Tűzálló kötőanyagok
A kötőanyagok tartják össze a betonokban és a habarcsokban az adalékokat, megszilárdulás után a szilárdság lényeges elemei. Fizikai vagy kémiai kötéssel szilárdulnak, s ez tulajdonságaikat is meghatározza.
A fizikai átalakulással szilárduló kötőanyagok szilárdulási folyamata az ellentétes fizikai hatással megfordítható, és ez többször megismételhető. Az agyag nemcsak kötő-, hanem töltőanyag is. A tűzálló agyag fizikai kötése tűz hatására kerámiai kötéssé alakul át.
A vegyi átalakulással szilárduló kötőanyagok szilárdulási folyamata nem fordítható meg. Ezek a kötőanyagok a szilárdulást előidéző és benne részt vevő anyagok szerint lehetnek levegőn szilárdulók, levegőn és vízzel szilárdulók, valamint víz alatt is szilárdulók.
Vízmentes kátrány:
Az égetett dolomitanyagok általánosan használt kötőanyaga. A kátrány a szemcsék közé szívódik, majd hő hatására az illó része elpárolog, és a visszamaradó koksz a szemcséket erős karbonkötéssel fogja össze.
Vízüveg:
Kálium- és nátrium-szilikát vizes oldata, rendszerint átlátszó, néha a vegyi szennyeződésektől zöldes színű folyadék. A víz-üvegből hő hatására SiO2 keletkezik, amely a szemcséket összeköti, és a lyukacsokat tömíti. Samott- vagy magnezitliszttel összekeverve tűzálló habarcsot kapunk.
Magnézium-szulfát:
Szilárdsága magnézium-oxid adalék által fejlesztett hő hatására nő. Bázikus elemek és idomok, döngölőmasszák és habarcsok készítésére alkalmas.
Magnezitcement:
Kausztikus magnézium-oxid (MgO) és a magnézium-klorid (MgC12) vizes oldatának keveréke, amely sorelcement néven is ismert. Színe fehér. A szerves anyagokat igen jól köti, és konzerválja azokat. A hőálló falazatok és tűzálló betonok kötőanyaga, mivel magas hőmérsékleten nem csökken a belőle készült szerkezet szilárdsága, hanem növekszik. A hő okozta térfogatváltozásoknak erősen ellenáll.
Habarcsok és betonok
A töltőanyagok és kötőanyagok megfelelő arányú összekeverésével és a kötéshez, valamint szilárduláshoz szükséges építési víz hozzáadásával habarcsot vagy betont kapunk.
A habarcs finom szemcséjű adalékanyag és víz képlékeny keveréke, amely bizonyos idő elteltével megszilárdul. Akkor felel meg rendeltetésének, ha képlékeny állapotban arra alkalmas szerszámok és megfelelő technológiai feltételek mellett kenni, önteni vagy csapni lehet. Szilárdulása közben térfogatát kisebb mértékben változtatja. Különböző habarcsfajtákat ismerünk: vannak cementes, javított és fehérmész-habarcsok.
A beton cement, valamint középszemcsés, ill. nagy szemcsés adalékanyagok (kavics, murva, betonzúzalék) és víz keveréke, amely a bekevert cement kötési idejével azonos idő alatt megszilárdul, azaz megköt. Képlékenysége (konzisztenciája) a földnedvestől a folyósig terjed. Nagyobb szilárdságú beton több cement és kevesebb építési víz hozzáadásával készül, a lehető legtömörebbre tömörítve.
A habarcsokat és betonokat a hőtermelés viselésének megfelelően két csoportra osztják: nem tűzálló és tűzálló anyagokra.
A nem tűzálló anyagok ismertetésére nem kerül sor, mert aki eljut odáig, hogy kandallót építsen, az már tisztában van a nem tűzálló, közönséges beton és habarcs készítésének technológiájával.
Tűzálló habarcsok:
Tűz- és hőálló építmények tégláinak és elemeinek gáztömör kötésére, a hézagok kitöltésére tűzálló habarcsot használunk. A tűzálló habarcsok is kötő- és töltő-anyagból készülnek, előre szárazon vagy helyszínen keverve. Az előre összeállított ún. szárazhabarcshoz helyszínen csak építési vizet vagy megadott folyadékot adagolunk, a kívánt képlékenység eléréséig. A tűzálló habarcsok együtt dolgozásukkal hozzájárulnak a tűzálló falazatok hőmérséklet okozta tágulási eltéréseiből adódó feszültségek levezetéséhez is. A tűzálló habarcsokat kötésmódjuk szerint három főcsoportba soroljuk:
- agyagkötésű habarcsok, amelyek adalékanyaga a felhasználás céljának megfelelő tűzálló őrlemény, kötőanyaga pedig tűzálló agyag;
- cementkötésű habarcsok, amelyek adalékanyaga a felhasználás céljának megfelelő tűzálló őrlemény, kötőanyaga portland- vagy tűzálló cement;
- vegyi kötésű habarcsok, amelyek adalékanyaga a felhasználás céljának megfelelő tűzálló őrlemény, kötőanyaga szervetlen vagy szerves vegyület (pl. nátronvízüveg).
Samotthabarcsnak nevezzük a finomra őrölt samott-törmelék és tűzálló anyag nedvesített keverékét. Nagy szemcsés samotthabarcsok (szárazhabarcsok) a T 44 (38% Al2O3-tartalmú) és a T 54(32% Al2O3-tartalmú), szemcseméretük 0-1,5 mm. Finom szemcsés samotthabarcsok (száraz-habarcsok) a T 3 fh (42% A12O3-tartalmú) és a T 4 fb (38% Al2O3-tartalmú), szemcseméretük 0-0,5 mm.
A tűzálló habarcsokat mindig a kívánt képlékenységűvé kell keverni, víz hozzáadásával. Vízüveg hozzáadása esetén, a vízüveg mennyiségét is beleértve, a habarcs víztartalma nem haladhatja meg a 22 térfogatszázalékot. A száraz-habarcsot felhasználás előtt legalább fél nappal ajánlatos bekeverni, és zárt edényben kell tárolni a felhasználás idejéig. Ez nem vonatkozik a cementkötésű habarcsra. 🙂
Agyaghabarcsok. A tűztérfalazatok elkészítéséhez sovány agyagot használnak. A kövér agyagot felhasználás előtt beáztatva homokkal keverik össze, amíg csak megfelelő sovány agyaghabarcsot nem kapnak. Az agyaghabarcs a kiszáradás után jól tudja követni a méretváltozásokat az építési és samott-téglából készült falazatokban. A soványításra jobban megfelelő samottliszt lényegesen drágább a homoknál. Irányadó, hogy az adalékanyag (homok vagy samottliszt) és az agyag aránya legföljebb 1:1 lehet. Ha az agyag ennél több soványító adalékanyagot tartalmaz falazati habarcsnak már nem alkalmas. A túlzott soványítás következménye lehet, hogy az agyag elveszti kötőtulajdonságait, továbbá megnövekszik a habarcskeverék hőtágulása. Ez utóbbi okozhatja, hogy a fűtés során az egész falszerkezet (felépítmény) megemelkedik, és szerkezetileg megrongálódik az egész kandalló.
Legmegfelelőbb az agyag akkor, amikor a soványításhoz 30-35 tömegszázalék adalékot adunk. Agyaghabarcsba vízüveg minimális mértékben használható, de célszerű teljesen anélkül készíteni.
Annak eldöntésére, hogy az elkészült agyaghabarcs megfelelő-e, próbaképpen egy jól kiszáradt, nedvszívó, kis-méretű tégla felületére 1-1,5 cm vastagságú habarcsréteget kell kenni. Akkor jó a habarcs, ha 3-5 perc múlva körömmel kaparható, a hajszálrepedések hossza nem több 10-15 mm-nél, és az 1 dm2-re eső számuk 3-5-nél nem több.
Tűzálló betonok
Kandallók építéséhez a tűzálló téglán kívül gyakran használják a tűzálló betonokat és tűzálló döngölőmasszákat. Betonból előre gyártott kandallókat Európában már több mint 40 éve, tűztérelemeket és kis-elemeket ugyancsak több évtizede gyártanak.
A sablonban való előregyártás hazánkban is csökkentené építésének költségeit. A tűzálló betonokhoz szükséges anyagok Magyarországon rendelkezésre állnak. Monolitikusan tűzálló betonból könnyen és gyorsan, de nem utolsósorban olcsóbban lehet különböző kandallóelemeket a helyszínen elkészíteni, ezek: a tűztérpadló, a tűztérhát- és oldalfal; a füstágak és a füstpárkány, valamint a füstelvezető és a kéménycsatlakozás stb.
- Cementkötésű tűzálló beton: A tűzálló betonok kötőanyaga többfajta hidraulikusan kötő cement, adalékanyaga általában zúzalék. A betonok előnye a döngölőmasszákkal szemben, hogy zsugorodásuk nagyon kicsi, térfogatuk állandó. Bedolgozás és kötés közben is minimális a térfogatváltozásuk. A tűzálló betont 200 0C-on felüli üzemi hőmérséklet esetén célszerű és gazdaságos alkalmazni. A betonok kötési időn belül megkötnek, kötés közben hőt fejlesztenek, így utókezelésre, locsolásra szorulnak. A cement maximális kötési szilárdságának elérése után a betonelemnek magas hőmérsékletnek kitett felületein további keramikus kötés következik be. A 600 °C fölötti hőmérsékleten a tűzálló betonok szilárdsága a vízveszteség következtében csökken. A legkisebb a szilárdságuk a 800-1000 0C körüli tartományban, ahol a beton kötése főképpen a szemcsék tapadásán alapul. A tűzálló betonban ebben a tartományban következik be a keramikus kötés, és megkezdődik az ún. összesülési folyamat. A tűzálló betonokat töltőanyaguk és kötőanyaguk szerint különböztetjük meg. A töltőanyag lehet samott-, krornit-, szilamit- és bauxitőrlemény vagy magnezitzúzalék. A kötőanyag lehet aluminát-, bauxit-, sorel- vagy portlandcement. Leggyakoribbak a bauxitcementes és samottőrleményes betonok. A sorelcement-alapú tűzálló betonokhoz töltőanyagként főleg magnezit- vagy kromitzúzalékot szoktak használni. A bauxitcement csak külföldről szerezhető be, ezért az utóbbi időben hőálló betont legegyszerűbben portlandcementből készítenek. A tűzálló beton töltőanyagaként leggyakrabban samott- vagy kromitőrleményt, ill. kvarctartalmú vagy vöröstégla-zúzalékot szoktak használni. A portlandcement-alapú betonokat kromitzúzalékkal 1100 °C-ig, vöröstégla-zúzalékkal csak 900 °C-ig lehet alkalmazni. A samottőrlemény egy része 0,15-5 mm, másik része 5-25 mm szemcsenagyságú legyen. A portlandcement-alapú tűzálló betonokban igen lényegesek az ún. mikrotöltőanyagok, így a vörös tégla, a samottliszt. a korundpor ás a kromitliszt. A felsorolt anyagok összetevői reakcióba lépnek a kalcium-hidroxiddal vagy kalcium-oxiddal, amelynek eredményeképpen kalcium-szilikátok vagy kalcium-aluminátok keletkeznek. A mikro-töltőanyagok jelenléte a keramikus kötés szakaszában igen fontos, az összesülés érdekében.
A vízmennyiség az összes töltő-és kötőanyag tömegének tizedénél több nem lehet. A cementadagolás a beton kívánt szilárdságának függvényében a száraz beton 15-30 tömegszázaléka. Többlet-cementadagolás esetén a beton megrepedezik, és szilárdsága csökken.
A tűzálló betont cementből, töltőanyagból, mikro-töltőanyagból és megfelelő mennyiségű vízből készítjük. A töltőanyagokat még betonkészítés előtt – két részre kell osztani, 5 mm alatti és 5 mm feletti szemcsenagyságúra. A cementet szárazon kell kézzel vagy géppel a mikro-töltőanyagokhoz keverni. A kész száraz keverékhez adagolják a nagy szemcsés adalékot és a töltővizet. A portlandcement-kötésű betonoknak 1-2 óra bedolgozási időre, másfajta cementből készülő betonoknak 0,5 óra bedolgozási időre van szükségük.
A betont, a bedolgozást követő 4-8 óra elteltével utókezelik (nedvesen tartják: locsolják vagy letakarják). Az aluminát- és bauxitbetonokat 1-2 napon keresztül félóránként, a portlandcement-kötésűeket 5-10 napig 1-2 óránként kell locsolni.
- Könnyű tűzálló beton: Készítése szerkezeti összetételében és kötőanyagában azonos a normál tűzálló betonéval, csak a töltőanyagokhoz kiegészítő (könnyű) adalékanyagokat adagolnak (ilyenek Pl. a kovaföld, a termolit-dara, a duzzasztott perlit vagy az azbeszt).