Rodzaje materiałów ogniotrwałych i obszary ich zastosowania

Materiały ogniotrwałe są strukturalnie stabilne pod wpływem wysokich temperatur, płomieni i chemikaliów. Znajdują zastosowanie w zakładach przemysłowych, w których cykl produkcyjny wiąże się z wykorzystaniem efektów termicznych, a także w budynkach mieszkalnych, w których zainstalowane są urządzenia grzewcze. Ze względu na wysokie parametry eksploatacyjne materiały te są szczególnie istotne dla wszelkich obiektów, które mają wymagania dotyczące trwałości, niezawodności i bezpieczeństwa.

Potrzeba użycia materiałów ognioodpornych pojawiła się na najwcześniejszych etapach rozwoju człowieka, kiedy ludzie nauczyli się wydobywać i używać ognia. Stopniowo takie materiały stały się podstawą do budowy hutnictwa, wielkich pieców i innych urządzeń grzewczych. W połowie XVII wieku. w wielu krajach zaczęto wytwarzać cegły ogniotrwałe z gliny. Do początku XIX wieku. produkty ognioodporne były aktywnie produkowane w krajach europejskich, a pod koniec wieku produkty ogniotrwałe zaczęto wytwarzać w całej Rosji. W połowie ubiegłego wieku wynaleziono farby ognioodporne i kompozycje ognioodporne, a wymagania dotyczące produktów żaroodpornych zostały oficjalnie zapisane w GOST i SNiP.

Główną właściwością takich materiałów jest ognioodporność. Ten wskaźnik określa temperaturę, w której produkt zaczyna się odkształcać. Ze względu na jego wartość rozpatruje się efektywność wykorzystania materiału w niektórych rodzajach prac. Ponadto obliczane są inne cechy, w szczególności:

• cechy zachowania materiału pod wpływem podwyższonych temperatur;
• zmiana kształtu i naruszenie integralności pod wpływem temperatury;
• stabilność konstrukcji, którą określa parametr mechanicznego naprężenia ściskającego podczas ogrzewania;
• siła reakcji na działanie agresywnych roztworów chemicznych.

Zazwyczaj materiały ognioodporne to materiały, które wytrzymują nagrzewanie od 1580 do 3000 stopni Celsjusza. Materiały, które zachowują swój wygląd i właściwości fizyczne po wystawieniu na działanie wyższych temperatur, są oznaczane jako superogniotrwałe.

Wszelkie wyroby ogniotrwałe powstają na bazie kombinacji surowców sztucznych i naturalnych, w tym celu dobierane są optymalne stężenia składników mineralnych i chemicznych.

Produkty ognioodporne mogą być wytwarzane w różnych formach io różnych właściwościach. Istnieje kilka powodów ich klasyfikacji.

Zgodnie z ognioodpornością rozróżnia się materiały:

• zwykły materiał ogniotrwały - wytrzymuje od +1580 do +1770 stopni Celsjusza;
• wysoce ogniotrwały - do 2 tysięcy stopni;
• produkty o wysokiej ogniotrwałości - do 3 tys. stopni;
• superogniotrwały - musi wytrzymać nagrzewanie powyżej 3 tys. stopni.

Istnieje kilka podstawowych metod formowania materiałów ogniotrwałych:

• odlewanie w płynie;
• formowanie z miękkich mieszanek z dalszym dodatkowym prasowaniem;
• formowanie ze sprasowanych proszków;
• cięcie skał;
• metoda prasowania na gorąco;
• technika prasowania termoplastycznego;
• formowanie na gorąco.

Do tworzenia produktów ognioodpornych wykorzystuje się kilka rodzajów surowców.

• Organiczny - tego typu produkty wytwarzane są z surowców mineralnych. Większość z tych produktów może wytrzymać znaczne ciepło. Jedynym wyjątkiem jest pianka polistyrenowa. Mają słabą odporność na ogień, jednak można z nich rozłożyć piec ze słabym ogrzewaniem.
• Nieorganiczny To najbardziej imponująca kategoria produktów o szerokim zakresie odporności ogniowej. Obejmuje to bazalt i wełnę mineralną, włókno szklane, perlit i wermikulit.
• Złożony - kategoria ta obejmuje wyroby azbestowe (mieszanki azbestowo-cementowe lub azbestowo-wapienne), a także wyroby z krzemionki spienionej.

Wyróżnia się kilka rodzajów materiałów ogniotrwałych w zależności od głównego składnika aktywnego.

• Materiały ogniotrwałe zawierające tlenki glinu spiekane w bloki nazywane są kwasowymi - baza w tym przypadku osiąga 90% masy całkowitej. Do tej grupy należą cegły mulitowe i szamotowe, które uważane są za idealne rozwiązanie do pieców i kominków opalanych naturalnym paliwem.

• Magnezyjski - takie produkty są wytwarzane z tlenków różnych metali poprzez spiekanie po podgrzaniu. Bloki są odporne na agresywne roztwory i wytrzymują nagrzewanie do 2000 stopni.

• Mineryt - produkowane są z surowców przyjaznych dla środowiska. Cementy zbrojone stanowią do 90% składu. Po podgrzaniu produkty te nieznacznie zwiększają swój rozmiar, dlatego podczas instalacji należy pozostawić małe szczeliny między warstwami.

• Azbest - płyty i panele z azbestu są od dawna stosowane w budownictwie. Jednak jakiś czas temu zidentyfikowano toksyczny wpływ azbestu na zdrowie człowieka. Substancje wchodzące w skład materiału są rakotwórcze i prowadzą do raka. Niemniej jednak ognioodporność takich produktów jest niezwykle wysoka. Materiał wytrzymuje nagrzewanie do 500 stopni przez kilka godzin bez zmiany jego wytrzymałości i gęstości.

• Superizole - materiał z krzemianu wapnia, jest lekki i łatwy do cięcia. Superizol może wytrzymać nagrzewanie do 1000 stopni, a jednocześnie ma obniżoną przewodność cieplną. Ten materiał jest potrzebny do montażu ścianek działowych i ochronnej dekoracji ścian.

• Panele szklano-magnezowe Jest materiałem składającym się z chlorku magnezu, włókna szklanego i ekspandowanego perlitu z dodatkiem włókien syntetycznych. Posiada wysoką przyczepność, niską przewodność cieplną, ponadto jest łatwy w obróbce.

• Wermikulit - płyty na bazie miki krzemianowej z domieszką składników syntetycznych. Jest to ekologiczny i nietoksyczny materiał, który zatrzymuje ciepło. Wady obejmują niską odporność na wilgoć, dlatego podczas pracy wymagana jest dodatkowa ochrona przed wodą.

• Ekrany metalowe - arkuszowy materiał ognioodporny z odblaskową powierzchnią. Takie produkty nie tylko chronią ściany przed nadmiernym przegrzaniem, ale także pozwalają utrzymać komfortową temperaturę w pomieszczeniu, odbijając ją do wewnątrz.

• Klinkier - Ten materiał ceramiczny jest wykonany z drobno porowatej gliny. Wyróżnia się odpornością na ekstremalne temperatury, odpornością nie tylko na ogień, ale także na silne mrozy.

• kamionka porcelanowa - materiał na bazie wiórów marmurowych, granitowych i kwarcowych z obecnością soli i tlenków metali. Różni się odpornością na nagrzewanie do 100 stopni lub więcej, charakteryzuje się wysoką odpornością na wilgoć.

W zależności od stopnia otwarcia porów wyróżnia się:

• do 3% - supergęsty;
• do 10% - wysoka gęstość;
• do 16% - gęsty;
• do 20% - zagęszczony;
• do 30% - średnia gęstość;
• do 45% - niska gęstość;
• do 75% - bardzo porowaty;
• ponad 75% to materiały ultraporowate.

Materiały ogniotrwałe oferowane są w różnych kształtach i rozmiarach:

• klin lub prosty - może być mały, normalny lub duży;
• zarówno kształtne, proste, jak i złożone – ważące ponad 60 kg.

Największy popyt spotkały się z płytami blaszanymi. Ich przeznaczenie funkcjonalne zależy od wielkości i zestawu cech użytkowych produktu. Są niezastąpione do wykładania kotłowni, kominków domowych, bloków piecowych, docieplają kolumny, kotły, a także systemy grzewcze w łaźniach i saunach. Pełnią rolę ekranów ochronnych i zwiększają efekt produkcyjny urządzenia jako całości oraz jego poszczególnych części.

Produkty do formowania i proszków są istotne w produkcji instrumentów. Rozwiązuje problem dostosowania trybu pracy zgodnie z TU. Surowce nieukształtowane wykorzystywane są do produkcji odzieży dla pracowników odlewni.

Wszystkie rodzaje materiałów zmniejszających palność są powszechnie stosowane w zastosowaniach przemysłowych. Zajmują się hutnictwem metali nieżelaznych i żelaznych – na ten obszar przypada około 60% wyrobów z materiałów żaroodpornych w ogóle, a także w produkcji ceramiki i szkła. Związki ognioodporne są podstawą do produkcji izolatorów kwasowych i cieplnych. Są wyłożone piecami przemysłowymi, a także innymi instalacjami z otwartym płomieniem.

W życiu codziennym takie produkty znalazły zastosowanie w aranżacji kominków i pieców, grilli i kominów. Te materiały wykończeniowe znajdują szerokie zastosowanie w budowie i aranżacji budynków. Służą do tapicerowania sufitów i ścian w pomieszczeniach. Takie rozwiązanie znacznie zwiększa bezpieczeństwo przeciwpożarowe konstrukcji, dlatego znajdują zastosowanie w konstrukcjach o podwyższonych wymaganiach dla PPB.

Należy pamiętać, że większość materiałów ognioodpornych w budynkach nie jest w stanie wytrzymać ognia, więc mogą się palić. Wyróżnia się produkty żaroodporne i ogniotrwałe. Te ostatnie mogą przez długi czas wytrzymać źródło otwartego ognia z bliskiej odległości - są szeroko poszukiwane przy budowie łaźni i saun.