Vatrostalni livenici s niskim udjelom cementa uspoređuju se s tradicionalnim vatrostalnim livenicama od aluminatnog cementa. Količina dodatog cementa u tradicionalnim vatrostalnim livenicama od aluminatnog cementa obično je 12-20%, a količina dodate vode uglavnom je 9-13%. Zbog velike količine dodane vode, odljevak ima mnogo pora, nije gust i ima nisku čvrstoću; zbog velike količine dodanog cementa, iako se mogu postići veće normalne i niskotemperaturne čvrstoće, čvrstoća se smanjuje zbog kristalne transformacije kalcijum aluminata na srednjim temperaturama. Očigledno je da uvedeni CaO reagira sa SiO2 i Al2O3 u livenici stvarajući neke tvari s niskom tačkom topljenja, što rezultira pogoršanjem svojstava materijala na visokim temperaturama.
Kada se koristi tehnologija ultrafinog praha, visokoefikasni dodaci i naučna gradacija čestica, sadržaj cementa u livenom materijalu se smanjuje na manje od 8%, a sadržaj vode na ≤7%, te se može pripremiti i dovesti do vatrostalnog livenog materijala sa niskim sadržajem cementa. Sadržaj CaO je ≤2,5%, a njegovi pokazatelji performansi uglavnom premašuju one kod vatrostalnih livenih materijala od aluminatnog cementa. Ova vrsta vatrostalnog livenog materijala ima dobru tiksotropiju, odnosno miješani materijal ima određeni oblik i počinje teći uz malu vanjsku silu. Kada se vanjska sila ukloni, zadržava dobijeni oblik. Stoga se naziva i tiksotropnim vatrostalnim livenim materijalom. Samotekući vatrostalni liveni materijal se naziva i tiksotropnim vatrostalnim livenim materijalom. Pripada ovoj kategoriji. Precizno značenje vatrostalnih livenih materijala sa niskim sadržajem cementa još nije definisano. Američko društvo za ispitivanje i materijale (ASTM) definiše i klasifikuje vatrostalne livene materijale na osnovu njihovog sadržaja CaO.
Gusta i visoka čvrstoća su izvanredne karakteristike vatrostalnih betona serije s niskim udjelom cementa. To je dobro za poboljšanje vijeka trajanja i performansi proizvoda, ali također uzrokuje probleme s pečenjem prije upotrebe, odnosno, izlijevanje se može lako dogoditi ako se ne pazi tokom pečenja. Fenomen pucanja tijela može zahtijevati ponovno izlivanje ili može ugroziti ličnu sigurnost okolnih radnika u težim slučajevima. Stoga su razne zemlje također provele razne studije o pečenju vatrostalnih betona serije s niskim udjelom cementa. Glavne tehničke mjere su: formuliranjem razumnih krivulja peći i uvođenjem odličnih sredstava protiv eksplozije itd., ovo može učiniti da se voda iz vatrostalnih betona glatko eliminira bez izazivanja drugih nuspojava.
Tehnologija ultrafinog praha je ključna tehnologija za vatrostalne betove s niskim udjelom cementa (trenutno je većina ultrafinih prahova koji se koriste u keramici i vatrostalnim materijalima zapravo veličine između 0,1 i 10 μm, a oni uglavnom funkcioniraju kao akceleratori disperzije i strukturni zgušnjivači. Prvi čini čestice cementa visoko dispergiranim bez flokulacije, dok drugi čini mikropore u tijelu za izlijevanje potpuno ispunjenim i poboljšava čvrstoću).
Trenutno uobičajeno korištene vrste ultrafinih prahova uključuju SiO2, α-Al2O3, Cr2O3, itd. Specifična površina SiO2 mikropraha je oko 20m2/g, a veličina čestica je oko 1/100 veličine čestica cementa, tako da ima dobra svojstva punjenja. Osim toga, SiO2, Al2O3, Cr2O3 mikroprah, itd. također mogu formirati koloidne čestice u vodi. Kada je prisutan disperzant, na površini čestica se formira preklapajući električni dvostruki sloj koji generira elektrostatičko odbijanje, što savladava van der Waalsovu silu između čestica i smanjuje energiju međupovršine. To sprječava adsorpciju i flokulaciju između čestica; istovremeno, disperzant se adsorbira oko čestica i formira sloj rastvarača, što također povećava fluidnost livenog materijala. Ovo je također jedan od mehanizama ultrafinog praha, odnosno dodavanje ultrafinog praha i odgovarajućih disperzanata može smanjiti potrošnju vode vatrostalnih livenih materijala i poboljšati fluidnost.
Stvrdnjavanje i očvršćavanje vatrostalnih betona s niskim udjelom cementa rezultat je kombinovanog djelovanja hidratacijskog vezivanja i kohezijskog vezivanja. Hidratacija i očvršćavanje kalcijum aluminatnog cementa uglavnom su hidratacija hidrauličnih faza CA i CA2 i proces rasta kristala njihovih hidrata, odnosno oni reaguju s vodom formirajući heksagonalne pahuljice ili igličaste CAH10, C2AH8 i produkte hidratacije poput kubnih kristala C3AH6 i Al2O3аq gelova, koji zatim formiraju međusobno povezanu kondenzacijsko-kristalizacijsku mrežnu strukturu tokom procesa stvrdnjavanja i zagrijavanja. Aglomeracija i vezivanje nastaju zbog aktivnog ultrafinog praha SiO2 koji formira koloidne čestice kada se susretne s vodom i susretne se s ionima koji se polako disociraju od dodanog aditiva (tj. elektrolitne supstance). Budući da su površinski naboji ta dva suprotna, odnosno koloidna površina je adsorbovala suprotne jone, uzrokujući £2. Potencijal se smanjuje i kondenzacija se javlja kada adsorpcija dostigne "izoelektričnu tačku". Drugim riječima, kada je elektrostatičko odbijanje na površini koloidnih čestica manje od njegovog privlačenja, dolazi do kohezivnog vezivanja uz pomoć van der Waalsove sile. Nakon što se vatrostalni livenac pomiješan sa silicijum dioksidnim prahom kondenzuje, Si-OH grupe formirane na površini SiO2 se suše i dehidriraju kako bi se premostile, formirajući siloksansku (Si-O-Si) mrežnu strukturu, čime se stvrdnjavaju. U siloksanskoj mrežnoj strukturi, veze između silicija i kisika se ne smanjuju s porastom temperature, tako da se i čvrstoća nastavlja povećavati. Istovremeno, na visokim temperaturama, SiO2 mrežna struktura će reagovati sa Al2O3 koji je u njoj obavijen i formirati mulit, što može poboljšati čvrstoću na srednjim i visokim temperaturama.
Vrijeme objave: 28. februar 2024.
