بتن نسوز یا بتن دیرگداز یک نوع بتن تخصصی و با دوام بوده که از مقاومت بالایی در برابر دماهای بسیار بالا برخوردار است. استفاده از این بتن در طراحی سازهها باعث افزایش کارایی و عمر مفید آنها میشود و به همین دلیل میتواند گزینه بسیار مناسبی برای محیطهای پرتنش باشد. از طرفی طراحی و ساختار خاصی بتن نسوز باعث شده که خواص مکانیکی آن تحت تأثیر دماهای بالا قرار نگیرد و این بتن برای مدت زمان طولانی در این محیطها قابل استفاده باشد. از دیگر دلایل استفاده از بتن دیرگداز در کنار مقاومت و دوام بالای آن میتوان به اجرای ساده این بتن اشاره کرد و اینکه میتواند جایگزین بسیار مناسبی برای آجرهای چندلایه و با قیمت بالا باشد.
با توجه به اهمیت بالای استفاده از بتن نسوز در محیطهای پرتنش و کاربرد گسترده آن در صنایع سنگین، در این مطلب قصد داریم ضمن معرفی این بتن و تاریخچه پیدایش آن به انواع بتن دیرگداز، ترکیبات سازنده این بتن، مزایا و کاربردهای آن بپردازیم و در ادامه به تفاوت این بتن با بتن معمولی، نحوه ساخت و اجرا، شرایط نگهداری و نکات مهم در خرید آن اشاره کنیم که امیدواریم این مطالب مورد توجه و استفاده شما مخاطبان قرار گیرد.
معرفی بتن نسوز
بتن نسوز Refractory Concrete یک نوع بتن پیشرفته و مقاوم بوده که از دوام بالایی در برابر دماهای بسیار بالا و شوکهای حرارتی برخوردار است و با عنوان بتن دیرگداز نیز شناخته میشود. هدف از طراحی بتن نسوز به حداکثر رساندن مقاومت بتن در برابر حرارت بوده تا بتوان از آن در شرایطی که ممکن است این ماده دچار صدمه و آسیب شود استفاده گردد. از طرفی بتن دیرگداز به دلیل خواص و ویژگیهای بهتری که نسبت به بتن معمولی و سنتی دارد میتواند گزینه مناسبتری برای محیطهای صنعتی و با شرایط کاری خاص باشد.
بتن نسوز برخلاف بتنهای معمولی که در دماهای بالای ۲۰۰ درجه سانتیگراد دچار آسیب میشوند از قابلیت تحمل دماهای ۶۰۰ الی ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد برخوردار هستند. البته ساختار خاص این بتن نیز باعث شده از مقاومت بالایی در عوامل خورنده و اسیدی برخوردار باشد و بتوان از آن در محیطهای شیمیایی و اسیدی نیز استفاده کرد. در کنار این موارد بتن دیرگداز از قابلیت شکلپذیری برخوردار بوده و مقاومت مکانیکی و سایشی خوبی در مقایسه با دیگر متریال دارد. در آخر این بتن به دلیل مزایا و قابلیتهای بسیاری که دارد میتواند انتخاب مناسبی برای استفاده در صنایع سیمان، فولاد، پتروشیمی و همچنین نیروگاهها، معادن، پروژههای آبی و غیره باشد.
تاریخچه پیدایش بتن دیرگداز یا نسوز
هر چند که استفاده از بتن در ساختار و اشکال مختلف به صدها سال قبل برمیگردد؛ ولی از بتن نسوز برای اولین بار در اوایل قرن بیستم استفاده میشد. در این دوره طراحان سازه به استفاده از بتنی روی آوردند که بتواند در دماهای بسیار بالا از عملکرد قابل قبولی برخوردار باشد که بتن دیرگداز میتوانست یک انتخاب ایدهآل برای این منظور باشد. البته این امر با پیدایش سیمان نسوز به همراه الیاف نسوز تحقق مییافت که از ترکیب آنها میشد به یک بتن مقاوم در برابر دمای بالا و شوکهای حرارتی دست یافت.
در نهایت در همین دوره سیمان نسوز توسط یک مهندس اتریشی با نام هاچک اختراع شد که از مقاومت حرارت بالایی برخوردار بود و میتوانست متریال بسیار مناسبی برای ساخت بتن نسوز باشد. در نهایت استفاده از بتن دیرگداز از سال ۱۹۳۰ میلادی گسترش یافت و از این بتن در بسیاری از کشورها در صنایع مختلف استفاده میشد که تا به امروز نیز این روند ادامه دارد.
ترکیبات اصلی بتن دیرگداز یا نسوز
از اجزا و ترکیبات سازنده بتن نسوز میتوان به عوامل چسباننده، مواد پرکننده، افزودنیها و آب اشاره کرد که هر کدام از آنها نقش مهمی در عملکرد و کارایی این محصول در شرایط کاری مختلف دارند. سیمان نسوز جزو عوامل چسباننده در بتن دیرگداز بوده که برای این منظور معمولاً از سیمانهای سیلیسی، منیزیتی و آلومینایی استفاده میشود. البته در برخی کشورها از فسفاتها و چسب شیشه نیز در ساخت بتن نسوز استفاده میگردد که نقش چسباننده در این بتن را دارد.
از دیگر اجزای سازنده بتن دیرگداز میتوان به مواد پرکننده (سنگدانهها) اشاره کرد که برای این کار از متریالی چون شاموت، سیلیس، آلومینا، بوکسیت، زیرکون و غیره استفاده میشود. شاموتها در واقع از متداولترین پرکنندهها در ساخت بتن نسوز هستند که درجه دیرگدازی آنها به ۱۷۵۰ درجه سانتیگراد میرسد. افزودنیها از دیگر بخشهای تشکیل دهنده بتن دیرگداز بوده که از آن برای بهبود چسبندگی و خواص زینتر بتن استفاده میشود. افزودنیها همچون تثبیتکنندههای سرامیکی حالت پودری شکل دارند و از نقش مهمی در عمل آوری و اجرای بتن نسوز برخوردار هستند.
از دیگر اجزای مهم در ساخت بتن دیرگداز میتوان به آب اشاره کرد که باید با نسبت مشخصی با اجزای بتن مخلوط شود. برای این کار لازم است از آبهایی استفاده شود که عاری از هرگونه ناخالصی سولفاته و کلرید منیزیم باشند. همچنین دمای آب مناسب برای این کار بین ۱۰ الی ۲۵ درجه سانتیگراد که لازم است به بازه دمایی آن در هنگام استفاده توجه شود. در آخر ۷۵ درصد از ساختار بتن نسوز را مواد پرکننده یا سنگدانهها تشکیل میدهد و ۲۵ درصد ساختار بتن به سایر اجزای آن از جمله خمیر سیمان اختصاص داده میشود.
انواع بتن نسوز بر اساس مواد تشکیلدهنده
بتن نسوز از نظر متریال سازنده، ساختار سیمان و عوامل چسباننده به انواع مختلفی تقسیم بندی میشود که در این بخش به معرفی و بررسی آنها خواهیم پرداخت. در بررسی انواع بتن دیرگداز از نظر متریال سازنده میتوان گفت که این بتن به سه دسته بتن نسوز معمولی، سنگین و سبک تقسیم بندی میشود. در ساخت نوع معمولی این بتن که کاربرد عمومی نیز دارد از آلومینا و سیلیس استفاده میشود. از متریال تشکیل دهنده بتن سنگین که از مقاومت حرارتی و مکانیکی بالایی نیز برخوردار بوده میتوان به بوکسیت یا زیرکون اشاره کرد. در ساخت بتن دیرگداز سبک نیز که از وزن پایینی برخوردار بوده از مواد سبک استفاده میشود که در زمینه سبک سازی و عایق کاری کاربرد دارد.
از طرف دیگر بتن نسوز از نظر ساختار سیمان مورد استفاده در طراحی آن به دو دسته بتن حاوی سیمان کم آهن و سیمان فوندو تقسیم بندی میشود. از ویژگیهای سیمان کم آهن میتوان به اجرای آسان، مقاومت بالا در برابر مونو اکسید کربن و سختشوندگی سریع آن اشاره کرد. نوع فوندو سیمان نیز از مقاومت بالایی در برابر فرسایش، جریان پرفشار آب و مواد اسیدی برخوردار است. در بررسی انواع بتن دیرگداز از نظر عوامل چسباننده نیز میتوان گفت که این بتنها را میتوان در ۴ گروه بتنهای دیرگداز حاوی سیمان سرباره، بتنهای حاوی سیمان آلومینایی، بتنهای حاوی عامل چسباننده چسب شیشه و بتنهای حاوی عامل چسباننده ماگنزیایی دسته بندی کرد.
ویژگیها و مزایای بتن نسوز
در رابطه با ویژگیها و مزایای برجسته بتن دیرگداز میتوان گفت که این محصول مقاومت حرارتی بسیار بالایی دارد و همین موضوع نیز باعث شده از توانایی تحمل تغییرات ناگهانی دما و شوکهای حرارتی برخوردار باشد. از طرفی مقاومت شیمیایی بالای این محصول و دوام بالای آن در برابر خوردگی باعث میشود بتوان از آن در محیطهای شیمیایی، اسیدی و خورنده استفاده کرد. از طرف دیگر بتن دیرگداز از استحکام مکانیکی بالایی برخوردار بوده و در برابر ضربه و سایش بسیار مقاوم است.
از دیگر ویژگیهای بتن نسوز میتوان به گیرش و سخت شوندگی سریع و قابل تنظیم این محصول اشاره کرد که باعث میشود در مدت زمان مناسبی به سختی مورد نظر دست یابد. از طرفی با استفاده از یک سری افزودنیها میتوان این مدت زمان گیرش را تنظیم کرد. البته از انعطاف پذیری بالای این محصول در طراحی نباید غافل شد که باعث میشود در اشکال و اندازههای مختلف قابل طراحی باشد و بتوان از آن در بسیاری از زمینهها استفاده کرد.
در کنار این موارد بتن دیرگداز از قابلیت تحمل دماهای پایین تا منفی ۱۰ درجه سانتیگراد برخوردار بوده به همین دلیل میتوان از آن در شرایط آب و هوایی سرد نیز استفاده کرد. در آخر بتن نسوز از طول عمر بالایی برخوردار بوده و همین موضوع نیز باعث شده استفاده از آن در درازمدت باعث صرفه جویی در هزینههای ساخت شود.
کاربردهای گسترده بتن دیرگداز یا نسوز
بتن نسوز به دلیل ویژگیهای منحصر به فردی که دارد از کاربرد گستردهای برخوردار است که از جمله آنها میتوان به استفاده از این محصول در صنایع فولاد، سیمان و پتروشیمی اشاره کرد. از این بتن میتوان به عنوان آستر کورههای قوس الکتریکی در کارخانه فولاد و کورههای دوار در کارخانه سیمان استفاده کرد. کاربرد دیگر کوره دیرگداز به استفاده از آن در دودکشها، کورهها و تجهیزات حرارتی برمیگردد که از آن برای ساخت کف و دیواره کورهها و تولید دودکشهای خانگی و صنعتی استفاده میشود.
از دیگر کاربردهای بتن نسوز میتوان به استفاده از آن در نیروگاههای حرارتی اشاره کرد که از آن برای عایق کاری تجهیزات حساس و حفاظت از آنها استفاده میشود. البته کاربرد بتن دیرگداز فقط به این موارد محدود نبوده و از محصول در ساخت جادهها، پلها، باند فرودگاهها و غیره نیز استفاده میشود. پروژههای آبی مانند سدها و کانالها از دیگر زمینههای کاری هستند که از بتن نسوز برای محافظت از آنها در برابر سایش و فرسایش شدید استفاده میگردد. البته بتن دیرگداز در زمینه مصارف خانگی و تجاری نیز کاربرد دارد و از آن در ساخت شومینه، کبابپز و غیره نیز استفاده میشود. کاربرد دیگر این بتن به استفاده از آن در معادن و تونلها مربوط میشود که از آن میتوان برای تثبیت دیوارهها و کاشت میلگرد استفاده کرد.
تفاوت بتن نسوز با بتن معمولی
در رابطه با تفاوتهای بتن نسوز با بتن معمولی میتوان گفت که مقاومت حرارتی بتن دیرگداز یا نسوز در مقایسه با بتن معمولی بسیار بالا بوده و این محصول یک گزینه عالی برای شرایط کاری سخت و پرتنش به شمار میرود. همچنین بتن دیرگداز برخلاف بتن معمولی میتواند یکپارچگی خود را در برابر تنشهای ترمودینامیکی از قبیل شوکهای حرارتی حفظ کند. از دیگر تفاوتهای بتن نسوز با بتن معمولی میتوان به استحکام کششی و فشاری بالای این بتن در مقایسه با انواع معمولی یاد کرد.
همچنین بتن دیرگداز از سخت شدگی سریع و قابل تنظیمی برخوردار است که میتواند در بسیاری از زمینهها کاربردی باشد. در رابطه با مقاومت شیمیایی و سایشی این بتنها میتوان گفت که این مشخصه در بتن دیرگداز بالاتر از بتن معمولی است. در ادامه و در قالب یک جدول به بررسی بیشتر تفاوت بتن نسوز و بتن معمولی خواهیم پرداخت.
| ویژگیها | بتن نسوز (دیرگداز) | بتن معمولی |
| مواد سازنده | سیمان نسوز، سنگدانههای نسوز از قبیل آلومینا، بوکسیت و شاموت | سیمان پرتلند به همراه سنگدانههای معمولی |
| وزن مخصوص بتن | متغیر و گاهی بیشتر که به نوع سنگدانه نسوز نیز بستگی دارد | ثابت و در مقایسه با انواع سنگین بتن نسوز کمتر است |
| مقاومت حرارتی بتن | بسیار بالا (توانایی تحمل دماهای ۶۰۰ الی ۱۸۰۰ سانتیگراد) | بسیار پایین (در نهایت تا الی ۳۰۰ درجه سانتیگراد) |
| عملکرد در برابر شوک حرارتی | عالی | ضعیف |
| مقاومت مکانیکی بتن | مقاومت مکانیکی بالا | مقاومت مکانیکی متغیر |
| مقاومت در برابر مواد شیمیایی و خوردگی | عالی | متوسط |
| کاربردهای بتن | صنایع فولاد، نیروگاهها، پتروشیمی، دودکشهای صنعتی، کورهها و دیگهای بخار | اغلب در حوزه ساختمانسازی، فونداسیونها و راهسازی |
| دوام در شرایط سخت | بسیار بالا | پایین |
| هزینهها | بالا به دلیل قیمت بالای متریال | معمولاً پایین و اقتصادی |
نحوه ساخت و اجرای بتن دیرگداز
ساخت و اجرای بتن دیرگداز نیازمند پیمودن یک سری مراحل بوده که رعایت آنها جهت دستیابی به یک بتن باکیفیت و استاندارد امری لازم و ضروری است. در ادامه به صورت گام به گام به معرفی و بررسی هر کدام از این مراحل خواهیم پرداخت.
برنامه ریزی اولیه جهت اجرای بتن دیرگداز
قبل از اجرای بتن نسوز لازم است یک سری اقدامات اولیه صورت گیرد تا بتن اجرایی از کیفیت و کارایی لازم برخوردار باشد. به عنوان مثال دمای بتن و محیط در هنگام اجرای بتن دیرگداز از اهمیت بالایی برخوردار بوده که لازم است این دما در محدوده ۵ الی ۳۲ درجه سانتیگراد باشد. همچنین برای تهیه این بتن لازم است از آب با دمای ۱۰ الی ۲۵ درجه سانتیگراد استفاده شود و این آب میبایست عاری از هر گونه ناخالصی کلرید منیزیم، سولفاته و آمونیاک با P.P.M بالای ۱۰۰۰ باشد. از طرفی برای فرایند اختلاط بتن لازم است از تجهیزات مناسبی (مخلوط کنندهها، ویبراتور و غیره) استفاده شود و این کار میبایست توسط افراد آموزش دیده و مجرب صورت گیرد.
آمادهسازی متریال اولیه بتن نسوز و اختلاط آنها
در مرحله دوم نوبت به آماده سازی مواد اولیه مورد استفاده در ساخت بتن دیرگداز میرسد که برای این کار لازم است از سیمانهای نسوز، سنگدانههای مقاوم در برابر حرارت و افزودنیها استفاده گردد. این متریال میبایست با نسبتهای مشخصی اندازه گیری شوند و سپس به صورت یکنواخت با هم مخلوط شوند که برای اختلاط کامل و یکدست آنها میتوان از میکسرهای پارویی استفاده کرد. در رابطه با حجم آب مورد استفاده در ساخت بتن نسوز میتوان گفت که در شروع کار فقط ۹۰ درصد از آب مورد نیاز به مخلوط بتن اضافه میشود و ۱۰ درصد باقیمانده به تدریج به آن اضافه میگردد. فرایند اختلاط نیز معمولاً ۳ دقیقه به طول میانجامد و مخلوط به دست آمده میبایست تا ۲۰ دقیقه مصرف گردد.
قالببندی بتن دیرگداز و نصب قلابها
پس از آماده سازی مخلوط بتن نسوز نوبت به قالب بندی آن میرسد که برای این کار لازم است از قالبهای مقاوم، ضد آب و غیر قابل جذب استفاده شود. همچنین سطح قالبها میبایست روغن کاری شوند و از اتصالات محکم جهت جلوگیری از خروج مواد ریزدانه و نشت آب استفاده گردد. حال نوبت به نصب و اجرای قلابها (انکرها) میرسد که برای این کار از قلابهای فلزی یا سرامیکی استفاده میگردد. این قلابها در واقع لایههای نسوز را به بدنههای فولادی متصل میکنند. نوع سرامیکی این قلابها قبل از اجرا لازم است خیس شوند و نوع فلزی آنها بهتر است با نوار چسب یا رنگ بیتومینس پوشش داده شوند.
ریختن بتن نسوز و متراکمسازی آن
پس از تهیه متریال بتن دیرگداز و آماده سازی قالبها نوبت به ریختن بتن در آنها میرسد که لازم است این کار بلافاصله پس از اختلاط بتن صورت گیرد. در بتنهای عایق برای حذف فضاهای خالی داخل بتن معمولاً از میل زدن یا سمبه زدن استفاده میشود و در بتنهای متراکم نیز این کار از طریق ویبراتورها صورت میگیرد تا هوای محبوس در بتن خارج شود و مخلوط به چگالی مورد نظر دست یابد. فرایند ویبره کردن بتن لازم است تا خارج شدن کامل حبابهای هوا ادامه یابد ولی این کار نباید بیشتر از ۲ الی ۳ دقیقه طول بکشد. البته این کار میبایست به صورت بدون وقفه صورت گیرد و کل بخشهای قالب را در بر بگیرد.
عملآوری بتن دیرگداز
پس از ریختن بتن نسوز در قالبها و متراکم سازی آن نوبت به عمل آوری بتن میرسد که برای این کار میتوان سطح بتن را آب پاشی کرد. این کار باعث جبران رطوبت از دست رفته در بتن شده و به عمل آوری هر چه بهتر آن کمک میکند. البته فرایند عمل آوری بتن میبایست بلافاصله پس از گیرش اولیه آن شروع شود و تا ۲۴ ساعت پس از آن ادامه پیدا کند. پس از عمل آوری بتن نوبت به خشک شدن آن میرسد که برای این کار لازم است بتن حداقل به مدت ۲۴ ساعت در معرض دمای محیط قرار گیرد. در نهایت با عمل آوری مناسب بتن و فراهم نمودن شرایط برای خشک شدن کامل آن میتوان به افزایش کارایی و دوام بتن دیرگداز کمک کرد.
نکات مهم در خرید بتن نسوز
قبل از خرید بتن نسوز لازم است به یک سری نکات و فاکتورها توجه شود که در این بخش به بررسی آنها میپردازیم. نکته اول در خرید این محصول توجه به مقاومت فشاری و خمشی آن بوده که لازم است بر اساس شرایط کاری انتخاب شود. همچنین توجه به مقاومت حرارتی بتن و ترکیبات سازنده آن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
نکته دوم در خرید بتن نسوز به نوع و مقدار متریال مورد استفاده در طراحی آن برمی گردد که لازم است بر اساس شرایط و نیاز کاری انتخاب شوند. همچنین توجه به نوع سیمانی که در ساخت بتن دیرگداز مورد استفاده قرار میگیرد نیز از اهمیت بالایی برخوردار بوده که بسته به نیاز کاری میتوان از دو نوع سیمان کم آهن و فوندو در طراحی آن استفاده کرد. البته در این بین لازم است به تازگی سیمان که تأثیر زیادی بر کیفیت اجرایی آن دارد نیز توجه شود.
نوع بسته بندی سیمان و دیگر متریال مورد استفاده در ساخت بتن نسوز از دیگر فاکتورهایی است که لازم است در هنگام خرید مورد توجه قرار گیرد. سیمانهایی که در بسته بندیهای باکیفیت عرضه میشوند از کیفیت بهتری برخوردار هستند و حمل و نگهداری آنها آسانتر است. البته برند تولیدکننده سیمان و دیگر اجزای بتن نسوز نیز میتواند بر کیفیت و کارایی آن تأثیرگذار باشد. بر همین اساس توصیه میشود که این محصولات از برندهای معتبر و نامآشنا خریداری گردند.
کلام پایانی: قیمت بتن دیرگداز و عوامل موثر بر آن
قیمت بتن دیرگداز به عوامل و فاکتورهای مختلفی چون نوع مواد اولیه، مقدار بتن مصرفی و برند سازنده آن بستگی دارد که لازم است در هنگام خرید مورد توجه قرار گیرند. همان طور که اشاره کردیم در ساخت بتن نسوز از سیمانها و سنگدانههای مختلفی استفاده میشود که تفاوت در ساختار و ویژگیهای آنها باعث تفاوت در قیمت نهایی بتن میگردد. از طرفی بتنهای نسوزی که در کنار مقاومت حرارتی بالا از مزایا و قابلیتهای دیگری نیز برخوردار هستند معمولاً با قیمت بالاتری عرضه میشوند.
مورد دیگر در این زمینه مقدار بتن مصرفی بوده که بستگی به ابعاد پروژه دارد. هر چه ابعاد پروژه بزرگتر باشد به مقدار بتن نسوز بیشتری برای اجرای آن نیاز بوده که همین موضوع نیز باعث بالا رفتن قیمت و هزینههای اجرای آن میشود. در آخر متریالی که توسط برندهای معتبر عرضه میشوند از کیفیت و کارایی بهتری در ساختار بتن دیرگداز برخوردار هستند و همین موضوع نیز باعث بالا رفتن قیمت این متریال و در نهایت قیمت بتن نسوز میشود.