ОГНЕУПОРНЫЕ БЕТОНЫ И МЕРТЕЛИ
Огнеупорные мелкоштучные (нормальных размеров) изделия как массовые огнеупорные материалы, несмот' ря на высокие показатели свойств, имеют и свои специфические технико-экономические недостатки. Производство мелкоштучных огнеупорных изделий трудно поддается механизации и автоматизации, и в настоящее время уровень механизации составляет немного больше 50%. Механизация кладки различных промышленных печей из нормальных изделий не превышает 5% и, что особенно важно отметить, требует высококвалифицированного труда каменщиков и часто выполняется в неблагоприятных санитарно-гигиенических условиях. В результате развития техники строительства и эксплуатации печей выявилась целесообразность производства огнеупорных бетонов и замена ими мелкоштучных изделий. Такая замена позволяет полностью механизировать и автоматизировать производство огнеупоров и индустриализировать строительство печей, заменив труд каменщика трудом монтажника.
Огнеупорный бетон по структуре является аналога строительных бетонов. Он состоит из заполнителя и вя жущего и отличается от обычного строительного те" что имеет огнеупорность выше 1580° С и сохраняет до статочную строительную прочность в службе, т. е. огнеупорный бетон изготовлен из огнеупорных материалов.
Огнеупорные бетоны отличаются от обычных огнеупоров тем, что в результате применения специальных вяжущих материалов образуется прочная камнеподоб - ная структура при нормальной или несколько повышенной температурах, которая не разрушается при высоких температурах службы. Таким образом, при производстве огнеупорных бетонов отпадает необходимость высокотемпературного обжига. В этом отношении огнеупорные бетоны и безобжиговые мелкоштучные огнеупорные изделия аналогичны.
Огнеупорные бетоны имеют некоторые преимущества перед обожженными изделиями. При монолитной бетонной футеровке полностью отсутствуют швы в кладке. Обжиг изделий, как правило, происходит в окислительной атмосфере, и фазовый состав обожженных изделий характеризуется соответственно оксидными формами тех или иных компонентов. Служат же эти огнеупоры во многих случаях в восстановительной среде или при температурах, когда оксидные формы становятся неустойчивыми, поэтому в обожженных изделиях любого типа в службе происходят изменения фазового состава, сопровождающиеся часто изменением объема минералов, приводящим к разупрочнению изделий.
В технологии обожженных изделий, в процессе их охлаждения, происходит кристаллизация минералов из жидкой фазы, образовавшейся при высоких температурах. В службе наблюдается обратный процесс — растворение этих минералов в жидкой фазе. Поскольку объемы жидкого и твердого состояний различны (для оксидных веществ объем расплава примерно на 10—
15% больше, чем твердого состояния), то при Кристаллизации образуется субмикроскопическая пористость, обусловливающая повышение свободной энергии огнеупора. Другими словами, структура и фазовый состав обожженных изделий часто не соответствуют условиям службы. В огнеупорных бетонах структура и фазовый состав в значительной степени создаются в службе и поэтому находятся в соответствии (равновесии) с условиями службы.
Огнеупорные бетоны всегда более термостойки и менее теплопроводны, чем соответствующие обожженные изделия. Во многих случаях огнеупорные бетоны оказываются лучше, чем обожженные изделия. Вместе с тем огнеупорные бетоны всегда менее прочны, особенно к истиранию. Поэтому вообще нельзя противопоставлять огнеупорные бетоны обожженным изделиям.
В технологии огнеупорных бетонов общеупотребительна специфическая терминология. Огнеупорным бетоном называют безобжиговый композиционный материал, состоящий из огнеупорного заполнителя — вяжущего— и добавок, затвердевающий при нормальной или повышенной температуре и обладающий ограниченной усадкой при температурах применения.
Огнеупорные порошки называют заполнителями (крупный, мелкий, тонкомолотый). Огнеупорные порошки, содержащие все фракции, необходимые для производства бетона и сухие вяжущие вещества, называют бетонными смесями. Смеси вместе с водой или жидкими затворителями называют бетонными массами.
Огнеупорные бетоны классифицируют по типу изде - • лий: бетонные блоки, бетонные смеси, бетонные массы и виду вяжущих, используемых при их производстве':
А) с применением гидравлических вяжущих материалов (портланд-цемента, глиноземистого, высокогли - • ноземистого и периклазового цементов);
Б) с применением химических (неорганических и ор - ганоминеральных) связок (ортофосфорной кислоты и ее производных, растворимого стекла, кремнеорганичес - ких соединений и др.).
В зависимости от химико-минерального состава огнеупорные бетоны классифицируются так же, так и другие огнеупорные материалы (см. гл. I).
Многообразие бетонов по составу заполнителя велико. В конечном счете всякий огнеупорный безусадочный
Материал может быть заполнителем. Независимо от вида инертного заполнителя и вяжущего состав свойства их должны удовлетворять некоторым общим требованиям.
Инертный заполнитель и вяжущее вещество при температуре службы изделий не должны образовывать легкоплавкой эвтектики; если же таковая имеется, то количество жидкой фазы в материале должно быть вполне определеннымОгнеупорные бетоны должны иметь минимальную усадку при температурах службы. Поскольку усадка для бетона вообще нежелательна, зерновой состав огнеупорного заполнителя следует выбирать так, чтобы создавался жесткий каркас зерен заполнителя. По данным практики, размер зерен заполнителя находится в пределах 2—25 мм.