Tailoring the shape of coarse grains in castables – investigation of the failure tendency of refractory castables during the first heating, implementation of an improved failure criterion

• Autorzy: Brochen Erwan , Dannert Christian , Erbar Laura , Krause Olaf , Abdelouhab Sandra

Warianty tytułu

PL

Dostosowanie kształtu grubych ziaren w betonach – badanie tendencji zniszczenia betonów ogniotrwałych w trakcie pierwszego wygrzewania, wdrożenie ulepszonego kryterium oceny zniszczenia

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Refractory materials display a strong discrepancy between their behaviour under tensile stresses and under compression stresses. While the strength under compression is quite easy to measure in the laboratory and is a well-established procedure, refractory materials are in fact much more sensitive to tensile stresses and, more generally, experience quite complex states of stresses in practice. For that reason, the compressive strength cannot be used as a single criterion to describe and predict the failure threshold of refractory systems in operation. The combination of uniaxial compression and diametral compression tests have been used to derive a more meaningful failure criterion (Drucker-Prager) up to high temperature for two high alumina cement bonded castables. Castables with cubic grains displayed a slightly enhanced compression strength as well as higher values of angle of internal friction. Better flow and stacking abilities during casting might account for this. At high temperature, the sintering and formation of hibonite promote an increase of the diametral compression strength and cohesion for both castables. The Drucker-Prager failure criterion can be used to feed numerical models and enhance the ability of such models to predict the failure of complex refractory structures.

PL

Materiały ogniotrwałe wykazują dużą rozbieżność w swoim zachowaniu pod wpływem naprężeń rozciągających i ściskających. Chociaż wytrzymałość na ściskanie jest dość łatwa do zmierzenia w laboratorium i jest to dobrze ugruntowana procedura, materiały ogniotrwałe są w rzeczywistości znacznie bardziej wrażliwe na naprężenia rozciągające i w praktyce doświadczają dość złożonych stanów naprężeń. Z tego powodu wytrzymałość na ściskanie nie może być wykorzystywana jako jedyne kryterium do opisywania i przewidywania progu zniszczenia pracujących systemów ogniotrwałych. Aby uzyskać bardziej sensowne kryterium zniszczenia (Drucker-Prager) ważne dla dwóch wysokoglinowych betonów na spoiwie cementowym aż do wysokiej temperatury zastosowano połączenie testów ściskania jednoosiowego i średnicowego. Betony z ziarnami w kształcie sześcianów wykazywały nieco zwiększoną wytrzymałość na ściskanie oraz wyższe wartości kąta tarcia wewnętrznego. Można to tłumaczyć lepszą płynnością i zdolnością do układania się w stos podczas odlewania. W wysokiej temperaturze spiekanie i tworzenie się hibonitu sprzyja wzrostowi średnicowej wytrzymałości na ściskanie i spójności obu materiałów betonowych. Kryterium zniszczenia Drucker-Pragera można wprowadzić do modeli numerycznych, zwiększając zdolność takich modeli do przewidywania zniszczenia złożonych konstrukcji ogniotrwałych.

Słowa kluczowe

EN

castables; grain shape; failure criterion Drucker-Prager

PL

betony ogniotrwałe; kształt ziaren; kryterium Drucker-Pragera

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 72, nr 1
• Strony: 3--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Brochen Erwan

• Forschungsgemeinschaft Feuerfest e. V., Höhr-Grenzhausen, Germany

autor

Dannert Christian

• Forschungsgemeinschaft Feuerfest e. V., Höhr-Grenzhausen, Germany

autor

Erbar Laura

• Hochschule Koblenz, Höhr-Grenzhausen, Germany

autor

Krause Olaf

• Hochschule Koblenz, Höhr-Grenzhausen, Germany

autor

Abdelouhab Sandra

• INISMa, Institut Interuniversitaire des Silicates, Sols et Matériaux, Mons, Belgium

Bibliografia

• [1] Erbar, L., Krause, O., Brochen, E., Dannert, C., Abdelouhab, S.: Impact of cubic-shaped grain fractions on the working properties and green strength of high-alumina castables, in Proceedings of the 61st International Conference on Refractories, Aachen, 2018.
• [2] Timoshenko, S. P., Goodier, J. N.: Theory of elasticity, Mc Graw-Hill, New-York 1951.
• [3] Tang, T.: Effects of load-distributed width on split tension of unnotched and notched cylindrical specimens, J. Test. Eval., 22, 5, (1994), 401-409.