Свойства огнеупорного бетона, его состав и приготовление. Огнеупорный шамотный бетон

Огнеупорный бетон – это специальный вид бетона, обладающего особыми свойствами, такими как: стойкость к воздействию высоких температур, повышенная плотность и прочность.

В соответствии с этим огнеупорный бетон используется для: футеровки промышленных печей и стенок сталеразливочных ковшей, обмазки топок бытовых печей, строительства каминов и прочих работ, связанных с защитой конструкций от высокой температуры.

Что такое огнеупорный бетон?

Как уже было сказано, огнеупорный бетон, является узкоспециальным видом строительного материала, поэтому неудивительно, что для его приготовления используются особые компоненты, обладающие высокой жаростойкостью и огнестойкостью. В числе базовых компонентов:

• Связующие: глиноземистый (периклазовый) и портландцементы, жидкое стекло и алюмофосфаты;
• Заполнители: корунд, магнезит, шамотный песок, щебень, пылевидная хромитовая руда, пемза, доменные шлаки и ряд других;
• Пластификаторы: феррохромовый шлак (магнезиальный порошок), перлит, керамзит либо вермикулит.

При этом заполнители огнеупорного бетона производятся как промышленным способом, но зачастую используются отходы (бой) производства огнеупоров и измельченные тугоплавкие природные горные породы. Огнеупорный бетон состав природных и искусственных заполнителей из числа «ряд других»: бой шамотного и обыкновенного кирпича, измельченный базальт, глиноземистый шлак, отвальный доменный шлак и бой магнезитового кирпича.

Производители огнеупорных бетонов поставляющихся в виде сухих смесей принимают и выполняют индивидуальные заказы, основанные на проектных разработках печей, ковшей и т.п. В этом случае состав и пропорции компонентов выбирается строго по максимально возможной температуре и другим условиям эксплуатации возводимой конструкции. На данный момент времени, в общем случае, все огнеупорные бетоны по температуре эксплуатации условно делятся на три вида:

• Огнеупорный бетон. Рабочая температура эксплуатации до 1 580 Градусов Цельсия;
• Жаропрочный бетон. Рабочая температура эксплуатации до 1 770 Градусов Цельсия;
• Высокожаропрочные. Рабочая температура эксплуатации более 1 770 градусов Цельсия.

По отдельному заказу, производители бетона, используя усовершенствованные компоненты, могут изготавливать бетоны выдерживающие температуру окружающей среды до 2 300 градусов Цельсия.

Марки огнеупорных бетонов применяющиеся в РФ

Очень многие Интернет-ресурсы публикуют рецепты приготовления огнеупорного бетона для домашнего строительства печей и каминов «своими руками». В то же время, учитывая специальный состав и специальные свойства огнеупорного бетона, изготовление «своими руками» не дает гарантии, что подобный материал будет работать в тех или иных условиях. Поэтому в вопросе футеровки печи и камина не стоит экономить и приобретать огнеупорную смесь заводского изготовления.

При этом следует знать, что сухие огнеупорные смеси имеют очень короткий гарантийный срок хранения, а также, в связи с высокой плотностью и «тяжестью» состава их невозможно замесить вручную – только в бетономешалке с электрическим приводом.

Также, при приготовлении огнеупорного бетона следует строго соблюдать количество затворяемой воды, указанное на упаковке. Дело в том, что выдержав рекомендуемую порцию этого компонента, некоторым неопытным застройщикам может показаться, что бетон слишком густой. На самом деле это не так. При правильном и тщательном перемешивании у вас получится хорошо укладываемый качественный огнеупорный раствор.

Строительство объектов разного назначения довольно часто предусматривает необходимость использования огнеупорных материалов. С их помощью можно защитить людей и конструкции. В качестве одного из таких материалов выступает огнеупорный бетон. Некоторые его разновидности способны претерпевать воздействие температуры до 1000 °C, при этом форма и полезные свойства сохраняются.

Основные свойства

Среди основных особенностей таких бетонов следует выделить:

• высокую огнеупорность;
• повышенные эксплуатационные свойства;
• прочность;
• отсутствие необходимости использования дорогостоящего процесса обжига при производстве.

На сегодняшний день огнеупорный бетон можно классифицировать по весу. Изготовить самостоятельно или заказать можно следующие разновидности описываемого материала:

• особо тяжелая;
• легкая;
• ячеистая;
• тяжёлая.

В итоге удается получить материал, который может выполнять конструкционную или теплоизоляционную функцию, что зависит от ингредиентного состава.

Особенности изготовления

Если вы решили изготовить огнеупорный бетон, то следует ближе ознакомиться с его составом. Материал выполняется на основе базовых компонентов и некоторых добавок, среди которых выступают:

• шамотный песок;
• магнезит;
• разные ;
• глиноземистый цемент.

Среди добавок следует выделить еще тонкомолотые и минеральные вещества, которые придают материалу прочность. Среди таких добавок:

• пемза;
• мелкоизмельченная хромитовая руда;
• доменный шлак.

Эти компоненты добавляются с целью повышения плотности не только готового изделия, но и сухого состава. Иногда заполнители для производства изготавливаются в условиях завода, но в некоторых случаях могут использоваться тугоплавкие горные породы и бой обожженного огнеупорного кирпича. Для получения разных марок бетона добавляются заполнители разных фракций. Если речь идет о крупнозернистом веществе, то его элементы могут иметь диаметр в пределах от 5 до 25 мм. Когда речь идет о мелкой фракции, то она равна пределу 0,15 и 5 мм. Среди таких ингредиентов следует выделить:

• магнезитовый кирпич;
• шамотный кирпич;
• бой обыкновенного кирпича;
• глиноземистый шлак;
• диабаз;
• базальт;
• отвальный доменный шлак.

Самым распространенным среди потребителей является огнеупорный бетон, который изготавливается с использованием шамота, ведь он отвечает всем запросам строительства. В качестве связующего звена выступают алюмофосфатные ингредиенты и жидкое стекло. Портландцементы, периклазовые и и выполняют роль вяжущих компонентов. Если к ингредиентам добавляется жидкое стекло, то оно позволяет повышать эксплуатационные характеристики. Это особенно верно, если бетонный раствор используется для формирования штукатурного слоя.

Состав которого описывается в статье, может иметь определенную марку. Каждая разновидность предполагает добавление своего пластификатора, магнезитовых порошков и феррохромовых шлаков. Если есть цель приготовить легкий бетон, то следует использовать вспученные материалы по типу:

• вермикулита;
• керамзита;
• перлита.

Если вы решили заказать изготовление смеси у профессионала, то соотношение компонентов они подберут сами, в соответствии с вашим проектом. Состав подбирается по эксплуатационной температуре и условиям службы.

Дополнительно о составе по виду заполнителя

Если вы решили изготовить огнеупорный бетон своими руками, то вами могут использоваться разные заполнители, а именно:

• динасовые;
• корундовые;
• кварцевые;
• готовые смеси.

Рассматривая бетоны по составу, следует выделить марки. Например, АСБГ представляет собой огнеупорную сухую алюмосодержащую смесь, которая используется в цветной и черной металлургии, а также теплоэнергетике. Высокоглиноземистая бетонная смесь с огнеупорными характеристиками обозначается аббревиатурой ВГБС и предназначается для создания монолитной футеровки сталеразливочных ковшей, стен и при устройстве днища.

Эксплуатироваться такой состав может при температуре до 1800 °C. Арматурная сухая высокоглиноземистая смесь обозначается буквами ССБА. Она предназначается для тепловых агрегатов, печей, а также устройства арматурного слоя. Воздействующая температура может достигать отметки в 750 °C.

Сушка бетона

Сушка огнеупорного бетона может осуществляться после завершения этапа отвердевания. При этом используется воздух, а температура окружающей среды не должна оказаться ниже +10 °C. Перед начальным нагревом бетон следует выдержать в течение суток или больше, чтобы добиться устойчивого состояния. Операция сушки позволяет снизить объем свободной воды в бетоне, который мог бы вызвать химическую реакцию между атмосферой и поверхностью футеровки.

После отвердевания футеровка оставляется на влажном воздухе без сушки. После завершения отверждения следует просушить футеровку. Если это невозможно, то бетон оставляется в замкнутой влажной среде. Важно обеспечить хорошую вентиляцию или оставить футеровку в хорошо проветриваемой зоне. Если вы задались вопросом о том, как сделать огнеупорный бетон, то должны быть знакомы еще и с особенностями его подготовки к эксплуатации. Например, этап сушки может проходить с использованием подходящего вентилятора или воздуходувки, которая будет подавать горячий воздух.

Особенности замешивания

Перед тем как сделать огнеупорный бетон своими руками, состав раствора необходимо очень тщательно подобрать. Об этом было сказано выше. Что же касается особенностей замешивания, то для этого рекомендуется использовать Она предпочтительна для теплоизоляционных бетонов, а вот для плотных растворов и вовсе необходима, так как позволяет равномерно и правильно замешивать материал с добавлением меньшего объема воды. Что касается бетономешалки, то этого эффекта добиться будет весьма сложно.

Данная рекомендация актуальна еще и по той причине, что для плотного бетона содержание влаги может оказаться критичным. Ведь для описываемых материалов максимальная прочность требуется наряду с оптимальной плотностью. По своей природе теплоизоляционные бетоны мягче, чем плотные, поэтому важно, чтобы они замешивались с использованием требуемого количества воды. Ее излишек может стать причиной снижения прочности и плотности, тогда как недостаток повлечет уменьшение текучести.

Пропорции огнеупорного бетона

Приготовление огнеупорного бетона должно вестись с соблюдением определенных пропорций. Если с использованием материала планируется возвести камин, то раствор после затвердевания должен будет выдерживать температуру в пределах 1200 °C. Из смеси можно изготовить камин и топливник. Для проведения работ понадобится 1 часть бетона марки М-400, 2 части песка из столько же частей крошки из боя кирпича, а также 0,33 части пылевидной шамотной добавки.

Если вы планируете выстраивать монолитный очаг, то на него в процессе эксплуатации отопительного оборудования постоянно будет воздействовать открытое пламя. Для этого требуется приготовить раствор со следующими пропорциями: 2,5 части щебня, часть бетона, 0,33 части шамотного песка. Что касается щебня, то он может быть выполнен из кварцевого или красного кирпича, в качестве альтернативного решения иногда используется тонкомолотый красный кирпич.

Заключение

Особенности приготовления раствора для создания огнеупорного бетона схожи с теми, которые используются при затворении обычного цементного раствора. Если предполагается осуществлять заливку в опалубку, то движение должны быть направлены по часовой стрелке. Иногда для формирования изделий используются формы из фанеры.

Для того чтобы исключить испарение воды в процессе затвердевания, формы после изготовления следует уплотнить. Это способствует более легкому извлечению отливок. Наиболее простой способ уплотнения - полиэтилен, но для того чтобы добиться лучшего результата, следует использовать силикон, который предварительно смазывается растительным жиром.

Для возведения печей, каминов и дымовых труб используется жаростойкий бетон. Данный вид бетона применяется как в жилищном строительстве, так и в промышленном. Чтобы материал выполнял свою функцию на должном уровне, гарантировал безопасность и защиту, необходимо строгое соответствие всем технологическим требованиям при его изготовлении. Материал может быть ячеистым, легким или плотным. Данный фактор зависит от области его применения и назначения. Такой бетон может выполнять функции надежной термоизоляции.

Для приготовления огнеупорного бетона следует добавить в состав жидкое стекло, асбест, бариевый или глиноземный цемент.

Работа с жаропрочным бетоном аналогична работе с обычным бетонным материалом, что позволяет снизить затраты на строительные работы. вы можете успешно изготовить данный материал своими руками. Он устойчив к температурным перепадам и не теряет своих свойств при нагревании, а также является оптимальным вариантом для строительства специализированных объектов разного рода.

Выбор термопрочного бетона

Чтобы своими руками сделать огнеупорный бетон, вам придется добавить в состав жидкое стекло, асбест, бариевый или глиноземный цемент.

Характеристики жаропрочного бетона.

Данные добавки делают бетон адаптированным к применению в местах повышенных температур. Обыкновенный материал включает в себя элементы, которые подвергаются процессу дегидратации и обезвоживания в процессе нагревания. Конструкция разрушается весьма быстро, проходя через такое испытание, а процесс восстановления не представляется возможным. Во избежание подобных ситуаций применяется жаропрочный бетон. Рассматривая жаропрочную бетонную смесь детально, можно выявить высокое содержание различных примесей. Каждая из них выполняет свою роль, повышает прочность, связывая материалы в условиях повышенных температур. Для изготовления жаропрочного бетона своими руками необходимо наличие вяжущих составляющих в основе материала.

Для этих целей можно использовать:

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

Вернуться к оглавлению

Подбор состава для жаростойкого бетона

К портландцементу и жидкому стеклу обычно добавляются различные тонкомолотые примеси. Жаропрочный бетон может быть обычным или легким, в зависимости от показателей объемного веса. Материал считается легким, если его объемный вес (в высушенном состоянии) не превышает 1500 кг/м³.

Для затворения жаропрочной бетонной смеси на периклазовом цементе применяется сернокислый магний (водный раствор). Чтобы произошло затвердение жаростойкого бетона с примесью жидкого стекла, необходимо ввести в смесь кремнефтористый натрий, доменный гранулированный шлак или нефелиновый шлам. Данные добавки вводятся в бетон при нормальной температуре.

Тонкомолотыми добавками могут быть тонкоизмельченные или пылевые материалы, такие как:

• бой магнезитового кирпича;
• бой шамотного кирпича;
• кусковой шамот;
• пемза;
• цемянка;
• хромитовая руда;
• зола-унос;
• андезит;
• лессовый суглинок;
• гранулированный доменный шлак.

Для жаростойких легких смесей подойдет:

• бой диатомового кирпича;
• бой шамотного кирпича;
• цемянка;
• зола-унос;
• керамзит.

Мелкими (0,15-5 мм) и крупными (5-25 мм) заполнителями могут быть дробленые материалы, такие как: бой магнезитового и магнезитохромитового кирпича, бой высокоглиноземистого и шамотного кирпича, бой глиняного, полукислого или талькового кирпича, титано-глиноземистый и доменный отвальный шлак.

К ним также можно причислить дунит, бальзат, диабаз, андезит, артикский туф, кусковый шамот. Для легких и огнеупорных бетонов лучше использовать вермикулит, керамзит или вспученный перлит в качестве добавок . Вид вяжущего вещества, температура и условия службы бетона определяют выбор тонкомолотых добавок и заполнителей. Применение огнеупорного бетона снижает стоимость работ, трудовые затраты, сокращает сроки строительства.

Вернуться к оглавлению

Поэтапное приготовление жаростойкого бетона своими руками

Для данного процесса вам необходимо иметь инструменты и материалы:

• бетономешалку;
• тачку;
• мастерок;
• лопату;
• распылитель;
• шланг или иное водоснабжение;
• опалубку;
• пластиковый лист;
• песок;
• огнеупорный цемент;
• гравий;
• гашеную известь.

Бетономешалка или тачка должна располагаться в непосредственной близости от источника водоснабжения. Вода понадобится для добавления в состав, мытья инструментов и площадки. Материалы необходимо смешивать в пропорциях 3:2:2:0,5, для примера — 3 части гравия к 2 частям песка и 2 части огнеупорного цемента к 0,5 части гашеной извести. Величина объемов жаропрочного состава не должна влиять на данные параметры и соотношение материалов, они должны оставаться неизменными. В бетономешалку помещается гравий и песок, добавляется огнеупорный цемент и гашеная известь, с помощью лопаты все ингредиенты тщательно перемешиваются, чтобы составляющие распределились равномерно. Затем в смесь добавляется вода и снова перемешивается. Вода добавляется до того момента, пока смесь не приобретет необходимую консистенцию (рабочую густоту). Для проверки из получившейся смеси попробуйте слепить комок. Если воды достаточно, то комок не развалится и не расплывется в руках.

Данным бетонным раствором заполняется опалубка или специальная форма. Этот процесс производится при помощи лопаты, излишки удаляются шпателем, после чего поверхность выравнивается. Процесс затвердения материала сопровождается повышенной влагопотерей. Периодически сбрызгивайте поверхность водой, этим вы предотвратите ее растрескивание. Влажный бетон можно покрыть полиэтиленовой пленкой на пару суток. По истечении этого срока пленку нужно снять и дать бетону высохнуть. Перед удалением опалубки бетон должен просохнуть не менее 2 суток. После этого бетон выстаивается и набирает прочности в течение 3 недель. Поверхность можно использовать по окончании этого срока.

Огнеупорный бетон, как следует из названия, применяется там, где конструкция может испытывать значительные температурные нагрузки. Свойства этого материала позволяют ему выдерживать нагрев до высоких температур без потери прочности, и потому он незаменим при обустройстве дымоходов, кладке печей и т.д. Да и для обычных конструкций устойчивость к огню лишней не будет.

На какие группы делятся огнеупорные бетоны, что входит в их состав и как приготовить такой раствор самостоятельно – расскажем в нашей статье.

Обзор материала

Бетоны и железобетоны сами по себе являются достаточно прочными и огнестойкими материалами. Это может подтвердить и такой процесс, как алмазное бурение отверстий в бетоне: даже при значительном нагреве от трения застывший раствор не плавится и не теряет своих свойств.

Однако низкая теплопроводность бетона «срабатывает» только при кратковременном нагреве. Если путем длительного воздействия довести конструкцию до 250 0 С, она начнет разрушаться, а при 200 0 С – утратит свою прочность на 25-30%. Это может привести к самым печальным последствиям, и потому в ряде случаев рекомендуется использовать огнестойкие и жаростойкие составы.

По своим свойствам бетоны делятся на несколько групп. Их краткие характеристики можно увидеть в таблице:

Обратите внимание!
Жаростойкие и огнеупорные составы плотностью менее 1500 кг/м 3 относят к категории легких бетонов.

Инструкция рекомендует применять подобные материалы везде, где конструкция испытывает периодическое или постоянное воздействие высоких температур. Также задействование жаропрочных смесей оправдано в том случае, если разрушение несущих элементов при пожаре может привести к трагическим последствиям (несущие основания цехов, жилых и общественных зданий и т.п.).

Методика изготовления

Особенности состава

Для кладки печей и каминов, обустройства дымоходов и решения аналогичных задач нам может понадобиться материал, способный без потери прочности выдержать нагрев до 1000 — 1200 0 С. Цена готовых фабричных смесей довольно велика, потому можно попробовать изготовить раствор самостоятельно.

Чтобы понять, какие вещества следует добавить в качестве модификаторов, стоит разобраться, что же происходит с отвердевшим цементом при горении:

• Как известно, за во многом отвечает вода, которая вступает в реакцию с гранулами материала.
• При повышении температуры основная масса жидкости испаряется, происходит дегидратация цемента, и он утрачивает прочность.
• Этот процесс является необратимым, потому восстановить свойства материала хотя бы частично не получится.

Следовательно, чтобы избежать разрушения бетона, нам нужно удержать воду внутри путем добавления вяжущих добавок.

В этой роли обычно выступают:

• Портландцемент/шлакопортландцемент .
• Периклазовый цемент .
• Цемент с высоким содержанием глинозема .
• Жидкое стекло .

Кроме того, для улучшения термостойкости в состав материала вводят тонкомолотые добавки:

• Бой кирпича (магнезитового, доломитового, шамотного).
• Пемзу.
• Хромитовые руды.
• Шлак доменный (размолотый и гранулированный).
• Керамзит.
• Золу.

В качестве заполнителя также используются фрагменты огнеупорного кирпича, доменный шлак и осколки прочных горных пород: диабаз, базальт, туф и т.д. Легкие огнестойкие растворы делают на перлите или вермикулите.

Обратите внимание!
Засыпка дробленого гравия из плотных горных пород делает практически невозможной обработку застывшего раствора.
Так что при необходимости используется резка железобетона алмазными кругами или сверление с применением аналогичных инструментов.

Самостоятельное производство

Самому изготовить огнеупорные бетонные смеси вполне можно.

Для обеспечения приемлемого качества стоит действовать по такому алгоритму:

• В бетономешалке смешиваем три части гравия (дробленый базальт или туф), две части песка, две части огнеупорного цемента и половину части извести.

• Для улучшения термостойкости можно внести 0,25 части тонкомолотых веществ — золы, доменного шлака или пемзы.
• Добавляем воду небольшими порциями, доводя раствор до оптимальной консистенции.

В любом случае действуем так:

• Из фанеры, пластика или металла делаем достаточно прочную опалубку.
• Заливаем в опалубку раствор, стремясь не делать пропусков и пустот.
• Тщательно уплотняем материал, удаляя все пузырьки воздуха.

Обратите внимание!
Длительная вибрационная обработка приводит к тому, что гравийный наполнитель оседает на дно опалубки.
Вот почему уплотнять раствор нужно очень непродолжительное время.

Излишки раствора удаляем мастерком.

После этого переходим к сушке материала:

• Бетоны, отличающиеся огнестойкостью, более чувствительны к режиму гидратации. Наличие в их составе извести позволяет длительное время поддерживать повышенную температуру внутри смеси, что обеспечивает эффективный набор .
• Чтобы этот процесс не замедлялся, необходимо тщательно накрыть опалубку, минимизировав теплопотери и уменьшив скорость испарения воды.

В принципе, технология позволяет демонтировать опалубку сразу после остывания смеси. Однако для обеспечения максимальных механических характеристик специалисты рекомендуют выдерживать раствор в форме не менее трех суток, а после ее демонтажа – увлажнять все поверхности еще три-четыре дня подряд.

Вывод

Если речь идет о небольших объемах (например, для возведения дымохода или кладки камина), то сделать огнеупорный бетон своими руками может каждый. Для освоения методики будет достаточно приобрести необходимые компоненты, а также следовать советам, приведенным на видео в этой статье.

Жаростойкий бетон - искусственный каменный материал, необходимый для промышленных агрегатов, подверженных нагреванию строительных конструкций, облицовки котлов. Назначение материала для промышленных печей объясняется его эксплуатационными качествами.

Классификация огнеупорного материала

Жаропрочный бетон подразделяется на подвиды. Категория вещества определяется типом применяемого вяжущего составляющего. Существует несколько видов вяжущего сырья:

• Портландцемент, создаваемый комбинированным, сухим, мокрым способом. Огнеупорный состав с добавлением портландцемента - добротный стройматериал;
• Шлакопортландцемент - эксплуатируемый в процессе кладки фундамента, строительства стен жаростойкий материал. Бетонная безусадочная жаростойкая смесь на основе шлакопортландцемента обладает повышенной жаропрочностью, водостойкостью;
• Жидкое стекло - вяжущий элемент, который состоит из воды, силикатных солей. Огнеупорный бетон с добавлением жидкого стекла - находка при возведении жилых домов;
• Глиноземистый цемент - стойкий к деформациям материал, обладающий крупно кристаллической структурой. Принято использовать раствор для печей каминов при строительстве коттеджей.

Для увеличения прочности, надежности строительной основы профессионалы применяют уникальные добавки в виде гранулированного шлака, хромитовой руды. При добавлении в состав приготавливаемый на основе портландцемента - специального вяжущего вещества учитывается тонкость помола. Сито 009 должно пропускать не более 70% вещества. Производство бетона на основе вяжущего составляющего жидкого стекла тонкость помола должна быть такова, что сито 009 пропускало бы не более 50%. В процессе изготовления любых видов жаропрочного бетона учитывается ГОСТ.

Грамотно подобранные составляющие жаропрочного бетона способствуют долговечности постройки, строительство которой подразумевало применение такого сырья, как бетон жаростойкий. Стройматериал может применяться при высоких температурах. Цена материала определяется несколькими факторами - его типом, качеством, количеством. Чтобы купить огнеупорный бетон для печей и каминов грамотно, следует ознакомиться с правилами их выбора.