Приготавливаем жаропрочный бетон своими руками: пропорции и инструкция

Поведение во время пожара

Капиллярная и интерстициальная вода начинает испаряться при температурах вокруг точки кипения воды (100 ºC). Цементная матрица начинает меняться при температуре около 700 ° C. Влияние заполнителей в основном зависит от их происхождения и начинается при температуре около 600 ° C.

Огнестойкость определена как способность структуры выполнить свои необходимые функции для определенной выдержки пожара и определенного периода (герметичности).

Огнестойкость относится к элементам здания, а не к самому материалу, но свойства материала влияют на производительность элемента, частью которого он является. В большинстве случаев температура огня быстро повышается в течение нескольких минут, что приводит к появлению взрывного споллинга, так как влага, присущая бетону, превращается в пар и расширяется.

Большинство бетонов содержат портландцемент или смешанный портландцемент, который начинает ухудшаться по отношению к температуре выше 300 °C и начинает терять структурные характеристики выше 600 °C. Конечно, глубина ослабленной бетонной стены может варьироваться от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в зависимости от продолжительности пожара и пиковых температур. Цемент глинозема, используемый для того, чтобы защитить тугоплавкие подкладки, достигая температуры 1 ‘600 °C, является лучшим возможным материалом в пожаре и обеспечивает превосходную жаростойкость при температуре около 1’ 000 ° C.

Влияние огня на бетон в значительной степени зависит от типа используемого грубого заполнителя. Бетон, содержащий карбонатные заполнители (включая известняк и доломит) и легкие заполнители (естественно происходящие или изготовленные путем расширения сланца, глины или шлака) сохраняют большую часть своей прочности на сжатие до 700 ° C. Однако бетон, содержащий кремнистые заполнители, такие как гранит, кварцит, сланцы и другие материалы, состоящие в основном из кремнезема, сохраняет только около 55% их прочности на сжатие при 700 ° C.

Повреждение бетона, вызванное пожаром, может варьироваться от незначительных косметических пятен до более серьезных повреждений, таких как внешнее растрескивание, расслоение и споллинг, внутренний микрокрак и химические изменения. Наиболее важным фактором является выбор компонентов.

Дифференциальное термальное движение между затиром цемента и композитом может стать причиной повреждения. Кварцит наиболее подвержен повреждению огнем путем растрескивания. Известняк показывает лучшую огнестойкость, подвергаясь воздействию пожара низкой температуры.

Выбор заполнителя будет влиять на тепловые напряжения, которые наблюдаются при нагреве бетонной конструкции в значительной степени. Элементы карбонатного типа, такие как известняк, доломит или лимерок, как правило, лучше сохраняются под воздействием огня, поскольку они кальцинируют при нагревании, освобождая CO2. Этот процесс требует тепла, поэтому реакция поглощает некоторую экзотермическую энергию огня. Элементы, содержащие диоксид кремния, как правило, сохраняются хуже в огне. Волокна полимера или полипропилена могут значительно внести вклад в уменьшение растрескивания и таким образом улучшить огнестойкость бетона.

В условиях, когда риск обрушения конструкции недопустим, проектировщики изучают другие способы защиты бетона от воздействия пожара. Альтернативы варьируются от локального утолщения бетона, облицовки с использованием тепловых экранов, покрытых специальной краской, использования систем защитных досок до распыления легких растворов. Назначение этих пассивных систем противопожарной защиты зависит от типа здания, а также защищаемой формы.

Состав огнеупорного бетона

Конкретный состав материала может меняться в зависимости от его назначения. К примеру, термостойкие смеси для сооружения дымоходов могут быть не схожи по составу с растворами для предприятий химической индустрии.

Важно! Жаростойкий бетон производится согласно ГОСТу 20910-90 и содержит вяжущее, наполнитель и целевые добавки

Вяжущие вещества

Для производства огнестойкого бетона чаще всего используют портландцемент – самое популярное вяжущее вещество, которое не вызывает значительного удорожания смеси, характеризуется прочностью, надежностью, имеет годами отработанную технологию применения.

Огнеупорный бетон на основе цемента марки М400 и выше подходит для устройства дымовых труб, тепловых агрегатов. Класс его прочности соответствует В15-В40, а в состав обязательно включаются мелкозернистый наполнитель (тонкомолотая добавка) и активная минеральная составляющая – шамотная глина, доменный шлак.

Шамотная глина КБС 20 кг

Прочие разновидности вяжущих веществ для жаропрочного бетона:

1. Шлакопортландцемент. Кроме портландцемента включает небольшое количество доменного шлака. Используется для приготовления бетонов, которые выдерживают максимальную температуру до +700 градусов.
2. Жидкое стекло (натриевые или калиевые составы). Готовый огнеупорный бетон с таким вяжущим может эксплуатироваться при температурах в пределах +800…+1600 градусов, а также в нагревающейся газовой среде. По структуре жидкое стекло бывает высокомодульным, среднемодульным, низкомодульным. Оно долго отверждается, поэтому в бетонный раствор дополнительно вводят ускорители реакции: кремниефторид натрия, фторсиликат щелочных металлов, феррохром, ферромарганец, нефелиновый шлам.
3. Глиноземистый или высокоглиноземистый цемент. Применяется в качестве вяжущего, если жаростойкий бетон будет эксплуатироваться в водородной, углеродной, фосфорной среде при температурах до +1300 градусов. Основной минеральной составляющей данного типа бетона должен выступать моно- или диалюминат кальция. При дополнительном введении корунда, оксида алюминия термостойкость бетона возрастет до +1650 градусов. Конструкции на основе глиноземистого цемента отличаются минимальной усадкой, малым линейным расширением при нагреве, большой прочностью, стабильностью при температурных перепадах. Для еще большего упрочнения их структуры в состав дополнительно вводят андезит, шамотную крошку, доменный шлак.

Повысить жаростойкость бетона можно путем замены части вяжущего вещества на силикатные или фосфатные составы. Готовый раствор будет лучше схватываться с основанием, быстрее затвердевать и обретать окончательную прочность. Кроме того, он лучше подходит для применения в условиях кислотной среды.

Заполнители

Большую роль в обретении стойкости к действию высоких температур при изготовлении бетона играют наполнители.

Важно! Они должны быть правильно подобраны: равномерно расширяться при повышении и снижении температур, выдерживать действие огня. Обычные наполнители переносят нагрев максимум до +200 градусов, а уже при +600 полностью разрушаются

Шлак гранулированный доменный

Для жаростойкого раствора подходят лишь специальные заполнители, которые не размягчаются под действием высоких температур и не вызывают излишнего напряжения в монолите. Таковыми могут быть:

• базальт, андезит, диабаз (выдерживают до +600…+800 градусов);
• кирпичный бой, керамзит, перлит, шлаковая пемза, доменный шлак в гранулах (не портятся при температурах до +1200…+1700 градусов).

В качестве наполнителей можно использовать шамотный кирпич, корунд, обожженный каолин, хромит, хромомагнезиты, алюмосиликаты.

Работа с раствором и огнеупорным кирпичом

Особое внимание при кладке требуется уделять правильной и качественной расшивке швов, так как в заглубленные или незаделанные швы попадает вода. Если вода в них замерзнет, это разрушит кладку значительно быстрее, чем хотелось бы. Выбор кладки кирпича по категориям должен зависеть от планируемого температурного режима

Чем планируемая температура выше, тем шов должен быть тоньше:

Выбор кладки кирпича по категориям должен зависеть от планируемого температурного режима. Чем планируемая температура выше, тем шов должен быть тоньше:

• 1 категория — 1 мм;
• 2 категория — 2 мм;
• 3 категория — 3 мм;
• 4 категория — шире 3 мм.

Чтобы проверить качество выдержки шва, используется щуп шириной в 15 мм, толщина которого равна толщине шва. Проникать в шов щуп должен на 20 мм. Для правильного размещения каждый кирпич подбивают и выравнивают рукояткой мастерка. Для обеспечения швам заданной горизонтальности и постоянной толщины устанавливают рейки-порядовки и прикрепляют к ним шнур. Начиная с первого ряда выкладки, в дальнейшем ориентируются только на этот шнур.

Сухой кирпич заберет влагу из раствора преждевременно, не давая ему застыть. Для предотвращения этого кирпич в процессе кладки непрерывно смачивают или замачивают на несколько часов предварительно.

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.

Использование огнеупорного бетона

В состав огнеупорного бетона входят специализированные добавки и смеси, которые придают материалу большую прочность при влиянии больших температур.

Во время эксплуатации жаропрочный бетон приобретает еще значительную стойкость к нагреву. Хорошим положительным качеством считается тот момент, что огнеупорный бетон не просит очень дорогого особого обжига, потому повсеместно применяется в строительстве.

По фунционалу он не выделяется от простого бетона и может обеспечивать полную безопасность и защиту вашей конструкции от перегревания. Более того, жаропрочный бетон может использоваться как материал для термоизоляции.

В зависимости от сферы использования делят ячеистый, не тяжелый или плотный бетон. Не тяжёлым материал считается, когда в высушенном состоянии его вес не больше 1500 кг/м3. К базисному сырью из шлакопортландцемента, портландцемента, глиноземистого цемента или стекла жидкого прибавляются тонкомолотые примеси, вроде боя огнеупорного кирпича, кускового шамота, пемзы, боя магнезитового кирпича, андезита и прочих. Добавки помогают отвердеванию жаростойкого бетона и формируют его жаростойкие качества.

Жаростойкие бетоны на фосфатной и силикатной связке

Есть говоря иначе специализированный жаропрочный бетон. Это когда кроме глиноземисто-цементной связки в его состав добавляют силикатную или фостфатную основу. Жаропрочный бетон на фосфатной связке лучше схватуется с другими огнеупорами, быстрее затвердевает и имеет более большую прочность если сравнивать с бетоном на глиноземистом цементе. Отвердитлем выступает цемент, тальк, окись магния. Наполнением служат высокотемпературные материалы: корунд, бой корундовых и высокоглиноземистых огнеупоров, хромиты и хромомагнезиты.

Жаростойкие бетоны на силикатной связке используют в условиях кислотной среды. С целью увеличения твердости добавляют силиката натрия, кремнефтористый натрий, фосфаты.

Заполнителем служит кварц, высококремнеземистый шамот. Благодаря очень высокой стойкости к кислотам жаропрочный бетон на силикатной связке как правило применяют для дымоотвода в травильных ваннах, баках, футеровки труб.

Если вы пришли к выводу построить из огнеупорного бетона мангал, камин или печька в доме собственными руками, то для экономии во время строительства это можно легко изготовить собственноручно. Чтобы это сделать применяют сухую приготовленную смесь или перемешивают компоненты по особенной технологии, схожей с приготовлением простого бетона.

Фабричные смеси сделаны по всем нормам и могут обеспечивать качество продукции. Используя сухую приготовленную смесь, тщательно прочтите на упаковке инструкцию и жестко следуйте ей.

Производственная технология огнеупорного бетона делится на два варианта: если конструкция будет подвергаться влаге, не добавьте жидкое стекло, если среда кислая и опасная не примените портландцемент.

Установите рабочую площадку, удостоверьтесь в общедоступности воды и чистоте инструментов.

Изготовление жаростойкого бетона

В типовый состав жаростойкого бетона входят: песок, гравий, гашеная известь, огнеупорный цемент. В соотношениях исходя из этого 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 примените бетоньерку.

Потом заливайте смесь водой, пока она не наберет необходимую консистенцию. Перенесите смесь в готовую форму или отливку, выровняйте поверхность шпателем и уберите лишний бетон. Чем быстрее вы будете работать, тем плотнее будет раствор.

Дабы убрать пустоты и освободится от воздушных пузырьков в жаростойкой смеси используйте перфаратор или воспользуйтесь отбойным молотком. В древесную часть формы вставьте сверло и работайте в течении одной минуты. Дальше смесь которая уже готова к использованию нужно покрыть пленкой и оставить на несколько дней, иногда сбрызгивая водой. Готовый противопожарный блок перенесите в помещение и потом оставьте на 25 дней.

Чтобы выполнить отливки воспользуйтесь фанерой. Для легкого извлечения жаростойкого блока на днище формы кладут полимерный этилен, или как максимум смазанный жиром силикон, который не будет мешать испарению воды с поверхности блока.

Цементы огнеупорные высокоогнеупорные жаростойкие

Бетон Жаростойкий — бетон, способный при длительном воздействии на него высоких темп-р сохранять в заданных пределах физико-механич. свойства. В зависимости от степени огнеупорности различают жаростойкие бетоны: высокоогнеупорные — с огнеупорностью выше 1770°, огнеупорные — от 1580 до 1770°, жароупорные — 1580°. Жаростойкий бетон состоит из вяжущего (гидравлического или воздушного) и заполнителя. В вяжущее во многих случаях вводится минеральная тонкомолотая добавка. Мелкий и крупный заполнители приготовляются дроблением огнеупорных или тугоплавких горных пород, боя обожженных огнеупорных изделий и нек-рых др. материалов или же вырабатываются специально заводским способом. Жаростойкие бетоны приготовляются на одном из следующих вяжущих: портландцементе или шлакопортландцементе, высокоглиноземистом, глиноземистом или периклазовом цементах и на жидком стекле. В портландцемент и жидкое стекло вводятся тонкомолотые добавки. В зависимости от объемного веса жаростойкие бетоны делят на обычный и легкий (последний с объемным весом в высушенном состоянии менее 1500 кг/м3). Жаростойкий бетон на периклазовом цементе затворяется водным раствором сернокислого магния. Для обеспечения процессов твердения жаростойкий бетон на жидком стекле при нормальной темп-ре необходимо вводить кремнефтористый натрий или др. материалы, напр. нефелиновый шлам (отходы произ-ва глинозема) или доменный гранулированный шлак. Тонкомолотыми добавками служат тонкоизмельченные или пылевидные материалы: хромитовая руда, бой магнезитового или шамотного кирпича, кусковой шамот, цемянка, андезит, пемза, гранулированный доменный шлак, лёссовый суглинок и зола-унос; для легких жаростойких бетонов — бой шамотного или диатомового кирпича, цемянка, керамзит и зола-унос. В качестве мелкого (от 0,15 до 5 мм) и крупного (от 5 до 25 мм) заполнителей применяются дробленые материалы: титано-глиноземистый шлак, дунит, хромитовая руда, бой магнезитового магнезитохромитового, высокоглиноземистого или шамотного кирпича, кусковой шамот, бой полукислого, талькового и обыкновенного глиняного кирпича, доменный отвальный шлак, базальт, диабаз, андезит, артикский туф; в легких жаростойких бетонов — вспученные вермикулит или перлит, керамзит. Тонкомолотую добавку и заполнители выбирают в зависимости от вида вяжущего вещества, а также от условий и темп-ры службы бетона. Жаростойкий бетон применяется в тепловых агрегатах и строит, конструкциях, подверженных длит, нагреванию, напр. для фундаментов и воздухонагревателей доменных печей, печей для сжигания серного колчедана на предприятиях хим. и целлюлозно-бумажной пром-сти, туннельных печей для обжига строит, и диатомового кирпича, трубчатых подогревателей нефтеперег. з-дов, дымовых труб, футеровки рабочих окон и сталевыпускных желобов мартеновских печей. Жаростойкий бетон широко используют в облегченных обмуровках совр. котлоагрегатов, а также в сборных блочных отопит, печах и дымоходах жилых зданий. Практика показала, что при применении жаростойких бетонов сокращаются сроки строительства и капит. ремонта тепловых агрегатов, снижается их стоимость и уменьшаются затраты труда.

ВГКЦ-70-1

Огнеупорные цементы на основе алюминатов кальция, относящиеся к группе неформованных огнеупорных материалов. Эти цементы отличает: высокая прочность в ранние сроки твердения; термостойкость; коррозион…

ВГЦ — высокоглиноземистый цемент

ВГЦ — высокоглиноземистый цемент — это высокопрочное быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, состоящее в основном из моно- и диалюминатов кальция (CaO*Al2O3 и CaO*2Al2O3), получаемое п…

Цемент высокоглиноземистый магнезиальный ВГМЦ-I-1700

Цемент высокоглиноземистый магнезиальный ВГМЦ-I-1700 Высокоглиноземистый магнезиальный цемент ВГМЦ является новым продуктом, материалом для проведения восстановительных работ, для ремонта дорог, при …

Бетонные работы в условиях сухого и жаркого климата

В условиях жаркого, сухого климата температура воздуха может подниматься до +40С, влажность обычно не превышает 25%, наблюдаются ветры и сильная солнечная активность. Все это плохо сказывается на бетонной смеси, провоцирует быстрое испарение воды, понижение прочности.

Как укладывать бетон в жарких условиях:

• Правильно выбрать состав компонентов – в качестве вяжущего лучше всего брать портландцемент, заполнителя – материалы с идентичным показателем температурного расширения (близким к цементу).
• Заполнители обязательно увлажняют.
• Использование пластификаторов – для понижения водоцементного соотношения и улучшения подвижности.
• Увеличение времени смешивания компонентов в среднем на 40-50%.
• Смесь до объекта можно транспортировать исключительно в автобетономешалке, загрузив в миксер лишь сухие компоненты, а водой затворяя уже перед заливкой.
• Опалубка перед заливкой проверяется на предмет герметичности и увлажняется.
• Смесь подается на объект с использованием специальной бадьи или бетононасоса.
• Бетонирование осуществляется с применением глубинного вибратора.
• В процессе набора прочности смесью бетон нужно накрывать увлажненными матами из соломы, кусками рогожи, мешковины, потом каждые 3-4 часа поливать водой все 28 дней.

Приготовленный по всем правилам жаростойкий или огнеупорный бетон будет демонстрировать все заявленные характеристики и позволит реализовать любой проект, гарантируя высокое качество и оптимальные свойства, надежность и долговечность конструкции.

Требования ГОСТ

Госстандарт 52541-2006 был введен в обращение в России с 2007 года. Преимущественно он направлен на методику испытаний, выполнение расчетов и составление отчетов. ГОСТ базируется на нескольких нормативах. Единственный термин, который определяет стандарт – консистенция. Для проведения испытаний рекомендуется такой инструментарий и оборудование:

• весы с гирями;
• цилиндр мерный;
• полиэтиленовая пленка;
• термометр;
• газовая или электрическая печь;
• смеситель механического типа;
• штангенциркуль;
• чашка сферической формы;
• резиновые перчатки;
• шпатель или кельма;
• вода;
• пластина из стального листа;
• шкаф для сушки;
• вибрационная площадка;
• камера для увлажнения;
• форма с покрытием, защищающим от коррозии;
• секундомер.

По результатам испытаний в обязательном порядке составляется протокол, в котором должны быть отражены такая информация:

• обозначается Госстандарт, по которому проводились исследования;
• указывается организация, выполнявшая работы;
• указывается дата, когда проведены исследования;
• определяется марка материала, согласно нормативу;
• кажущие показатели плотности отобранных образцов;
• размеры и конфигурации образцов;
• время хранения от выемки из печи для обжига до начала испытаний;
• параметры испытаний: скорость нагрева, предельная температура, продолжительность воздействия;
• объемы использованной воды;
• время размешивания, промежуток от размешивания до завершения исследований;
• высота формы;
• для плотных материалов указывается индекс растекаемости;
• для теплоизоляционных бетонных огнеупоров – полное время исследований.

Посмотреть испытания огнеупорного бетона можно на этом видео: