مشخصات این فایل
عنوان: بتن های دیرگداز
فرمت فایل: word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 26
این مقاله درمورد بتن های دیرگداز می باشد.
خلاصه آنچه در مقاله بتن های دیرگداز می خوانید :
فرایند های شیمی حرارتی :
عبارت فرایند شیمی حرارتی در متن زیر جهت تشریح تمام فرایند ها و واکنش ها و تغییرات و تحولاتی که در بتن دیر گداز صنعتی معمولا ضمن گرم کردن ابتدائی و گاهی در گرم کردن بعدی رخ می دهد استفاده می گردد . بحث زیر در درجه ی اول به جنبه های شیمیائی فرایند مربوط می شود که در آن واکنشهای بین فاز های نهائی و میانی سیمان ها و مواد پر کننده از یک طرف
و ساختار فازی که از آن نتیجه می شود از طرف دیگر صورت می گیرد , اثر این تحولات روی
خواص مهم بتن به عنوان نمونه ی استحکام انقباض و پایداری د دماهای مختلف و مقاومت شوکهای
حرارتی مورد بحث قرار می گیرد .
بتن های دیر گداز ساخته شده با سیمان پرتلند و سیمان سرباره :
سیمان پرتلند از لحاظ رفتار شیمیائی حرارتی اساسا با سیمان آلومینیائی متفاوت است در حالی که
سیمان سرباره جائی بین این دو قرار می گیرد , یکی از این مهمتریت عوامل این است که آهک
آزاد در اثر حرارت در سیمان پرتلند ظهور می کند .
در یک حالت معین ممکن است خواص آن و حد استفاده از آن تغییر کرد باید در تهییه ی بتن از
سیمان پرتلند مراحل معینی را طی نمود .
مشکل آهک :
هیدراته شدن سیلیکات های بازی که مهمترین مینرال های کلینگر را تشکیل می دهند منجر به تشکیل
می دهند منجر به تشکیل فاز ها ئی شبیه توبرمریت و آزاد شدن مقادیر زیادی Ca(OH)2 می شود
در مورد سیمان سر باره و سیمان پوزولانی بی شک این مقادیر یه علت حجم کم کلینگر سیمان پرتلند و ترکیب آهک آزاد با سرباره یا پوزولانی بی اهمیت است .
وقتی که درجه ی حرارت به 500 درجه ی سانتیگراد افزایش می یابد هیدرات کلسیم آب ترکیبی
خودش را از دست می دهد و به CaO خیلی فعال تبدیل می شود ممکن است وقتی این CaO
خنک می شود با رطوبت موجود در هوا وارد واکنش شده که منجر به تشکیل مجدد Ca(OH)2
بشود وبه دنبال آن باد کردن سمتت و بنابر این تخریب ساختار سخت شده صورت می گیرد .
دانسیته ی CaO برابر cm3 / gr 73/3 می ساشد در حالی که 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 که آهک در درجه حرارت بالا یا برای اولین بار که درجه ی حرارت آن بالا برده می شود یا در حین استفاده ترکیب شود .
به این ترتیب در طول واکنشهای پیرو شیمیائی با موادی با دانه های خیلی ریز که یا اسیدی و یا
یدارای آهک کمی می باشند ترکیب شود .
این موضوع مثل سابق با استفاده از سرباره ها و پازولانی ها نیز قایل حصول است ولی در تکنولوژی بتن دیر گداز از مواد مصرفی معمولا دانه های خیلی ریز و مقاوم حرارت تثبیت کننده ی سرامیک هستند مهمتر از این نوع واکنشها حتما با تجمع افزایش ماده همراه هستند ولی تاکنون
هیچ اثری از از امکان باد کردن " blowing" مشاهده نشده است .
تشکیل فاز های جدید :
وقتی سیمان نسوز حرارت داده می شود واکنش ها یی اتفاق می افتد که از یک طرف با تجزیه ی
ساختمان سخت شده مشخص می شود که همزمان و توام با تشکیل فاز های جدید می باشد .و از
طرف دیگر با واکنش بین این فاز های بینا بینی و مواد اضافه شونده و پر کننده ها ...... .
از جمله تاثیرات مهم روی خواص بتن دیر گداز پیدایش مینرال جدید مختلف است که در پروسه های نهایی در اثر ترکیب با پر کننده های ریز خاک نسوز بوجود می آید . تجزیه ی سیمان سخت
شده بین 200 تا 800 درجه ی سانتیگراد اتفاق می افتد که با پس دادن آبی که بصورت (gel )
و در بین لایه های فاز توبرمریت مانند موجود است شروع می شود .
در درجات خیلی بالا دوباره آهک آزاد شده قدری کاهش می یابد چون تحت واکنش هایی مانند :
Cs→C2s قرار می گیرد اما این واکنشها هیچ گاه به طور جداگانه انجام نمی شوند بلکه همیشه
در سیمان همراه با واکنشهای بین اجزای ترکیبی سیمان و مواد پر کننده اتفاق می افتد این نوع واکنشها در فاز جامد قبل از این که هیچ ماده ای ذوب شود بین درجه حرارت تخمینی C 800
تا C 700 روی دهد .
نتایج ترموگرام ها راهنمای کیفی برای واکنشهای انجام شده در سیمان نسوز می باشند تحت شرایط
واقعی در بعضی از موارد ممکن است تا حد راهنما باشد . محققین گزارش داده ان که نمونه هایی که تحت درجات بالا قرار گرفته اند نیز دلالت بر تشکیل آنورتیت و رانکنیت دارند .
مولیت نیز گاهی در یبن فاز های جدید تشکیل شده پیدا می شود و در بین مواد معدنی که از سیمان
خلص (matrox ) جدا می شوند و لاستونیت می باشد .
تاثیر تغییرات غیر قابل برگشت درجه حرارت روی خواص فیزیکی, مکانیکی بتن :
واکنشهای تجزیه و تشکیل فاز بتن دیر گداز که 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 که سیمان نسوز در معرض آن قرار گرفته است و
مستلزم آن است که قبل از آن که 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 یک پریود طولانی بطور ثابت در دمای کار قرار داده شده است که باعث
می شود سیمان به مرحله ای برسد که خواص آن باز سازی شده و بعد از این در اثر تغییرات مکرر درجه ی حرارت این خواص یا کمی تغییر کند و یا ابدا تغییری نکند .
این موضوع مهم است که درک صحیحی از تغییرات خواص تحت تاثیر درجه حرارت داشته باشیم
تا خصوصیات سیمان در شرایطی که مصرف خواهند شد مورد ارزیابی قرار گیرند . و تنها با این وسیله می توان از مشکلات کار جلوگیری کرد .
استحکام فشاری سرد :
سیمان ها هنگامی که در معرض حرارت قرار می گیرند معمولا یک مرحله استحکام مینیمم را طی می کنند. درجه حرارتی که در آن مسئله اتفاق می افتد بطور قابل توجهی بسته به نوع سیمان فرق
می کند و در بتن دیر گداز نیز ظاهرا پدیده ی مشابهی اتفاق می افتد که موقعی که حرارت داده می شوند استحکام آن ها بوسیله ی باند هیدرولیکی تعیین می شود .
زمانی که استحکام مواد نسوز پر کننده با درجه حرارت کم تغییر کند یا اصلا تغییر نکند استحکام
ساختمان بتن سخت شده در اثر تغییرات ساختمان آن تغییر می کند بنا بر این ساختمان سیمان ضعیف ترین عضو سیستم می باشد که در رنج بین فاز های پیوند هیدرولیک و سرامیک قرار می گیرد و
لذا ساختمان برای تمام تغییرات استحکام ماده یک مرحله ی بحرانی است . رفتار بتن نسوز معمولا
توسط تغییرات استحکام ( معمولا منظور استحکام فشاری است ) تابع تغییر درجه ی حرارت که در پیش گرم کردن صورت می گیرد ارزیابی می شود یک روش ساده برای انجام این ارزیابی این است که استحکام فشاری سرد را بعد از این که تحت شرایط ویژه ی عملیاتی قرار گرفت اندازه گیری کنیم . به خوبی می دانیم که اگر رفتار " maxima exhibited " که از شاموت و سیلیکا در درجه حرارت بالا ظاهر شده را به خاطر بیاوریم با این وجود نکراسف نشان داده است که
استحکام فشاری داغ سیمان که از سیمان پرتلند ساخته شده به همان انداه استحکام فشاری سرد که
بعد از رسیدن به درجه حرارت محیط اندازه گیری شده باشد .
بتن دیر گداز با درجه حرارت بالا :
استحکام فشاری سرد بتن دیر گداز به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهمترین آن ها عبارتند از :
عامل پیوندی ( چسب ) , نسبت مواد پر کننده به سیمان , نسبت سیمان به آب , نوع , شکل و دانه بندی مواد پر کننده - دانسیته ی نهائی - میزان پایداری رطوبت سیمان و واکنش های بین مواد پر کننده خیلی ریز با عامل پیوند .
اما بطور قطع استحکام تحت تاثیر رفتار حرارتی عوامل چسبی قرار خواهد گرفت . مینرال های کلینگر شده در این مورد تغییرات زیادی را نشان می دهندمثلا پر کننده های خیلی ریز در تماس با رلیت " alit " هیدراته شده و C3A به مراتب موثر تر از تماس با " belit " هیدراته عمل می کند . از مشخصات این نوع بتن دیر گداز با درجه حرارت بالا آنست که ابتدا تا 300 درجه
ی سانتیگراد استحکام افزایش می یابد و به دنبال آن در درجه حرارت های متوسط کاهش می یابد .
استحکام مینیمم در رنج 1000 – 600 درجه ی سانتیگراد قرار دارد , کاهش استحکام بسیار متغیر
است و تغییرات آن از 20 الی 50% مقدار اولیه می باشد .
تثبیت کننده های سرامیکی تاثیر خیلی خوبی بر روی استحکام در درجه حرارت پائین دارند اینها
نه تنها از افت سریع استحکام جلو گیری می کنند بلکه معمولا در رنج 300 – 200 استحکام را از استحکام اولیه افزایش می دهند .
نوع پر کننده های ریز مصرفی می تواند تاثیر مهمی روی استحکام داشته باشد و معمولا به نظر می آید که شاموت در این مورد بهترین خاصیت را دارا می باشد . خاک رس نسز به همین ترتیب عمل می کند اگر نسبت صحیحی از پر کننده های خیلی ریز استفاده شود امکان آن خواهد بود کاهش استحکام را به مقادیر بسیار کوچکی برسانیم .
عامل دیگری که بر روی استحکام فشاری سیمان بعد از حرارت دادن اثر می کند زمانی است که سیمان از بدو تولید تا اولین وقتی که برای اوین بار تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد .
محققین ثابت کرده اند که استحکام فشاری سرد بعد از حرارت دادن با گذشت زمان مانند استحکام
نرمال افزایش می یابد بنا بر این هیدراته شدن کامل مینرال های کلینگر منجر به واکنش های شیمیائی مطلوبی می شود . این موضوع موقعی خوب درک می شود که یاد آوری کنیم که در نتیجه ی تشکیل ژل ها و فاز های مینرالی تجزیه شده در طول پروسس هیدراته شدن علاوه بر تشکیل هیدرات آهک موادی تشکیل می شوند که خودشان از مینرال های کلینگر فعال تر هستند .
پوشیده شدن ذرات مواد اضافه شونده و مواد پر کننده و واکنشهای مرتبی که انجام می شود و حالتی که هیدراته شدن کامل انجام شود بهتر از حالتی است که هیدرته شدن جزئی اتفاق بیفتد .
تاثیر گذشت زمان مهم است اما فقط در درجه حرارت پائین که بر استحکام هیدراته شدن اثر می گذارد و در درجه حرارت های بالا به مراتب اثر کمتری دارد .
در رابطه با هماهنگی با شرایط عمل مهم است بدانیم که کمک سخت کننده ها مثل کلرور کلسیم چه تاثیری روی خواص حرارتی و مکانیکی و دیر گدازی آن دارد . بررسی ها نشان می دهد که
برای این منظور خیلی مناسب نیست معمولا استحکام سیمان در حالتی که از کمک سخت کننده ها استفاده شده کمتر از حالتی است که در آن مصرف نشده است و تنها برای سیمان 600 درجه مناسب است.
کاربرد های بتن مقاوم حرارتی :
کاربرد های بتن دیر گداز در صنایع مختلفی که در درجه حرارت های بالا کار می کنند استفاده می شود . در این قسمت عنوان صنایعی که از این تکنولوژی استفاده می کنند را ذکر خواهیم کرد .
بسته به نوع و کیفیت بتن دیر گداز و مواد اولیه ی ساخت آن در ممالک صنعتی از آن ها در قسمت های مختلفی استفاده می شود .
کوشش های بسیاری در کشور های شرقی صورت گرفته است که تا از این مواد در سطح وسیع تری استفاده شود در کشود آمریکا 9% مواد دیر گداز مصرفی از این نوع بتن می باشد . از این نوع مواد در کشور های فرانسه , چکسلواکی , آلمان غربی و شرقی , هلند , انگلستان در کارخانجات صنعتی که در درجه حرارت های بالا کار می کنند استفاده می شود .همزمان با افزایش تولید این نوع بتن تعداد کشور های صنعتی که از این نوع بتن جهت مقاصد دیر گداز استفاده می کنند در
حال افزایش می باشد .
در چند سال اخیر استفاده از آستر یکپارچه در کارخانه ها معمول شده که تمایل به استفاده از بتن های دیر گداز را بیشتر کرده است لذا مصرف این نوع مواد در هر شاخه ای از صنعت که نیاز به مواد نسوز دارند در حال توسعه و گسترش می باشند . به همین ترتیب استفاده از این نوع مواد در ساختمان کوره ها در حال رو به رشد است زیرا هم از نظر تکنیکی وهم اقتصادی رو به رشد است . حال به ذکر موارد استفاده از این نکنولوژی می پردازیم :
1) تکنولوژی کوره های معمولی
2) متا لوژی آهن و فولاد
3) کارخانجات فورج ونورد
4) ریخته گری
5) سایر فرایند های کا با فلزات
بخشی از فهرست مطالب مقاله بتن های دیرگداز
لغت شناسی و تقسیم بندی :
شروع کنیم .
مشکلات نامگذاری :
عاملهای چسباننده :
تقسیم بندی بتنهای دیر گداز :
ویژگیهای بتن دیر گداز :
عامل چسباننده :
مواد پر کننده :
پر کننده های معدنی غیر مقاوم در آتش :
پر کننده های مصنوعی
1- افزودنی ها :
طرح مخلوط بتن :
دانه بندی پر کننده ها
فرایند های شیمی حرارتی :
بتن های دیر گداز ساخته شده با سیمان پرتلند و سیمان سرباره :
تشکیل فاز های جدید :
تاثیر تغییرات غیر قابل برگشت درجه حرارت روی خواص فیزیکی, مکانیکی بتن :
استحکام فشاری سرد :
بتن دیر گداز با درجه حرارت بالا :
کاربرد های بتن مقاوم حرارتی :
جنبه های اقتصادی بتن دیرگداز :
دانلود مقاله بتن های دیرگداز
