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 na ściskanie 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 poziomie0,2% (najczęściej skurcz). Inne gatunki mogą się rozszerzać, inne kurczyć.