Свойства огнеупорного бетона, его состав и приготовление. 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.

• 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;

4. цемянка;

5. хромитовая руда;

6. зола-унос;

7. лессовый суглинок;

8. базальт;

9. хромитовая руда.

Допускается дополнительное введение пластификаторов в жароупорный состав.

Классификация жаробетона

1. В основной классификации выделяют 3 вида:

• легкий;
• ячеистый;
• тяжелый.

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.

Стоимость

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

Сегодня без огнеустойчивого бетона никак не обойтись. Он необходим при возведении каминов, печей, бань, а также при прокладке дымоходов. Дабы этот материал на высоком уровне выполнял своими функцией, нужно, чтобы в его составе были только высококачественные компоненты.

Кроме этого, необходимо четкое соблюдение пропорций во время изготовления. Только в таком случае он подойдет для строительства и будет гарантировать безопасность того или иного сооружения. Сегодня на строительных рынках можно встретить ячеистый, легкий и плотный жаростойкий бетон. Выбор зависит от типа постройки и его назначения.

Что должно входить в состав термопрочного бетона

Для самостоятельного создания огнеупорного бетона надо добавить в состав жидкое стекло, глиноземный цемент и асбест. Данные добавки отлично подходят для использования в условиях высоких температур. Очень важно, чтобы все элементы обладали высоким качеством, иначе постройка быстро развалится, а восстановить ее будет невозможно. Для того чтобы жаропрочный бетон долго служил и имел наивысшее качество, нужно использовать хорошие вяжущие составляющие. Ими могут быть:

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

Все эти строительные материалы можно купить в специализированном магазине или заказать через интернет. Очень важно не экономить на них, дабы сооружение было построено качественно и служило на протяжении десятков лет.

Как правило, к портландцементу и жидкому стеклу добавляются разнообразные тонкомолотые примеси. Для надежного затвердения бетона надо ввести в приготовленную смесь кремнефтористый натрий или доменный гранулированный шлак.Тонкомолотыми добавками могут быть:

Для легких жаропрочных смесей впору применять керамзит, цемянку или бой диатомового кирпича. Мелкими и крупными заполнителями могут служить дробленые материалы, например, доменный шлак или тальковый кирпич. Надо отметить, что огнеупорный бетон предусматривает достаточно легкое строительство, которое занимает мало времени и не требует особых затрат. Главное – качественно приготовить материал, чтобы его было удобно использовать, и он надежно служил в течение долгих лет.

Жаростойкий бетон своими руками: этапы создания

Если вы немного разбираетесь в строительстве и знаете, как правильно готовить те или иные смеси, вам не составит труда самостоятельно сделать огнеупорный бетон. Безусловно, эту процедуру можно доверить профессионалу, однако в таком случае придется потратить лишние деньги, которые пригодились бы для других целей. Те, кто готов своими руками готовить жаропрочный бетон, должны знать, что сначала нужно запастись такими приспособлениями и материалами:

• гашеная известь;
• гравий;
• песок;
• огнеустойчивый цемент;
• пластиковые листы;
• опалубка;
• шланг;
• лопата;
• распылитель;
• тачка;
• бетономешалка.

Бетономешалку и тачку нужно поставить в таком месте, чтобы они были близко к источнику водоснабжения. Воды понадобится много, поэтому об этом надо заранее позаботиться. Вода нужна будет для добавления в смесь, для мытья инструментов и в конце – для мытья площадки, где происходило изготовление жаростойкого бетона. Все материалы должны быть смешаны с
соблюдением пропорции 3:2:2:0.5. Схема действий такая:

1. Сначала в бетономешалку надо поместить песок и гравий.
2. Далее добавляется гашеная известь и огнеупорный цемент четко по пропорциям.
3. Потом, используя лопату, необходимо хорошенько перемешать все компоненты состава.
4. После надо добавить воду и опять перемешать. Жидкость требуется лить, пока бетон не достигнет правильной консистенции. Проверить состав можно, слепив из него комок. Если удастся это сделать, значит воды больше не потребуется. В случае, если состав будет расплываться по рукам, нужно добавить еще немного воды.

Нашел, сохранил все-таки.

Цементный раствор, жаростойкие бетонные смеси
Цементный раствор - самый прочный, он твердеет на воздухе и в воде. Приготавливается из цемента, песка и воды. Применяется для кладки фундаментов в сырых местах или на грунтах, насыщенных водой, а также труб выше кровли. Цементный раствор быстро схватывается (начало схватывания - 45 мин, конец - не позднее 12 ч). Применяется не позже часа с момента приготовления, при более длительных сроках снижает свою прочность. Марка, или прочность раствора на сжатие, бывает разная и зависит от количества составляющих материалов, а также марки цемента. Составы раствора - от 1:1 до 1:6.

Для приготовления раствора цемент и песок просеивают через сито с отверстиями 3х3 мм, отмеривая их объемными дозами. Нужное количество песка насыпают тонким слоем и сверху посыпают цементом, перемешивают до полной однородности, а иногда дополнительно просеивают через сито. В сухую смесь льют воду до нужной густоты.

Сложный раствор приготавливают из двух вяжущих и одного заполнителя: цемента, известкового теста и песка. Применяется для кладки фундаментов во влажном грунте и труб выше кровли. На одну часть цемента берут от одной до трех частей известкового теста и от шести до пятнадцати частей песка.

Раствор приготавливают двумя способами. Из цемента и песка готовят сухую смесь, затем известковое тесто разводят водой до густоты сметаны. Эти материалы предварительно отмеривают точными объемными дозами. В разведенное известковое тесто добавляют приготовленную порцию цементной смеси, все тщательно перемешивают. Для получения раствора нужной густоты добавляют воду и еще раз перемешивают.

Другой способ: из отмеренного количества песка и известкового теста приготавливают раствор, насыпают в него порцию цемента и все тщательно перемешивают. Цемент можно предварительно смешать с водой до сметанообразного состояния. Такой раствор пластичнее цементного, но он ниже по прочности. Его необходимо запасать в таком количестве, чтобы употреблять в дело за час с момента приготовления.

Жаростойкие бетонные смеси используют для изготовления монолитных очагов открытого огня или блоков для кладки печей и топливников. Технология приготовления - как и цементно-песчаного раствора. Применение бетона, как правило, требует сооружения опалубки и выдерживания его до 28 суток во влажном режиме. Свежеуложенный бетон (в опалубке) закрывают рогожами или стружками и обильно смачивают водой, особенно в течение первых трех - пяти дней. Хорошие результаты дает использование в этих целях полиэтиленовая пленка (паровой эффект).

Составы жаропрочных (огнестойких) бетонов в объемных частях:

Для очагов открытого огня
Цемент марки не ниже 400.1
Щебень из красного кирпича...2-2,5
Кварцевый песок или тонкомолотый красный кирпич...2-2,5
Тонкомолотый (пылевидный) шамотный песок..0,33

Для топливников
Цемент марки не ниже 400.1
Щебень из шамотного кирпича.2
Песок.2
Тонкомолотый (пылевидный) шамотный песок.0,33

В последнем рецепте меня лично настораживает "песок", у него коэффициент теплового расширения сильно отличается от цемента, возможно имелось в виду "шамотный песок".

Комментариев:

Жаростойкий бетон — вид бетона, эксплуатирующийся в условиях долговременных воздействий высоких температур и способный сохранять при этом свои механические свойства. Применяется в промышленности при строительстве тепловых агрегатов, фундаментов доменных печей, печей утилизации, обжига кирпича.

На небольших предприятиях и в частном строительстве жаропрочный бетон применяется для устройства сборных блочных отопительных печей, каминов, печей в банях и саунах, дымоходов.

За счет своей низкой теплопроводности обычный бетон способен выдерживать кратковременное нагревание до температуры 200°С, но при повышении температуры до 200°С — 250°С он теряет до 25% своей прочности, а при температуре более 250°С начинает растрескиваться, нарушаются связи с арматурой и он полностью разрушается.

Основная причина в том, что при высоких температурах происходит его обезвоживание и разложение составляющих.

За счет увлажнения и резкого перепада температур при тушении пожаров обычный бетон разрушается еще быстрее.

Жаростойкий бетон может эксплуатироваться при температурах, не превышающих 1580°С, огнеупорный бетон — до 1770°С, высокоогнеупорный — свыше 770°С. Основными вяжущими материалами для их производства являются шлакопортландцемент, портландцемент, фосфатные добавки, ортофосфорная кислота, жидкое стекло.

Чтобы придать ему такие свойства, в состав смеси добавляют горные тугоплавкие породы, огнеупорные дробленые заполнители (измельченные изделия из огнеупорных материалов). Жароупорные бетоны в процессе эксплуатации становятся более прочными.

Как изготовить жаростойкий бетон своими руками

Существует два основных способа, как своими руками приготовить жаростойкий бетон: использовать отдельные составляющие или готовую сухую смесь.

Предпочтительнее второй вариант. Смесь, изготовленная в заводских условиях, однородная, соответствует стандартам. Достаточно добавить в нее воду и тщательно перемешать. После ее затвердевания получается огнеупорный бетон высокого качества.

Если смесь готовить самостоятельно, нужно правильно выбрать тип материалов в зависимости от того, в каких условиях будет эксплуатироваться бетон:

• если предполагается частое взаимодействие с водой, в смесь добавлять жидкое стекло нельзя;
• если среда кислая и агрессивная, нельзя использовать портландцемент.

Кислая среда образуется в дымовых трубах. Серный ангидрид, содержащийся в продуктах сгорания, разрушает бетон, изготовленный на основе портландцемента.

Если в жидкое стекло добавить алюминаты кальция и силикаты, получается бетон с повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных сред. Он быстрее набирает прочность, обладает отличной водостойкостью и может эксплуатироваться при температурах до 1600°С.

В домашних условиях заполнителем могут служить имеющиеся подручные материалы: тугоплавкие горные породы, хромитовая руда, базальт, диабаз, андезит, бой глиняного, высокоглиноземистого, шамотного, талькового, магнезитового и обычного кирпича. Применяется дунит, титаноглиноземистый шлак.

Для приготовления пористых бетонов используется доменный шлак, керамзит, вспученный перлит.

В домашних условиях материал нужно измельчить до размеров 5-25 мм. Дробление — самый долгий и трудный процесс. После него заполнитель следует высушить.

Размер фракций в заводских смесях — 0.1-5 мм. Чем однороднее фракции, тем выше качество бетона.

Для улучшения свойств в состав смеси вносят тонкомолотые добавки: пемзу, цемянку.

При нормальной влажности и температуре воздуха 20°С смесь отвердевает через 24 часа.

Вернуться к оглавлению

Приобретая промышленную смесь, нужно учесть несколько рекомендаций.

Готовая сухая смесь имеет ограниченный срок хранения.

Для индивидуального применения нужно приобретать крупнозернистую смесь с высокой плотностью. Состав смесей от различных производителей может отличаться, следует внимательно изучить инструкцию на упаковке. Обычно пакет имеет массу 22-25 кг, для приготовления раствора требуется 7-8 литров воды. Предпочтительнее использовать меньшее количество воды, так как ее избыток увеличивает время отвердевания, ухудшает .

Для качественного приготовления смеси даже в небольших объемах следует использовать бетоносмеситель. В него заливают воду и при постоянном перемешивании досыпают сухую смесь до получения однородной массы требуемой густоты. При необходимости можно добавить пластификаторы.

Из доступных подручных наполнителей нужно использовать один вид. Разные материалы имеют различные коэффициенты теплового расширения, бетон, изготовленный из разных видов наполнителей, со временем может растрескаться.

Если имеется конструкция, выполненная из обычного бетона, ее устойчивость к высоким температурам можно повысить, обработав специальными пропитками или мастиками. Проникая внутрь конструкции, они уменьшают степень обезвоживания и дегитратации.

Как правило, жаропрочный бетон используется при возведении дымовых труб, печей, как в промышленном, так и в жилищном строительстве. Изготовленный в соответствии со всеми требованиями технологии, материал обеспечивает высокую безопасность и надежную защиту. В зависимости от назначения строители используют разные варианты материала: легкий, плотный или ячеистый. Подобный бетон может использоваться и в качестве термоизоляционного материала. Работать с данным материалом необходимо так, как и с обыкновенным бетоном, ввиду чего затраты на проведение строительных работ заметно снижаются. Помимо этого, вы можете сделать такой бетон своими руками. Данный материал отлично выдерживает температурные перепады, не меняет своих качеств после нагревания, и поэтому является лучшим вариантом при строительстве разного рода специализированных объектов.

Особенности выбора термопрочного бетона

Для того чтобы сделать такой , в состав нужно добавить глиноземный цемент, асбест, бариевый цемент, а также жидкое стекло.

Добавки делают материал пригодным для применения в местах с повышенными температурами, к примеру, для строительства печи.

В состав обыкновенного стройматериала входят элементы, которые в процессе нагревания проходят процесс обезвоживания или дегидрадации. Подвергшаяся подобному испытанию конструкция ввесьма быстро трескается и разрушается, остановить процесс бывает почти невозможно. Чтобы избежать подобных неприятностей, в местах с высокой температурой необходимо использовать жаропрочный бетона.

Рассматривая состав такой смеси, можно отметить повышенное содержание разного рода примесей. Каждый элемент в составе смеси выполняет определенную роль, связывая материал при повышении температуры, повышая его прочность.

Жаростойкий бетон своими руками: подбор состава

Вы можете изготовить такой бетон своими руками на основе одного из следующих вяжущих: шлакопортландцементе или портландцементе, глиноземистом, высокоглиноземистом или периклазовом цементах, а также на жидком стекле. В жидкое стекло и портландцемент вводятся различные тонкомолотые добавки. В зависимости от показателя объемного веса жаростойкий бетон делится на легкий и обычный (к легким относятся материалы с объемным весом в высушенном состоянии не более 1500 кг/м3).

Для затворения жаропрочного бетона на периклазовом цементе используется водный раствор сернокислого магния. Для обеспечения твердения термостойкого бетона на жидком стекле при нормальной температуре нужно вводить кремнефтористый натрий и прочие материалы, к примеру, нефелиновый шлам (отходы глиноземного производства) либо доменный гранулированный шлак.

В качестве тонкомолотых добавок используются пылевидные или тонкоизмельченные материалы: бой шамотного или магнезитового кирпича, хромитовая руда, цемянка, куковой шамот, гранулированный доменный шлак, пемза, андезит, зола-унос, лессовый суглинок. Для легких жаропрочных смесей используется бой диатомового или шамотного кирпича, керамзит, зола-унос и цемянка.

В качестве крупного (5-25 мм) и мелкого (0,15-5 мм) заполнителей используются дробленые материалы: дунит, титано-глиноземистый шлак, бой магнезитового магнезитохромитового, хромитовая руда, шамотного или высокоглиноземистого кирпича, бой обыкновенного глиняного, талькового и полукислого кирпича, кусковый шамот, диабаз, базальт, доменный отвальный шлак, артикский туф, андезит. В легких жаростойких бетонах используются вспученные перлит или вермикулит, керамзит. Заполнители и тонкомолотая добавка подбираются в соответствии с видом вяжущего вещества, температурой и условиями службы бетона.

Использование жаропрочного бетона позволяет сократить сроки строительства тепловых агрегатов, уменьшает затраты труда и снижает стоимость работ.

Пошаговая инструкция по приготовлению жаропрочного бетона

Подготовьте инструменты для работы:

1. Мастерок.
2. Лопату.
3. Тачку или бетономешалку.
4. Гравий.
5. Опалубку.
6. Огнеупорный цемент.
7. Песок.
8. Распылитель.
9. Гашеную известь.
10. Пластиковый лист.
11. Шланг или другие водоснабжения.

Доставьте тачку или бетономешалку в области работы. У вас должен быть доступ к воде, которую можно будет легко добавить в строительный состав, промыть инструменты и площадку и т.д.

Огнеупорный цемент очень сильно впитывает влагу, его надо держать только в сухом помещении.

Материалы смешиваются в пропорции 3:2:2:0,5, т. е. вы берете 3 части гравия на 2 части печка, 2 части огнеупорного цемента и на 0,5 части гашеной извести. Придерживайтесь данного соотношения вне зависимости от необходимого объема теплопрочного состава.

Поместите песок и гравий в тачку, корыто или бетономешалку. Добавьте гашеную известь и огнеупорный цемент поверх гравия и песка. Смешайте сухие ингредиенты при помощи лопаты. Смешивайте до тех пор, пока не будет достигнуто равномерное распределение ингредиентов.

Добавьте в смесь воду. Сухая смесь и вода перемешиваются. Воды необходимо добавить столько, пока смесь не станет нужной консистенции. Продолжайте добавлять воду в смесь до тех пор, пока бетон не наберет рабочую густоту. Проверить это очень просто — слепите из смеси ком, как будто снежок, и если он не разваливается и не расплывается, значит, воды достаточно.

С помощью лопаты заполните опалубку или форму, предназначенную для заполнения, бетонным раствором. При помощи шпателя необходимо соскрести излишки бетона. Выровняйте поверхность.

Поверхность необходимо периодически сбрызгивать водой. Это предотвратит слишком быстрые влагопотери в процессе отверждения материала и позволит избежать его растрескивания. Можете накрыть влажный бетон полиэтиленовой пленкой на двое суток.

Спустя двое суток удалите полиэтиленовую пленку. Дайте бетону высохнуть в течение как минимум 2 суток перед попыткой удалить опалубку. Теперь останется лишь подождать, пока бетон наберет прочность (около 3 недель). После этого поверхность можно будет использовать.