Что такое жаропрочный бетон

Что такое жаропрочный бетон? Обзор свойств

Строительный материал, сохраняющий свои механические и эксплуатационные свойства при длительном использовании в спектре экстремально высоких температур до 1700 °C – огнеупорный бетон. Одинаково успешно применяется в домашних условиях и промышленности. В особенности для печей, каминов, дымоходов невозможно представить возведение без жаростойкого бетона.

Основные характеристики огнеупорного материала:

• высокая прочность;
• усиление эксплуатационных качеств во время работы;
• обеспечивает надежную термоизоляцию;
• относительная простота приготовления, без надобности дополнительного обжига.

Применяя жаропрочный бетон, уменьшаются стоимость работ, затраты на труд, сокращается рабочее время.

Компоненты огнеупорной бетонной смеси

В состав бетона входят базовые ингредиенты (цемент, наполнитель, вода) и добавки – они и определяют огнеупорные свойства конечного продукта.

Базовым сырьем выступают:

• глиноземистый или периклазовый цемент;
• шлакопортландцемент;
• жидкое стекло;
• портландцемент.

Введение в рецепт глинозема делает смесь невосприимчивой к действиям кислот.

Низкая прочность устраняется технологическим включением различных наполнителей. Присадки обеспечивают лучшее затвердевание состава и превращение в монолитную жаростойкую основу. Мелкодроблёные добавки и наполнители выбираются по следующим критериям:

1. тип вяжущего вещества;

2. температура при эксплуатации;

3. условия применения готового изделия.

Если бетон предполагается использовать в температурных пределах до 800 °C, применяются:

• кирпичный бой;
• тугоплавкие горные породы (андезит, диабаз, диорит);
• вулканические заполнители (перлит, шлаковая пемза, керамзит);
• доменные шлаки.

При эксплуатации в температурных режимах до 1700 °C, добавляют:

• обожженный каолин;
• магнезит;
• шамотный кирпич;
• хромит;
• корунд.

В рецепт бетона из периклазового цемента обязательно входит сернокислый магний. Для затвердения смеси из жидкого стекла в состав добавляются доменный гранулированный шлак, кремнефтористый натрий или нефелиновый шлам. Такая формула способствует повышению эксплуатационных качеств штукатурного слоя.

Приготовление огнеупорного жаростойкого бетона на основе жидкого стекла и портландцемента требует добавления тонкомолотых минеральных наполнителей. К ним можно отнести мелкоизмельченные материалы, такие как:

1. бой магнезитового кирпича;

2. бой шамотного кирпича;

3. кусковой шамот;

5. хромитовая руда;

7. лессовый суглинок;

9. хромитовая руда.

Допускается дополнительное введение пластификаторов в жароупорный состав.

1. В основной классификации выделяют 3 вида:

2. По способу применения огнеупорные блоки бывают теплоизоляционные и конструкционные.

3. В зависимости от температуры использования бетон подразделяется на:

• Жароупорный, до 1580 °C.
• Огнеупорный, от 1580 до 1770.
• Высокоогнеупорный, выше 1770.

4. По типу заполнителя могут быть: динасовые, кварцевые, корундовые.

Популярностью среди строителей пользуется и огнеупорная сухая бетонная смесь. Некоторые из таких усовершенствованных бетонных составов способны выдерживать температуру до 2300 °C. Единственный минус – такой полуфабрикат имеет короткий срок годности, поэтому нецелесообразна закупка больших партий.

Купить огнеупорные смеси и бетоны можно в любом специализированном строительном магазине, но гораздо меньшей стоимостью обойдется приготовление раствора самостоятельно.

Область применения

Материал широко используется при строительстве тепловых конструкций, дымоходов, коллекторов, фундаментов. Идеальным образом подходит для печей бытового и промышленного назначения, каминов, возведения различных сооружений.

Стоит отметить, что огнеупорный бетон значительно облегчает конструкции, так как имеет в своем составе пористые ингредиенты, что на 40 % снижает нагрузку на основание. Отсюда используется для стен, перекрытий, плавучих сооружений, пролетных мостов.

Как сделать своими руками?

Для выполнения материалом своих функций, гарантий безопасности и защиты в обязательном порядке соблюдается строгое соответствие технологическим требованиям при его приготовлении.

Чтобы изготовить жароупорный бетон своими руками, понадобятся следующие материалы и инструменты:

• бетономешалка либо иная емкость для разведения раствора;
• лопаты;
• вода;
• мастерок;
• распылитель;
• полиэтиленовая пленка;
• огнеупорный цемент;
• песок;
• гравий.

Предлагаются два варианта приготовления жароупорного бетона: из сухой смеси или путем смешивания набора ингредиентов. Предпочтительнее первый вариант в силу своей надежности и пропорционального соответствия составляющих жаростойкого материала по технологии производства.

Если смешивание предстоит проводить самому, первоочередный этап – это подготовка опалубки или форм необходимой величины, которые уплотняются изнутри для препятствия испарения воды во время реакции. Легко извлечь отливки в домашних условиях поможет обработка емкостей растительным жиром или силиконом, допускается застелить полиэтиленом.

В традиционный рецепт входят: гравий, песок, жаропрочный цемент, гашеная известь в соотношении 3:2:2:0,5. Вода заливается из расчета 7,7 л на 22,5 кг смеси. Воду для замеса необходимо использовать фильтрованную.

Постепенно добавляются тонкомолотые компоненты. Весь состав тщательно перемешивается. Для достижения лучшего результата во время приготовления все ингредиенты должны быть комнатной температуры, оптимально 15-20 °C. Высокая плотность раствора обуславливает скорость проведения работ. Укладывается с помощью лопаты и выравнивается мастерком. Форма наполняется с избытком, излишки впоследствии убираются.

Для предотвращения образования пустот и пузырьков воздуха внутри блока применяют вибрирование. Перфоратор или отбойник в течение 1 минуты помещается сверлом в деревянную часть формы, емкость вибрирует, заставляя бетонную смесь садиться.

Залитый раствор плотно накрывается пленкой и оставляется для выдерживания в течение 2 суток. Периодически материал смачивается водой для недопущения растрескивания. После удаления полиэтилена нужно дать составу подсохнуть ещё 1 – 2 дня. После выемки из форм огнеупорные блоки выдерживают в отапливаемом вентилируемом помещении около 25 дней.

Цена готового продукта формируется с учетом рецепта, марки, эксплуатационных режимов и технологической линии производства.

Что такое жаропрочный бетон

Одним из важнейших материалов, использующихся и в промышленном, и в частном строительстве, сохраняющим свои эксплуатационные и технические характеристики даже при сильном нагревании, является жаростойкий бетон. Материал позволяет обеспечить надежную защиту людей и конструкций от воздействия высоких температур.

Виды огнеупорного бетона

Разработано и успешно применяется несколько видов огнеустойчивого бетона.

По основной классификации термостойкий материал бывает:

По температуре применения материал разделяется на:

• жароупорный, способный выдерживать температуру до 1580 °С;
• огнеупорный, выдерживающий воздействие температуры от 1580 до 1770 °С;
• высокоогнеупорный, противостоящий температуре свыше 1770 °С.

По виду использования бетонные блоки могут быть конструкционными и теплоизоляционными.

Популярен сухой огнеупорный состав, некоторые модификации которого могут противостоять воздействию температур до 2300 °С. Существенным недостатком сухих смесей является небольшой срок годности, потому приобретение крупной партии полуфабриката нецелесообразна.

Состав и основные характеристики

Специфические технические и эксплуатационные характеристики жаростойкого бетона обусловлены включением в состав огнеупорных ингредиентов. Основной вяжущий компонент — портландцемент. Наполнитель — отсевы горных пород, отходы металлургии либо синтетические вещества.

Термостойкий бетон обладает высокими прочностными характеристиками — показатель прочности на сжатие находится в диапазоне 200-600 МПа/см 2 .

Термическая устойчивость материала проявляется при температуре до 500 °С. При длительном воздействии на бетон открытого огня либо при его продолжительном соприкосновении с раскаленными поверхностями, показатели прочности материала значительно снижаются, приводя к образованию внутренних и поверхностных дефектов.

Глиноземистый бетон отличается устойчивостью, даже при термическом воздействии до 1600 °С. При постепенном увеличении температуры, цементный состав запекается и преобразуется в керамическую массу, благодаря чему жаропрочность материала увеличивается.

Тем не менее, глиноземистый огнеупорный бетон отличается относительно невысокой прочностью. Материал способен выдерживать давление не более 25-35 МПа/см 2 .

Сфера применения

Область использования материала не ограничивается только изготовлением устойчивых к термическому воздействию конструкций: камер сгорания, домашних либо промышленных печей, коллекторов и фундаментов. Благодаря включению в состав специфических ингредиентов, материал широко используется и в производстве строительных материалов, химической промышленности, энергетической сфере.

Жаропрочный бетон применяется также и для возведения плавучих конструкций, перекрытий, мостов — в сооружениях, требующих высокой прочности материала при малом весе. Относительно небольшая масса бетона обусловлена добавлением пористых наполнителей.

Самостоятельное приготовление

Жаропрочный бетон, изготовленный своими руками, будет обладать всеми необходимыми характеристиками и свойствами. При выполнении работ необходимо следовать инструкции и соблюдать все технологические нормы производства, только тогда вы получите состав, не уступающий заводскому аналогу по термоизоляционным свойствам и устойчивости к температурным перепадам.

Для изготовления жаропрочного бетона можно использовать сухую смесь, продающуюся в строительных гипермаркетах и рынках, либо самостоятельно смешивая компоненты в требуемых пропорциях. Первый вариант, несомненно, надежнее, так как состав готовой смеси сбалансирован и готов к использованию.

Материалы и инструменты

Для производства огнеупорных бетонных блоков потребуется подготовить следующие инструменты:

• тачку;
• бетономешалку;
• шланг;
• опалубку;
• мастерок;
• виброинструмент (например, перфоратор);
• распылитель;
• лист пластика;
• огнеупорный цемент;
• гашеную известь;
• гравий.

Также отнюдь не лишним является и использование добавок:

• асбеста;
• бариевого цемента;
• жидкого стекла.

Эти присадки придадут бетону все необходимые характеристики, позволяющие использовать его при возведении конструкций, которые будут эксплуатироваться при высоких температурах.

Жаростойкий бетон изготавливается своими руками следующим образом:

1. В бетономешалку насыпается цемент и песок в пропорции 1:4.
2. При перемешивании в смесь постепенно заливается вода (желательно фильтрованная) и тонкомолотые компоненты до получения тестообразной консистенции.

Полезно! Для улучшения результата рекомендуется использовать ингредиенты комнатной температуры — 15-20 °С.

Заливка смеси

Приготовленную бетонную смесь необходимо залить в опалубку либо формы, предварительно смазанные жиром или силиконом для недопущения потери влаги и упрощения извлечения застывшего блока.

Работа должна выполняться оперативно, так как раствор отличается высокой плотностью и быстро застывает. Раствор укладывается лопатой с небольшим запасом, излишки при этом убираются мастерком.

Уплотнение

Уплотнение бетонной смеси производится при помощи различных трамбовочных механизмов: погружных либо поверхностных вибраторов. Рабочая часть инструмента помещается в наполненную смесью форму и на протяжении минуты производится усадка раствора.

Основная цель уплотнения — устранение пузырьков воздуха, негативно влияющих на характеристики материала, а также снижающих его качество и эксплуатационные свойства.

Выдержка и увлажнение

По окончании уплотнения раствор оставляется для затвердевания. При естественном твердении из смеси испаряется влага, что может привести к растрескиванию блоков. Поэтому раствор необходимо периодически увлажнять, обрызгивая его водой.

В первые 48 часов затвердевающие блоки укрываются полиэтиленовой пленкой. Через два дня пленка убирается, блоки извлекаются из форм и переносятся в теплое помещение на 28 суток, требующихся для окончательного набора прочности.

На завершающем этапе изготовления материала, следует промыть, применявшееся оборудование и удалить с него остатки смеси. Лучше очищать инструменты сразу после их использования, чтобы цементный раствор не успех засохнуть.

В заключении

Изготовленные своими руками из правильно подобранных компонентов, жаростойкие бетонные блоки, при условии соблюдения технологических норм, прослужат несколько десятков лет, обеспечивая пожаробезопасность и надежность конструкции.

Огнеупорный бетон

Огнеупорный бетон – это отдельный вид данного стройматериала. Он разработан для сооружения конструкций, которые эксплуатируются при повышенных температурах: промышленные и бытовые печи, камины и другие объекты. От обычных бетонов материал отличают высокая прочность, увеличенная плотность, огнестойкость и жаропрочность. Для придания ему этих характеристик используют специальные компоненты. Производство материала регламентировано ГОСТ Р 52541-2006. Норматив определяет виды, их технические характеристики, порядок испытаний. С официальным текстом национального стандарта можно ознакомиться ЗДЕСЬ.

Состав огнеупорного бетона

В состав бетонного огнеупора включены особенные ингредиенты, которые придают материалу жаростойкие качества. В качестве основы используют смесь цементов, ее можно найти в продаже под такими маркировками:

• АСБС (алюмосиликатный);
• ССБА (смесь огнеупорная сухая бетонная арматурная);
• СБК (с корундовыми компонентами);
• САБТ (смесь бутан-пропан техническая);
• ШБ-Б (с шамотным боем);
• ТИБ (легкие теплоизоляционные бетоны);
• ВГБС (с увеличенным процентным содержанием глиноземных компонентов).

В цементную смесь добавляются компоненты в дробленом виде. Наполнители измельчают либо до консистенции порошка, либо до определенных размеров. В состав раствора огнеупорного бетона могут входить такие ингредиенты:

• Пластификаторы. Это может быть керамзит, феррохромовый шлак, вермикулит или перлит.
• Связующие. Часто используют жидкое стекло или глиноземистые вещества, алюмофосфаты или портландцемент.
• Заполнители. Наиболее востребованы: шамотный песок, доменные шлаки, магнезит, пыль хромитовой руды, корунд, щебень или пемзу.

Важно! Если вы хотите самостоятельно приготовить материал, и ищите рецепты, как сделать огнеупорный бетон своими руками, в первую очередь следует определиться какие именно технологические и эксплуатационные параметры он должен иметь, чтобы обеспечить должное качество конкретной конструкции.

Основные характеристики

Бетонные огнеупоры по своим параметрам подразделяются на несколько групп, материалы каждой из них отличаются своими техническими параметрами:

• Жароупорный. Бетоны стабильно выдерживают нагрев до +700 градусов С, и кратковременное превышение – до 1500 градусов С. Для замеса используется шлакопортланцементы или портландцементы.
• Огнеупорный. Материал предназначен для сооружения объектов, которые нагреваются до +1000 градусов С. Возможно временное увеличение – до 1800 градусов С. В них часто добавляют жидкое стекло для стойкости к коррозийным процессам и глиноземные компоненты.
• Высокоогнеупорный. Этот огнеупор потребуется для объектов, которые эксплуатируются при чрезвычайно высоких температурах – свыше 1800 градусов С. В них добавляют дробленный шамотный кирпич, портландцементы, диатомовой бой, глинозем и другие компоненты.

На заметку! Наполнители огнестойких бетонов рекомендуется добавлять при сооружении любых конструкций, которые регулярно или кратковременно испытывают воздействие открытого огня и/или повышенных температур. Применение в строительстве жаропрочных смесей целесообразно в тех случаях, где потенциально возможно разрушение несущих частей при возгорании, что чревато трагическим последствиям.

Особенности приготовления

Если вы хотите приготовить огнеупорный бетон своими руками, его состав можно собрать ингредиенты самостоятельно. Или приобрести готовый продукт в строительном магазине. На заводской упаковке размещают инструкцию по приготовлению, которой нужно строго придерживаться. Если компоненты приобретены по отдельности, приготовление выполняется в два этапа:

• замешивание цементной основы;
• засыпка наполнителей и замешивание огнеупора.

Определить готовность материала к работе можно по такому признаку. Если вы берете комок раствора в руку, и он не рассыпается и не растекается, можно приступать к строительству.

Обратите внимание! В процессе приготовления бетонного раствора следует вымешивать раствор до однородности. А после использования материала в строительстве конструкции, нужно точно выдержать режим сушки.

Практика показывает, что замес лучше делать не в бочке или бетономешалке, а в обычном строительном лотке с помощью лопаты. Во время сушки следите за распределением влажности в конструкции. Для равномерного высыхания необходим постоянный приток и отток свежего воздуха. Саму конструкцию лучше накрыть, чтобы замедлить процесс сушки и обеспечить равномерность выхода влаги. Целесообразно периодически смачивать поверхности. Нагрев или воздействие огня допустимо только после полного высыхания.

Использование огнеупора

Области применения по маркам

Марка огнеупора и форма поставки	Сфера использования
Сухая смесь АСБС. В марку включены несколько подвидов, такие как: П, АСБС30, Л, 70 и 80.	Тепловая энергетика и металлургические предприятия
Бетонная смесь с высоким содержанием глинозема ВГБС.	Ей покрывают внутренние поверхности ковшей для разлива горячих материалов и выполняют футеровку пода и стенок топок. Выдерживает температуры до +1800 градусов С.
Смесь с корундовым заполнителем СБК.	Применение аналогично ВГБС.
Бетон с высокими теплоизоляционными параметрами ТИБ.	С помощью ТИБ осуществляется футеровка тепловых установок.
Смесь саморастекающаяся СБС.	Для конструкций, используемых при температурах до +1500 градусов С: печи, тепловые установки.
Смесь с шамотным наполнителем ШБ-Б.	Для покрытия частей горелок, используемых при температурах до +1300 градусов С.
Сухая сметь ССБА арматурная.	Применение аналогично ВГБС и СБК.

Металлургическая печь из огнеупорного бетона

Требования ГОСТ

Госстандарт 52541-2006 был введен в обращение в России с 2007 года. Преимущественно он направлен на методику испытаний, выполнение расчетов и составление отчетов. ГОСТ базируется на нескольких нормативах. Единственный термин, который определяет стандарт – консистенция. Для проведения испытаний рекомендуется такой инструментарий и оборудование:

• весы с гирями;
• цилиндр мерный;
• полиэтиленовая пленка;
• термометр;
• газовая или электрическая печь;
• смеситель механического типа;
• штангенциркуль;
• чашка сферической формы;
• резиновые перчатки;
• шпатель или кельма;
• вода;
• пластина из стального листа;
• шкаф для сушки;
• вибрационная площадка;
• камера для увлажнения;
• форма с покрытием, защищающим от коррозии;
• секундомер.

Внимание! Образцы подготавливаются в определенном порядке: отбор, анализ консистенции, приготовление массы для исследований, создание формы, определение плотности образцов, высушивание, обжиг. Хранить образцы после обжигания до начала испытаний можно не более 3 суток. Если исследования проводятся над необожженными образцами, то работы выполняются сразу после сушки. Такие изделия хранить нельзя.

По результатам испытаний в обязательном порядке составляется протокол, в котором должны быть отражены такая информация:

• обозначается Госстандарт, по которому проводились исследования;
• указывается организация, выполнявшая работы;
• указывается дата, когда проведены исследования;
• определяется марка материала, согласно нормативу;
• кажущие показатели плотности отобранных образцов;
• размеры и конфигурации образцов;
• время хранения от выемки из печи для обжига до начала испытаний;
• параметры испытаний: скорость нагрева, предельная температура, продолжительность воздействия;
• объемы использованной воды;
• время размешивания, промежуток от размешивания до завершения исследований;
• высота формы;
• для плотных материалов указывается индекс растекаемости;
• для теплоизоляционных бетонных огнеупоров – полное время исследований.

Посмотреть испытания огнеупорного бетона можно на этом видео:

Резюмируем

В интернете можно найти множество рецептов приготовления огнеупорного бетона, как сделать его своими руками. Но при самостоятельных работах у мастера не будет гарантий, что материал соответствует необходимым для объекта параметрам. Лучше купить сертифицированные растворы у производителя. Материалы заводского приготовления будет иметь более высокую цену, но они имеют гарантии и рекомендации по хранению и использованию. Чаще их указывают на упаковке. Правильно выдержав технологии, пользователь получит бетон с нужными техническими параметрами.

Огнеупорный и жаростойкий бетоны

Жаростойкий и огнеупорный бетоны – это строительные материалы, применяемые при возведении объектов, которые эксплуатируются при высоких температурах, а некоторые – под воздействием открытого пламени.

Жаростойкий бетон: классификационные признаки

Этот вид бетона используется при сооружении тепловых агрегатов, работающих при одностороннем воздействии температур до +1800°C. Производство жаростойких бетонных смесей регламентируется ГОСТом 20910-90. Бетоны подразделяют по следующим параметрам:

• По назначению – теплоизоляционные, конструкционно-теплоизоляционные и конструкционные.
• По структуре – плотные тяжелые, ячеистые легкие.
• По типу вяжущего – на портландцементе и его видах, алюминатных цементах, силикатных вяжущих.
• Потипу заполнителя – шамотный, базальтовый, диабазовый, шлаковый, керамзитовый, вермикулитовый, из бетонного боя.
• По виду мелкодисперсной добавки – с шамотной, аглопоритовой, золошлаковой, магнезиальной.

Тяжелый жаростойкий бетон: применение и состав

Тяжелые термостойкие смеси востребованы для футерования агрегатов, эксплуатируемых при высоких температурах, на предприятиях химиндустрии, при сооружении дымоходов. Конкретная область применения определяется компонентами смеси.

Портландцемент и шлакопортландцемент с микродобавками

Такой материал устойчив в нейтральных и щелочесодержащих средах. Это наиболее востребованная группа жаростойких бетонов. Популярность объясняется сравнительно невысокой стоимостью сырьевых материалов, отработанной технологией изготовления, хорошими эксплуатационными характеристиками готового продукта. Такие бетонные смеси востребованы при сооружении теплоагрегатов, труб атомных электростанций и других объектов, эксплуатируемых при повышенных температурах.

Таблица составов жаростойких бетонов на портландцементе и шлакопортландцементе

Расход материалов, т/м 3

Максимальная рабочая температура, °C

Цемент

Тонкомолотая добавка

Заполнители

Мелкий

Крупный

Зола-унос, пемза, глиняный кирпич, доменный шлак в гранулах

Андезитовый, базальтовый, диоритовый, диабазовый, туфовый, доменный шлак

Бой глиняного кирпича

Бой глиняного кирпича

Зола-унос, шамот класса В

Самые высокие прочностные характеристики имеет материал с шамотными тонкомолотыми компонентами.

Алюминатный, глиноземистый и высокоглиноземистый цемент

Смеси на их основе используются в углеродной, водородной и фосфорной средах. Классы термостойкости – И8-18. Жаростойкие конструкции на основе алюминатного цемента без специальных добавок устойчивы к температурам до +1300°C, с добавками – до +1700°C.

Для конструкций из глиноземистых и высокоглиноземистых жаростойких бетонов характерны:

• хорошие механические свойства;
• стабильность характеристик при резких температурных перепадах;
• невысокая термическая усадка;
• малое линейное расширение;
• низкий коэффициент теплопроводности.

Жидкое стекло

Востребовано для бетонных смесей, устойчивых к кислым газообразным средам. Для изготовления огнестойких бетонов, предназначенных для эксплуатации при температурах +800…+1600°C, используется калиевое или натриевое стекло.

Максимальная температура применения, °C, допустимая при одностороннем нагреве

Мелкий и крупный заполнители

Битый магнезитовый кирпич

Шамот, андезит, диабаз

Диабаз, андезит, базальт

Твердение смесей на силикатах – процесс медленный. Для повышения его интенсивности в состав вводят кремнефторид натрия и фторсиликаты щелочных металлов. Эти отвердители инициируют выделение кремниевой кислоты, которая способствует уплотнению и упрочнению бетона. Ускорить твердение бетонной смеси могут: нефелиновый шлам, ферромарганцевые и феррохромовые шлаки.

Заполнители для огнестойких бетонов

Под воздействием высоких температур рабочие характеристики теряет не только вяжущее, но и заполнители. Поэтому к их выбору относятся особенно тщательно. Обычные заполнители выдерживают температуру не выше +200°C.

Заполнители выбирают в зависимости от запланированных рабочих температур:

• До +800°C – базальт, диабаз, андезит, гранулированные шлаки доменного производства, пористые искусственно изготовленные компоненты.
• До +1700°C – дробленые огнеупоры (бой шамотного кирпича, хромита, корунда, обожженного каолина), составы, полученные обжигом и дроблением огнеупорной глины и магнезита.

Самостоятельное изготовление термостойкого бетона

В частном строительстве такие материалы требуются при строительстве каминов, печей, дымоходов. Простой и эффективный способ изготовления термостойких продуктов – приобретение готовых сухих смесей. Инструкция обычно наносится на упаковку. Для затворения используют воду или жидкое стекло. При изготовлении продукции из отдельных компонентов в бетоносмесителе соблюдают следующие правила:

• В бетономешалку заливают 90% воды или разбавленного жидкого стекла.
• Засыпают тонкомолотую добавку.
• Загружают половину объема цемента и заполнителя.
• Включают бетоносмеситель и перемешивают все компоненты.
• Не останавливая агрегат, добавляют остаток вяжущего и заполнителя, а затем жидкость – воду или разбавленное жидкое стекло.
• Время перемешивания – не более пяти минут, иначе смесь начнет расслаиваться.

Огнеупорные бетоны: классификация, состав и свойства

Производство огнеупорных бетонов регламентируется ГОСТом 34470-2018. Эти жаропрочные бетоны востребованы для формования огнеупорных изделий, изготовления и ремонта футеровочного слоя печей и других теплоагрегатов. В соответствии с нормативом огнеупорные бетонные смеси разделяют по следующим параметрам:

• По процентному содержаниюCaO – бесцементные, ультранизкоцементные, низкоцементные, среднецементные.
• По типу вяжущего – на глиноземистом и высокоглиноземистом цементе, полимеризационных и коагуляционных вяжущих. Еще один вид – керамобетоны с высококонцентрированной вяжущей суспензией.
• По максимальному размеру заполнителя, применяемому в составе огнеупорного бетона, – грубозернистые (до 40 мм), крупнозернистые (до 10 мм), среднезернистые (до 5 мм), мелкозернистые (до 2 мм), тонкозернистые (до 0,5 мм).
• По максимальной рабочей температуре – для умеренных (до +1100°C), средних (+1400°C), высоких (+1700°C), особо высоких (выше +1700°C) температур.
• По назначению – для изготовления и ремонта, футеровки тепловых агрегатов, огнеупорных бетонных изделий различных форм.

По необходимой температуре термообработки изделия из огнеупорных материалов разделяют на следующие виды:

• Безобжиговые. Требуемые характеристики такие строительные материалы приобретают уже при температуре +200°C.
• Термообработанные. Для получения нужных свойств требуется термообработка при температурах +200…+800°C.

Обожженные. Для получения заданных характеристик необходима обработка при температурах более +800°C.

Огнеупорные бетоны обычно изготавливают в заводских условиях.

• Строитель с 20-летним стажем
• Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

Как сделать огнеупорный (жаростойкий, жаропрочный) бетон своими руками — состав

Огнеупорный бетон – жаропрочный материал, который способен на протяжении достаточно длительного времени не менять своих характеристик под воздействием огня и высоких температур. Такой бетон применяется в самых разных сферах, но всегда там, где есть риск воспламенения или необходимость обеспечить стойкость конструкции к огню, повышенной температуре.

Уровень огнестойкости материала определяется такими параметрами, как: скорость горючести, теплопередачи при переменных условиях (вентиляция, температура огня, наличие/отсутствие источников топлива в здании). Бетонные стены из обыкновенного материала способны продержаться до 4 часов. Горит бетон без выделения токсинов, жидких частиц, дыма.

В частном строительстве зданий жаропрочный бетон используется редко – лишь отдельных конструкций. Свойства такого раствора актуальны при возведении туннельных аварийных выходов, конструкций инфраструктуры, производств, специальных сооружений для спасения членов правительства и т.д.

Общие сведения: материалы и характеристики жаростойких бетонов

Жаростойкий бетон – особый вид бетонного материала, который способен долго выдерживать воздействие температуры в диапазоне +1580-1770С максимум без потери эксплуатационных и механических свойств (огнеупорный бетон, в свою очередь, выдерживает недолговременный нагрев и до температуры максимум +200С).

Бетон используют в строительстве жилых и промышленных объектов. Из огнеупорного и жаропрочного бетона делают мангалы, домашние отопительные печи, сауны, бани, дымовые трубы, камины и т.д.

Жаростойкий бетон может быть конструкционным и теплоизоляционным. По структуре бывает легким поризованным, плотным, ячеистым.

Состав плотных огнестойких растворов

Плотный тяжелый жаростойкий бетон (состав может быть разным) обычно используется в создании огнестойких конструкций, а также в виде жаростойкой футеровки в тех или иных тепловых агрегатах: на производствах химической промышленной сферы, рекуператоров доменных печей, в специальных печах обжига кирпича, в процессе строительства дымовых труб.

Вяжущие

Жаростойкие бетоны производятся в соответствии с ГОСТ 20910 90. Данный документ предполагает возможность использования различных вяжущих в приготовлении раствора.

Виды вяжущего для производства:

• Жидкое стекло
• Глиноземистый (сюда можно включить и высокоглиноземистый) цемент
• Шлакопортландцемент со специальными микронаполнителями
• Портландцемент с обязательным включением в состав микронаполнителя (тонкомолотой добавки)

В нейтральной/щелочной среде обычно применяют смесь на шлакопортландцементе и портландцементе. Для газовой кислой среды подойдет жидкое стекло. Для водородной, фосфорной, углеродной среды лучше выбирать глиноземистые и высокоглиноземистые цементы.

Заполнители

Огнеупорные бетоны предполагают введение в состав не только специальных вяжущих, но и правильных заполнителей, которые должны равномерно расширяться и таким образом выдерживать воздействие огня и высоких температур. Обыкновенные заполнители гарантируют стойкость при максимум +200С, дальше они становятся менее прочными и при +600С полностью деформируются.

Когда готовят огнеупорный бетон, состав предполагает в качестве заполнителей использование материала, который не будет разрушаться/размягчаться при высоких температурах, а также не станет причиной появления высоких напряжений во внутренней структуре монолита.

Выбор заполнителя в соответствии с температурой:

• +600 – 800С: горные породы (диабаз, андезит, базальт), пористые материалы из горных вулканических пород, это могут быть доменные гранулированные шлаки, бой кирпича, искусственные пористые структуры (вспученный перлит, керамзит, подойдет шлаковая пемза и т.д.).
• +1200 – 1700С: добавляют дробленые огнеупорные материалы – хромит, шамотный кирпич, магнезит, часто выбирают корунд, обожженный каолин.
• Возможно добавление специальных материалов, полученных посредством обжига при высокой температуре смеси огнеупорной глины и магнезита – алюмосиликаты, которые отличаются минимальной деформацией, хорошей огнеупорностью.

Технические требования

Марка огнестойкого бетона должна включать такие параметры:

• Тип бетона: жаростойкий обозначается буквами BR
• Вяжущее: алюминатный (А), портландцемент (Р), силикаты (S)
• Класс прочности на сжатие/растяжение – B1-В40
• Температура эксплуатации – ИЗ-И18

Что касается плотности, то материал с показателем 1100 кг/м3 применяют в качестве теплоизоляции для ограждающих конструкций ненагруженного типа, >1400 – для возведения ограждающих несущих конструкций общественных/жилых зданий. По уровню предельной температуры бетоны могут принадлежать к одному из 18 классов: И13-И18 используют лишь для ненесущих конструкций.

Если плотность бетона составляет 1500 кг/м3, он должен обладать водонепроницаемостью в диапазоне W-W8. Морозостойкость находится на уровне F-F75. Остаточная прочность и показатель температуры деформации при воздействии механической нагрузки напрямую зависят от вида вяжущих и точной температуры нагрева.

Что касается класса прочности, то для напряженных жаростойких конструкций показатель должен быть минимум В30, без нагрузки – допускается минимум В12.5.

Основные виды тяжелого огнестойкого бетона

Состав огнеупорного бетона может быть разным, что зависит от нужных характеристик, используемых материалов и их пропорций. Тяжелых бетонов существует несколько видов, ниже рассмотрены основные из них.

Бетон на портландцементе и шлакопортландцементе

Это самый распространенный вид жаростойких бетонов, отличающийся невысокой стоимостью, отработанной технологией приготовления и использования, хорошей прочностью. Обычно такой бетон выбирают для сооружения дымовых труб, тепловых агрегатов, создания огнестойких конструкций атомных электростанций и т.д.

Класс прочности должен быть в диапазоне В15-В40. В приготовлении используют цемент М400 и выше, добавляют лишь активные минеральные вещества (топливная зола, шамот, доменный шлак и т.д.). Наиболее прочный бетон получается с включением в состав шамотной добавки тонкого помола.

На глиноземистом алюминатном цементе

Из этих веществ готовят бетоны с классом термостойкости в диапазоне И8-И18. Основным минеральным составляющим такого цемента является моноалюминат кальция, высокоглиноземистого – диалюминат кальция. Если не вводить в состав никаких дополнительных добавок, бетон выдержит максимум +1300С, если включить заполнитель из корунда и оксида алюминия, можно повысить температурный режим до +1650С и больше.

Основные свойства конструкций из глиноземистых цементов:

• Минимальная термическая усадка, небольшое линейное расширение в процессе нагрева
• Высокий показатель механической прочности
• Сохранение стабильного состояния при резких перепадах температуры
• Теплопроводность минимальная
• Уже через сутки после заливки конструкции могут эксплуатироваться

Жидкое стекло в качестве вяжущего жаростойких бетонов

До того, как приготовить жаропрочный бетон из жидкого стекла, необходимо тщательно изучить состав смеси. Применяют калиевые/натриевые составы, благодаря которым огнеупорные бетоны могут эксплуатироваться при температуре +800-1600С.

По структуре жидкое стекло может быть высокомодульным (обозначается буквой В), среднемодульным (Б) и низкомодульным (буква А).

Что важно знать о жидком стекле:

• Лучшие показатели натриевого стекла в качестве вяжущего для огнеупорной смеси – при силикатном модуле 2.0-3.5, калиевого – 2.5-4.0.
• Жидкое стекло твердеет долго, поэтому в смесь добавляют разные отвердители (соединение кремниефторида натрия, фторсиликат щелочных металлов). Кроме быстрого твердения, эти вещества способствуют повышению прочности, плотности раствора. Также для ускорения твердения можно добавлять феррохром, шлаки ферромарганца, нефелиновый шлам.
• Стоит отметить, что в состав смесей могут вводиться разнообразные пластификаторы, тонкомолотые добавки, регуляторы, присадки для лучшей удобоукладываемости.
• На кубический метр бетона нужно примерно 250-400 кг/м3 вяжущего, отвердителя – 0.1-0.2 частей от веса вяжущего. Заполнителя понадобится около 0.12-0.3 веса жидкого стекла.
• Раствор на базе жидкого стекла замешивают на объекте, так как заливать смесь нужно в течение получаса. Укладка производится при температуре минимум +15С, влажность должна составлять максимум 70%.

Другие виды бетонов, стойких к огню

В производстве легких ячеистых/поризованных бетонов используются те же вяжущие, но пористые заполнители или пенообразователи, которые уменьшают вес.

Легкие поризованные бетоны

• Конструкционные – с плотностью 1400-1800 кг/м3, прочностью минимум М50, любой теплопроводностью.
• Теплоизоляционные – с плотностью максимум 500 кг/м3, прочностью в диапазоне М14-М25, теплопроводностью максимум 0.14 Вт/м*К.
• Теплоизоляционно-конструкционные – прочность минимум М35, теплопроводность в пределах 0.14–0.54 Вт/м*К, плотность равна 500-800.

Легкие бетоны, приготовленные на базе портландцемента или глиноземистого цемента, демонстрируют высокий уровень огнестойкости. Если использовать керамзитовый щебень в качестве заполнителя, то морозостойкость вырастает до F25-100.

Ячеистые бетоны

Данный тип раствора применяется в теплоизоляции и в качестве жаростойкого материала. Часто ячеистые бетоны выбирают для частного строительства в виде заводских конструкций либо блоков.

Виды ячеистых бетонов:

• Для теплоизоляции – плотность до 500 кг/м3
• Теплоизоляционно-конструкционные – показатель находится в диапазоне 500-900 кг/м3
• Конструкционные – от 1000 до 1400
• Жаростойкие – до 1200 кг/м3, могут использоваться при температуре до +800С

Данный тип бетонов может выдерживать воздействие открытого огня в течение 5-7 часов без изменения структуры. При нагревании до +400С отмечается повышение прочности материала, до +1000С – разрушение структуры.

Применение

Обычно огнеупорный и жаростойкий бетон актуален для использования в возведении химических, энергетических, металлургических сооружений. Материал подходит для сооружения плавилен, доменных печей, теплоцентралей.

В быту необходимость приготовления термостойкого бетона появляется при строительстве печей, котлов отопления, каминов. Также из раствора делают выводы труб, выкладывают отопительные контура. В частном строительстве бетон готовят своими руками, используя специальные компоненты и точно следуя инструкции, соблюдая указанные пропорции.

Новые конструкции вводятся в эксплуатацию минимум после 3 суток (быстротвердеющий цемент, глиноземистый, жидкое стекло), 7 суток (портландцемент) или после набора проектной прочности монолитом. До нагрева конструкции просушивают для полного удаления свободной воды в составе. Разогревают по специальным режимам, в соответствии с технологическими инструкциями.

Производство в домашних условиях

Проще всего сделать жаростойкий бетон своими руками – купить готовую смесь и замесить раствор по инструкции (обычно находится на оборотной стороне тары). Все очень просто: сухая смесь высыпается в бетономешалку, мешается в течение 1 минуты, затворяется обычной водой или жидким стеклом.

Самостоятельное приготовление жаростойкого бетона:

• Выбор оптимального состава материалов.
• Заливка в бетономешалку 90% нужного объема воды либо жидкого стекла (в разбавленном виде).
• Засыпка тонкомолотой добавки, добавление половины заполнителя и цемента, перемешивание, постепенное добавление оставшихся материалов, остатка воды (или стекла).
• Замес должен осуществляться на протяжении минимум 5 минут.
• Отгрузка готовой смеси непосредственно на объекте, заливка.

Бетонные работы в условиях сухого и жаркого климата

В условиях жаркого, сухого климата температура воздуха может подниматься до +40С, влажность обычно не превышает 25%, наблюдаются ветры и сильная солнечная активность. Все это плохо сказывается на бетонной смеси, провоцирует быстрое испарение воды, понижение прочности.

Как укладывать бетон в жарких условиях:

• Правильно выбрать состав компонентов – в качестве вяжущего лучше всего брать портландцемент, заполнителя – материалы с идентичным показателем температурного расширения (близким к цементу).
• Заполнители обязательно увлажняют.
• Использование пластификаторов – для понижения водоцементного соотношения и улучшения подвижности.
• Увеличение времени смешивания компонентов в среднем на 40-50%.
• Смесь до объекта можно транспортировать исключительно в автобетономешалке, загрузив в миксер лишь сухие компоненты, а водой затворяя уже перед заливкой.
• Опалубка перед заливкой проверяется на предмет герметичности и увлажняется.
• Смесь подается на объект с использованием специальной бадьи или бетононасоса.
• Бетонирование осуществляется с применением глубинного вибратора.
• В процессе набора прочности смесью бетон нужно накрывать увлажненными матами из соломы, кусками рогожи, мешковины, потом каждые 3-4 часа поливать водой все 28 дней.

Приготовленный по всем правилам жаростойкий или огнеупорный бетон будет демонстрировать все заявленные характеристики и позволит реализовать любой проект, гарантируя высокое качество и оптимальные свойства, надежность и долговечность конструкции.