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.
Путем добавления в раствор различных компонентов можно многократно повысить его устойчивость к воздействию высоких температур
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.
В различных печах активно используются детали на основе огнестойкого цемента
Однако низкая теплопроводность бетона «срабатывает» только при кратковременном нагреве. Если путем длительного воздействия довести конструкцию до 250 0С, она начнет разрушаться, а при 200 0С – 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/м3 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.).
Упаковка смеси фабричного производства
Методика изготовленияОсобенности 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 0С. Цена готовых фабричных смесей довольно велика, потому можно попробовать изготовить раствор самостоятельно.
Последствия воздействия высокотемпературного пламени
Чтобы понять, какие вещества следует добавить в качестве модификаторов, стоит разобраться, что же происходит с отвердевшим цементом при горении:
- Как известно, за отвердение цемента в бетоне 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 .
Цемент, глинозем, жидкое стекло и т.д. способствуют удержанию воды
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.
Смешиваем все ингредиенты в сухом виде
- 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:
Пластиковая форма для бетонных элементов печи
- 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 прочности бетонных изделий.
- 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.
Фото готовой детали, отлитой в опалубке
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.
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 кладке печей, каминов, дымовых труб не обойтись без термоустойчивых материалов. В жилищном и промышленном строительстве для этих целей применяется огнеупорный жаростойкий бетон. Его отличительное свойство – способность длительное время выдерживать воздействие сверхвысоких температур без потери формы и эксплуатационных качеств. Знакомство с термопрочной основой поможет узнать, как можно изготовить ее своими руками.
Предельная температура, которую способны выдержать самые качественные дорогостоящие сорта бетонов – 1500 °С. Хрупкий материал начинает крошиться, что негативно сказывается на всей конструкции.
Проблема низкой прочности цемента была решена благодаря технологиям, включающим в процесс производства введение различных наполнителей. Огнеупорный бетон содержит в себе молотый шамот, алюминиевый или бариевый цемент, жидкое стекло, керамзит, асбест и прочие компоненты. Присадки способствуют превращению твердеющего состава в монолитную основу. Добавление глинозема наделяет конечный продукт надежной устойчивостью к воздействию любых кислот.
Огнеупорный материал отлично переносит температурные перепады, поэтому вполне пригоден для возведения специализированных строений. Эксплуатационный терморежим выделяет три марки бетонов:
- жаропрочные – до 1500 °С;
- огнестойкие – до 1800 °С;
- сверхогнеупорные – от 1800 °С.
Совокупность технических показателей наделяет бетон особыми эксплуатационными свойствами:
- высокий уровень термостойкости;
- уверенная прочность;
- экономичная технология производства, исключающая дорогостоящий обжиг.
Кроме конструкционного назначения огнеупорный материал используют также в качестве надежного термоизолятора
Выбор состава для жаростойкого бетона
Основой может быть избрано любое вяжущее сырье:
- портландцемент;
- шлакопортландцемент;
- глиноземистый или периклазовый цемент;
- жидкое стекло.
К ним добавляют тонкомолотые присадки, составное количество которых оказывает влияние на объемный вес конечного изделия. Обычный огнеупор в высушенном состоянии имеет показатель 1500 кг/м3 и выше. В зависимости от предназначений различают три категории жаростойкого бетона:
- легкий ячеистый;
- тяжелый;
- особо тяжелый.
Выбор измельченных добавок и наполнителей определяется видом вяжущего вещества, температурным режимом и условиями эксплуатации готового огнеупорного изделия.
Для затвердения бетона, приготовленного на жидком стекле, рекомендовано введение нефелинового шлама, гранулированного шлака или кремнефтористого натрия. В смесь на основе периклазового цемента добавляется водный раствор сернокислого магния.
Приготовление своими руками
С целью оптимизации расходов процесс производства вполне возможно освоить в домашних условиях. Технология изготовления жаростойкого продукта сходна с обычным бетоном на цементной основе. Особенностью процедуры является тщательная поэтапная проработка.
В качестве примера рассмотрим смесь, из которой получается жаропрочный бетон с содержанием шамота:
- гравий;
- песок;
- огнеупорный состав (цемент М400, дробленый красный кирпич, кварцевый и шамотный песок в пропорциях 1:2:2,5:0,33);
- гашеная известь.
1. Приготовление раствора.
Сырье тщательно перемешивается сухим в соотношении 3:2:2:0,5 при помощи лопаты, затем помещается в бетономешалку. После добавляют воду и включают вращение. Готовность определяется практическим путем: если комок из огнеупорного бетона, слепленный вручную, не разваливается и сохраняет форму, значит, смесь достигла рабочей густоты.
Процедуру смешивания необходимо проводить в теплом помещении. Вода для бетона должна быть чистой и подогретой.
2. Формовка.
Готовую смесь заливают в опалубки или фанерные емкости, которые предварительно выстилают силиконовой пленкой, смазанной растительным жиром. Это помогает избежать пересыхания и облегчает последующую выемку готовых элементов. Чтобы в формах не оставались пустоты и воздушные пузырьки, при заполнении применяют перфоратор. Высокая плотность огнеупорного раствора требует быстрого проведения всех работ.
3. Выдерживание бетона.
Чтобы предотвратить растрескивание поверхностей, их необходимо периодически увлажнять водой и накрывать полиэтиленом. Через пару суток пленку можно снять и дать раствору просохнуть еще 1-2 дня. После застывшие элементы вынимают из форм и дают выстояться в обогреваемом помещении 20-25 дней. За это время готовые блоки для печей набирают необходимую прочность и используются по назначению.
Средняя стоимость
Сегодня без труда можно сделать закупку огнеупорных изделий, сухих огнестойких смесей, присадок в любом регионе России. Все марки отвечают строгим требованиям ГОСТа, что подтверждается сертификатами соответствия качеству.
Среди крупных производителей отмечают ОАО «Магнитогорский цементно-огнеупорный завод», ОАО «НовосибТеплоСтрой», ОАО «СпецОгнеупорКомплект» (Екатеринбург), Сухоложский огнеупорный завод (Свердловская обл.), ООО «Бетонформат» (Москва), группу компаний «Монолит» (Санкт-Петербург) и другие.
Стоимость готовой продукции формируется в зависимости от марки, ожидаемых эксплуатационных нагрузок и технологической линии по производству жаробетона.
| Марка | Примечания | Цена с НДС, руб/тонна |
| ТИБ | Теплоизоляция с керамическим армированием | 42 400 – 46 500 |
| ССБА | Монолитное защитное средство | 44 900 – 48 000 |
| ВГБС | Высокоглиноземистый состав | 46 900 – 50 000 |
| СБК | Корундовая присадка | 48 500 – 51 000 |
| САБТ-50 | Термоизоляция | 64 900 – 66 600 |
| АСБС | Содержание алюмосиликата | 48 700 – 50 200 |
| ШБ-Б | Шамотный состав | 41 900 – 44 600 |
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
| 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. |
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.
Потребность в применении огнеупорных материалов довольно часто возникает при строительстве объектов. В дальнейшем это позволяет защитить конструкции и людей от неприятных последствий случайных возгораний. Одним из таких материалов выступает жаропрочный бетон, который способен противостоять воздействию высоких температур до 1000 оC. При этом он сохраняет полезные качества и не теряет форму.
Классификация
Существует несколько видов жаропрочного бетона, который еще называют огнеупорным или жароустойчивым. В состав материала входят специальные огнеупорные добавки. Основным вяжущим компонентом при производстве жаропрочного бетона выступает портландцемент. В качестве наполнителей здесь могут использоваться: доменные шлаки, отсевы горных пород (диабаз, андезит, пористые породы вулканического происхождения, диорит, искусственные наполнители), доменные шлаки.
Разделяют материал на отдельные классы согласно:
- Структуре (тяжелый, легкий, пористый).
- Назначению (теплоизоляционный, конструкционный).
- Характеру наполнителей.
- Используемым вяжущим компонентам.
Технические характеристики
Приготовленный с использованием портландцемента в качестве связующей основы огнеупорный бетон обладает классическим индексом прочности. При проведении теста на сдавливание граничными оказываются показатели в пределах от 200 до 600 МПа/см2.
Проявления термической стабильности наблюдаются при достижении температур не более 500 оС. Продолжительное воздействие на материал открытого пламени или длительный контакт с раскаленными поверхностями значительно снижает прочностные показатели цемента и нередко вызывает возникновение дефектов.
Наиболее огнеупорные бетоны, приготовленные на основе глинозема, способны выдерживать любые бытовые температуры. Насыщенные по составу глиноземистые покрытия отличаются термической стабильностью порядка 1600 оС и выше. Постепенное повышение температуры приводит в данном случае к увеличению жаропрочности, поскольку происходит преобразование цементной массы в керамическое состояние.
Впрочем, несмотря на высокую устойчивость к воздействию повышенных температур, глиноземистый огнеупорный бетон обладает сравнительно низкой прочностью. Материал, изготовленный с использованием таких компонентов, выдерживает давление механического характера на уровне до 25-35 МПа/см2.
В первую очередь огнеупорный материал применяется в сфере изготовления тепловых конструкций, печей промышленного и бытового назначения, фундаментов, коллекторов, камер сгорания. Впрочем, нельзя сказать, что такой бетон используется лишь в конструкциях, которые поддаются термическим воздействиям.
Так, специфический состав огнеупорного бетона способствует его широкому применению в химической промышленности, при производстве стройматериалов, для удовлетворения потребностей энергетической сферы.
Жаростойкий материал используют при сооружении перекрытий, плавучих конструкций, прогонных мостов. Отдают предпочтение данной строительной основе ввиду необходимости облегчения сооружений, учитывая высокие показатели прочности и надежности. Огнеупорный состав дает возможность снизить вес конструкций примерно на 40%. Объясняется это применением в смеси значительного объема пористых наполнителей.
Приготовление состава
Как же создать огнеупорный бетон, прибегая к изготовлению смеси своими руками? Для этого используется вода, вяжущие компоненты и различные жаропрочные наполнители. Процесс изготовления имеет свои отличительные особенности. Используемые составляющие должны отличаться особой чистотой. Кроме того, исключается засорение огнеупорных и тугоплавких составляющих песком, известняком или гранитом.
Допущение подобных промашек в технологии производства нередко приводит к быстрому разрушению материала.
Методики изготовления
Существует несколько способов производства жаропрочного бетона своими руками. Прежде всего, получить материал можно, используя готовую сухую смесь, которая обладает всеми нужными составляющими. Более сложный вариант предполагает самостоятельное смешивание компонентов в необходимых пропорциях.
Оптимальным решением является применение первой методики, поскольку при производстве жаропрочных смесей в заводских условиях используются наилучшие компоненты. К тому же в данном случае тщательно соблюдается технология изготовления. В результате потребитель получает возможность использовать готовую к применению смесь наивысшего качества. Достаточно лишь добавить растворитель или воду.
При самостоятельном изготовлении для приобретения материалом огнеупорных качеств в смесь целесообразно добавлять следующие компоненты тонкого помола: андезит, шамотный бой, хромитовую руду, магнезитовый цемент. Результатом правильного подбора ингредиентов и соблюдения пропорций становится материал, который выдерживает повышенные температуры, не разрушаясь.
Инструменты и материалы
Прибегая к собственноручному , можно заметно сэкономить, отказавшись от услуг мастеров. Однако прежде чем приступать к изготовлению смеси, рекомендуется подготовить необходимые инструменты и материалы. Здесь потребуется следующее:
- оборудование для смешивания компонентов бетона;
- лопатка-кельма;
- тачка для транспортировки материалов;
- совковая лопата;
- распылитель для воды;
- деревянная опалубка, формы для разливки;
- песок, гравий, гашеная известь, жаропрочные компоненты;
- портландцемент.
Особенности изготовления
При изготовлении огнеупорного цемента в бетономешалку помещаются предварительно подготовленные сухие компоненты (соотношение цемент-песок составляет 1:4). После формирования однородной смеси добавляется вода в количестве, необходимом для достижения тестообразной консистенции. Так как огнеупорные строительные основы отличаются специфическими характеристиками вязкости и быстро затвердевают, добавляя воду, лучше ориентироваться на рекомендации изготовителя цемента.
Готовую смесь распределяют по формам, заливают в опалубку или используют в качестве вяжущего материала при кладке огнеупорного кирпича. Применяя глиноземистые наполнители, после добавления воды действуют крайне оперативно, что позволяет избежать преждевременного схватывания раствора.
При необходимости подготовки незначительных объемов раствора с использованием портландцемента смешивать компоненты можно вручную. Удобно использовать для этого широкие емкости – глубокие тазы, ванны, корыта.