Hodnocení odolnosti žárobetonů s heterogenizovanou strukturou proti náhlým změnám teploty

Ing. Mgr. David Mráz¹; doc. Ing. Jozef Vlček, Ph.D.²

Stáhnout článek v PDF

Žárovzdorné vyzdívky bývají často vystaveny rychlému střídání teploty. V důsledku těchto teplotních rozdílů dochází ve struktuře materiálu k velkému mechanickému napětí, které často vede k jeho porušení. Velmi důležitým opatřením proti porušení žárovzdorné žárobetonové vyzdívky je použití žárobetonu odolného proti náhlým změnám teploty. Jeho kvalita závisí na odolnosti materiálu vůči vzniku a šíření trhlin. Cílem experimentu, který je popsán v příspěvku, je ověřit účinnost přídavku různých přísad do matrixu žárobetonu za účelem zvýšení odolnosti daného žárobetonu proti náhlým změnám teploty a dále zjistit teplotní oblasti, kdy je daná přísada účinná. Experimentální vzorky na testování odolnosti proti náhlým změnám teploty byly připraveny z přísad běžně používaných v praxi. Testovaným žárobetonem, ze kterého byly připraveny zkušební směsi a zkušební tělesa, byl nízkocementový žárobeton na bázi objemově stabilního kameniva, kterým je pálený kaolín. Z hlediska požadavků užití a aplikace se především u nízkocementových žárobetonů požaduje zvýšení odolnosti proti změnám teploty.

Do základního složení referenční směsi A byly přidány heterogenizující přísady (3 hm. %) a byly připraveny vzorky. Celkem bylo pro experimentální práce použito 8 druhů mikropřísad (nestabilizovaný ZrO₂, zirkonsilikát, křemičitý písek, stabilizovaný ZrO₂, rutil, grafit, kyanit a spinel). Heterogenizující přísady byly vybrány s předpokladem, že budou kladným způsobem působit v základní zkušební směsi na její odolnost proti teplotním šokům. Připravené vzorky byly vypáleny na teploty 110, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1450 a 1500 °C ve vysokoteplotní superkanthalové elektrické peci s nárůstem teploty 5,5 °C·min^-1. Po vypálení na příslušné teploty byly jednotlivé vzorky testovány na běžně sledované parametry (zdánlivá pórovitost, objemová hmotnost, nasákavost, trvalé délkové změny). Pórovitost a objemová hmotnost jsou vlastnosti žárobetonů, které značně ovlivňují všechny pevnosti a také tepelné vlastnosti (tepelná vodivost). Nepřímo tak na nich závisí i odolnost vůči teplotním šokům. Vzorky byly také podrobeny zkouškám pevnosti v tlaku za studena a pevnosti v tahu za ohybu. Vzorky s vyšší pevností v tahu za ohybu než má srovnávací vzorek by měly lépe odolávat vzniku trhlin, a tedy i náhlým teplotním šokům. Stanovení odolnosti proti náhlým změnám teploty bylo provedeno ochlazováním zkušebních těles tvaru válečku 50×50 mm z teploty 950 °C na 10–20 °C ponořením do studené vody. Výsledky experimentů potvrdily vhodný postup při přípravě zkušebních žárobetonových směsí a těles pomocí přísad s rozdílnou teplotní roztažností.

1. P K I – Teplotechna Brno, spol. s r.o., Anenská 675/4, 602 00 Brno, Czech Republic
2. VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Thermal Engineering Department, 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic