل  هیدراته  شدن  تقریبا  44%  منبسط  می شود .

احتمال  دیگر  آن  است  كه  آهك  در  درجه  حرارت  بالا   یا  برای  اولین  بار  كه  درجه ی  حرارت آن  بالا  برده  می شود  یا  در  حین  استفاده  تركیب  شود  . به  این  ترتیب  در  طول  واكنشهای  پیرو شیمیائی  با  موادی  با  دانه های  خیلی  ریز  كه  یا  اسیدی  و  یا دارای  آهك  كمی  می باشند  تركیب  شود  .

این  موضوع  مثل  سابق  با  استفاده  از  سرباره ها  و  پازولانی  ها  نیز  قایل  حصول  است  ولی   در  تكنولوژی  بتن  دیر گداز  از  مواد  مصرفی  معمولا  دانه های  خیلی  ریز  و  مقاوم  حرارت  تثبیت  كننده ی  سرامیك  هستند  مهمتر  از  این  نوع   واكنشها  حتما  با  تجمع  افزایش  ماده  همراه  هستند  ولی  تاكنون هیچ  اثری  از  از  امكان  باد  كردن  "  blowing"  مشاهده  نشده  است  .

تشكیل فاز های جدید :

وقتی  سیمان  نسوز حرارت  داده  می  شود  واكنش ها یی  اتفاق  می  افتد  كه  از  یك  طرف  با  تجزیه  ی ساختمان  سخت  شده  مشخص  می شود  كه  همزمان  و  توام  با  تشكیل  فاز های  جدید  می باشد  . و  از طرف  دیگر  با  واكنش  بین  این  فاز های  بینا بینی  و  مواد  اضافه شونده  و  پر  كننده  ها ......  . از  جمله  تاثیرات  مهم  روی  خواص  بتن  دیر گداز  پیدایش  مینرال  جدید  مختلف  است كه  در  پروسه های  نهایی  در  اثر  تركیب  با  پر كننده  های  ریز  خاك  نسوز  بوجود  می آید  .  تجزیه ی  سیمان  سخت شده  بین  200  تا 800  درجه ی  سانتیگراد  اتفاق  می افتد  كه  با  پس  دادن  آبی  كه  بصورت (gel  ) و در  بین  لایه  های  فاز توبرمریت  مانند  موجود  است  شروع  می شود  .

در  درجات  خیلی  بالا  دوباره  آهك  آزاد  شده  قدری  كاهش  می یابد  چون  تحت  واكنش هایی   مانند  :

Cs→C2s  قرار  می  گیرد  اما  این   واكنشها  هیچ گاه  به  طور  جداگانه  انجام  نمی شوند  بلكه  همیشه در  سیمان  همراه  با  واكنشهای  بین  اجزای  تركیبی  سیمان  و  مواد  پر كننده  اتفاق  می افتد  این  نوع  واكنشها  در  فاز  جامد  قبل  از  این كه  هیچ  ماده ای  ذوب  شود  بین  درجه  حرارت  تخمینی  C  800  تا  C 700  روی  دهد  . 

نتایج  ترموگرام ها  راهنمای  كیفی  برای  واكنشهای  انجام  شده  در  سیمان  نسوز  می باشند  تحت  شرایط واقعی  در  بعضی  از  موارد  ممكن  است  تا  حد  راهنما  باشد  .  محققین  گزارش  داده ان  كه  نمونه  هایی  كه  تحت  درجات  بالا  قرار  گرفته اند  نیز  دلالت  بر  تشكیل  آنورتیت  و  رانكنیت  دارند .

مولیت  نیز  گاهی  در یبن  فاز های  جدید  تشكیل  شده  پیدا می شود  و در  بین  مواد  معدنی  كه  از  سیمان خالص  (matrox  ) جدا  می شوند  و  لاستونیت  می باشد  .

تاثیر تغییرات غیر قابل برگشت درجه حرارت روی خواص فیزیكی, مكانیكی بتن  :

واكنشهای  تجزیه  و تشكیل  فاز  بتن  دیر گداز  كه  در  نتیجه ی  حرارت  دادن  بسیار  بالا  می باشد  منجر تغییراتی  دیگر  روی  خواص  بتن  دیر گداز  می باشند . این  تغییرات  بستگی  به  نوع  عملیات  حرارتی  كه  سیمان  نسوز  در  معرض  آن  قرار  گرفته  است  و مستلزم  آن  است  كه  قبل  از  آن  كه  به  مرحله ی  نهائی  برسد  بوسیله ی  خواص  ویژه ی  خودش  در مراحل  میانی  مشخص  می شود . در  مرحله ی  نهایی  بتن  دیر گداز  تحت  بالاترین  درجه ی  حرارت  قرار  می گیرد  و  در  یك  پریود  طولانی  بطور  ثابت  در  دمای  كار  قرار  داده  شده  است  كه  باعث می شود  سیمان  به  مرحله ای  برسد  كه  خواص  آن  باز سازی  شده و  بعد  از  این  در  اثر  تغییرات  مكرر  درجه ی  حرارت  این  خواص  یا  كمی  تغییر  كند  و یا  ابدا  تغییری  نكند  .

این  موضوع  مهم  است  كه  درك  صحیحی  از  تغییرات  خواص  تحت  تاثیر  درجه  حرارت  داشته  باشیم  تا  خصوصیات  سیمان  در  شرایطی  كه  مصرف  خواهند  شد  مورد  ارزیابی  قرار  گیرند .  و  تنها  با  این  وسیله  می توان  از  مشكلات  كار  جلوگیری  كرد  .

استحكام فشاری سرد :

سیمان ها  هنگامی  كه  در  معرض  حرارت  قرار  می گیرند  معمولا  یك  مرحله  استحكام  مینیمم  را  طی  می كنند.  درجه حرارتی  كه  در  آن  مسئله  اتفاق  می افتد  بطور  قابل  توجهی  بسته  به  نوع  سیمان  فرق می كند و  در  بتن  دیر گداز  نیز  ظاهرا  پدیده ی  مشابهی  اتفاق  می افتد  كه  موقعی  كه  حرارت  داده  می شوند  استحكام  آن ها  بوسیله ی  باند  هیدرولیكی  تعیین  می شود  . زمانی  كه  استحكام  مواد  نسوز  پر كننده  با  درجه  حرارت  كم  تغییر  كند  یا  اصلا  تغییر  نكند  استحكام ساختمان  بتن  سخت  شده  در  اثر  تغییرات  ساختمان  آن  تغییر می كند  بنا بر این ساختمان  سیمان  ضعیف  ترین  عضو  سیستم  می باشد  كه  در  رنج  بین  فاز های  پیوند  هیدرولیك   و  سرامیك  قرار  می گیرد  و لذا  ساختمان  برای  تمام  تغییرات  استحكام  ماده  یك  مرحله ی  بحرانی  است .  رفتار  بتن  نسوز  معمولا توسط  تغییرات  استحكام  (  معمولا  منظور  استحكام  فشاری  است  )  تابع  تغییر  درجه ی  حرارت  كه  در  پیش  گرم  كردن  صورت  می گیرد  ارزیابی  می شود  یك  روش  ساده  برای  انجام  این  ارزیابی  این  است  كه  استحكام  فشاری  سرد  را  بعد  از  این  كه  تحت  شرایط  ویژه ی  عملیاتی  قرار  گرفت  اندازه گیری  كنیم  .  به  خوبی  می دانیم  كه  اگر  رفتار  " maxima exhibited  "  كه  از  شاموت  و  سیلیكا  در  درجه  حرارت  بالا  ظاهر  شده  را  به  خاطر  بیاوریم  با  این  وجود  نكراسف  نشان  داده  است  كه استحكام  فشاری  داغ  سیمان  كه  از  سیمان  پرتلند  ساخته  شده  به  همان  انداه  استحكام  فشاری  سرد  كه بعد  از  رسیدن  به  درجه  حرارت  محیط  اندازه گیری  شده  باشد  .

بتن دیر گداز با درجه حرارت بالا :

استحكام  فشاری  سرد  بتن  دیر گداز  به  عوامل  مختلفی  بستگی  دارد  كه  مهمترین  آن ها  عبارتند  از  :

عامل  پیوندی ( چسب ) ,  نسبت  مواد  پر كننده  به  سیمان  ,  نسبت  سیمان  به  آب  ,  نوع , شكل    و  دانه  بندی  مواد  پر  كننده  -  دانسیته ی  نهائی  -  میزان  پایداری  رطوبت  سیمان  و  واكنش های  بین  مواد  پر كننده  خیلی  ریز  با  عامل  پیوند  .

اما  بطور  قطع  استحكام  تحت  تاثیر  رفتار  حرارتی  عوامل  چسبی  قرار  خواهد  گرفت  . مینرال های  كلینگر  شده  در  این  مورد  تغییرات  زیادی  را  نشان  می دهندمثلا  پر كننده های  خیلی  ریز  در  تماس  با  رلیت  " alit  "  هیدراته  شده  و  C3A  به  مراتب  موثر تر  از  تماس  با  " belit  " هیدراته  عمل  می كند .  از  مشخصات  این  نوع  بتن  دیر گداز  با  درجه  حرارت  بالا  آنست  كه  ابتدا  تا  300 درجه ی  سانتیگراد  استحكام  افزایش  می یابد  و  به دنبال  آن  در  درجه  حرارت های  متوسط  كاهش  می یابد .

استحكام  مینیمم  در  رنج  1000 – 600 درجه ی  سانتیگراد  قرار  دارد  ,  كاهش  استحكام  بسیار  متغیر است  و  تغییرات  آن  از  20  الی  50%  مقدار  اولیه  می باشد  . تثبیت  كننده های  سرامیكی  تاثیر  خیلی  خوبی  بر  روی  استحكام  در  درجه  حرارت  پائین  دارند  اینها نه  تنها  از  افت  سریع  استحكام  جلو گیری  می كنند  بلكه  معمولا  در  رنج  300 – 200  استحكام  را  از  استحكام  اولیه  افزایش  می دهند .

نوع  پر  كننده های  ریز  مصرفی  می تواند  تاثیر  مهمی  روی  استحكام  داشته  باشد  و  معمولا  به  نظر  می آید  كه  شاموت  در این  مورد  بهترین  خاصیت  را  دارا  می باشد  . خاك  رس  نسز  به  همین  ترتیب  عمل  می كند  اگر  نسبت  صحیحی  از  پر كننده  های  خیلی  ریز  استفاده  شود  امكان  آن  خواهد  بود  كاهش  استحكام  را  به  مقادیر  بسیار  كوچكی  برسانیم  .

عامل  دیگری  كه  بر  روی  استحكام  فشاری  سیمان  بعد  از  حرارت  دادن  اثر  می كند  زمانی  است  كه  سیمان  از  بدو  تولید  تا  اولین  وقتی  كه  برای  اوین  بار  تحت  عملیات  حرارتی  قرار  می گیرد  .

محققین  ثابت  كرده اند  كه  استحكام  فشاری  سرد  بعد  از  حرارت  دادن  با  گذشت  زمان  مانند  استحكام نرمال  افزایش می یابد  بنا بر این  هیدراته  شدن  كامل  مینرال های  كلینگر  منجر  به  واكنش های  شیمیائی  مطلوبی  می شود  .  این  موضوع  موقعی  خوب  درك  می شود  كه  یاد آوری  كنیم  كه  در  نتیجه ی  تشكیل  ژل ها  و  فاز های  مینرالی تجزیه  شده  در  طول  پروسس هیدراته شدن  علاوه  بر  تشكیل  هیدرات  آهك  موادی  تشكیل  می شوند  كه  خودشان  از  مینرال های  كلینگر  فعال تر  هستند . 

پوشیده  شدن  ذرات  مواد  اضافه  شونده  و  مواد  پر كننده  و  واكنشهای  مرتبی  كه  انجام  می شود  و  حالتی  كه  هیدراته  شدن  كامل  انجام  شود  بهتر  از  حالتی  است  كه  هیدرته شدن  جزئی  اتفاق  بیفتد .

تاثیر  گذشت  زمان  مهم  است  اما  فقط  در  درجه  حرارت  پائین  كه  بر  استحكام  هیدراته  شدن  اثر  می گذارد  و  در  درجه  حرارت های  بالا به  مراتب  اثر  كمتری  دارد  .

در  رابطه  با  هماهنگی  با  شرایط  عمل  مهم  است  بدانیم  كه  كمك  سخت  كننده ها  مثل  كلرور  كلسیم  چه  تاثیری  روی  خواص  حرارتی  و  مكانیكی  و  دیر گدازی  آن  دارد  .  بررسی  ها  نشان  می دهد  كهبرای این منظور خیلی  مناسب  نیست  معمولا استحكام  سیمان در حالتی  كه از كمك  سخت  كننده ها استفاده  شده  كمتر از حالتی است  كه  در  آن  مصرف  نشده  است  و  تنها  برای  سیمان  600 درجه  مناسب است.

كاربرد های بتن مقاوم حرارتی :

كاربرد های  بتن  دیر گداز  در  صنایع  مختلفی  كه  در  درجه حرارت های  بالا  كار می كنند  استفاده می شود  . در این  قسمت  عنوان  صنایعی  كه  از  این  تكنولوژی  استفاده  می كنند  را  ذكر  خواهیم  كرد .

بسته  به  نوع  و  كیفیت  بتن  دیر گداز  و  مواد  اولیه ی  ساخت  آن  در  ممالك  صنعتی  از  آن ها  در  قسمت های  مختلفی  استفاده  می شود  .

كوشش های  بسیاری  در  كشور های  شرقی  صورت  گرفته  است  كه  تا  از  این  مواد  در  سطح  وسیع تری  استفاده  شود  در  كشود  آمریكا  9%  مواد  دیر گداز  مصرفی  از  این  نوع  بتن  می باشد . از این  نوع  مواد  در  كشور های  فرانسه , چكسلواكی , آلمان غربی و شرقی  , هلند ,  انگلستان  در  كارخانجات  صنعتی  كه  در  درجه  حرارت های  بالا  كار  می كنند  استفاده  می شود  .همزمان  با  افزایش  تولید  این  نوع  بتن  تعداد  كشور های  صنعتی  كه  از  این  نوع  بتن  جهت  مقاصد  دیر گداز  استفاده  می كنند  در حال  افزایش  می باشد  .

در  چند  سال  اخیر  استفاده  از  آستر  یكپارچه  در  كارخانه ها  معمول  شده  كه  تمایل  به  استفاده  از  بتن  های  دیر گداز  را  بیشتر  كرده  است  لذا  مصرف  این  نوع  مواد  در  هر  شاخه ای  از  صنعت  كه  نیاز  به  مواد  نسوز  دارند  در  حال  توسعه  و  گسترش  می باشند . به  همین  ترتیب  استفاده  از  این  نوع  مواد  در  ساختمان  كوره ها  در  حال  رو  به  رشد  است  زیرا  هم  از  نظر  تكنیكی  وهم  اقتصادی  رو  به  رشد  است  .  حال  به  ذكر  موارد  استفاده  از  این  نكنولوژی  می پردازیم  :

1)     تكنولوژی كوره های معمولی

2)      متا لوژی  آهن  و  فولاد

3)      كارخانجات فورج ونورد

4)      ریخته گری

5)      سایر فرایند های كا با فلزات

6)     كارخانجات تولید فلزات غیر آهنی 

7)     صنایع  سرامیك

8)     صنایع  شیشه  سازی

9)     صنایع  سیمان  و  آهك

10) صنایع  كك  سازی  و  تولید  گاز

11) صنعت  نیرو

12) صنایع  شیمیائی

13) فرودگاه و صنایع هواپیما سازی

14) مهندسی  هسته ای

15) مصارف خانگی

جنبه های اقتصادی بتن دیرگداز :

می توان  گفت  كه  مزایای  استفاده  از  بتن های  دیر گداز بیشمار  است  و این  مزایا  با  هر  مقاله ای  كه  چاپ  می شود  واضح تر  می شود .به  نظر  محققین  كاهش  هزینه های  سازه ها ی  كارخانجات  دیر گداز  بر  حسب  نوع  دیر گداز  بكار رفته  چیزی بین  10 تا  50  درصد  خواهد  بود  .  برتری  اقتصادی   بتن های  دیر گداز  بر  تمام  انواع  دیگر  مواد  مقاوم  حرارتی  مشهود  است  .  یر  مبنای  آمار  آلمان  در  هر  سال  6  میلیون  مارك  صرفه  جویی  فقط  از  كاربرد  قطعات  پیش ساخته  بتن  دیر گداز  داشته اند  .

استفاده  از  بتن  یكپارچه  برای  ساخت  آستر  های  نسوز  امكان  تعمیر  یا  ساخت  آستر  جدید  را  فراهم می كند . محققین  نشان  می دهند  كه  هزینه ی  تولید  بتن های  نسوز  50  تا  30  درصد  تولید  آجر های  نسوز  بوده  واین  مقدار  برابر  با  تولید  بتن های  معمولی  بوده  است  . مزیت  های  بتن  دیر گداز  تنها  در  عواملی  كه  ذكر  شد  خلاصه  نمی گردد  عوامل  دیگری  كه  از  لحاظ  اقتصادی  آن  را  مقرون  به  صرفه تر  می كند  عبارتند  از  :  دامنه ی  استفاده  وسیع  از  بتن , طول  عمر  بتن  و  ساختمان  آن  بنا بر این  باید  در  این  مورد  توجه  بیشتری  به  به  این  ماده  معطوف  گردد .  هزینه ی  اصلی  در  ساختمان  بتن های  نسوز  مربوط  به  شاموت  و  سیمان  می باشد  و  قیمت  سیمان  نسوز  با  آلومینای  بالا  تقریبا  10  برابر سیمان  پرتلند  می باشد  و  چنان چه  قیمت  دو  نوع   بتن ساخته  شده  با  این  نوع  سیمان ها  را  مقایسه  كنیم  مشخص  می شود  كه  قیمت  بتن  با  سیمان  آلومینای بالا  دو  برابر  سیمان  پرتلند  است  پس  برای  درجه  حرارت های  پائین  تا  850  درجه ی  سانتیگراد  از  بتن  با  آلومینای بالا استفاده  شود مقرون  به  صرفه  نخواهد  بود  در صورتی  كه  سیمان  پرتلند  با شاموت  جواب  گوی  این  مسئله  خواهد  بود  . 

یا  در  مورد  نسبت  سیمان  به  پر كننده  وقتی  كه  می توان  با  20  درصد  سیمان  نتیجه ی  مطلوب  را  بدست  آورد  نیازی  به  مصرف  بیشتر  سیمان  نخواهد  بود  و  با  توجه  به  قسمت  سیمان  با  آلومینای  بالا  مشاهده  می شود  كه  قیمت  مخلوط  روی  هم  32%  افزایش  می یابد  .  در  صورتی  كه  در  درجه  حرارت  خیلی  بالا  باشد  و  از  پركننده های  گران  قیمت  مثل  كوراندوم  و  سیلیمانیت  استفاده  شود  با  توجه  به  این  كه  قیمت  این  مواد  10  تا  15  برابر  قیمت  شاموت  است  بنابر این  قیمت  سیمان  تاثیر زیادی  در  قیمت  تمام  شده  نخواهد  داشت  در  نتیجه  در  این  موارد  بهتر  است  از  آجر های  ضایعاتی خورد  شده  استفاده  شود  تا  بتوان  همان  مزایای  اقتصادی  را  بدست  آورد  .  در  درجه  حرارت های  خیلی  بالا  به  علت  این  كه  مواد  مصرفی  باید  خالص  بوده  و  كیفیت  مناسبی  داشته  باشند  بنا بر  این  بتن  ها  مزایای  اقتصادی  زیادی  نسبت  به  دیگر  مواد  نسوز  ندارند  و  فقط  در  مواردی  كه  درجه ی  حرارت  حدود  1000  است  با  استفاده  از  اجزایی  مانند  خرده آجر  سرباره  و  كوره ها  و  سیمان  پرتلند  استفاده  از  بتن  اقتصادی تر  از  آجر های  نسوز  خواهد  بود  اگر  قیمت  بتن های  نسوز  و  بتن های  پیش  ساخته  شاموتی  را  با  نسوز  های  دیگر  شاموتی  مقایسه  كنیم  نتیجه  زیر  حاصل  می شود  :

بتن های  نسوز  پرس  شده  ارزان  تر  از  آجر های  شاموتی  است  و  همچنین  بتن  گیرش  یافته  سریع تر  استحكام  پیدا  می كند  و  قابل  استفاده  می گردد  .  مزیت  واقعی  بتن های  نسوز  بستگی  به  ابعاد  كار  و  مقدار سیمان  نسوز بكار  برده  شده  و  مقایسه ی  واقعی  را  وقتی  می توان  نشان  داد  كه  مشخصات  كار  داده  شده  باشد  . اگر  چه  همیشه  مقایسه ی  مستقیم  بین  قیمت  بتن  نسوز  و  آجر نسوز ممكن  نیست . در  مواقعی  كه  قیمت های  بتن  و  آجر  برابر  است  مزایای  بتن  نسوز  درجه  حرارت  بالا  بیشتر  از آجر های  نسوز می باشد  ولی  به طور  كلی  قیمت  تمام  شده ی  بتن های  نسوز  كمتر از آجر های  نسوز  می باشد .

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: