Особенности и самостоятельное изготовление жаростойкого бетона

Характеристики: плюсы и минусы

Не только из-за привлекательной внешности новый материал ценится строителями: как профессионалами, так и любителями. В «превосходном списке» декоративной разновидности следующие качества:

1. Стойкость к жаре и холоду. Ему ни страшны перепады: ни максимально низкие температуры (-50°), ни аномально высокие (+50°). Он выдерживает около 300 циклов замораживания/разморозки.
2. Высокая сопротивляемость ударным нагрузкам, сжатию, изгибанию и истиранию. Этими характеристиками материал обязан высококачественным пластификаторам, другим добавкам.
3. Нейтральность к жирам, нефтепродуктам, кислотам, щелочам и другой продукции химической промышленности.
4. Антистатичность: бетон не накапливает электрический заряд, поэтому почти не притягивает пыль.
5. Стойкость к ультрафиолету: цветному бетону не страшны солнечные лучи, он не выгорает.
6. Максимальная прочность, если сравнивать декоративный вид с обычной цементной смесью.

Если попробовать поискать недостатки, то обнаружится всего один существенный минус. Это высокая стоимость работ, особенно когда речь идет о печатном виде декоративного бетона. Те, кто уже «обзавелся» декоративным бетонным покрытием, сделанным профессионалами или своими руками, отмечают еще одну особенность. Бетон боится металлических лопат, которыми убирают снег. Такие инструменты оставляют на нем царапины. По этой причине рекомендуют использовать не «железяки», а только пластмассовые изделия.

Как приготовить жаропрочный бетон своими руками: Пропорции и инструкция +

Жаропрочный бетон – это вид бетона, который используется под долгим воздействием высокой температуры (не более 1580°С, огнеупорный 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 отопительные печи, мангалы, бани, сауны, камины и дымовые трубы.

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

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.

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.

Общее описание

В большинстве случаев даже обычный бетон не требует дополнительной противопожарной защиты из-за его стойкости к возгоранию. Этот негорючий материал имеет медленную скорость передачи тепла. Структурная целостность остается неизменной под воздействием пламени.

Огнезащитные свойства жаропрочного бетона довольно просто понять. Основные компоненты этого материала: цемент (известняк, глина и гипс) и агрегатные химические элементы, которые делают его по факту жаростойким. Материал также имеет медленный темп передачи тепла, а это значит, что бетонные стены в доме выступают в качестве некой пожарной защиты, укрывая смежные комнаты от пламени и поддерживая свою структурную целостность, несмотря на воздействие жара от огня.

Какие же именно свойства бетона делают его жаропрочным: это способность материала оставаться твердым под воздействием огня, пока все вокруг горит. Определение огнестойкости строительного материала учитывает скорость теплопередачи и горючести этого материала при переменных условиях, таких как:

• температура огня;
• вентиляция;
• источников топлива в здании.

Стоит заметить, что не так часто можно встретить применение жаростойкого бетона при строительстве зданий. Как правило, этот материал необходим для постройки особых целей:

• аварийные зоны в закрытых конструкциях (туннельные аварийные выходы);
• общая улучшенная огнестойкость для инфраструктуры;
• огнезащитное сооружение для членов правительства.

Существует ряд некоторых особенностей при изготовлении этого жаростойкого материала. Они заключаются в следующем:

• достижение максимальной огнестойкости основано на составе используемых компонентов;
• сопротивление может быть значительно увеличено путем использования специальных элементов;
• использование специальных пластмассовых волокон (ПВ) значительно увеличивает сопротивление по отношению к огню;
• использование отобранного песка повышает стойкость цементной матрицы.

Технология обжига сырца

Схема обжига кирпича в промышленной печи.

Укладывать кирпич в бочку нужно, обеспечивая незначительные зазоры для качественного прогревания. По той причине, что у вас нет промышленной печи, такие работы можно произвести с использованием обычной бочки, объем которой должен быть равен 250 л.

Первоначально предстоит подготовить котлован для костра, глубина которого равна 50 см. Бочку нужно лишить дна, установив ее на костер на ножки, длина которых ограничена 20 см. Это позволит более комфортно поддерживать и регулировать огонь, тогда как прогрев глиняного кирпича окажется равномерным.

После укладки кирпича на основе глины в бочку ее нужно закрыть стальным листом, в качестве которого допустимо использовать извлеченное дно. Этот этап займет период 18-20 часов, в течение этого времени необходимо поддерживать огонь. После бочку нужно оставить для остывания, крышку открывать не нужно. Уменьшать огонь следует постепенно. Спустя 5 часов после остывания бочки и кирпичей можно извлекать готовые изделия.

Инструменты для изготовления кирпича: 1 – толкун, 2 – настил, 3 – песок с совком, 4 – глина с лопатой, 5 – творило, 6 – скоба или скребок.

Изделия из глины могут иметь в составе ингредиенты, добавленные и смешанные в разных пропорциях. Таким образом, для получения самана нужно первоначально подготовить габаритный контейнер, который обладает низкими бортиками. Такая емкость удобна для перемешивания смеси. Для затворения нужно использовать комбинацию двух видов глины, одна из которых — тощая, другая — жирная. В составе должна быть еще и солома, конечная пропорция выглядит следующим образом — 1:1:5. К упомянутым составляющим нужно добавить воды, а после перемешать лопатой. Если для кирпича вы решили использовать указанную рецептуру, то перед стартом работ солому предстоит измельчить. Если пренебречь этим требованием, то комки станут причиной понижения прочностных характеристик кирпича. Предпочтительнее использовать пшеничные стебли, которые прошли качественную сушку.

По желанию при самостоятельном производстве изделиям, в основе которых есть глина, можно придать размеры, отличные от стандартных габаритов.

Водостойкие характеристики кирпича, в составе которого необожженная глина, не слишком высоки, по этой причине, если изделия лягут в основу наружных стен, то их необходимо защищать от воздействия влаги. Для этого длину свесов крыши не стоит делать меньше 60 см, кроме того, швы нужно тщательно перевязывать. Проемы нужно располагать не ближе чем в 1,5 м от углов. Как только стены будут сложены, а дом усядет, поверхность стен предстоит оштукатурить, а в качестве альтернативного решения для защиты можно использовать облицовку сайдингом.

Схема проверки качества кирпича путем его раскалывания.

Если вы решили заняться кирпичом, состав которого лишен соломы, то взамен нее в раствор необходимо добавить небольшое количество песка. Пропорция при этом остается той же. Предпочтительнее для этого использовать мелкозернистый чистый кварцевый песок.

После обжига нужно проанализировать размеры и правильность форм кирпича, а также его качество. Для анализа качественных характеристик одно изделие нужно расколоть молотком. При хорошем обжиге цвет изделия окажется одинаковым, что касается и структуры на всем разломе. Тест над кирпичом на этом не окончен. Бой нужно еще залить водой, оставив на некоторое время. Если материал хорошо обожжен, то цвет и структура окажутся одинаковыми по всей поверхности.

Таким образом, керамический кирпич можно изготовить самостоятельно, не имея пресса и иного сложного промышленного оборудования.

Основные виды тяжелого огнестойкого бетона

Состав огнеупорного бетона может быть разным, что зависит от нужных характеристик, используемых материалов и их пропорций. Тяжелых бетонов существует несколько видов, ниже рассмотрены основные из них.

Бетон на портландцементе и шлакопортландцементе

Это самый распространенный вид жаростойких бетонов, отличающийся невысокой стоимостью, отработанной технологией приготовления и использования, хорошей прочностью. Обычно такой бетон выбирают для сооружения дымовых труб, тепловых агрегатов, создания огнестойких конструкций атомных электростанций и т.д.

Класс прочности должен быть в диапазоне В15-В40. В приготовлении используют цемент М400 и выше, добавляют лишь активные минеральные вещества (топливная зола, шамот, доменный шлак и т.д.). Наиболее прочный бетон получается с включением в состав шамотной добавки тонкого помола.

В шлакопортландцементе предусмотрена технологией добавка металлургического доменного шлака, поэтому смесь может применяться для замеса бетонов с предполагаемым воздействием температуры не больше +700С.

На глиноземистом алюминатном цементе

Из этих веществ готовят бетоны с классом термостойкости в диапазоне И8-И18. Основным минеральным составляющим такого цемента является моноалюминат кальция, высокоглиноземистого – диалюминат кальция. Если не вводить в состав никаких дополнительных добавок, бетон выдержит максимум +1300С, если включить заполнитель из корунда и оксида алюминия, можно повысить температурный режим до +1650С и больше.

Основные свойства конструкций из глиноземистых цементов:

• Минимальная термическая усадка, небольшое линейное расширение в процессе нагрева
• Высокий показатель механической прочности
• Сохранение стабильного состояния при резких перепадах температуры
• Теплопроводность минимальная
• Уже через сутки после заливки конструкции могут эксплуатироваться

Жидкое стекло в качестве вяжущего жаростойких бетонов

До того, как приготовить жаропрочный бетон из жидкого стекла, необходимо тщательно изучить состав смеси. Применяют калиевые/натриевые составы, благодаря которым огнеупорные бетоны могут эксплуатироваться при температуре +800-1600С.

По структуре жидкое стекло может быть высокомодульным (обозначается буквой В), среднемодульным (Б) и низкомодульным (буква А).

Что важно знать о жидком стекле:

• Лучшие показатели натриевого стекла в качестве вяжущего для огнеупорной смеси – при силикатном модуле 2.0-3.5, калиевого – 2.5-4.0.
• Жидкое стекло твердеет долго, поэтому в смесь добавляют разные отвердители (соединение кремниефторида натрия, фторсиликат щелочных металлов). Кроме быстрого твердения, эти вещества способствуют повышению прочности, плотности раствора. Также для ускорения твердения можно добавлять феррохром, шлаки ферромарганца, нефелиновый шлам.
• Стоит отметить, что в состав смесей могут вводиться разнообразные пластификаторы, тонкомолотые добавки, регуляторы, присадки для лучшей удобоукладываемости.
• На кубический метр бетона нужно примерно 250-400 кг/м3 вяжущего, отвердителя – 0.1-0.2 частей от веса вяжущего. Заполнителя понадобится около 0.12-0.3 веса жидкого стекла.
• Раствор на базе жидкого стекла замешивают на объекте, так как заливать смесь нужно в течение получаса. Укладка производится при температуре минимум +15С, влажность должна составлять максимум 70%.

Общее описание

В большинстве случаев даже обычный бетон не требует дополнительной противопожарной защиты из-за его стойкости к возгоранию. Этот негорючий материал имеет медленную скорость передачи тепла. Структурная целостность остается неизменной под воздействием пламени.

Огнезащитные свойства жаропрочного бетона довольно просто понять. Основные компоненты этого материала: цемент (известняк, глина и гипс) и агрегатные химические элементы, которые делают его по факту жаростойким. Материал также имеет медленный темп передачи тепла, а это значит, что бетонные стены в доме выступают в качестве некой пожарной защиты, укрывая смежные комнаты от пламени и поддерживая свою структурную целостность, несмотря на воздействие жара от огня.

Какие же именно свойства бетона делают его жаропрочным: это способность материала оставаться твердым под воздействием огня, пока все вокруг горит. Определение огнестойкости строительного материала учитывает скорость теплопередачи и горючести этого материала при переменных условиях, таких как:

• температура огня;
• вентиляция;
• источников топлива в здании.

Стоит заметить, что не так часто можно встретить применение жаростойкого бетона при строительстве зданий. Как правило, этот материал необходим для постройки особых целей:

• аварийные зоны в закрытых конструкциях (туннельные аварийные выходы);
• общая улучшенная огнестойкость для инфраструктуры;
• огнезащитное сооружение для членов правительства.

Существует ряд некоторых особенностей при изготовлении этого жаростойкого материала. Они заключаются в следующем:

• достижение максимальной огнестойкости основано на составе используемых компонентов;
• сопротивление может быть значительно увеличено путем использования специальных элементов;
• использование специальных пластмассовых волокон (ПВ) значительно увеличивает сопротивление по отношению к огню;
• использование отобранного песка повышает стойкость цементной матрицы.

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:

Направления использования

Цемент жаростойкий можно применять для самых различных работ в сфере строительства. Однако из-за высокой стоимости его принято использовать для возведения построек и конструкций, находящихся под воздействием высокой температуры. Подобное решение особенно востребовано для промышленных помещений и частных домов.

Список основных сфер использования выглядит следующим образом:

1. Организация монолитной футеровки при проведении ремонтных и восстановительных работ с тепловым и плавильным оборудованием, которое эксплуатируется в температурном режиме до +1600°C.
2. Обустройство конструкций из железобетона, устойчивых к высокому нагреву.
3. Производство блоков и кирпичей с огнеупорными характеристиками.
4. Изготовление раствора для кирпичной кладки и обмазки банных печей.
5. Создание клеевых основ для нефтеперерабатывающей промышленности.
6. Возведение печей для производства стекла.
7. Сооружение каминов и печей для жилых объектов.
8. Монтаж систем дымоотвода.

Жаростойкие смеси необходимы и для горной или металлургической сферы деятельности. Еще они незаменимы для обустройства тоннелей, подложек и прочих конструкций, подвергающихся усиленному нагреву.

Как приготовить состав?

Изготавливая в домашних условиях жаропрочный бетон своими руками, выполняйте работы, соблюдая последовательность операций:

• Засыпьте в бетоносмеситель измельченный базальт (гравий), просеянный песок, огнестойкий цемент и известь, соблюдая следующую пропорцию — 6:4:4:1.

• Дополнительно введите измельченный до пылеобразного состояния доменный шлак и пемзу, а также добавьте зольную пыль.

  Предлагаются два варианта приготовления жароупорного бетона: из сухой смеси или путем смешивания набора ингредиентов

• Добавляйте воду ограниченными объемами, осуществляя смешивание. Перемешивайте до обеспечения однородности состава и требуемой консистенции.

На этом этап подготовки смеси закончен. Следующая стадия — заливка.

Процесс заливки достаточно простой:

• заполните смесью опалубку или форму, производя непрерывную заливку;
• уплотните массив, удалите воздушные пузыри. Производя вибрационное уплотнение, ограничьте продолжительность работы, не позволяя наполнителю осесть на дно формы.
• спланируйте поверхность массива, удаляя излишки смеси мастерком.

Заключительный этап по изготовлению продукции из жаростойких композитов — сушка. Огнестойкие материалы обладают повышенной чувствительностью к процессу гидратации. Для обеспечения нормального протекания гидратации следует обеспечить минимальное испарение влаги, накрыв поверхность формы или опалубки. Это позволит снизить тепловые потери, замедлит темпы испарения влаги.

К демонтажу опалубки приступайте после остывания и окончательного твердения массива. Желательно на протяжении нескольких дней увлажнять готовое изделие, повышая его механические свойства.

Раствор для кладки: приготовление ингредиентов

Определение жирности глины.

Для конструкций, которые будут постоянно испытывать высокие тепловые нагрузки, не подходит обыкновенный цементный раствор. Чтобы положить печь или камин, используют смесь из песка и глины, соотношение которых различается в зависимости от жирности глины. Для того чтобы самостоятельно замесить такой раствор, понадобятся:

• шамотный песок;
• молотая огнеупорная глина;
• мелкое строительное сито;
• соль;
• цемент;
• вода.

Добавление цемента в такой состав необязательно, и добавляется он в небольшом количестве. Смесь должна обладать высокой пластичностью, не иметь комьев и быть однородной. Это обеспечит впоследствии прочную связь между кирпичами, такая смесь не растрескается и не даст при высыхании большую усадку.

Если в основе смеси лежит жирная глина, она может хорошо размазываться по кирпичу, и шов с ее использованием будет красив и очень тонок. Эту смесь не рекомендуется использовать для печных работ, так как в процессе высыхания очень велика ее усадка. Если же взять тощую глину, смесь не будет усаживаться, но и прочность в необходимой мере не обеспечит, так как будет крошиться и трескаться.

Пропорции и состав жаростойкого бетона

Чтобы получить полноценную строительную смесь с заведомо правильными эксплуатационными характеристиками, надежнее заказывать ее изготовление на специальном производстве. Но если есть необходимость в самостоятельном создании материала, рекомендуется использовать готовую смесь цемента.

Чтобы найти подходящую основу, следует выбирать смеси со следующими обозначениями:

• АСБС – сухая алюмосиликатная смесь, которую используют в сфере тепловой энергетики и металлургической промышленности;
• ШБ-Б – сухой материал, основанный на шамотном компоненте, с его помощью обустраивают огнезащитные слои в люках, лазах либо амбразурах горелок, где температура достигает 1300 градусов;
• ВГБС – материал с большой долей глиноземных компонентов, применяется при футеровке внутренних поверхностей разливочных ковшей в металлургии, печных стен, где температуры поднимаются до 1750 градусов;
• СБК – состав с корундовым наполнителем, используется с теми же целями, что и ВГБС, но рассчитан на температурные значения до 1800 градусов;
• ТИБ – бетоны с теплоизоляционными характеристиками, с помощью которых производят футеровку теплового оснащения и оборудования, применяют при ремонтных работах с футеровкой;
• СБС – саморастекающийся материал, применяется для создания объектов промышленности, в которых уровень температуры поднимается до 1500 градусов;
• СББА – арматурная смесь, применимая для футеровки оборудования, в котором температура достигает 1700 градусов.

В зависимости от предназначения огнеупорных компонентов их перед добавлением следует измельчить до состояния порошка или щебня.

Заключение

После окончания работ по приготовлению огнеупорного материала нужно вымыть и очистить оборудование. Удалить остатки застывшего раствора с инструментов необходимо сразу после его применения, так как на следующий день это будет сделать сложнее.