Особенности и самостоятельное изготовление жаростойкого бетона

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.

Как правильно класть огнеупорный кирпич?

Первым и важнейшим этапом процесса кладки является точная разметка. Также необходимо соблюдать следующие правила:

• Каждый кирпич в процессе кладки подбивают, а затем выравнивают.
• В каждом новом ряду кирпича, натянутый шнур закрепляется гвоздями в свежих швах.
• Раствор должен распределиться по поверхности равномерно, за этим стоит следить, поскольку от этого зависит плотность кладки и ее прочность соответственно.
• Кирпич следует смачивать постоянно, потому что при контакте сухого блока с раствором, кирпич активно поглощает его влагу, а это приводит к потере свойств смеси. Смачивают блоки, опуская их в воду на несколько секунд.

Правильная расшивка кладочных швов убережет кирпичи от преждевременного разрушения.

Необходимо учитывать то, что расшивка швов должна быть максимально качественной. В слишком глубокий или незаделанный шов может попадать вода, откладываться влага, которая под воздействием температур разрушает кладку. Чтобы обеспечить прочную и качественную горизонтальную кладку и гарантировать сохранение толщины швов, используют рейки-порядовики, к которым крепят шнур (на него ориентируются при укладке первого слоя кирпича).

Кладка в 2 изделия выполняется ложковыми рядами, в 1 блок — тычковыми, в полтора — попеременно и тем, и тем. Печи, дымоходы и прочие сооружения из огнеупорного материала вертикально-поперечные швы перевязывают в ближайших ложковых рядах на пол, а в тычковых — на четверть блока. Перевязка вертикально-продольных шовных линий производится чередованием рядов по высоте укладки.

Кирпичная печь весьма распространена даже сегодня. Ее используют не только в домах для приготовления пищи, но и в банях. И от качества кладки во многом зависят ее эксплуатационные характеристики. Качество печи напрямую зависит от материалов, который были выбраны для ее кладки. Профессиональные строители рекомендуют шамотный кирпич, так как он способен выдерживать и механические, и термические нагрузки одновременно. Его можно нагревать без последствий до 1500°С, чего более чем достаточно для стандартной печи.

Шамотный кирпич – достаточно специфический материал, и работать с ним нужно по-особенному. Перед непосредственным процессом возведения необходимо выполнить сухую кладку, а также подгонку изделий по размерам. Месторасположение каждого кирпича запоминается и только после этого можно замешивать.

Раствор для шамотного кирпича должен отвечать множеству требований, чтобы топка из шамотного кирпича и печь получились качественными.

1. Необходимая вязкость для удобства в работе.
2. Прочность соединения с огнеупорным кирпичом.
3. Привлекательный внешний вид, который не будет портить экстерьер всей печи.
4. Достаточное время эксплуатации после готовности.
5. Быстрое удаление лишних капель простыми чистящими средствами или водой.

Именно поэтому стоит всерьез задуматься над вопросом выбора смеси для кладки.

Применение жаропрочного бетона

В состав жаропрочного бетона входят специальные добавки и смеси, которые придают материалу значительную прочность при воздействии высоких температур.

В процессе эксплуатации огнеупорный бетон приобретает еще большую устойчивость к нагреву. Большим плюсом является тот факт, что жаропрочный бетон не требует дорогостоящего специального обжига, потому широко используется в строительстве.

По принципу работы он не отличается от обычного бетона и может гарантировать полную безопасность и защиту вашей конструкции от перегрева. К тому же, огнеупорный бетон может применяться как термоизоляционный материал.

В зависимости от области применения разделяют ячеистый, легкий или плотный бетон. Легким материал считается, когда в высушенном состоянии его вес не более 1500 кг/м3. К базовому сырью из шлакопортландцемента, портландцемента, глиноземистого цемента или жидкого стекла добавляются тонкомолотые примеси, вроде боя шамотного кирпича, кускового шамота, пемзы, боя магнезитового кирпича, андезита и других. Добавки способствуют затвердеванию огнеупорного бетона и формируют его огнеупорные качества.

Огнеупорные бетоны на фосфатной и силикатной связке

Существуют так называемый специальный огнеупорный бетон. Это когда помимо глиноземисто-цементной связки в его состав добавляют силикатную или фостфатную основу. Огнеупорный бетон на фосфатной связке лучше схватывается с другими огнеупорами, быстрее твердеет и имеет более высокую прочность в сравнении с бетоном на глиноземистом цементе. Отвердитлем выступает цемент, тальк, окись магния. Наполнителем служат высокотемпературные материалы: корунд, бой корундовых и высокоглиноземистых огнеупоров, хромиты и хромомагнезиты.

Огнеупорные бетоны на силикатной связке 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, камин 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 обычного бетона.

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.

Чтобы убрать пустоты и избавиться от пузырьков воздуха в огнеупорной смеси примените перфоратор или воспользуйтесь отбойным молотком. В деревянную часть формы вставьте сверло и работайте в течении одной минуты. Далее готовую смесь необходимо накрыть пленкой и оставить на пару дней, изредка сбрызгивая водой. Готовый огнеупорный блок перенесите в помещение и оставьте на 25 дней.

Чтобы сделать отливки можно воспользоваться фанерой. Для легкого извлечения огнеупорного блока на дно формы укладывают полиэтилен, или в лучшем случае смазанный жиром силикон, который не будет препятствовать испарению воды с поверхности блока.

Достоинства

Выбирая огнеупорный цемент, важно учитывать не только его плюсы, но и минусы. Среди них:

1. Высокая стоимость, если сравнивать его с классическими вариантами вяжущих компонентов.
2. Вероятность химической реакции при взаимодействии с некоторыми элементами из таблицы Менделеева. При подобных процессах материал не выделяет токсических веществ и остается безвредным для человеческого здоровья, однако результатом реакции является неприятный запах.

Список плюсов более обширный.

В него вошли следующие пункты:

1. Увеличенные прочностные свойства. Они обусловлены применением особой технологии производства, которая подразумевает термическое воздействие на исходное сырье. Под воздействием высоких температур обеспечивается улучшенное соединение керамических соединений. Чтобы изготовить кладочный и штукатурный раствор, необходимо в точности соблюдать пропорции и рецептуру.
2. Высокая скорость схватывания и короткие сроки затвердевания. В сравнении с другими марками цементной смеси, включая Портландцемент М400, термостойкий цемент быстрее набирает требуемую прочность и делает конструкцию готовой к прямому использованию уже через сутки.
3. Хорошая степень вязкости и сцепления с другими строительными материалами.
4. Устойчивость к коррозийным процессам, которую обеспечивает наличие в составе алюмината кальция.
5. Жаростойкость. Подобный вяжущий компонент способен выдерживать воздействие открытого огня и жара с температурами до +2000…+3500°C. Это делает его незаменимым решением для промышленных помещений или построек, размещенных в зоне повышенной пожарной опасности.
6. Хорошая изоляция от электрических разрядов. В составе цемента отсутствует влага, поэтому он обладает неэлектропроводными свойствами.
7. Надежность и устойчивость сцепления кирпичей. При производстве жаростойких марок используются особые гранулы клея, которые обеспечивают максимальную прочность соединения кирпичной кладки, блокируют пустоты и не дают воздуху выходить наружу.

Использование огнестойких смесей предусматривает соблюдение тех же пропорций, что и при выборе остальных связующих материалов.

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 ℃.

На эту тему ▼

Огнезащитная штукатурка

Применение для обработки конструкции

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.

Марки огнеупорных бетонов применяющиеся в РФ

Марка, агрегатное состояние поставки	Основная сфера применения
АСБС. Сухая огнеупорная смесь. Включает в себя несколько подмарок: АСБС30, 70, 80,Л и П.	Металлургия и тепловая энергетика.
ВГБС. Высокоглиноземистая бетонная смесь.	Футеровка стен и пода печей, внутренней полости разливочных ковшей эксплуатируемых при температурах до 1 750 градусов Цельсия.
СБК. Огнеупорная бетонная смесь на основе корундового наполнителя.	Футеровка стен и пода печей, внутренней полости разливочных ковшей эксплуатируемых при температурах до 1 800 градусов Цельсия.
ТИБ. Теплоизоляционный бетон.	Футеровка теплового оборудования. Использование при ремонте футеровки в качестве торкрет массы.
СБС. Саморастекающаяся огнеупорная бетонная смесь.	Футеровка теплового оборудования и печей, работающих при температурах до 1 500 градусов Цельсия.
ШБ-Б. Сухая бетонная смесь на основе шамотного наполнителя.	Обустройство огнезащитного слоя на лазах, люках и амбразурах горелок работающих при температурах до 1 300 градусов Цельсия.
ССБА. Сухая огнеупорная арматурная смесь.	Футеровка печей и теплового оборудования работающего при температурах до 1 700 градусов Цельсия.

Как сделать своими руками?

Сегодня многие производители занимаются выпуском огнеупорного бетона. Однако при желании приготовить бетонную смесь высокой устойчивости к огню можно самостоятельно, если правильно подобрать ингредиенты и наполнители. Примечательно, что на многих упаковках продукции некоторых заводов-изготовителей есть инструкция по приготовлению жаропрочного бетона, которой стоит придерживаться при организации самостоятельного процесса.

Если компоненты приобретаются не одним комплектом, то приготовление окончательной бетонной смеси проводится в два этапа.

• Сначала замешивают цементную основу. Приготовление происходит в лотке или бетономешалке. Для создания смеси потребуется подготовить воду, песок или гравий. А также может потребоваться мастерок и огнеупорная смесь для придания необходимых характеристик основанию. Классическим соотношением пропорций для будущей основы считается 3 части гравия на 2 части песка и 2 части огнеупора. При желании закрепить свойства основы можно посредством добавления 0,5 части извести, предварительно погашенной.
• Затем добавляют в нее наполнители с целью замешивания огнеупора. Проверить готовность можно посредством взятия из смеси комка. Если в руке он не рассыпается и не растекается, тогда смесь считается готовой, и ее можно использовать для возведения строительного объекта.

Необходимо обратить внимание на то, что в процессе замешивания основы важно добиться однородности раствора. В противном случае не удастся получить требуемые свойства бетона. Как показывает практика, замес лучше выполнять в строительном лотке, используя классическую лопату. Что касается сушки материала, то при проведении данного процесса необходимо следить за тем, как распределяется влажность, образующаяся в конструкции. Чтобы обеспечить равномерное высыхание бетона, потребуется организовать качественную вентиляцию

При этом конструкцию во время сушки рекомендуется закрыть, чтобы сделать процесс выхода влаги из материала более равномерным и не таким быстрым. Это необходимо для получения прочной конструкции

Чтобы обеспечить равномерное высыхание бетона, потребуется организовать качественную вентиляцию. При этом конструкцию во время сушки рекомендуется закрыть, чтобы сделать процесс выхода влаги из материала более равномерным и не таким быстрым. Это необходимо для получения прочной конструкции.

Есть много способов и рецептов приготовления жаропрочного бетона своими руками. Главное, что нужно учитывать при проведении самостоятельных работ, – это соблюдение требований ГОСТов и других нормативных документов. Если подойти к процессу безответственно, не будет никаких гарантий, что удастся получить желаемые параметры материала. Если нет уверенности в том, что получится приготовить бетонную смесь самостоятельно, лучше отдать предпочтение сертифицированным растворам надежных производителей. Материал, созданный на заводе, стоит недешево, но при этом он учитывает требования строительных нормативов. Конструкции из бетона, который сделали на заводе, точно прослужат долго. Применение бетонных смесей этого типа возможно при возведении промышленных объектов, зданий и сооружений.

О том, как сделать огнеупорный раствор и поштукатурить дровяную печь, смотрите в следующем видео.

Применение огнеупорного цемента

Основное свойство жаропрочных (огнеупорных) цементных смесей заключается в их устойчивости к влиянию повышенных и экстремальных температур (до +1800 градусов и больше). Такие материалы сохраняют целостность поверхности и структуры, не покрываются трещинами и отличаются увеличенной прочностью. Именно поэтому их чаще всего применяют для выполнения специальных задач в промышленности и частном использовании:

• производство огнеупорных кирпичей;
• сооружение печей и каминов (кладка и обмазка);
• обустройство дымоходов;
• постройка сооружений в теплоэнергетике и печей для плавления стекла, черных и цветных металлов;
• изготовление жаростойких железобетонных конструкций;

Кладка огнеупорного кирпича

• монтаж устройств для производства фосфора, спирта, аммиака;
• строительство шахт, иных подземных конструкций;
• приготовление особых клеевых средств для химической и нефтеперерабатывающей промышленности;
• выпуск элементов футеровки;
• ремонт и восстановление устройств, работающих при температурах до +1600…+1800 градусов и выше.

По сути, огнеупорные цементы можно использовать для всех видов строительных работ, но из-за высокой стоимости нужно учитывать целесообразность их покупки. Имеет смысл применять материалы для постройки, ремонта, реставрации конструкций, которые будут подвергаться сильному нагреву. Кроме того, цемент годится как связующее при выполнении строительных работ в холодное время года, ведь он не дает усадки даже при сниженных температурах.

Применение

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

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

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

Основные характеристики материала

Самый важный параметр, который стоит уточнить при покупке готовой смеси, — жаропрочность. В зависимости от точного состава она может составить +700…+1800 градусов и выше, причем нагрев не должен вызывать потерю механических и эксплуатационных свойств. По достижении предельной температуры даже жаростойкий бетон начнет сохнуть, трескаться и разрушаться.

Прочие технические характеристики материала:

• прочность на сжатие и растяжение – от В15 до В40;
• плотность – до 1100 кг/м³ (раствор применяется для теплоизоляции конструкций без высокой нагрузки), до 1400 кг/м³ (состав подходит для ограждающих и несущих конструкций жилых зданий), около 1500 кг/м³ (бетон пригоден для любых конструкций);
• уровень предельных температур нагрева – от М13 до И18;
• водонепроницаемость – до W8;
• морозостойкость – до F75.

Замешивание раствора для кладки огнеупорного кирпича

К этой работе нужно подходить ответственно, так как неверное количество ингредиентов или нарушенный порядок работ может помешать приготовлению качественного раствора для кладки. Огнеупорную глину требуется замочить в воде так, чтобы вода покрыла ее полностью, и оставить в этом состоянии размокать на срок от 12 до 72 часов. Нужно периодически перемешивать замоченную глину.

Замоченную глину нужно тщательно перетереть через сито.

Затем глину, замоченную для кладки, необходимо протереть через сито, размер каждой ячейки которого не превышает 3х3 мм. Через то же сито просеивают сухой песок и добавляют его к глине. Идеальной для кладки мастерами считается пропорция 1 части глины к 2 частям песка. Глину с песком хорошо перемешивают до однородности, после этого добавляют воду.

Чтобы раствор для кладки получился правильным, воду в него требуется вливать тонкой струйкой, непрерывно размешивая при этом раствор. Прекращают лить воду тогда, когда масса приобретает консистенцию густой сметаны. На этом этапе рекомендуют добавить к раствору соль. Пропорции добавления на стандартное ведро раствора — 100-150 г. С солью раствор приобретает большую прочность. Для укрепления добавляют цемент, на ведро раствора — примерно полмастерка. А если есть возможность, можно перемешать раствор для возведения стен из огнеупорного кирпича с жидким стеклом.

Готовая смесь должна медленно и равномерно сползать с лопаты, а не растекаться по ней и не стоять комком. Только такой смесью можно качественно заполнить все пустоты. Примерное количество смеси для укладки плашмя 100 кирпичей — 2 ведра (если делать швы 4 категории, примерно — по 5 мм). Если планируется выкладывать русскую печь, это количество нужно увеличить на 20% из-за особенностей кладки.

Оценим главные характеристики материала

Прежде чем говорить о достоинствах жаропрочного цемента, отметим его немногочисленные недостатки. Во-первых, стоимость этого материала выше обычного вяжущего. Во-вторых, химические компоненты из состава огнестойких цементов совершенно безвредны для людей и окружающей среды. Однако при соприкосновении с некоторыми элементами таблицы Менделеева вступают с ними в реакцию, снижая свойства цемента и выделяя неприятные ароматы.

Положительных качеств огнеупорный цемент для кладки печи и ее обмуровки имеет гораздо больше:

1. Высокая прочность придается материалу в ходе технологического процесса, когда нагревание дает толчок образованию керамических соединений. При изготовлении кладочных и штукатурных растворов требуется точное соблюдение пропорций.
2. Имеет место рекордная скорость схватывания и набора прочности, в сравнении с другими видами цементов. Изделия и конструкции, изготовленные с применением жаростойкого цемента для печей можно эксплуатировать уже через сутки.
3. По вязкости и способности сцепления с другими материалами этот вид вяжущего ничем не отличается от портландцемента.
4. Крайне низкой подверженности коррозии материал обязан наличию в его составе алюмината кальция.

В отношении технологичности огнестойкий цемент используется таким же образом, как и все остальные связующие материалы. То есть, расчетные пропорции компонентов в сухом состоянии перемешиваются между собой, а затем затворяются водой. Раствор доводят до нужной консистенции и используют по назначению.

Марки огнеупорных цементов

Производство огнестойких цементных смесей подразумевает использование глинозема с учетом требований ГОСТа. В зависимости от концентрации в составе оксида алюминия цемент разделяется на несколько марок. Если содержание добавок не превышает 35%, продукция обозначается аббревиатурой ГЦ. При наличии более высокой доли применяется обозначение ВГЦ.

Смеси с маркой ВГЦ I на 60% состоят из алюминия. Еще в составе присутствуют такие компоненты:

1. Кальций — 32%.
2. Кремний — 3%.
3. Железо, магний, сера — от 1 до 2%.

Серия ВГЦ II содержит 70% оксида алюминия и небольшое количество оксидов кремния и кальция. Возле маркировки присутствуют цифры, указывающие на прочностные свойства при сжимающих нагрузках. Так, смеси серии ГЦ 40 могут выдерживать нагрузки от 40 МПа.

При выборе марки покупатели обращают внимание на фактические термические и механические нагрузки, с которыми будет сталкиваться цементная смесь. В продаже предлагается широкий выбор жаропрочных компонентов как зарубежного, так и отечественного производства

Ко второй группе относятся материалы, которые создаются на основе клинкера из приволжских и центральных регионов Российской Федерации, Москвы и Сибири. Также на рынке доступны турецкие, финские, французские и польские смеси, обладающие массой эксплуатационных достоинств.