این مقاله در فصلنامه تخصصی صنعت نسوز، شماره هفدهم، پاییز ۱۳۹۸ به چاپ رسیده است.
Cement-Free Refractory Concretes for Stress-Reduced Structures
- Beimdiek, B. Kesselheim, H.-J. Klischat, Th. Schemmel
Dedicated to the 10th Anniversary of refractories WORLDFORUM
بتن های دیر گداز بدون سیمان برای ساختارهایی با تنش کاهش یافته
دفتر فنی و مهندسی گروه پاترون
چکیده:
امروزه بتن های دیرگداز در تولید فولاد، آلومینیم، سیمان، سنگ آهک و مواد مشابه اهمیت زیادی یافته اند. بنابراین با تمرکز بیشتر بر روی خواص آنها، نه تنها ویژگی های نصب آنها اهمیت می یابد، بلکه فرایندهای خشک کردن و گرمایش و همچنین عملکرد آنها در ارتباط با رفتار ترمومکانیکی و ترموشیمیایی نیز حائز اهمیت است.
رفتار ترموشیمیایی عمدتا توسط ترکیب شیمیایی-مینرالی شناخته میشود، درحالیکه فرایند خشک کردن، گرمایش و عملکرد بر پایه پارامترهای ریزساختاری میباشند. بتن های بدون سیمان با اتصال سل-ژل و با پیوند ژئوپلیمر از نظر رفتار ترمومکانیکی و ترموشیمیایی شاهکار محسوب می شوند. فرایند گرمایش این بتن ها به آسانی رفتار خشک کردن آنهاست و از سرشکن شدن بتن، بهعلت انفجارات ناشی از خروج بخار آب، تا حد زیادی بدلیل کاهش مقدار آب هیدراته با پیوند کریستالی جلوگیری می شود. با نرخهای گرمایش سریع تر، در هزینه، زمان و انرژی صرفه جویی می شود و بنابراین از نظر اقتصادی و زیست محیطی مفید است. علاوه بر این، عملکرد این بتن ها در حین استفاده بدلیل تنش ترمومکانیکی کمتر در آستر جرم مونولیتیک، با بهبود همراه بوده و منجر به طول عمر بالاتر بتن می گردد.
۱- مقدمه و تعریف
امروزه تولید اقتصادی و زیست محیطی سیمان و فولاد در کارخانههای بسیار پربازده بدون استفاده از مواد دیرگداز با عملکرد بالا امکان پذیر نمیباشد. خصوصا مواد مونولیتیک (بتن های نسوز، جرم های ریختنی وجرم های پاشیدنی) در سال های اخیر توسعه قابل توجهی یافته اند [۱-۳]. دیرگداز های حاصله (ویبره شونده، پاشیدنی خشک، پاشیدنی تر، خودجریان) در کنار توسعه روزافزون تجهیزات، نه تنها میتوانند به جای آجر نصب شوند بلکه گاهی اوقات کارایی بهتری نیز دارند، که این امر منجر به افزایش نصب جرمهای مونولیتیک به جای آسترهای آجری شده است (شکل ۱، [۴]). با استفاده از آجرها و بتن های نسوز تمام انتظارات صنایع فولاد، آلومینیم، سیمان، سنگ آهک و غیره از نظر عملکرد، طول عمر، زمان نصب و اجرا، الزامات هندسی و غیره را می توان برآورده نمود. با این حال، در صورت انتخاب یک آستر مونولیتیک، نباید فقط به عملکرد بهتر آن توجه داشت و آن را به صورت یک امتیاز در نظر گرفت.
شکل۱- سهم بتن های نسوز در تولید جهانی دیرگدازها
در فـرایـند گـرمایش بتـن های با پیوند سیـمانی لازم است تا دمـا به آهستـگی افزایـش یـافته و در دمـاهـایی بیـن °C 500-150 نیز مدتی توقف شود تا تبخیر آبهای آزاد و پیوندی و خروج بخار آب بدون آسیب ساختاری به بتن نسوز صورت پذیرد. تنشهای ناشی از فشار بخار نباید از حد مجاز استحکام ماده در حین فرایـند گرمایش بیشتر شود. گرمایش صحیح بتن به اندازه نصب و اجرای صحیح آن مهم است. از طرف دیگر، گرمایش طولانی و غیر ضروری سرمایه، منابع و انرژی را هدر میدهد.
بتن های بدون سیمان یا همان جرمهای ریختنی بدون سیمان (NCC) حداکثر دارای ۲/۰ اکسید کلسیم (آهک)، حداقل یک روانساز و بیشتر از ۲ درصد ذرات بسیار ریز با اندازه دانه زیر ۱ میکرومتر میباشند [۵]. سیستم اتصال بتن های بدون سیمان میتواند معدنی باشد (یعنی شیمیایی-مینرالی برای مثال توسط فسفاتها، آب شیشه، چسبهای اسیدی، ژئوپلیمرها، کلریدها، سیستمهای سل-ژل که معمولا برپایه سیلیکا سل هستند، سولفاتها، لعابها، شیشهها و غیره) یا اینکه اتصال بتن به صورت آلی صورت گیرد (به عنوان مثال توسط لیگنین سولفونات ، قیر ، رزین یا سایر مواد آلی). اخیرا بتن های بدون سیمانی برپایه تکنولوژی سل-ژل و ژئوپلیمر توسعه یافتهاندکه بهعلت شرایط کاری سخت تر و شدیدترآسترهای دیرگداز مورد توجه همه صنایع قرار گرفتهاند. این بتن ها به صورت روزافزون در حال کاهش کاربرد بتن های حاوی سیمان آلومینات کلسیم هستند.
۲- خواص بتن های بدون سیمان
۲٫۱- ریز ساختار و اثرات آن بر رفتار گرمایشی
همانطورکه در بالا ذکر شد، به علت محدودیتهای اقتصادی فرایند گرمایش بتن های نسوز باید تا حد امکان کوتاه باشد تا تولید بدون اتلاف زمان و انرژی صورت گیرد[۶].
در بتن های ریختنی بدون سیمان لازم است تا نسبت آب آزاد به آب پیوندی بالا باشد (آب پیوندی باید تا حد ممکن کم باشد). همچنین لازم است تا ریزساختار نفوذپذیری بالایی داشته باشد تا در حین فرایند خشک کردن و گرمایش فشار بخار پایینی ایجاد شود و بخار آب به راحتی خارج شود [۷]. اندازه حفرات بین ۱۰-۱/۰ میکرومتر است (به خصوص سهم حفرات با اندازه متوسط بیش از ۱ میکرومتر بیشتر است). سطح ویژه نیز عمدتا بیـن m2/g 8/5 -2/4 است. همانطور که در شکلهای ۲و۳ نشان داده شده این موارد منجر به افزایش نفوذ پذیری می گردد (اندازهگیری شده توسط روش RILEM).
شکل۲- مقایسه ریزساختار یک بتن ریختنی کم سیمان با بتن بدون سیمان
شکل۳ مقایسه توزیع اندازه حفرات و نفوذپذیری بتن های کم سیمان و بدون سیمان
از طرف دیگر فاز اتصالی بتن های کم سیمان متراکم و فشرده بوده و اندازه حفرات ریز کمتر از ۱ میکرومتر در آنها بیشتر است. هم چنین، میزان نفوذپذیری گاز در آنها با توجه به مقادیر سطح ویژه m2/g 5/3 کم است [۸].
در جرمهای ریختنی کم سیمان بخش اصلی آب ساختاری در فاز سیمانی و به صورت فازهای آلومینات کلسیم هیدراته یعنی فازهای مونوکلسیم آلومینات هیدراته (CAH10) و دی کلسیم آلومینات هیدراته (C2AH8) موجود است. اگر حرارت دهی بتن سریع انجام شود، این فازها در محدوده دمایی بین °C 200-500 مقدار زیادی بخار آب آزاد میکنندکه باعث انفجار ساختار بتن می شود (شکل ۴). کل فشار بخار و اختلاف فشار موجود در بتن های ریختنی بدون سیمان بسیار کمتر از نمونههای حاوی سیمان آلومینات کلسیم است [۹].
شکل۴- مقایسه آب ساختاری (شیمیایی) در بتن کم سیمان و بدون سیمان
بنابراین، برای کاهش یافتن تنش ساختاری در حین فرایندهای خشک کردن و گرمایش باید بتن نسوز عاری از سیمان آلومینات کلسیم باشد. این موضوع همچنین میتواند در تاثیر آب کریستالی بر روی استحکام نیز دیده شود: بیشتر از ۸۵% آب مصرفی در بتن های بدون سیمان دارای پیوند فیزیکی است و می تواند در دمایی کمتر از °C 150 خارج شود. تنها آب باقیمانده (کمتر از ۱۵درصد) پیوند شیمیایی دارد و اثر کمی بر تنشهای مرحله خشک کردن و گرمایش در بالاتر از °C 150 خواهد داشت. برای بتن های حاوی سیمان، ۲۴ ساعت زمان برای گیرش پیشنهاد میشودکه این مدت برای آسترهای بتنی بدون سیمان ضروری نیست. ماهیت ریزساختاری خاص بتن های ریختنی بدون سیمان (شکل ۲) در مقایسه با انواع کم سیمان اجازه می دهد تا دوره زمانی خشک کردن بتن در مقایسه با جرمهای ریختنی کم سیمان حاوی سیمان نسوز به نصف کاهش یابد. بدین ترتیب نرخهای گرمایش را تا ۶۰ درجه بر ساعت هم می توان تعیین نمود (شکل ۵).
شکل۵- منحنی های خشک کردن مجاز برای بتن های ریختنی بدون سیمان و کم سیمان
۲٫۲- خواص مکانیکی بتن های بدون سیمان
مرحله خشک کردن و حرارت دهی فقط یک مرحله انتقالی جهت رسیدن آستر دیرگداز به مقصد اصلی استفاده از آن یعنی عملکرد آن تحت شرایط فرایندی در دماهای بالا میباشد. انتخاب ماهیت خود بتن (سازگاری با خوراک کوره، مقاومت در برابر سرباره، مقاومت در برابر گاز CO و …) توسط دانشِ فنی کارمندان کارخانه های صنایع سنگین و تولید کنندگان دیرگداز ها (به کمک تست های آزمایشگاهی ، استفاده از دیاگرامهای سه تایی و غیره) تعیین شود.
بار مکانیکی، پارامتری است که اثر آن بر عملکرد یک آستر نسوز بهسختی قابل تخمین است. داشتن خواص ترمومکانیکی بهینه برای مقابله با تنش های مکانیکی، یعنی کاهش تنش در آستر دیرگداز ضروری است. استفاده از ساختارهایی با تنش کاهش یافته، مبنای کاهش اثرات مکانیکی محسوب میشود. از بارهای متداول، می توان به تنشهای ناشی از دمای بیش از حد، تغییر شکل تجهیز (پاتیل، کوره دوار)، شوک حرارتی و غیره اشاره نمود. کارهای تحقیقاتی متعددی برای محاسبه این تنشها انجام شده است از قبیل روش المان محدود، اما تعمیم نتایج به شرایط تولید واقعی هنوزکار راحتی نیست. در نتیجه، در حالت کلی معمولا یک ماده دیرگداز بر اساس نتایج استحکام شکست سرد یا مدول گسیختگی آن انتخاب میشود (به عنوان مثال با توجه به مقادیر موجود در برگه مشخصات فنی آن). یک پارامتر مهم مشابه که معمولا بهطور مناسب تعیین نمیشود رفتار الاستیک دیرگدازها، یعنی مدول یانگ E یا مدول برشی G (مرتبط با ضریب پواسون µ) است. از اینها مهمتر نسبت استحکام (استحکام فشاری سرد σD) به مدول یانگ است زیرا این نسبت تنشهایی را تعیین می کند که از انبساط حرارتی، شوک های حرارتی و در مورد یک کورههای دوار، از بیضی بودن پوسته کوره، نشات میگیرند [۱۰]. در هر مورد، نسبت σD/E باید تا حد ممکن بالا باشد (خود استحکام نیز باید آنقدر باشد که شرایط لازم برای نصب مقاوم بتن فراهم باشد) تا بتواند ظرفیت جذب تنش را تاحد ممکن بالا نگهدارد. تنها زمانیکه نسبت σD/E بالا باشد، تنشهای مکانیکی ناشی از انبساط حرارتی، تغییرات دمای سریع و ضربات مکانیکی ناشی از اعوجاج تجهیز (مثلا پاتیل) میتوانند به صورت الاستیکی بدون تشکیل ناخواسته ماکروترکها جذب شوند (دیگر حالت ممکن میتواند جذب تنش از طریق تغییر شکل پلاستیک باشد [۱۱]).
خواص مکانیکی در دمای اتاق بتن های بدون سیمان و حاوی سیمان پس از پخت تا دمای °C 1600، در شکل ۶ نشان داده شده است. در دماهای کمتر از °C 800، بتن های کم سیمان استحکام بسیار بالایی داشته اند که ناشی از واکنش بین ترکیبات راکتیوِ سیمان، آلومینا و میکروسیلیس می باشد. استحکام سیستم های بدون سیمان در این محدوده دمایی کمتر بوده، اما هنوز هم برای تمام کاربردهای بتن کافی است. به طور کلی، هر دو فاز اتصال با سیمان و بدون سیمان در دماهای بالاتر از °C 800-1000 افزایش استحکام داشته اند.
شکل ۶٫ خواص مکانیکی بتن های بدون سیمان و حاوی سیمان کم
بالاتر از این دماها، تعدادی از نمونه بتن های کم سیمان (LCC) که حاوی سیمان آلومینات کلسیم هستند مدول الاستیک بالا و در نتیجه تردی زیادی را از خود نشان می دهند که این امر به استحکام شکست سرد بالا توام با مدول یانگ زیاد این بتن ها مربوط می شود.
در عوض، نمونه های بدون سیمان استحکام و مدول یانگ کمتری داشتند ولی این دو پارامتر متناسب با هم تغییر نکرده اند و در نتیجه ریزساختار این بتن ها در دمای بالا خاصیت الاستیک بیشتری داشته است. این امر سبب افزایش نسبت σD/E در این بتن ها شده و عملکرد آنها در محل های تحت تنش های ترمومکانیکی بهبود یافته است.
اندازه گیری خواص ترمومکانیکی در دماهای بالاتر این موضوع را بخوبی نشان می دهد (شکل ۷).
شکل ۷٫ مقایسه مدول های گسیختگی گرم بتن های نسوز بدون سیمان و با انواع سیمان کم
در حالی که می توان گفت که تمامی گریدهای بتن های مذکور برای کاربردهای متداول خود مناسب هستند، اما برای یک سری کاربردهای خاص انتخاب محتاطانه نوع بتن می تواند عملکرد (طول عمر) آستر را بهبود بخشد. برای مواردی که دیرگدازی بالایی مورد نیاز است، بتن های حاوی عامل اتصال سل-ژل گزینه مناسبی هستند، در حالی که بتن های با اتصال ژئوپلیمر به دلیل تغییرات خواص کمتر برای جبران تنش های وارده مفید می باشند.
بتن های کم سیمان به دلیل تشکیل ترکیبات مینرالی حاوی CaO (آنورتیت)، استحکام گرم کمتری دارند، اما در دماهای کمتر از °C 1000 استحکام بالای آنها در صورت نیاز به مقاومت به سایش بالا مفید خواهد بود.
وضعیت مشابهی در آزمون دیرگدازی تحت بار برای یک بتن بوکسیتی با ۷۵% Al2O3 مشاهده شده است (شکل ۸) [۱۲].
شکل ۸٫ نتایج آزمون دیرگدازی تحت بار بتن های بدون سیمان و کم سیمان پایه بوکسیتی
بتن های دارای اتصال سل-ژل بالاترین میزان دیرگدازی یا کمترین تغییر شکل ترمومکانیکی را دارند. بتن های بدون سیمان فعال شده با ژئوپلیمر و انواع کم سیمان به دلیل حضور ترکیبات قلیایی و قلیایی خاکی در آنها تغییر شکل بیشتری را نشان می دهند، با این وجود به دلیل رفتار ترموالاستیک بتن های بدون سیمان، آنها قادرند تا تنش های مکانیکی را به مراتب بهتراز انواع کم سیمان جبران کنند.
بتن های کم سیمان دیرگدازهایی پیشرفته محسوب می شوند و بتن های بدون سیمان نیز به این استاندارد دست پیدا کرده اند. بنابراین در صورت رعایت دستورالعمل های تولیدکنندگان این مواد، نصب آنها بدون مشکل خاصی انجام خواهد شد.
۳-۲ مقاومت شیمیایی بتن های بدون سیمان
مقاومت شیمیایی مواد نسوز عمدتا به ترکیب شیمیایی و مینرالی اجزای سازنده آن بستگی دارد. ساختار (اغلب تخلخل) و ترکیبات اضافی مانند SiC که منجر به تشکیل لایه محافظ بر روی سطح آستر نسوز و جلوگیری از آسیب دیدن آن توسط واکنش های آلومینوسیلیکاتی قلیایی می شوند (همراه با واکنش هایی که منجر به افزایش حجم می شوند مانند تشکیل فلدسپارها و فلدسپاتوئیدها) نیز از جمله موارد موثر دیگر بر روی مقاومت شیمیایی می باشند. بررسی های گوناگون و مفیدی در مورد مقاومت در برابر واکنش های قلیایی تا به امروز صورت گرفته است [۱۳و۱۴].
با این وجود، مقاومت در برابر واکنش های اسیدی به خصوص اسیدهای حاوی گوگرد (اسید سولفوریک و اسید سولفورو) هنوز نیاز به تحقیقات بیشتری دارند. این اسیدها با افزایش مصرف سوخت های جایگزین حاوی گوگرد در کوره تشکیل می شوند. خوردگی اسیدی در صورت تشکیل اسید سولفوریک از SOx و H2O در حین سرد شدن گازهای حاصل از فرایند رخ می دهد. دمای میعان اسید سولفوریک به غلظت اسید و رطوبت گاز بستگی دارد که همیشه بالاتر از دمای میعان آب می باشد. به منظور جلوگیری از خوردگی توسط واکنش های اسیدی، دمای سطح داخلی پوسته فولادی باید بالاتر از دمای میعان اسید سولفوریک یعنی °C 140 باشد، در غیر این صورت اسید سولفوریک تشکیل می شود.
در بتن های نسوز، از بین رفتن آستر توسط واکنش های اسیدی به طور مستقیم با مقدار CaO ارتباط دارد.
اکسید کلسیم و ترکیبات مینرالی حاوی آن در بتن ها می توانند توسط اسیدهای حاوی گوگرد خورده شود. بنابراین امکان تشکیل مینرالهای لانگبایت و سولفات کلسیم وجود دارد که همراه با تغییر حجم و تخریب فاز اتصال دهنده خواهد بود . که اگر از میزان استحکام بیشتر شود، موجب پوسته ای شدن و تخریب آستر می گردد.
با مقایسه بتن های بدون سیمان (با پیوند سل-ژل و ژئوپلیمر) با انواع کم سیمان، مزیت سیستم های بدون CaO در معرض اسید سولفوریک در دمای °C 20 با زمانها و غلظتهای مختلف اسیدی مشخص می شود (شکل ۹). بتن های کم سیمان به دلیل خوردگی فاز اتصال دهنده تخریب شده، در حالی که بتن های بدون سیمان تقریبا تحت تاثیر اسید قرار نمی گیرند. در نتیجه با تغییر فازهای اتصال دهنده، تنش کاهش یافته و مقاومت شیمیایی افزایش می یابد.
شکل ۹٫ مقاومت اسیدی مطلوب بتن های بدون سیمان در برابر H2SO4 در مقایسه با انواع کم سیمان
۳ کاربردها در صنایع سنگین
این آسترهای مونولیتیک با تنش کاهش یافته نوعا در کارخانجات صنایع سنگین به کار می روند.
۱-۳ کاربرد در صنعت فولاد
در حالی که آستر کنورتورها و پاتیل ها به دلیل افزایش بارهای ترموشیمیایی به حالت بازی تغییر پیدا کرده است، برخی نواحی ترجیحا با بتن های غیر بازی پوشش داده می شوند (شکل ۱۰). رینگ لبه یک پاتیل با بتن نسوز بدون سیمان حاوی اتصال سل-ژل پوشش داده شد (شکل ۱۰، چپ). این پوشش پس از ۷۵ سیکل نیاز به ترمیم پیدا کرد که در نتیجه عمر کاری آن به دلیل کاهش تنش های مکانیکی حدود ۱۰% افزایش یافت (شکل ۱۰، راست) و هیچگونه سرشکن شدن زودرسی مشاهده نگردید. این امر به وضوح تاثیرکاهش تنش (در هر شکل حرارتی، مکانیکی و شیمیایی) بر عملکرد آسترهای دیرگداز را نشان می دهد.
شکل ۱۰٫ بتن با عامل اتصال سل-ژل نصب شده پس از اولین گرمایش (چپ) و بعد از ۶۳ سیکل
۲-۳ کاربرد در صنعت آلومینیم
استفاده از بتن های بدون سیمان با عامل اتصال سل-ژل در ترمیم و آستر مجدد کوره های ذوب آلومینیم مزایای متعددی دارد. در شکل ۱۱ سرویس و تعمیر یک کوره ذوب آلومینیم پس از ۴ سال تولید به دلیل سایش زودهنگام کف و قسمت شیب دار آن نشان داده شده است. بتنی با عامل اتصال سل-ژل بر روی آستر قدیمی نصب شد تا تنها یک توقف کوتاه ایجاد شده و فرایند تولید مجددا به سرعت شروع گردد.
شکل ۱۱٫ سرویس و تعمیر یک کوره ذوب آلومینیم
برای این کار پس از سرد شدن و تخریب آستر قبلی، کوره مجددا با لایه از بتن سل ژل تعمیر گردید. صرف نظر از مصرف سیلیکا سل، روش مخلوط کردن، ریختن و ویبراسیون مانند سایر بتن های نسوز متداول است. به دلیل چسبندگی و اتصال مناسب آستر دیرگداز جدید به آستر قدیمی هیچگونه عملیات آماده سازی خاصی نیاز نبود. لایه ایمنی نیز نیاز به ترمیم نداشت. بعد از نصب و خشک شدن در مدت زمانی کوتاه در دمای محیط، حرارت دهی آغاز گردید. پس از تنها ۲۲ ساعت حرارت دیدن و ۱۲ ساعت زینترینگ با فلز مذاب در دمای °C 850 کوره آماده بازگشت به تولیدگردید. در مجموع، تعویض کامل آستر کف و سطح شیب دار کوره تنها ۱ هفته طول کشید [۱۵].
۳-۳ کاربرد در صنعت سیمان
عملکرد بهتر بتن های بدون سیمان در محل هایی که تحت تنش های ترمومکانیکی و مکانیکی هستند با نصب در رینگ دماغه (nose ring) و خروجی کوره دوار سیمان اثبات شده است (شکل ۱۲). تصاویر زیر پس از گذشت ۷ ماه و ۹ ماه گرفته شده اند. طول عمر آسترها به ترتیب بیش از ۲ سال و بیش از ۵/۱ سال بوده که ۳ ماه بیشتر از طول عمر آستر نصب شده قبلی بوده است. کلید طول عمر بیشتر، مقاومت مکانیکی بالاتر بتن های بدون سیمان و ظرفیت مفید آنها در جذب تنش است.
شکل ۱۲٫ عملکرد فوق العاده بتن های نسوز بدون سیمان با پیوند ژئوپلیمر در رینگ دماغه و خروجی کوره دوار سیمان
۴ نتیجه گیری
بتن های نسوز حاوی سیمان (خیلی کم سیمان، کم سیمان، با سیمان متوسط، جرم های ریختنی با سیمان بالا و بتن های پاشیدنی) هنوز هم گزینه اصلی برای آستر کوره ها و تجهیزات موجود در صنایع سنگین هستند. با این وجود این بتن ها در حین کار معایبی نیز دارند مانند حساسیت به تنش، اسید و حرارت دهی سریع.
پیشرفت های اخیر تکنولوژی بتن های نسوز نشان داده که در صورت استفاده از بتن های با عامل اتصال بدون سیمان این معایب به میزان قابل توجهی کاهش می یابند. توسعه بتن های بدون سیمان با دو رویکرد صورت گرفته است. اولین رویکرد یک سیستم دو جزئی با عامل اتصال سل-ژل است که در آن با اضافه کردن یک محلول (عمدتا سیلیکا سل کلوئیدی) به جرم ریختنی خشک، کارپذیری لازم فراهم شده و استحکام مورد نیازایجاد می شود. در رویکرد دوم سیستم تک جزئی است که در آن از یک عامل اتصال ژئوپلیمر فعال شده استفاده شده است. هر دو سیستم به واسطه نسبت استحکام به مدول یانگ مناسب، قابلیت جذب تنش بالایی را از خود نشان می دهند. جذب تنش های مکانیکی به دلیل خاصیت الاستیک بهتر در این بتن ها در مقایسه با انواع کم سیمان با وجود استحکام بالاتر، به مراتب بهتر صورت می گیرد. نصب در کوره های دوار صنایع سیمان و پاتیل های صنایع فولاد این موضوع را کاملا ثابت می کند.
از آنجا که مقدار آب هیدراته موجود در بتن های بدون سیمان به میزان قابل توجهی کمتراست، سرشکن شدن و پوسته ای شدن در عملیات حرارت دهی اتفاقی است که دیگر رخ نمی دهد. حرارت دهی سریع تجهیزات متالورژیکی موجب صرفه جویی در مصرف انرژی، زمان، نیروی انسانی و سرمایه می گردد. بنابراین استفاده از بتن های بدون سیمان حتی تنش های محیطی را نیز کاهش می دهد، زیرا فرایند انرژی برِ حرارت دهی کوتاه شده و طول عمر آستر افزایش می یابد. اگرچه این موضوع در حال حاضر موفقیت عظیمی در توسعه دیرگدازها محسوب می شود، با این حال تحقیقات بیشتر بر روی بتن های نسوز خواص بهینه و جدیدی ایجاد خواهد کرد که نتایج آن در آینده به سود صنایع سنگین خواهد بود.
مراجع
|
Allen, William G.: State-of-the-Art Refractory Shotcrete Techniques and Practices. Shotcrete Spring 2008, 20–۲۴٫ |
(۱) |
|
Beimdiek, K.: Wet-gunning technology: Practical experience as a refractory system solution in cement plants. ZKG International 28 (2005) [11] 48–۵۸٫ |
(۲) |
|
WO2018/108679A1: Mixing nozzle for a gunned concrete application device, gunned concrete application device having such a mixing nozzle, and gunned-concrete application method. June 21, 2018. |
(۳) |
|
PRE Annual Statistics 2015.The European Refractories Producers Association, Brussels 2015. |
(۴) |
|
Routschka, G. (ed.): Handbook of Refractory Materials, 4th edition, Vulkan Verlag, Essen 2012, 120. |
(۵) |
|
Groger, P.; Klischat H.-J.; Puntke, S.: Influence of the refractory lining on the cost efficiency of clinker production. Cement Int. 15 (2017) [3] 66–۷۳٫ |
(۶) |
|
da Luz, A.; Braulio, M.; Pandolfelli, V.: Drying behavior and design of refractory concretes F.I.R.E. Compendium series, refractory concrete engineering, Göller Verlag GmbH, Baden Baden, (2015) 317–۴۱۸٫ |
(۷) |
|
Beimdiek, K.; Kesselheim, B.; Klischat, H.-J.; Schemmel, T.: Cement-free refractory concretes as technology leap for several industries and applications. Proceedings Unitecr 2017, 6th Biennial Worldwide Congress, Santiago de Chile, 26–۲۹ September. |
(۸) |
|
Schemmel, T.; Thieser, G.; Pfitzmer, N; Kremer, U.: A novel method of online measurement to develop specific heating-up procedures for industrial furnaces. TMS (The Minerals, Metals & Materials Society) 2014, San Diego, USA, 2014, 1015–۱۰۱۷٫ |
(۹) |
|
Weibel, G.:Importance of physical properties for the development of basic refractory bricks. REFRA Kolloquium 1986, Hohenroda, REFRATECHNIK GmbH, Göttingen, 46–۷۲٫ |
(۱۰) |
|
Klischat, H.-J.; Vellmer, C.; Wirsing, H.: Smart refractory solution for stress loaded rotary kilns. ZKG International 66 (2013) [5] 54–۶۰٫ |
(۱۱) |
|
DIN EN ISO 1893:2008-09: Feuerfeste Erzeugnisse – Bestimmung des Erweichungsverhaltens unter Druck (Druckerweichen) – Differentialverfahren mit steigender Temperatur (ISO 1893:2007) (Refractory products – Determination of refractoriness under load – Differential method with rising temperature (ISO 1893:2007); Deutsche Fassung EN ISO 1893:2008, Beuth Verlag, Berlin 2008. |
(۱۲) |
|
Leupold, H.; Santowski, K.; Wieland, K.: Verbesserung der Alkalibeständigkeit feuerfester Werkstoffe aus dem System SiO2–Al2O3 für Zementdrehrohröfen im Temperaturbereich bis 1300 °C. Proc. 26th Int. Coll. Refractories, Aachen, Oct. 1983, p. 236-256. |
(۱۳) |
|
Liever, H.; Klischat, H.-J.; Wirsing, H.: Alkalibeständige Zustellung der Sicherheitszone von chemisch belasteten Zement- und Kalkdrehöfen. Alkali-resistant linings for the security and preheating zones in rotary cement and lime kilns subject to chemical attack. ZKG International 55 (2002) [6] 66-75. |
(۱۴) |
|
Schemmel, T.; Jansen, H.; Kesselheim, B.: Nanobond – The new cement free castable for quick lining and fast repairing. International Scientific Conference, Refractories, Furnaces and Thermal Insulations, High Tatras, Slovakia, 2012. |
(۱۵) |