otwórz w nowym oknie / strona główna / oferta
Dylatowanie wymurówek ogniotrwałych
Dylatowanie to umożliwienie elementom
wymurówki swobodnej ekspansji cieplnej. Przemądrzale to brzmi,
ale każdy z nas wie, że ogrzewana materia w pewnym zakresie
temperatur rozszerza się. Zdarzają się pewne anomalie, ale nie
zmienia to generalnej zasady.
Zjawisko to w szczególności
dotyczy materiałów „zawodowo” poddawanych dużym
zmianom temperatury.
Często spotykam się z pytaniem: co
się stanie, jeżeli cegle uniemożliwimy powiększenie wymiarów?
Pomijając na razie to, że byłoby bardzo
trudno tego dokonać - w materiale wraz ze wzrostem temperatury
powstawałyby coraz większe naprężenia ściskające. Naprężenia te
w tworzywie, jakim jest ceramika, szybko osiągają bardzo duże
wartości. Tego typu materiały określa się mianem nieściśliwych.
Charakteryzują się bardzo wysokim tzw. modułem Younga, określającym
naprężenie powstające w materiale, który próbujemy
odkształcić. Przykładem materiału o niskim module jest guma,
którą odkształcić łatwo – jest to przeciwieństwo spieków
ceramicznych i betonów.
Jeżeli uniemożliwiamy elementowi
odkształcenie cieplne, jest to równoznaczne ze ściśnięciem go
w potężnej prasie. Tu nawet laik bez wahania stwierdzi, że cegły
odkształcić na prasie się nie da – pęknie natychmiast. I już
chyba wszystko jasne.
Na przykład: rozszerzalność cegły
szamotowej w temperaturze 800oC wynosi około 0,4%.
Oznacza to, że wyrób posiadający normalnie długość 230mm,
wydłuży się prawie o 1mm. Można teraz wrócić do naszej
prasy i wyobrazić sobie takie sprężyste odkształcenie cegły.
Oczywiście, korzystając z modułu Younga, można naprężenie
wywołujące takie odkształcenie obliczyć, z tym, że naprężenie to
na pewno znacząco przekroczy wytrzymałość mechaniczną cegły.
Eksperyment skończy się po prostu jej skruszeniem.
W piecu takiej prasy nie ma. Ruch
cieplny materiału zmiażdży lub odkształci wszystko, co spotka na
drodze i co ma wytrzymałość niższą od wytrzymałości cegły, a ta
jest dość wysoka – na poziomie porównywalnym lub wyższym
od wytrzymałości stali konstrukcyjnej.
No chyba, że zdylatujemy wymurówkę.
Projektując, dane na temat
rozszerzalności cieplnej przewidywanych gatunków wyrobów
musimy mieć. Na to, że cegły są z gumy, liczyć nie możemy.
Pamiętać należy oczywiście, że materiały rozszerzają się we
wszystkich kierunkach. Dodatkowo jeszcze, że poszczególne
partie urządzenia posiadają inne temperatury i będą pracować
w różny sposób – nie mogą być sztywno ze
sobą zespojone, czyli mają być zdylatowane.
Czasem błędy konstrukcyjne skutkują
uszkodzeniami po pewnym czasie – nie są widoczne od razu.
Drobne, niewidoczne na początku, pęknięcia łączą się w większe,
a te mają skłonność do poszerzania się. I piec nam
„rośnie” z czasem, co przez wielu fachowców
uważane jest za zjawisko normalne, do którego trzeba
przywyknąć. Trzeba odpowiedzieć, że nie jest to normalne
i nieuniknione. To wynik błędu konstrukcyjnego, a właściwie
braku myślenia.
W wadliwie zaprojektowanej wymurówce
może się pojawić skomplikowany system dźwigni potęgujący jeszcze
zjawisko rozszerzalności. Pojawia się tu także sprawa pośrednio
związana z dylatowaniem. Chodzi o dobór grubości
warstw. Trzeba bowiem pamiętać, że cegła na swoim przekroju także nie
jest równomiernie nagrzana. Tutaj także skutkuje to
pęknięciami na zewnętrznej, chłodniejszej powierzchni warstwy. Można
i trzeba temu zapobiegać, bo szczeliny nigdy nie zamykają się do
końca i także to zjawisko powoduje powolną destrukcję wymurówki
i przyczynia się do „wzrostu” pieca. Duży wpływ na
poziom tego zjawiska ma też przewodność cieplna materiału, ale przede
wszystkim: konstuktor.
Funkcję dylatacji pełnią częściowo
spoiny. Ich rozkład i gęstość są bardzo ważne w projekcie –
nie ma tu dowolności. Wielkoformatowy element wymurówki nie
zachowuje się więc tak samo, jak odpowiadający mu fragment zbudowany
z cegieł. Przy wykonywaniu monolitycznych elementów
betonowych także należy pamiętać o unikaniu nagłych zmian
kształtu grubości itd. Lepiej element w takich miejscach
podzielić. Trzeba starać się unikać spajania różnie
obciążonych elementów i przewidzieć np. połączenie
kształtowe. Zapobieganie pęknięciom na drodze stosowania bardzo
mocnych zapraw jest zachowaniem dość naiwnym – jeżeli tu
wytrzyma, pęknie w innym miejscu.
Wykonuje się w wymurówkach
szczeliny dylatacyjne w postaci pustych spoin wypełnianych
podczas murowania np. kartonem. Używa się też elastycznych materiałów
ogniotrwałych w postaci włóknin (papierów, filców,
mat).
W przypadku betonów
ogniotrwałych stosowanych w stanie surowym (niewypalonych),
należy w dylatowaniu uwzględnić ich jednorazowy skurcz
wysychania. Także wyroby wypalane posiadają tzw. skurczliwość lub
rozszerzalność wtórną (jednorazową, nieodwracalną). Wielkość
ta jest podawana w tabelach własności, jest zjawiskiem
występującym w określonych temperaturach, bliskich maksymalnym
temperaturom stosowania. Charakteryzuje on też szczególnie
niższe gatunki materiałów. Wyroby szamotowe wykazują
skurczliwość/rozszerzalność wtórną na poziomie 0,2%
(najczęściej skurcz). Inne gatunki mogą się rozszerzać, inne kurczyć.
reframat.pl
Tematy powiązane:
Zaprawy ogniotrwałe >>
Dobór materiałów >>
Zasady budowy wymurówek ogniotrwałych >>