Огнеупорный бетон: самостоятельное изготовление жаропрочных составов. Огнеупорный бетон для печей - приготовление на объекте

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.

Потребность в применении огнеупорного бетона возникает при обустройстве или ремонте тепловых агрегатов: печей, котлов, дымовых труб и других объектов, чаще всего промышленного назначения. Верхний температурный предел у обычных марок не превышает 300 °C, при эксплуатации в условиях постоянных и повышенных термических воздействий используются только специализированные составы: жароупорные, высокопрочные, с неизменными или улучшающимися при нагреве рабочими характеристиками, не требующие сложной защиты или обжига. В промышленном строительстве выбираются исключительно заводские смеси, самостоятельное приготовление таких бетонов допускается лишь в частных целях.

В данном случае необходимы особые типы вяжущего: шлакопортландцемент, глиноземистые, периклазовые марки, жидкое стекло. Портландцемент высоких сортов смешивается с тонко размолотым боем шамотного или магнезитового кирпича, пемзы, андезита, лессовых суглинков, доменных шлаков или золы-уноса, хромитовой руды. В качестве наполнителя также используются муллиты, керамзит, перлит, тугоплавкие породы, корунд. Размер зерен при приготовлении имеет принципиальное значение: у мелкофракционного он варьируется от 0,15 до 5 мм, у крупного – в пределах 5-25.

Состав бетона подбирается с учетом ожидаемых условий эксплуатаций: смеси на основе портландцемента не подходят для использования в кислых средах (дымовые трубы), а растворы с повышенной долей жидкого стекла не выдерживают частого воздействия влаги. Устойчивость к агрессивным факторам зависит от процентного содержания алюминатов кальция и силикатов, чем оно выше, тем лучше.

Также компоненты определяют основные рабочие характеристики жароупорных бетонов:

1. Открытую пористость, варьирующеюся от 15 до 25 %. Этот показатель классифицирует бетонные огнеупоры как плотные (10-16 %), уплотненные (16-20) и среднеплотные (20-30) и косвенно влияет на усадочность смесей.

2. Температуру применения. Бетоны, выдерживающие нагрев до 1580 °С, относятся к жароупорным, от 1580 до 1770 – к огнеупорным, свыше – к высокоогнеупорным.

3. Удельный вес материала. Все марки условно разделяются на легкие (содержание перлит и аналогичные добавки), тяжелые и особо тяжелые, в среднем, стандартная плотность у второй и третьей группы превышает 1500 кг/м3.

Виды и сфера применения

В зависимости от целевого назначения огнеупорный жаростойкий бетон разделяют на конструкционный и теплоизоляционный, вторая разновидность имеет более низкий коэффициент теплопроводности и предназначена для печей и других объектов с повышенными требованиями к сохранению температурного режима. По виду заполнителя выделяют динасовые (кремнезем и известь), корундные (кристаллические глиноземы) и кварцевые смеси, этот же фактор определяет область применения.

Огнеупорные и жаростойкие марки востребованы:

• В черной и цветной металлургии (рекомендуемый бетон – АСБГ).
• При проведении монолитной футеровки теплоагрегатов (ССБА, СБК, СБС) и сталеразливочных ковшей (ВГБС).
• При теплоизоляции вышеупомянутых объектов (ТИБ)
• При монтаже огневого слоя без проведения обжига (бетоны на основе шамота).
• При приготовлении малоформатных огнеупорных изделий.

В частном строительстве материалы востребованы при обустройстве печей и каминов, прокладке дымоходов. Смеси при этом могут использоваться как в качестве кладочных, таки для и для создания жаропрочных изделий в домашних условиях.

Как сделать огнеупорный бетон своими руками?

Растворы, предназначенные для эксплуатации при повышенных температурах, замешивают исключительно механизированным способом. Предпочтение отдается готовым смесям, воду вводят строго по указанным в рецепте дозах, ее доля стремится к минимуму. Крайне важно учесть дату выпуска, составы быстро теряют свои полезные свойства. При желании приготовления жароупорного бетона своими руками придерживаются следующей схемы действий:

• Подбор рецепта, подготовка компонентов: измельчение, дробление и обязательная сушка. Самому выполнить этот этап сложно, при больших объемах потребуются дробильные аппараты.
• Тщательное перемешивание смеси в сухом состоянии лопатой.
• Загрузка ее в бетономешалку, добавление воды, вращение до достижения однородного состояния. Этот этап проводят в теплом помещении, жидкость для затворения рекомендуется слегка подогреть.
• Заливка в формы, уплотнение с применением виброоборудования. Все огнеупорные и жаростойкие составы имеют низкую удобоукладываемость, выгон воздуха и распределение раствора с помощью виброинструментов обязательны, но этот процесс не затягивают, при чрезмерных усилиях тяжелые фракции в бетоне осядут.
• Вызревание. Заводские смеси затвердевают за сутки, приготовленные самостоятельно – за 2-3, оба варианта увлажняют и вынимают из форм через 3 дня, после чего изделия нуждаются в выдержке в прогреваемом помещении до 25 дней.

Рекомендуемый рецепт бетона включает 3 части гравия, 2 – крупнозернистого кварцевого песка, 2 – подготовленного огнеупорного состава или специального цемента, 0,5 гашеной извести. В ряде случаев для улучшения термостойкости вводится до 0,25 частей тонкомолотой пемзы, шлаков или золы. Минимальная марка прочности цемента – М400, пропорции вяжущей основы помимо него включают дробленку огнеупорного или шамотного кирпича (1:2). При выборе вариантов с жидким стеклом используются обычные компоненты, но с вводом клея от 15 до 25 % от общей массы одновременно с водой, такие растворы расходуются как можно быстрее.

Стоимость заводских огнеупорных сухих бетонных смесей

Данную продукцию предлагают многие отечественные производители: СпецОгнеупорКомплект (Екатеринбург), Сухоложский огнеупорный завод (Свердловская область), НовосибТеплоСтрой, Алитер-Акси (Санкт-Петербург). Хорошие отзывы имеет белорусские жаропрочные составы Парад и польский Rath. Проще всего купить огнеупорные смеси и бетоны в бигбегах, оптовые партии обходятся дешевле. Большинство из указанных производителей также реализует цемент для самостоятельного приготовления жаростойких растворов в домашних условиях, средняя стоимость одного 50 кг мешка – 1500 рублей.

Который используется под долгим воздействием высокой температуры (не более 1580°С, до 1770°С), при этом не теряет свои механические и эксплуатационные качества.

Его используют в строительстве, как промышленных, так и жилых объектов. Из жаропрочного и огнеупорного бетона изготавливают домашние , мангалы, сауны, и дымовые трубы.

Отличие жаропрочного и огнеупорного бетона от обычного в том, что последний выдерживает лишь недолговременный нагрев температуры не выше 200°С.

При более высоком нагреве бетон высыхает, трескается и, в итоге, разрушается, что приводит к поломке всей конструкции.

Применяют в условиях кислотной среды. Для увеличения твердости добавляют силиката натрия, кремнефтористый натрий, фосфаты.

Заполнителем служит кварцевый песок, высококремнеземистый шамот. Благодаря повышенной устойчивости к кислотам огнеупорный бетон на силикатной связке принято использовать для дымохода в травильных ваннах, баках, футеровки труб.

Если вы решили построить из жаропрочного бетона мангал, или печь в доме своими руками, то с целью экономии при строительстве это можно легко сделать своими руками. Для этого используют готовую сухую смесь или смешивают ингредиенты по специальной технологии, схожей с приготовлением .

Заводские смеси изготовлены по всем стандартам и могут гарантировать качество продукции. Применяя готовую сухую смесь, внимательно прочтите на упаковке инструкцию и строго следуйте ей.

Технология изготовления жаропрочного бетона делится на два вида: если конструкция будет подвергаться влаге, не добавляйте жидкое стекло, если среда кислая и агрессивная не используйте портландцемент.

Определите площадку для работы, убедитесь в доступности воды и чистоте инструментов.

Изготовление огнеупорного бетона

В стандартный состав огнеупорного бетона входят: песок, гравий, гашеная известь, жаропрочный цемент. В пропорциях соответственно 3:2:2:0,5. Чистой фильтрованой воды требуется 7,7 л для 22,5 кг смеси. Лопатой как следует смешайте песок и гравий в тачке или используйте бетономешалку.

Затем заливайте смесь водой, пока она не наберет нужную консистенцию. Перенесите смесь в готовую форму или отливку, разровняйте поверхность шпателем и удалите лишний бетон. Чем быстрее вы будете работать, тем плотнее будет раствор.

В настоящее время существует огромное количество различных видов бетона, которые имеют свою область применения и дополнительные свойства, специально подобранные под конкретные нужды. Однако бывают такие ситуации, когда этом материал подвергается воздействию различных факторов в виде высокой температуры, которые не свойственны ему. Поэтому вопрос о том, как изготовить жаропрочный бетон своими руками очень интересует современных мастеров.

Виды материала по температурным режимам

Для начала стоит упомянуть о том, что существует много разновидностей подобных материалов. Все они обладают своими техническими характеристиками, главными из которых являются температурные параметры. Поэтому необходимо разобраться в их составе и методике изготовления.

Температурный режим до 800 градусов

Прежде всего, необходимо сказать о том, что состав жаропрочного бетона позволяет использовать данный материал при высоких температурах без изменения его основных свойств.

При этом можно получить различные марки такого раствора в зависимости от пропорции.

• Основную роль в подобных составах играет специальная добавка . Ее можно приобрести в специализированных магазинах или на рынках строительных материалов. Однако сразу стоит сказать, что нужна именно добавка для изготовления бетона, а не состав для краски или других веществ.
• Также необходимо использовать другие вяжущие реагенты . Говоря проще, на одну часть портландцемента добавляют столько же шлакопортландцемента. При этом оба этих вещества считаются за одну единицу измерений при подборе пропорций.

• Также состав жаростойкого бетона изменяют и в отношении наполнителей . Вместо обычного щебня используют кирпичный бой, доменные шлаки или горные породы. Отлично на эту роль подойдет керамзит, пемза, перлит, диабаз, андезит и диорит.
• Вместо песка в такой раствор лучше класть электрокорунд, но для данных температурных режимов это совершенно не обязательно .

Совет! Очень важно соблюдать указания инструкции, которые прилагаются к добавке. Они могут отличаться друг от друга в зависимости от марки.

Температурный режим до 1700 градусов

Данные виды материала должны сохранять свои свойства при очень высоких температурах, а значит, к их составу нужно подходить очень внимательно. Именно поэтому в качестве песка для них используют корунд, который желательно дополнительно очистить от различных примесей.

Также в такой другого типа, которые способны противостоять высокой температуре. Их цена может показаться слишком высокой, но они полностью оправдывают все затраты.

Важно упомянуть о том, что некоторые мастера рекомендуют использовать в качестве связующего другие материала вместо цемента. Они могут отличаться по своему составу и даже быть жидкими, но подбирать их нужно сугубо индивидуально.

Совет! Если область применения таких растворов требует строго определенного качества, то лучше всего заказывать их у производителя, который имеет соответствующий сертификат на свой товар и не нарушает технологических процессов при изготовлении.

Область применения

Важно упомянуть о том, что жароупорный бетон может иметь массу различных марок и обладать разной плотностью. Именно это и является основным критерием в определении области его применения.

Теплоизоляционный материал

В данной категории представлены составы, которые по своим характеристикам напоминают пеноблок или газоблок. Фактически они ими и являются, но только с включением специальной добавки и правильного подбора компонентов. Также к ним можно отнести керамзитобетонные изделия.

Конструкции из этого материала применяют в качестве утеплителя, который должен выдерживать высокие температуры, не давая воздуху остывать. При этом очень часто они располагаются внутри рабочих зон и подвергаются резким перепадам.

Подобные составы характеризуются как ячеистые и . Однако они обладают определенной теплопроводимостью и устойчивостью к интенсивному нагреву.

Совет! Важно помнить, что принудительно охлаждать такие материалы не стоит. Они в результате этого могут дать трещину.

Конструкционные материалы

Обычно инструкция по монтажу советует применять подобные марки бетона для создания опор, плит перекрытий или других элементов здания, которые подвергаются воздействию нагрева в процессе эксплуатации. Однако стоит отметить, что применять армирование с такими видами бетона не стоит. Дело в том, что при нагревании металл расширяется и может разрушить все изделие.

Вывод

Ознакомившись с видео в этой статье можно детально изучить данные виды бетона и область их применения. Также взяв за основу текст, представленный выше, стоит сделать вывод о том, что этот материал можно изготавливать и самостоятельно, но для ответственных участков лучше использовать продукцию проверенных производителей.

Для подготовки бетонных элементов печей, каминов, отопительных элементов, также в производственных помещениях металлургических и химических комбинатов применяют жаро- и огнеупорные цементные смеси. Они способны выдержать жесткое термическое воздействие. Свойства, которыми должен обладать огнеупорный бетон, достигаются добавлением ряда компонентов в его состав.

Жаропрочный бетон – специфический вид строительного материала, способный выдерживать длительное воздействие предельно высоких температур без потери прочности и снижения основных эксплуатационных характеристик. В зависимости от состава огнеупорный бетон выдерживает нагревание от 750 до 1800 градусов, а также воздействие открытого пламени.

Основное отличие огнеупорного состава от других бетонных смесей состоит в высоком содержании тонкодисперсных и пористых компонентов. Также включении в состав просева горных пород с низким содержанием кварца. При сильном нагревании материала главной проблемой выступает его обезвоживание, растрескивание и потеря связной прочности. Глиноземные компоненты, в силу предельно малой размерности частиц, позволяют добиться присутствия влаги в бетоне в связном состоянии. Они предотвращают иссушение и препятствуют утрате пластичных и прочностных свойств.

Огнестойкость бетона, изготовленного с использованием глиноземных материалов, достигается также переходом его в керамическое состоянии при длительном воздействии открытого пламени. Перечисленные особенности материала делают его незаменимым при строительстве как промышленных, так и частных объектов.

Виды и применение

Жаростойкий бетон – это общий подкласс материалов, который внутри разделяется на массу видов по нескольким критериям. По весу и структуре выделяют:

• тяжелый (используется для строительства фундаментальных конструкций);
• легкий (широко применяется для облегчения конструкции перекрытий, трубопроводов и других объектов с весовыми ограничениями);
• пористый, он же – ячеистый (выполняет теплоизоляционную функцию).

В состав любой бетонной смеси входит вяжущий компонент, обеспечивающий целостность затвердевшей смеси, и наполнитель. По типу вяжущего элемента жаропрочный бетон можно разделить на следующие кластеры:

• основа из высокомарочного портландцемента позволяет добиться высокой прочности;
• портландцементная основа с добавлением шлака обладает повышенной вяжущей способностью;
• глиноземная цементная основа с жидким стеклом повышает огнеупорные свойства смеси.

Сфера применения жаро- и огнеупорного бетона весьма обширна, но в первую очередь затрагивает металлургические, энергетические и химические промышленные сооружения. Здесь – в доменных печах, плавильнях и на теплоцентралях востребован огнеупорный химически-нейтральный материал, который в течение длительной эксплуатации выдерживает высокие температуры.

В быту такой бетон чаще используют в конструкции котлов отопления, печей (наряду с кирпичом) и домашних каминов. Широко применяется для вывода труб и при выкладке отопительных контуров. В случае частного строительства огнеупорный бетон возможно изготовить своими руками, однако требуются особые компоненты и точное соблюдение пропорций.

Технология изготовления

При приготовлении жароустойчивых и огнеупорных смесей нужно добиться такой внутренней структуры, при которой содержащаяся влага, не будет испаряться при длительном воздействии высокой температуры. Речь здесь идет не о воде, использованной при замешивании, а об эксплуатационной влажности бетона. Достичь необходимого эффекта позволяют тонкодисперсные материалы и спектр добавок, обеспечивающие повышение теплопроводных и теплоизоляционных свойств бетонного изделия. Первый пункт способствует задержанию влаги, второй – препятствует перегреву и термическому разрушению конструкции из-за частого перепада температур.

Добавки, обеспечивающие термическую стабильность бетона:

• бой из обожженного кирпича, предпочтительно имеющий в составе шамот или магнезит;
• пористые компоненты – пемза или доменный шлак;
• хромитосодержащие руды или породы – базальт, андезит;
• зольные компоненты.

Все популярные наполнители объединяет одно основное свойство – все они уже подверглись жесткой термической обработке (при производстве или формировании). В силу этого они не будут испытывать ни морфологических, ни химических изменений в бетоне при воздействии высоких температур.

Для изготовления жаростойкого бетона своими руками необходимо следовать стандартному производственному циклу – подбор состава, замешивание, выкладка, сушка. К специфическим рекомендациям можно отнести только использование лопастной мешалки для полного вымешивания тонкодисперсных фракций, четкое соблюдение пропорций состава и особое внимание при сушке.

Состав и пропорции

Для приготовления своими руками огнеупорного бетона, в составе которого будут все необходимые элементы, используют готовую цементную смесь. Нужную основу можно найти под аббревиатурами АСБС (алюмосиликатный), ШБ-Б (огнеупорный шамотный кирпич), ВГБС (с повышенным содержанием глинозема) или СБК (с корундовой присадкой). Помимо перечисленных подвидов к классу огнеупорного бетона относятся изделия ССБА, ТИБ и САБТ. Огнеупорные компоненты добавляются в цемент в измельченном виде. В зависимости от назначения их дробят либо до щебнистой фракции, либо до порошкового состояния.

Для смешивания своими руками вам понадобится стандартный набор средств: вода, песок или гравий, лоток или бетономешалка, мастерок, распылитель и огнеупорная цементная смесь. Классический рецепт-соотношение частей – 3 части гравия, 2 – песка, 2 – цементной смеси. Также для большей вязкости добавляют 0,5 части гашеной извести. Воду добавляют из расчета 7,5 литров на 22 килограмма смеси, однако это количество может изменяться. Ваша цель – достижение однородного тестообразного состава.

Особенности замешивания

При работе с жаропрочным бетоном и изготовлении его своими руками внимание уделяют двум моментам:

1. Вымешивание до однородного состава нужной консистенции;
2. Подходу к процессу сушки.

Из-за того, что жаростойкий бетон содержит глиноземные, тонкодисперсные компоненты и шлаковые добавки, перемешивание его в обыкновенной бочковой бетономешалке может не дать нужного результата. Лучше использовать лопастную или лоток с лопатой. Сначала насыпьте в нужной пропорции песок и гравий, затем добавьте цемент и известку и понемногу приливайте воду. Когда комок смеси не будет рассыпаться или расплываться в руке – необходимая консистенция достигнута.

При сушке огнеупорного бетона необходимо уделить внимание его гидратации, то есть итоговому распределению влаги в готовом, просушенном изделии. Сушить огнеупорный бетон лучше в проветриваемом, но влажном помещении, накрыв опалубку крышкой – это замедлит процесс, но предотвратит неравномерное иссушение. Не следует подвергать еще не затвердевший раствор нагреву и, тем более, воздействию открытого пламени. Также рекомендуют периодически обрызгивать поверхность конструкции водой, чтобы добиться полностью равномерной гидратации.