Ognjevzdržne ulitke z nizko vsebnostjo cementa primerjamo s tradicionalnimi ognjevzdržnimi ulitki iz aluminatnega cementa. Količina dodatka cementa tradicionalnim ognjevzdržnim betonom iz aluminatnega cementa je običajno 12-20 %, količina dodane vode pa je običajno 9-13 %. Zaradi velike količine dodane vode ima ulito telo veliko por, ni gosto in ima nizko trdnost; zaradi velike količine dodanega cementa, čeprav je mogoče doseči višje normalne in nizkotemperaturne trdnosti, se trdnost zmanjša zaradi kristalne transformacije kalcijevega aluminata pri srednjih temperaturah. Očitno je, da vneseni CaO reagira s SiO2 in Al2O3 v litju, da ustvari nekaj snovi z nizkim tališčem, kar povzroči poslabšanje lastnosti materiala pri visokih temperaturah.
Ko se uporablja tehnologija ultrafinega prahu, visoko učinkoviti dodatki in znanstvena gradacija delcev, se vsebnost cementa v litju zmanjša na manj kot 8 %, vsebnost vode pa na ≤7 %, nizkocementna ognjevzdržna litja pa se lahko pripravljeno in vneseno Vsebnost CaO je ≤2,5 %, njeni kazalniki učinkovitosti pa na splošno presegajo tiste pri ognjevzdržnih litjih iz aluminatnega cementa. Ta vrsta ognjevzdržne ulitke ima dobro tiksotropijo, kar pomeni, da ima mešani material določeno obliko in začne teči z majhno zunanjo silo. Ko se zunanja sila odstrani, ohrani pridobljeno obliko. Zato se imenuje tudi tiksotropna ognjevarna ulivka. Samopretočna ognjevzdržna ulivka se imenuje tudi tiksotropna ognjevzdržna ulivka. Spada v to kategorijo. Natančen pomen nizkocementne serije ognjevzdržnih ulitkov do sedaj ni bil opredeljen. Ameriško združenje za testiranje in materiale (ASTM) opredeljuje in razvršča ognjevarne ulitke glede na vsebnost CaO.
Gostota in visoka trdnost sta izjemni lastnosti serije ognjevzdržnih ulitkov z nizko vsebnostjo cementa. To je dobro za izboljšanje življenjske dobe in učinkovitosti izdelka, prinaša pa tudi težave pri peki pred uporabo, se pravi, da lahko hitro pride do polivanja, če med peko niste previdni. Pojav razpoka telesa lahko zahteva vsaj ponovno polivanje ali pa lahko v hujših primerih ogrozi osebno varnost okoliških delavcev. Zato so različne države izvedle tudi različne študije o pečenju nizkocementnih serij ognjevzdržnih kamnov. Glavni tehnični ukrepi so: z oblikovanjem primernih krivulj pečice in uvedbo odličnih sredstev proti eksploziji itd., to lahko povzroči, da se ognjevzdržni ulitki Voda gladko odstrani brez povzročanja drugih stranskih učinkov.
Tehnologija ultrafinega prahu je ključna tehnologija za ognjevzdržne ulitke z nizko vsebnostjo cementa (trenutno je večina ultrafinih praškov, ki se uporabljajo v keramiki in ognjevzdržnih materialih, dejansko med 0,1 in 10 m in delujejo predvsem kot pospeševalci disperzije in strukturni zgoščevalci. Prvi naredi visoko dispergirani delci cementa brez flokulacije, slednja pa poskrbi za popolno zapolnitev mikropor v ulivnem telesu in izboljša trdnost.
Trenutno pogosto uporabljene vrste ultrafinih praškov vključujejo SiO2, α-Al2O3, Cr2O3 itd. Specifična površina mikropraha SiO2 je približno 20 m2/g, njegova velikost delcev pa je približno 1/100 velikosti delcev cementa, zato ima dobro lastnosti polnjenja. Poleg tega lahko mikroprah SiO2, Al2O3, Cr2O3 itd. tvori tudi koloidne delce v vodi. Ko je dispergator prisoten, se na površini delcev oblikuje prekrivajoča se električna dvojna plast, ki ustvarja elektrostatično odbojnost, ki premaga van der Waalsovo silo med delci in zmanjša energijo vmesnika. Preprečuje adsorpcijo in flokulacijo med delci; istočasno se dispergator adsorbira okoli delcev, da se tvori plast topila, kar prav tako poveča fluidnost litja. To je tudi eden od mehanizmov ultrafinega prahu, kar pomeni, da lahko dodajanje ultrafinega prahu in ustreznih disperzij zmanjša porabo vode ognjevzdržnih betonov in izboljša fluidnost.
Strjevanje in utrjevanje nizkocementnih ognjevzdržnih ulitkov je rezultat kombiniranega delovanja hidratacijske in kohezijske vezi. Hidratacija in utrjevanje kalcijevega aluminatnega cementa sta v glavnem hidratacija hidravličnih faz CA in CA2 ter proces rasti kristalov njunih hidratov, to pomeni, da reagirajo z vodo in tvorijo heksagonalne kosmiče ali igličaste CAH10, C2AH8 in hidratacijske produkte, kot so ker kubični kristali C3AH6 in geli Al2O3аq nato tvorijo medsebojno povezano kondenzacijsko-kristalizacijsko mrežno strukturo med postopki strjevanja in segrevanja. Aglomeracija in vezava sta posledica aktivnega ultrafinega prahu SiO2, ki tvori koloidne delce, ko se sreča z vodo, in se sreča z ioni, ki počasi disociirajo iz dodanega aditiva (tj. elektrolitske snovi). Ker sta površinska naboja obeh nasprotna, to pomeni, da ima koloidna površina adsorbirane nasprotne ione, zaradi česar se £2 potencial zmanjša in pride do kondenzacije, ko adsorpcija doseže "izoelektrično točko". Z drugimi besedami, ko je elektrostatični odboj na površini koloidnih delcev manjši od njihove privlačnosti, pride do kohezivne vezi s pomočjo van der Waalsove sile. Po kondenzaciji ognjevzdržnega materiala, pomešanega s prahom silicijevega dioksida, se skupine Si-OH, ki nastanejo na površini SiO2, posušijo in dehidrirajo, da premostijo, pri čemer nastane mrežasta struktura siloksana (Si-O-Si), s čimer se utrdijo. V siloksanski mrežni strukturi se vezi med silicijem in kisikom ne zmanjšajo z zvišanjem temperature, zato se tudi trdnost še naprej povečuje. Istočasno bo pri visokih temperaturah mrežna struktura SiO2 reagirala z Al2O3, ki je ovita vanjo, da se tvori mulit, ki lahko izboljša trdnost pri srednjih in visokih temperaturah.
Čas objave: 28. februarja 2024
