Огнеупорный (жаростойкий) бетон – особенности, свойства и технические характеристики

Огнеупорный (огнестойкий) бетон: виды и область применения

Железобетонные конструкции кажутся нам надежными преградами огню, но обычные бетонные смеси, используемые при их создании, часто не выдерживают резкого нагрева до высокой температуры, становятся хрупкими, начинают быстро разрушаться. Поэтому при возведении ряда объектов, для защиты оборудования необходим жаропрочный бетон.

Что это такое и назначение

Жаростойкий, огнестойкий бетон, по определению ГОСТ 25192-2012, устанавливающего классификацию и технические требования ко всем видам бетонов – это бетон назначением которого является эксплуатация при высоких температурах в диапазоне 800-1800 ℃.

От других видов бетонных смесей этот специфический по назначению и применению вид строительных материалов отличается не только стойкостью к открытому огню, длительному воздействию высокотемпературных тепловых потоков, но и не снижением в этих жестких условиях основных эксплуатационных параметров – сохранением прочности, отсутствием деформации, поверхностного, глубокого разрушения структуры.

Достигается это добавками в основу из огнестойких цементов различных связующих (специальных добавок) прошедших при получении высокотемпературный обжиг. Поэтому в процессе затвердевания огнеупорного бетона образуется прочная, подобная природному камню, структура, не требующая обжига перед эксплуатацией, но готовая к огневым, тепловым нагрузкам.

Соответственно, этот материал не используют при возведении типовых зданий, а применяют в виде товарных огнестойких бетонных смесей, готовых изделий – огнеупорных блоков, монолитных конструкций при строительстве особо важных объектов, в том числе транспортной инфраструктуры, например, автомобильных, железнодорожных тоннелей, подземных инженерных коммуникаций.

Используется также при возведении промышленного оборудования, работающего в высокотемпературном диапазоне – для монолитной футеровки котлов ТЭЦ, доменных, мартеновских печей, агрегатов обжига минеральных материалов; для облицовки ковшей транспортировки, розлива чугуна, стали, других расплавленных металлов.

по физическим свойствам

По физическим свойствам, области применения огнеупорные бетоны подразделяют на два вида:

Тяжелые или конструкторские, используемые для отливки строительных конструкций, подовых оснований печей, котлов.
Легкие (ячеистые) или теплоизоляционные, применяемые для футеровки стенок, сводов корпусов печного оборудования, торкретирования внутренней поверхности аппаратов химической промышленности.

от рабочей температуры

В зависимости от рабочей, пиковой температуры эксплуатации различают три вида огнестойких бетонов:

Жаропрочный с рабочей температурой до 1000 ℃, выдерживающий кратковременный нагрев до 1500 ℃.
Огнеупорный, эксплуатирующийся в температурном диапазоне от 1500 до 1800 ℃.
Высоко огнеупорный с температурой эксплуатации до 1800℃, выдерживающий пиковый нагрев до 2300 ℃.

Отечественная продукция в виде сухих готовых смесей на рынке представлена следующими товарными марками:

АСБС – алюмосиликатные огнеупорные бетоны.
СБК – с корундовыми добавками.
ШБ-Б – с шамотным боем.
«БОСС-200» – бетонная огнеупорная сухая смесь.
ТИБ – теплоизоляционный бетон.
ВГБС – с высоким содержанием огнестойкого глиноземистых цементов.
ССБА – смесь сухая бетонная армирующая.
СБС – самовыравнивающая бетонная смесь.

От зарубежных компаний производителей:

Pro cast 12 – наливной бетон для доменных печей.
Calcestruzzo refrattario.
Promacret-PF.
Rath CARATH.

Различия образцов огнеупорного бетона

Состав и свойства

Основа огнестойкого бетона – это огнеупорный цемент, являющийся вяжущим элементом, скрепляющим все другие компоненты в однородную, целостную структуру.

Портландцементы высоких марок.
Основа из портландцемента с добавлением зольных, металлургических шлаков, обладающая повышенной вязкостью.
Глиноземная цементная основа с добавлением силикатов (жидкого стекла).
Глиноземистый цемент (ГЦ) с содержанием оксида алюминия до 55 %, температура плавления которого доходит до 1500 ℃.
Высокоглиноземистый цемент (ВГЦ), в котором содержание Al₂O₃ доходит до 70 %, с температурой плавления – до 1800 ℃.

Применение огнеупорного бетона в металлургии

Наиболее применяем ВГЦ, являющийся гидравлической связкой при производстве как тяжелых, так и легких (ячеистых) бетонов с высокой стойкостью к огню, сильному нагреву.

Глиноземистые цементы – это весьма распространенные компоненты сухих готовых смесей для получения огнестойкого бетона: торкрет-масс, кладочных растворов. К их положительным свойствам относят:

Быстрое нарастание прочности – до 70 МПа после заливки, торкретирования.
Выделение тепла при затвердевании, что позволяет проводить работы при отрицательной температуре без подогрева.
Высокая плотность бетона огнеупорного, полученного на их основе – до 2 тыс. кг/м 3 .
Устойчивость к агрессивному воздействию среды, что позволяет использовать их в качестве защитного слоя в аппаратах химических производств с высокой температурой технологического режима.
При воздействии открытого пламени, высокотемпературных тепловых потоков происходит спекание бетона, изготовленного на основе глиноземистых марок огнеупорного цемента в однородную керамическую массу.

Второй неотъемлемый компонент огнеупорного бетона – это негорючий наполнитель, в качестве которого используют:

Бой шамотного, магнезитового кирпича.
Магнезит, андезит.
Хромитовую руду.
Металлургические шлаки.
Золу тепловых станций.
Базальт, диорит, корунд.
Вулканическую пемзу.
Обожженную каолиновую глину.

Все виды наполнителей при производстве и подготовке к использованию измельчаются до необходимых по стандартам фракций, проходят термическую обработку, поэтому их свойства под воздействием огня, сильного нагрева неизменны, как и не происходит химических, физических изменений, влияющих на целостность, прочность структуры жаростойкого бетона.

В качестве пластификаторов легких (ячеистых) видов огнеупорного бетона в рецептуру добавляют перлит, вермикулит, керамзит.

Эксплуатационные характеристики

Основные характеристики огнеупорных бетонов, кроме высокой огнестойкости:

Надежная термоизоляция.
Высокая прочность, неразрушимость даже при резких перепадах температуры.
Усиление свойств в процессе эксплуатации.
Отсутствие необходимости в обжиге после окончания работ по заливке, торкретированию.
Снижение затрат при использовании готовых смесей, которые несложно довести до требуемой консистенции непосредственно на строительном объекте.

Часто у возникает вопрос – как сделать огнестойкий бетон своими руками?

Необходимо это для того, чтобы выполнить из него стационарную печь для барбекю, тандыр или камин.

Невзирая на советы «диванных гуру» из интернета, недостаточно добавить к обычной бетонной смеси специальные огнестойкие добавки, а также невозможно самостоятельно подобрать необходимые ингредиенты согласно заводской рецептуре огнеупорного бетона. В любом случае получившийся материал будет походить на желаемое лишь названием, не обладая требуемыми эксплуатационными характеристиками, но, изготовить жаропрочный бетон в домашних условиях все же возможно.

Монтаж печи с использованием огнеупорного бетона

Для этого необходимо:

Приобрести сухую смесь заводского производства с необходимыми свойствами.
Использовать для приготовления заливочного, кладочного раствора именно то количество воды на 1 кг смеси, как это указано в инструкции по применению.
Для перемешивания нужно использовать лопастную бетономешалку с электроприводом, так как вручную невозможно получить однородную консистенцию бетонного раствора.
При сушке необходимо сбрызгивать поверхностный слой водой для равномерной гидратации бетонной структуры, увеличения ее прочности.
Не следует прежде установленных сроков окончательного отвердевания производить нагрев, эксплуатацию печей, каминов, где для заливки, кладки применялся огнеупорный бетон.

Кроме того, большинство готовых огнеупорных смесей обладают короткими сроками гарантийного хранения, поэтому стоит приобретать их незадолго до использования.

Требования нормативных документов (норм)

Изложены в следующих государственных стандартах:

ГОСТ 28874-2004 – о классификации огнеупоров, дающий определение огнеупорной бетонной массе, как смечи огнеупорного цемент, наполнителей, добавок и жидкости, готовой к использованию.
ГОСТ Р 52541-2006 – о регламенте подготовки образцов огнеупорных бетонов для сертификационных испытаний.
ГОСТ 24830-81 – о применении ультразвукового метода контроля качества огнеупорных бетонных изделий.

Кроме того, с 01.04.2019 года вступит в действие ГОСТ 34470-2018, который установит технические условия для огнеупорных бетонов.

Область применения

Пожаростойкий, огнеупорный бетон востребован в следующих отраслях промышленного производства, строительства:

На предприятиях черной, цветной металлургии при возведении, ремонте доменных, мартеновских печей, индукционных печей выплавки алюминия, меди, цинка; для футеровки транспортных, разливочных ковшей, отливочных форм.
Как носитель химических катализаторов технологических процессов по переработке углеводородного сырья, в органическом синтезе.
Для футеровки котлов тепловых, технологических теплоэлектростанций.
Для термоизоляции подов, корпусов, сводов промышленного оборудования.
Для печей, каминов в качестве заливочного, кладочного раствора, в том числе при устройстве дымоходов, труб, противопожарных разделок, отступок.
При производстве малоразмерных огнеупорных изделий.

А также в других случаях, когда к бетонным конструкциям предъявляются требования по стойкости к огню, постоянному сильному нагреву, перепадам температуры, с сохранением прочности, физической, химической стабильности используемого материала в таких жестких условиях.

Особенности огнеупорного бетона и его характеристики

Огнеупорный бетон – один из лучших строительных материалов с точки зрения пожарной безопасности. В отличие от обычного, он не разрушается от высоких температур и открытого пламени. Огнеупорный состав подходит для конструкций, которые будут работать в горячих и огнеопасных условиях.

Что такое огнеупорный бетон
Квалификационные признаки, назначение
Виды, какой бывает
По физическим свойствам
В зависимости от рабочей температуры эксплуатации
Эксплуатационные характеристики, состав по ГОСТ 20910-90
Как сделать своими руками
Состав и пропорции, особенности замешивания

Что такое огнеупорный бетон

Бетон – негорючий материал, но при нагревании он теряет прочность и связи с арматурой, трескается, а при длительном нагревании – полностью разрушается. Перепад температур во время тушения огня разрушает бетонные конструкции еще быстрее. С обычным составом такой процесс происходит при 200°С. Жаропрочным считается бетонный блок, который выдерживает более высокие температуры – 2200°С и воздействие открытого пламени.

Квалификационные признаки, назначение

Жаростойкий бетон разрушается при нагреве от 1580°. Составы более высокого класса выдерживают нагрев до 1770° и 2200°. Потери прочности не происходит ни при нагреве, ни при резком охлаждении. Способность выдерживать высокие температуры позволяет относить смесь к тому или иному классу жаропрочности.

Из жаропрочных бетонных смесей делают печи, камины, дымоходы и бани – домашние и промышленные. Им укрепляют стены и пол частных жилых домов, чтобы избежать разрушения при пожаре. В промышленности из огнестойкого материала делают стены печей для обжига кирпича и других материалов, дымовые трубы, вентиляцию в горячих цехах.

Использовать жаропрочный бетон в строительстве вместо обычного нецелесообразно. Он значительно дороже и сложнее в производстве, хуже выдерживает морозы, а способность выдерживать нагрев выше 200° нужна крайне редко.

Виды, какой бывает

Разновидности огнестойкого бетона отличаются по составу, свойствам и рабочей температуре. Это накладывает отпечаток на их использование. По химическому составу составы делят на бесцементные, ультранизкоцементные, низкоцементные и среднецементные. Высокоцементных смесей среди огнеупорных составов не бывает. Это объясняет более низкую прочность и устойчивость к холодам.

Термостойкий бетон приобретает огнеупорные свойства не сразу при замешивании, а под воздействием высоких температур. Безобжиговая разновидность становится огнеупорной при 200°, которая разрушает обычный бетон. Такой материал хорошо использовать для небольших печей и дымоходов – он приобретает нужные свойства во время работы. Термообработанному составу требуется обжиг при температуре до 800°. Это делается на предприятиях, которые поставляют готовые бетонные блоки. Обожженным считается материал, который прошел обработку при температуре выше 800°.

По физическим свойствам

Физические свойства бетона зависят от его состава. Максимальное содержание цемента невысокое, применяются негорючие вяжущие составы и заполнители – именно они создают нужные огнеупорные свойства.

По цели применения и физическим свойствам бетон разделяют на:

Конструкционный (тяжелый). Обладает относительно низкой жаростойкостью, но выдерживает значительные механические нагрузки. Используется для создания опорных конструкций, обычно внутри помещения, заливки оснований печей и котлов, в том числе промышленных. Если предполагается использование при сверхвысоких температурах, требуется дополнительная изоляция.
Изоляционный (легкий). Обладает высокими огнеупорными свойствами, но низкой прочностью. Применяется для того, чтобы обезопасить от огня конструкции из других материалов, которые принимают на себя основную нагрузку.
Конструкционно-изоляционный (средний). Обладает средними огнеупорными качествами и умеренной механической прочностью. Может использоваться как для изоляции, так и для создания некоторых опорных конструкций.

Общая черта всех жаропрочных бетонов – низкая теплопроводность. Материал не только сохраняет свои свойства при высоких температурах и пожаре, но и не позволяет нагреваться другим конструкциям, менее устойчивым к огню. При работе с высокими температурами это снижает риск пожара и делает условия работы людей более комфортными. При пожаре – сдерживает распространение огня.

В зависимости от рабочей температуры эксплуатации

Типы огнеупорных составов по температурному режиму:

Умеренно жаропрочный (умеренные температуры) – до 1100°;
Жаропрочный (средние температуры) – до 1400°;
Огнеупорный (высокие температуры) – до 1700°;
Высокоогнеупорный (особо высокие температуры) – выше 1700°.

Применение каждой разновидности зависит от ее «любимой» температуры. Для большей прочности и безопасности можно сочетать несколько разных видов бетона. Так делают в промышленных печах, где основание сделано из умеренно жаропрочного материала, устойчивого к механическим нагрузкам, основа стен – из жаропрочного или огнеупорного, а внутренняя облицовка – из высокоогнеупорного материала.

Эксплуатационные характеристики, состав по ГОСТ 20910-90

В состав жаростойкого бетона входят 3 основных компонента – вяжущее средство, заполнитель и вода. Задача заполнителя – создать прочную основу бетонного блока, которая будет противостоять механическим нагрузкам. Для жаропрочных бетонов подходят:

Шамотный песок;
Доменные шлаки;
Магнезит;
Пыль хромитовой руды;
Корунд;
Щебень;
Пемза.

Чем мельче элементы заполнителя, тем пластичнее бетон, а чем грубее – тем более он устойчив к нагрузкам.

Вяжущее вещество соединяет частицы заполнителя между собой, дает дополнительную пластичность. Жаропрочность и устойчивость к морозам зависят от вида вяжущего. Для термоустойчивых бетонов применяются:

Глинозем (соединения алюминия);
Силикаты;
Портландцемент;
Жидкое стекло;
Пластификаторы.

Смеси для приготовления бетона продаются в строительных магазинах. Пропорции заполнителей и вяжущих веществ подобраны заранее, и хозяину или работникам остается только растворить смесь в воде и размешать ее. На упаковке указан состав и максимальные температуры, которые выдержит смесь.

Внимание! Портландцемент хорошо выдерживает нейтральную или щелочную среду, но плохо взаимодействует с кислой средой. Жидкое стекло без добавок портится от воды. Жидкое стекло с алюмосиликатами устойчиво к любым воздействиям.

Точный состав смеси регулирует ГОСТ. Он же определяет признаки, по которым готовый раствор можно отнести к жаропрочному или огнеупорному классу. Для этого измеряется деформация бетонного изделия при заданной температуре. Чем она сильнее, тем хуже теплозащитные свойства.

Как сделать своими руками

Проще всего сделать огнеупорный бетон из готовой сухой смеси. Тогда он будет сразу иметь нужные свойства, которые указаны на упаковке. Для приготовления достаточно развести смесь водой в заданных пропорциях. Добавлять какие-либо другие компоненты не нужно – это ухудшит свойства готовой смеси.

Если по каким-либо причинам нет возможности купить смесь в магазине, придется готовить ее самостоятельно из тех компонентов, которые имеются в распоряжении. Это менее желательный вариант – всегда есть риск ошибиться с пропорциями и получить недостаточно огнеупорный или недостаточно прочный бетон.

Состав и пропорции, особенности замешивания

Чтобы приготовить огнеупорный бетон своими руками, потребуются:

Заполнитель – керамзит, доменный шлак, кирпичный бой, базальт. Подойдет любой доступный негорючий твердый материал.
Вяжущее соединение – для печей и дымоходов в доме подойдет жидкое стекло, для бани и домашней печи – портландцемент. Сочетание жидкого стекла и алюмосиликатов подойдет для агрессивной среды;
Вода.

Измельчить частицы заполнителя. Для этого подойдет любая высокая емкость и тяжелый предмет в качестве пестика. Получившиеся частицы должны быть не больше 25 мм, относительно одинакового размера. Чтобы получить результат, близкий к заводскому, нужно добиться 0,1-1 мм.
Высушить заполнитель. Рассыпать частицы по ровному неглубокому строительному лотку. Если на улице сухо, тепло и безветренно, можно оставить лотки во дворе. Если погода не позволяет, лучше занести их в сухое теплое помещение. Обязательно исключить доступ детей и домашних животных. Заполнитель готов, когда при прикосновении к нему не мажется, сухой на ощупь.
Внести вяжущее и тонкомолотые добавки. Их количество заранее отмеряется и вносится в заполнитель небольшими порциями. Работать нужно в респираторе и очках, чтобы бетонная пыль не попала в легкие.
Внести воду и тщательно размешать. Воду отмеряют заранее, вливают кружкой. Для размешивания подойдет длинная деревянная палка. Размешивают плавными круговыми движениями в одну сторону, в перчатках, респираторе и очках. Готовая смесь должна быть однородной.

Раствор остается жидким сутки. Если в помещении холодно и сухо, он твердеет быстрее, если жарко и влажно – медленнее. Замешивать раствор лучше прямо перед началом работы и в том количестве, которое будет потрачено за день.

Огнеупорный бетон – полезный, но сложный в изготовлении материал. Он подойдет для обустройства печи в частном доме или бане, но не годится в качестве основы для стен и потолка здания.

Технология изготовления мытого бетона — что это такое, особенности

Приготовление геополимерного бетона в домашних условиях

Технология изготовления архитектурного бетона

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

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.

Жаростойкий бетон: приготовление своими руками

При выполнении строительства, возникает необходимость обеспечить устойчивость возводимых конструкций и сооружений к воздействию повышенной температуре. Для этих целей применяются защитные составы, сохраняющие форму и эксплуатационные характеристики при температуре более 1000 °С. Огнеупорный бетон — один из таких материалов.

Особенности состава и специфика технологии изготовления позволяют жаропрочному материалу воспринимать значительную температуру, сохраняя прочность. Незаменим огнеупорный бетон для печей, применяемый при кладке каминов, монтаже дымоходов, а также для промышленных целей, когда необходимо обеспечить стойкость конструкций к воздействию открытого огня и нагреву.

Рассмотрим детально жаростойкий бетон, остановимся на свойствах, составе, классификации, области использования. Расскажем, как в бытовых условиях сделать жаропрочный бетон своими руками.

Строительный материал, сохраняющий свои механические и эксплуатационные свойства при длительном использовании в спектре экстремально высоких температур до 1700 °C – огнеупорный бетон

Классификация

Жаростойкий бетон решил проблему пониженных прочностных характеристик традиционного цемента, разрушающегося при повышенной температуре. Известны различные разновидности огнеупорного состава, включающие специальные модификаторы, повышающие температурную стойкость массива более 1800 °С.

Жаропрочный композит классифицируются согласно различным критериям:

структуре, определяющей температурный режим эксплуатации;
области применения, согласно которой определяется назначение материала;
разновидности компонентов, применяемых в качестве наполнителя;
применяемым вяжущим веществам.

Огнеупорный бетон для печей, а также других объектов, работающих при повышенной температуре, делится на следующие виды:

Жаростойкие, устойчивые к постоянному воздействию температуры до 800 °С, но воспринимающие кратковременное увеличение температуры до 1,5 тыс. °С.
Жаропрочные, сохраняющие целостность при постоянном нагреве до 1 тыс.°С с повышением порога терморежима до 1, 8 тыс.°С.

В особенности для печей, каминов, дымоходов невозможно представить возведение без жаростойкого бетона

В зависимости от назначения огнеупоры делятся на следующие типы:

конструкционные материалы, подвергающиеся нагреву одновременно с восприятием значительных нагрузок;
теплоизоляционные композиты, используемые для обеспечения надежной тепловой изоляции нагревающихся конструкций и сооружений.

Определяет высокие эксплуатационные характеристики, которые имеют огнеупорный бетон состав. Рассмотрим, какие компоненты используются при изготовлении огнеупоров.

Особенности состава

Для бытового использования, решения задач, связанных с ремонтом отопительных систем, устройством дымоотводящих магистралей потребуется жаростойкий бетон, воспринимающий температурное воздействие до 1200 °С.

Именно особенности состава композита определяют его устойчивость, способность сохранять целостность массива при значительных температурах. До рассмотрения состава разберемся, почему разрушается обычный бетон:

Это связано со значительным испарением при нагреве влаги, содержащейся в массиве.

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

В результате материал теряет эксплуатационную прочность из-за активной дегидратации.
Из-за необратимости реакции невозможно сохранить стойкость массива, теряющего свойства в результате разрушения.

Именно поэтому, чтобы сохранить целостность композита, важно сохранить влагу внутри массива. Для этого добавляют вяжущие компоненты и специальные добавки. В качестве вяжущего вещества применяется:

портландцемент высоких марок;
шлакопортландцемент, обладающий высокой вяжущей способностью;
цемент, отличающийся повышенной концентрацией глинозема.

Также, водятся жидкое стекло, обладающее вяжущими свойствами.

В качестве компонентов, повышающих температурную устойчивость массива, водятся измельченные ингредиенты:

Керамзитный наполнитель.
Кирпичный бой изделий, содержащих магнезит, шамот, доломит.
Руда с высоким содержанием хромита.
Зольная пыль.
Пемза.
Шлаки доменного производства в гранулированном или измельченном виде.

Присадки обеспечивают лучшее затвердевание состава и превращение в монолитную жаростойкую основу

Дополнительно водятся прочные минеральные материалы, включающие базальт и диабаз. В зависимости от особенности рецептуры состав может включать перлитовый наполнитель, туф или вермикулит. Размер фракции заполнителя зависит от назначения огнеупорного материала и составляет:

для мелкого заполнителя не более 5 мм;
для крупной фракции до 2,5 см.

При необходимости, может вводиться гравий в дробленом виде, что значительно повышает прочность, затрудняет обработку затвердевшего массива.

Свойства

Жаростойкий бетон обладает высокими эксплуатационными характеристиками. Главные свойства:

Повышенная устойчивость к воздействию открытого огня и повышенной температуры.
Высокие прочностные характеристики (до 500 мПа/см²), позволяющие использовать состав в качестве конструкционного материала.
Улучшение рабочих свойств массива в процессе эксплуатации.
Доступность технологического процесса изготовления, исключающего стадию высокотемпературного обжига.

Неоспоримые достоинства огнестойкого композита позволяют применять материал в различных областях.

Идеальным образом подходит для печей бытового и промышленного назначения, каминов, возведения различных сооружений

Сфера применения

Жаростойкий бетон, благодаря повышенной температурной устойчивостью, используется в различных областях. Он незаменим для выполнения следующих задач:

сооружения промышленных отопительных систем и конструкций теплового назначения;
строительства печей, каминов, предназначенных для бытовой эксплуатации;
формирования внутренней поверхности камер сгорания;
изготовления коллекторов и термостойкой керамики.

Сфера применения огнестойкого композита не ограничивается конструкциями, воспринимающими повышенные температуры. Он широко используется в строительной отрасли, энергетике, химической сфере. Небольшой удельный вес жаростойкого массива позволяет уменьшить массу возводимых конструкций до 40% с одновременным сохранением прочности.

Применение огнеупорного композита позволяет осуществить:

Возведение фундаментов.
Сооружение мостов.
Изготовление плавучих сооружений.
Строительство перекрытий.

Использование при изготовлении ячеистых наполнителей значительно расширяет область применения огнестойкого композита.

Стоит отметить, что огнеупорный бетон значительно облегчает конструкции, так как имеет в своем составе пористые ингредиенты, что на 40 % снижает нагрузку на основание

Что необходимо для работы?

Для того чтобы изготовить жаропрочный бетон своими руками, подготовьте необходимые материалы и инструменты:

бетоносмеситель, используемый для смешивания ингредиентов;
вяжущее вещество согласно применяемой рецептуре;
необходимые заполнители и жаропрочные добавки, количество которых определено в соответствии с температурным режимом эксплуатации материала;
совковую лопату и мастерок;
тачку, необходимую для доставки смеси;
емкости для заполнения или щитовую опалубку.

Если всё готово, можно приступать к изготовлению.

Как приготовить состав?

Изготавливая в домашних условиях жаропрочный бетон своими руками, выполняйте работы, соблюдая последовательность операций:

Засыпьте в бетоносмеситель измельченный базальт (гравий), просеянный песок, огнестойкий цемент и известь, соблюдая следующую пропорцию — 6:4:4:1.
Дополнительно введите измельченный до пылеобразного состояния доменный шлак и пемзу, а также добавьте зольную пыль.

Предлагаются два варианта приготовления жароупорного бетона: из сухой смеси или путем смешивания набора ингредиентов

На этом этап подготовки смеси закончен. Следующая стадия — заливка.

Жаростойкий бетон, эксплуатируемый при повышенном температурном режиме, разливайте в установленную щитовую опалубку или заливайте в формы, соответствующие размерам и конфигурации необходимого изделия.

Процесс заливки достаточно простой:

заполните смесью опалубку или форму, производя непрерывную заливку;
уплотните массив, удалите воздушные пузыри. Производя вибрационное уплотнение, ограничьте продолжительность работы, не позволяя наполнителю осесть на дно формы.
спланируйте поверхность массива, удаляя излишки смеси мастерком.

Заключительный этап по изготовлению продукции из жаростойких композитов — сушка. Огнестойкие материалы обладают повышенной чувствительностью к процессу гидратации. Для обеспечения нормального протекания гидратации следует обеспечить минимальное испарение влаги, накрыв поверхность формы или опалубки. Это позволит снизить тепловые потери, замедлит темпы испарения влаги.

К демонтажу опалубки приступайте после остывания и окончательного твердения массива. Желательно на протяжении нескольких дней увлажнять готовое изделие, повышая его механические свойства.

Итоги

Тщательный подбор рецептуры, соблюдение технологии, использование качественного сырья позволят самостоятельно изготовить жаростойкий бетон, необходимый для бытовых целей и решения промышленных задач.

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:

тяжелый;
легкий;
ячеистый.

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:

В бетономешалку насыпается цемент и песок в пропорции 1:4.
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.