Жаростойкие бетоны. Жаропрочный бетон: виды материала по температурным режимам. Область применения. Конструкционные материалы

Родился в Англии в 1961, живет в Монреале, Канада. Член Асоциации Печников Северной Америки. Занимается печным делом более 20 лет и специализируется в основном на строительстве финских противоточных печей в различных вариантах. Область интересов: нестандртные облицовки из старинного кирпича, дизайн в стиле Арт-Деко, история печного дела. В наполнении своего сайта www.pyromasse.ca придерживается политики "open sourse".

Перевод: 12.02.2011

Огнеупорный бетон для печей - приготовление на объекте

Выбор смеси для приготовления огнеупорного бетона, пригодного для использования при кладке печи, может вызвать затруднения. К нему предъявляются следующие требования: высокая плотность, крупные зерна и хорошая устойчивость к тепловому шоку. Огнеупорный бетон, используемый здесь - Mount Savages Heatcrete 24 ESC (24 f. extra strength course). Статья описывает формирование, заливку, и извлечение из формы четырех бетонных модулей, используемых в постройке печи с духовкой непрямого нагрева. Статья обрисовывает в общих чертах методы обычной работы на объекте. Оборудование и методы в условиях мастерской, конечно, могут быть намного лучше.

Предстоит залить 4 формы. Сверху вниз, по часовой стрелке. Подина, задняя плита, верхняя плита и перемычка печи. Форма для подины темная, так как сделана из фанеры, используемой для формовочных работ. Как только формы собраны, они должны быть уплотнены, чтобы препятствовать испарению воды во время реакции, и позволить легко извлечь отливки. Формы могут быть покрыты полиэтиленом, или обработаны растительным жиром и силиконом. Оба метода пригодны, здесь описан метод, использующий растительный жир. Полиэтилен дает законченным модулям блестящую поверхность, типа отделки, которая легко чиститься. Такой блеск, однако, может значительно препятствовать удалению механически-связанной воды во время нагрева. Поверхность модулей от форм, обработанных жиром значительно более пористая.

Перед заливкой огнеупорого бетона все формы уплотняются. Силикон накладывается на все места стыков. Поверхности форм тщательно намазываются растительным жиром.

Полоска керамической бумаги помещена в основание формы для разгрузочной перемычки. Она сформирует углубление, куда будет положена такая же полоска, когда перемычка будет установлена. Бумага должна быть покрыта полоской полиэтилена, чтобы остановить впитывание смеси во время вибрации формы.

Смесь должна быть идеально перемешана в механической мешалке. Большое количество смеси практически невозможно перемешать вручную. Производители рекомендуют определенное количество воды. Один и три четверти галлона (7,7 л) воды на 50 фунтовый (22,5 кг) мешок смеси, кажется, слишком мало. Хотя после тщательного размешивания смесь хорошо виброукладывается на место. Даже небольшой избыток воды может значительно повредить готовые модули.

Используемая вода должна быть чистой. Как вода, так и сухая смесь должны быть относительно теплыми во время затворения, и содержаться в тепле до и во время реакции и после заливки. 15-20 С оптимально. Если приходиться заливать при низкой температуре и подогревать материалы, то важно не перегреть, иначе смесь начнет схватываться до того, как будет уложена.

Из-за того, что смесь такая жесткая, важно работать быстро. Огнеупорный бетон помещен в форму. Лучше заполнить форму с избытком и удалить лишнее, чем недозаполнить и добавлять потом. Бетон должен быть помещен в форму мастерком, прежде, чем будет вибрироваться. Изображения показывает огнеупорный бетон после вибрирования в течение одной минуты. Хотя вплоть до этого момента смесь казалась слишком сухой, она отлично заполнила формы после однократного вибрирования.

Виброукладка огнеупорного бетона с помощью перфоратора. Видео, 11 сек.

Виброукладка, удаление воздушных пузырьков. Видео, 12 сек.

Формы прибиты к листу фанеры, которая лежит на другом листе фанеры. Это делает вибрирование более эффективным, особенно при работе на бетонном полу. Вибрирование производиться отбойником или перфоратором. Помещая сверло в деревянную часть формы, форма вибрируется, заставляя бетон садиться, а захваченные пузырьки воздуха всплывать на поверхность.

Эти три формы для огнеупорного бетона устроены так, что средняя и две внутренних поверхности внешних частей, не могут легко вибрироваться, и особое внимание должно быть уделено вибрированию именно этих частей.

Вибрирование укладывает огнеупорный бетон и удаляет воздух, но это также заставляет крупную фракцию оседать к основанию формы, выдавливая более мелкую вверх. Поскольку это приводит к неоднородности состава, то форма не должна вибрироваться дольше, чем необходимо.

Внешние поверхности модулей, обращенные к огню, нужно оставить грубыми и не затирать мастерком. После заливки формы должны быть плотно покрыты пластиком, и весь воздух удален из-под него разглаживанием рукой. Хорошо пристрелить пластик к формам степлером, чтобы углы не подняло коварными ночными ветрами.

Формы, выстеленные полиэтиленом.

Теже формы, залитые бетоном и укрытые полиэтиленом.

Выдерживание сильно влияет на крепость готового изделия. Рабочее пространство должно быть теплым при выдерживании. Экзотермическая реакция гидравлического схватывания огнеупорного бетона начнется спустя несколько часов после заливки, в зависимости от количества воды и температуры материалов. Реакция сделает изделие весьма горячим, поскольку это продолжается несколько часов. Важно, что бы изделие было тщательно укрыто, чтобы предотвратить потери воды через испарение во время реакции. Хотя я вынимаю и использую модули через день после заливки, как только они остыли, лучше оставить в их формах в течение дополнительных двух дней. Если они вынуты через день, то лучше держать их влажными в течение нескольких дней

Перемычка парит при экзотермической теакции. Видео, 18 сек.

Изготавливая формы для огнеупорного бетона, необходимо работать точно. Поверхности модулей, уплотняемые керамической бумагой в 1/8 дюйма (3 мм), должны быть прямыми и квадратными, чтобы все было нормально.

Внутренняя поверхность подины духовки печи была отлита в слегка смазанную жиром деревянную форму. Вероятно, предпочтительней отлить ее в полиэтилен, поскольку это обеспечит более гладкую поверхность, которая является менее водопроницаемой и которую легче чистить.

Как правило, жаропрочный бетон используется при возведении дымовых труб, печей, как в промышленном, так и в жилищном строительстве. Изготовленный в соответствии со всеми требованиями технологии, материал обеспечивает высокую безопасность и надежную защиту. В зависимости от назначения строители используют разные варианты материала: легкий, плотный или ячеистый. Подобный бетон может использоваться и в качестве термоизоляционного материала. Работать с данным материалом необходимо так, как и с обыкновенным бетоном, ввиду чего затраты на проведение строительных работ заметно снижаются. Помимо этого, вы можете сделать такой бетон своими руками. Данный материал отлично выдерживает температурные перепады, не меняет своих качеств после нагревания, и поэтому является лучшим вариантом при строительстве разного рода специализированных объектов.

Особенности выбора термопрочного бетона

Для того чтобы сделать такой , в состав нужно добавить глиноземный цемент, асбест, бариевый цемент, а также жидкое стекло.

Добавки делают материал пригодным для применения в местах с повышенными температурами, к примеру, для строительства печи.

В состав обыкновенного стройматериала входят элементы, которые в процессе нагревания проходят процесс обезвоживания или дегидрадации. Подвергшаяся подобному испытанию конструкция ввесьма быстро трескается и разрушается, остановить процесс бывает почти невозможно. Чтобы избежать подобных неприятностей, в местах с высокой температурой необходимо использовать жаропрочный бетона.

Рассматривая состав такой смеси, можно отметить повышенное содержание разного рода примесей. Каждый элемент в составе смеси выполняет определенную роль, связывая материал при повышении температуры, повышая его прочность.

Жаростойкий бетон своими руками: подбор состава

Вы можете изготовить такой бетон своими руками на основе одного из следующих вяжущих: шлакопортландцементе или портландцементе, глиноземистом, высокоглиноземистом или периклазовом цементах, а также на жидком стекле. В жидкое стекло и портландцемент вводятся различные тонкомолотые добавки. В зависимости от показателя объемного веса жаростойкий бетон делится на легкий и обычный (к легким относятся материалы с объемным весом в высушенном состоянии не более 1500 кг/м3).

Для затворения жаропрочного бетона на периклазовом цементе используется водный раствор сернокислого магния. Для обеспечения твердения термостойкого бетона на жидком стекле при нормальной температуре нужно вводить кремнефтористый натрий и прочие материалы, к примеру, нефелиновый шлам (отходы глиноземного производства) либо доменный гранулированный шлак.

В качестве тонкомолотых добавок используются пылевидные или тонкоизмельченные материалы: бой шамотного или магнезитового кирпича, хромитовая руда, цемянка, куковой шамот, гранулированный доменный шлак, пемза, андезит, зола-унос, лессовый суглинок. Для легких жаропрочных смесей используется бой диатомового или шамотного кирпича, керамзит, зола-унос и цемянка.

В качестве крупного (5-25 мм) и мелкого (0,15-5 мм) заполнителей используются дробленые материалы: дунит, титано-глиноземистый шлак, бой магнезитового магнезитохромитового, хромитовая руда, шамотного или высокоглиноземистого кирпича, бой обыкновенного глиняного, талькового и полукислого кирпича, кусковый шамот, диабаз, базальт, доменный отвальный шлак, артикский туф, андезит. В легких жаростойких бетонах используются вспученные перлит или вермикулит, керамзит. Заполнители и тонкомолотая добавка подбираются в соответствии с видом вяжущего вещества, температурой и условиями службы бетона.

Использование жаропрочного бетона позволяет сократить сроки строительства тепловых агрегатов, уменьшает затраты труда и снижает стоимость работ.

Пошаговая инструкция по приготовлению жаропрочного бетона

Подготовьте инструменты для работы:

1. Мастерок.
2. Лопату.
3. Тачку или бетономешалку.
4. Гравий.
5. Опалубку.
6. Огнеупорный цемент.
7. Песок.
8. Распылитель.
9. Гашеную известь.
10. Пластиковый лист.
11. Шланг или другие водоснабжения.

Доставьте тачку или бетономешалку в области работы. У вас должен быть доступ к воде, которую можно будет легко добавить в строительный состав, промыть инструменты и площадку и т.д.

Огнеупорный цемент очень сильно впитывает влагу, его надо держать только в сухом помещении.

Материалы смешиваются в пропорции 3:2:2:0,5, т. е. вы берете 3 части гравия на 2 части печка, 2 части огнеупорного цемента и на 0,5 части гашеной извести. Придерживайтесь данного соотношения вне зависимости от необходимого объема теплопрочного состава.

Поместите песок и гравий в тачку, корыто или бетономешалку. Добавьте гашеную известь и огнеупорный цемент поверх гравия и песка. Смешайте сухие ингредиенты при помощи лопаты. Смешивайте до тех пор, пока не будет достигнуто равномерное распределение ингредиентов.

Добавьте в смесь воду. Сухая смесь и вода перемешиваются. Воды необходимо добавить столько, пока смесь не станет нужной консистенции. Продолжайте добавлять воду в смесь до тех пор, пока бетон не наберет рабочую густоту. Проверить это очень просто — слепите из смеси ком, как будто снежок, и если он не разваливается и не расплывается, значит, воды достаточно.

С помощью лопаты заполните опалубку или форму, предназначенную для заполнения, бетонным раствором. При помощи шпателя необходимо соскрести излишки бетона. Выровняйте поверхность.

Поверхность необходимо периодически сбрызгивать водой. Это предотвратит слишком быстрые влагопотери в процессе отверждения материала и позволит избежать его растрескивания. Можете накрыть влажный бетон полиэтиленовой пленкой на двое суток.

Спустя двое суток удалите полиэтиленовую пленку. Дайте бетону высохнуть в течение как минимум 2 суток перед попыткой удалить опалубку. Теперь останется лишь подождать, пока бетон наберет прочность (около 3 недель). После этого поверхность можно будет использовать.

Для футеровки топок в конструкциях газоходов, дымовых труб при строительстве тепловых электростанций, в элементах защитных стен и перекрытий АЭС применяют жаростойкие бетоны. Обычный тяжелый цементный бетон пригоден для изготовления строительных конструкций, подвергающихся длительному воздействию температуры лишь до 200° С. В зависимости от предельно допустимой температуры применения жаростойкие бетоны разделяют на классы - от 3 до 16 (предельная температура применения соответственно от 300 до 1600). Их также классифицируют:
- по огнеупорности - на жароупорные с огнеупорностью ниже 158СС, огнеупорные - от 1580 до 1770°С и высокоогнеупорные - свыше 1770°С;
по плотности в высушенном состоянии - на тяжелые с ро> 1500 кг/м3 и легкие- ро< 1500 кг/м3;
по виду применяемого вяжущего - на портландцементе, шла-копортландцементе, глиноземистом цементе, жидком стекле, периклазовом цементе, алюмофосфатной связке и др. На портландцементе, быстротвердеющем цементе и шлако-портландцементе изготавливают бетоны классов от 3 до 12 в зависимости от вида заполнителей и тонкомолотых добавок.
В качестве тонкомолотых добавок применяют целый ряд дисперсных материалов, обладающих активностью по отношению к СаО, - на основе золы-уноса, глиняного кирпича, доменного гранулированного шлака, шамота. Тонкомолотые добавки вводят в бетонные смеси обычно, когда максимальная температура службы бетона превышает 350°С, количество их назначается, как правило, не менее 30% массы смешанного вяжущего - 100- 150кг/м3, но при применении чистоклинкерного портландцемента и повышении температуры эксплуатации бетона может достигать 600 - 700 кг/м3. Реакционная способность добавок по отношению к СаО при повышенных температурах возрастает, когда кремнезем или другие оксиды (глинозем, оксид хрома) в добавках находятся в аморфном или стекловидном состоянии. Так, реакция взаимодействия между СаО и аморфным кремнеземом идет уже при 500 - 600°С, а для кристаллического кварца она только начинается при 600 °С. Использование добавок, содержащих кварц, нежелательно и из-за способности его к полиморфным превращениям, вызывающим нарушение структуры. Нежелательно также использование таких добавок как глины, диатомит и других, приводящих к значительному увеличению усадочных явлений. Для повышения огнеупорных свойств бетонов применяют соответствующие добавки из огнеупорных материалов - хромита, магнезита, хромомагнезита. Степень измельчения добавок должна быть примерно такая же, как и цемента, от нее в значительной мере зависит их реакционная способность.
На рис. 8.27. приведены по данным К. Д. Некрасова кривые изменения прочности при сжатии цементного камня в зависимости от вида тонкомолотой добавки. Введение тонкомолотой добавки уменьшает, как правило, сброс прочности особенно после воздействия температуры 600°С. Лучшие результаты получены при введении тонкомолотого шамота. Введение в цемент тонкомолотых добавок, не содержащих компонентов способных связывать оксид кальция и улучшать жаростойкие свойства цементного камня, приводит к резкому падению прочности.
Огнеупорность портландцемента в зависимости от минералогического состава находится в интервале 1700- 1750°С. Введение тонкомолотых добавок приводит к значительному снижению огнеупорности за счет образования эвтектик. Только такие добавки как тонкомолотый хромит не образуют эвтектик и повышают огнеупорность.
Предельная рабочая температура жаростойких бетонов определяется температурой деформации (размягчения) под нагрузкой 0,2 МПа. Температура начала размягчения портландцемента без тонкомолотых добавок находится в пределах от 970 до 1130°С, а температура 40%-ной деформации от 1370 до 1480°С. Тонкомолотые добавки повышают температуру размягчения, если образуют при нагревании с цементом соединения, обладающие высокой огнеупорностью и незначительной растворимостью в расплаве. К таким добавкам относятся хромит и магнезит. Цементный камень без тонкомолотой добавки разрушается под действием нагрузки 0,2 МПа при температуре 1460°С, тогда как образцы с 3 мае.ч. магнезита при температуре более 1700°С.

При нагревании обычных цементных бетонов деструктивные процессы происходят не только в цементном камне, но и в заполнителях. Такие процессы обусловлены неравномерным температурным расширением полиминеральных кристаллических пород, каковыми являются, например, граниты. Непригодны в качестве заполнителей бетонов, работающих в условиях нагревания, материалы, содержащие свободный кварц (песчаник, кварцевые пески, кварциты и др.). Наиболее опасным является превращение (3-кварца в а-кварц при 573 °С, связанное с уменьшением плотности зерен и, соответственно, эффектом объемного расширения.
Обычные заполнители используют при температуре до 200"С. Известняки и доломиты, широко применяемые как заполнители для тяжелого бетона, начинают разлагаться примерно при 600°С, однако их нагрев уже до 200"С приводит к снижению прочностных характеристик бетона.
Выбор заполнителей для жаростойких бетонов зависит от максимальной температуры их эксплуатации. Заполнители из таких излившихся изверженных пород, не содержащих свободного кварца, как андезиты, диабазы, базальты, вулканические лавы, туфы, пеплы, пемза при введении в бетонные смеси тонкомолотых добавок могут использоваться в условиях температуры до 700 - 800°С. В таком же диапазоне температуры используются нераспадающиеся доменные отвальные шлаки с модулем основности не более 1, а также топливные шлаки и бой обыкновенного глиняного кирпича.
Для легких жаростойких бетонов используют в качестве заполнителей керамзит, перлит, вермикулит.
Наибольшее распространение как заполнитель жаростойких бетонов получил шамот. К шамотным относятся материалы с содержанием А12О3+ТЮ2 от 30 до 45%. Их получают обжигом огнеупорных глин и каолинов до спекания. Обожженный продукт сортируют, измельчают и рассеивают по фракциям.
Для жаростойких бетонов с наиболее высокой температурой применения в качестве заполнителей используют бой магнезитовых, хромомагнезитовых, корундовых и других огнеупоров.
Тяжелые жаростойкие бетоны на портландцементе изготавливают обычно классов В15 - В40.
Легкие жаростойкие бетоны имеют прочность, соответствующую классам В2,5 - В15 и плотность 500 - 1200 кг/м3. Минимально допустимая остаточная прочность бетонов после нагревания до 800°С составляет 30 - 50% начальной прочности.
При работе тепловых агрегатов жаростойкие бетоны подвергаются резким колебаниям температуры, что является одной из основных причин появления трещин и отколов на футеровке. Термическая стойкость бетонов зависит от вида вяжущих, заполнителей и тонкомолотых добавок, водовяжущего отношения. Для пор-тландцементных бетонов с шамотным заполнителем при нагреве до 800°С уже через 10- 15 циклов появляется волосяные, а 20- 25 циклов открытые трещины. Для повышения термостойкости бетонов применяют дисперсное армирование температуростойкими волокнами из асбеста, базальта и др. Для повышения термической трещиностойкости необходимо подбирать состав бетона с минимальным различием температурных деформаций крупного заполнителя и растворной части. Нагрев жаростойкого бетона на портландцементе желателен не ранее чем через 7 суток нормального твердения.
Важным показателем трещиностойкости жаростойких бетонов является усадка. Она обусловлена в основном усадкой цементного камня, которая возрастает не только с увеличением водоцемент-ного отношения, но и с повышением температуры нагрева. Усадка бетонов при сушке составляет 0,04-0,07%. При 800- 1100"С линейная усадка жаростойкого бетона возрастает до 0,2 - 0,7%. Величина усадки увеличивается с повышением расходов цемента и тонкомолотой добавки.
Коэффициент термического расширения жаростойкого бетона в основном зависит от расширения заполнителя и колеблется в интервале 4-11106. Качество жаростойких бетонов в значительной мере зависит от режима сушки и первого нагрева.
Жидкое стекло в качестве вяжущего для жаростойких бетонов применяют с модулем от 2,4 до 3,0 и плотностью от 1,36 до 38 г/см3. Ускорение твердения жидкого стекла и повышение прочности бетонов достигается введением добавки отвердителя - кремнефтористого натрия. Отвердителями жидкого стекла служат также нефелиновый шлам, феррохромовый шлак, технический глинозем, глиноземистый шлак, клинкерный портландцемент.
Бетоны на основе жидкого стекла используют при температурах 600 - 1600 °С, начальная прочность их на сжатие обычно не превышает 10 - 20 МПа, однако остаточная прочность после нагревания до 800°С значительно выше, чем для портландцементных бетонов - 50 - 90%. Эти бетоны при применении соответствующих заполнителей в условиях высоких температур стойки к кислотам (кроме НР), расплавам солей, другим агрессивным средам. Однако для ряда составов не допускается воздействие пара и воды.

Бетоны на основе глиноземистого и высокоглиноземистого (не менее 75% А12О3) цементов эксплуатируются при температурах 1300- 1700°С. При их изготовлении не требуются тонкомолотые добавки, заполнителями служат обычно хромит, электрокорунд и другие высокоглиноземистые материалы. Поскольку твердение глиноземистого цемента характеризуется высокой экзотермией при применении его в конструкциях, толщина которых превышает 400 мм, необходим интенсивный отвод тепла. Температура в толще бетона в первые сутки твердения не должна превышать 40°С, прочность бетонов на глиноземистом цементе соответствует классам В20 - В40 и достигается через 3 суток нормального твердения.
Огнеупорные бетоны, обладающие высокой термической стойкостью и сопротивляемостью истирающим воздействиям, получают с применением фосфатных вяжущих. Ими служит ортофос-форная кислота или ортофосфаты различной степени замещения. Тонкомолотыми добавками в таких бетонах являются обычно высокоглиноземистые (не менее 62% АI2О3) порошки. При нагревании ортофосфорная кислота вступает в реакцию с АI2О3, образуя высокоогнеупорные алюмофосфатные связки. Бетоны на алю-мофосфатных связках применяют при температурах нагрева до 1600 - 1800°С. Их прочность на сжатие достигает 70 МПа. После нагревания до 800 °С снижения прочности не наблюдается. Термическая стойкость - 39 - 60 водных теплосмен при начальной температуре 800"С. В отличие от жаростойких бетонов на других вяжущих алюмофосфатные бетоны вместо огневой усадки после нагревания до максимальной температуры характеризуются расширением (до 0,2%).

Нашел, сохранил все-таки.

Цементный раствор, жаростойкие бетонные смеси
Цементный раствор - самый прочный, он твердеет на воздухе и в воде. Приготавливается из цемента, песка и воды. Применяется для кладки фундаментов в сырых местах или на грунтах, насыщенных водой, а также труб выше кровли. Цементный раствор быстро схватывается (начало схватывания - 45 мин, конец - не позднее 12 ч). Применяется не позже часа с момента приготовления, при более длительных сроках снижает свою прочность. Марка, или прочность раствора на сжатие, бывает разная и зависит от количества составляющих материалов, а также марки цемента. Составы раствора - от 1:1 до 1:6.

Для приготовления раствора цемент и песок просеивают через сито с отверстиями 3х3 мм, отмеривая их объемными дозами. Нужное количество песка насыпают тонким слоем и сверху посыпают цементом, перемешивают до полной однородности, а иногда дополнительно просеивают через сито. В сухую смесь льют воду до нужной густоты.

Сложный раствор приготавливают из двух вяжущих и одного заполнителя: цемента, известкового теста и песка. Применяется для кладки фундаментов во влажном грунте и труб выше кровли. На одну часть цемента берут от одной до трех частей известкового теста и от шести до пятнадцати частей песка.

Раствор приготавливают двумя способами. Из цемента и песка готовят сухую смесь, затем известковое тесто разводят водой до густоты сметаны. Эти материалы предварительно отмеривают точными объемными дозами. В разведенное известковое тесто добавляют приготовленную порцию цементной смеси, все тщательно перемешивают. Для получения раствора нужной густоты добавляют воду и еще раз перемешивают.

Другой способ: из отмеренного количества песка и известкового теста приготавливают раствор, насыпают в него порцию цемента и все тщательно перемешивают. Цемент можно предварительно смешать с водой до сметанообразного состояния. Такой раствор пластичнее цементного, но он ниже по прочности. Его необходимо запасать в таком количестве, чтобы употреблять в дело за час с момента приготовления.

Жаростойкие бетонные смеси используют для изготовления монолитных очагов открытого огня или блоков для кладки печей и топливников. Технология приготовления - как и цементно-песчаного раствора. Применение бетона, как правило, требует сооружения опалубки и выдерживания его до 28 суток во влажном режиме. Свежеуложенный бетон (в опалубке) закрывают рогожами или стружками и обильно смачивают водой, особенно в течение первых трех - пяти дней. Хорошие результаты дает использование в этих целях полиэтиленовая пленка (паровой эффект).

Составы жаропрочных (огнестойких) бетонов в объемных частях:

Для очагов открытого огня
Цемент марки не ниже 400.1
Щебень из красного кирпича...2-2,5
Кварцевый песок или тонкомолотый красный кирпич...2-2,5
Тонкомолотый (пылевидный) шамотный песок..0,33

Для топливников
Цемент марки не ниже 400.1
Щебень из шамотного кирпича.2
Песок.2
Тонкомолотый (пылевидный) шамотный песок.0,33

В последнем рецепте меня лично настораживает "песок", у него коэффициент теплового расширения сильно отличается от цемента, возможно имелось в виду "шамотный песок".

В частном домостроении часто возникает вопрос использования бетона в средах повышенных температур: это сооружение каминов, дымовых труб, печей и очагов на открытом воздухе. Для этих целей целесообразно использовать именно жаропрочный бетон с добавками, придающих особые свойства стройматериалу.

Прежде чем говорить о составе и характеристиках материала, нужно отметить, что бетон это не нано материал, созданный по специальным технологиям. Главное свойство бетона это дешевизна и простота изготовления. Поэтому в качестве присадок для цементной смеси используются отходы различных отраслей промышленности: в основном горнодобывающей и металлургической. Поэтому не стоит удивляться, если вместо уникальных присадок, будут использоваться самые обычные отходы, вроде керамзитной крошки.

Еще один момент, который стоит прояснить – это количество присадок и жидкость для создания смеси. В составе цементной смеси редко присутствует больше одной присадки. Ее выбирают в зависимости от требуемых свойств будущего бетона. Нет смысла использовать более дорогую присадку для создания жароупорного бетона, если можно обойтись обычным наполнителем для жаропрочного. Все траты в строительстве должны быть целесообразными.

В состав любого бетона входит цементная основа, щебень разного дисперсного состава, песок и, по необходимости, присадки.

В качестве цементной основы может быть использован:

• Портландцемент или шлакопортландцемент
• Жидкое стекло
• Глиноземистый цемент

Как на обычной стройке, так и в условиях частного малоэтажного домостроения, наиболее приемлемыми являются различные марки портландцемента. Глиноземистый цемент производится далеко не во всех областях России, поэтому его доставка связана с дополнительными тратами, что значительно увеличивает цену материала.

Жидкое стекло это принципиально новый материал. Его использование связано с дополнительными тратами на оборудование, сырье и присадки. Поэтому его использование связано с куда большими тратами, нежели даже использование глиноземистых цементов. Цементы на основе жидкого стекла используют при строительстве зданий, к которым предъявляют повышенные требования прочности и надежности: научные учреждения, атомные и гидроэлектростанции, небоскребы повышенной высотности.

В зависимости от присадки формируется плотность конечного материала, но, вне зависимости от исходников, плотность жаропрочных составов бетона начинается от 1500 кг/м 3 .

Классификация жаростойкого бетона

Жаростойкий бетон из-за своих прочностных характеристик, используется не только по прямому назначению, но и в качестве теплоизолирующих материалов и как основа для несущих конструкций. Стройматериалы из жаростойкого бетона способны выдерживать давление от 200 до 600 МПа/см 2 , тогда как тот же показатель у обычного бетона в зависимости от качества начального сырья колеблется от 50 до 200. Поэтому было признано целесообразным классифицировать бетон по несколькими параметрам, чтобы облегчить выбор строительного материала для каждой конкретной задачи строительства.

По структуре

В зависимости от присадок меняется плотность цементной смеси, соответственно меняется вес 1 кубометра цемента и его характеристики. В связи с этим по структуре бетон разделяют на:

• Тяжелый
• Легкий
• Ячеистый

Тяжелый бетон подразумевает использование обожженные отходов горнодобывающей промышленности. Этот цемент отлично подходит для строительства высоких промышленных дымовых труб, опор многоэтажных зданий и строительства промышленных печей. В малоэтажном строительстве его применение нецелесообразно.

Легкий бетон создают в основном с помощью добавления в раствор керамзита, хотя допускается использование других обожженных синтетических присадок.

Ячеистый бетон содержит в своем составе пустоты с воздухом, что значительно увеличивает теплозащитные характеристики стройматериала, но уменьшает показатели прочности. В домашних условиях изготовить блоки жаростойкого бетона этого типа практически невозможно. Зато они находятся в свободной продаже на рынке строительных материалов. В качестве основы ограждающей или несущей конструкции этот материал не используют, зато он отлично подходит для ограждения стен от губительного воздействия открытого пламени или утепления конструкций.

По вяжущим компонентам

Как говорилось ранее, по вяжущим компонентам или цементной основе выделяют бетон на основе:

• Портландцемента
• Шлакопортландцемента
• Глиноземистых цементов
• Силикатного стекла

Конечно, идеальным вариантом для строительства стало бы силикатное стекло, но оно дорого в использовании. Портландцементы и шлакопортланд цементы практически одинаковы в своих эксплуатационных характеристиках. Но в шлакопортландцементы уже входят определенные добавки, которые могут затруднить использование присадок.

Для жаростойких бетонов более целесообразно использовать глиноземистую цементную основу, так как под воздействием высоких температур, этот материал не деформируется, только набирая прочность.

Но если термозащитные свойства таких блоков находятся на достаточно высоком уровне, то несущая способность куда меньше таковой у портландцемента.

Поэтому в условиях самостоятельного изготовления жаростойкого бетона, лучше использовать относительно универсальный портландцемент.

По способу применения

Сфера применения жаростойкого бетона достаточно велика, но конкретно способов применения раствора или блоков всего три:

• Для создания несущих конструкций стен или печей. Для малых печей, каминов и открытых очагов частных домов несущие характеристики различных подвидов жаростойкого бетона не критичны, но в условиях промышленного строительства, эта характеристика действительно важна. Поэтому дома можно использовать, например, легкие или ячеистые бетоны для формирования очага камина или печи. На большой стройке это недопустимо.
• Для внутренней облицовки камер сгорания. Существуют как огромные котлы, так и маленькие домашние печи. Что в первом, что во втором случае допускается создание несущей конструкции из не жаропрочных материалов с последующей облицовкой конструкций, соприкасающихся с открытым пламенем. Именно для облицовки этих внутренних пространств и используется жаропрочные бетоны.
• Для тепловой изоляции зданий. В этом случае облицовку проводят с внешней стороны ограждающих конструкций, и облицовка не соприкасается с пламенем. Для таких целей часто используют бетон с ячеистой структурой

По температурному режиму использования

Здесь стоит сказать о разнице в понятиях жаростойкого и жаропрочного бетона именно в зависимости от характеристики температурных режимов воздействия.

• Обычный бетон, не способный выдерживать температуру более 200 градусов без растрескивания и деформаций
• Жаростойкий бетон, выдерживающий температуру до 500 градусов. Этого типа вполне достаточно для домашнего камина, печи или открытого очага.
• Жароупорный выдерживает температуру до 1580 градусов.
• Огнеупорный 1580-1770 градусов
• Высокоогнеупорный способен выдерживать температуры свыше 1770 градусов.

По типу наполнителя

В качестве присадок может использоваться:

• Для обычного жаростойкого бетона используются доменные шлаки, измельченные пористые вулканические породы, керамзит и прочие искусственные измельченные заполнители. Перед запуском в продажу присадки обжигают и гранулируют.
• Для бетона с повышенными показателями жаропрочности используют обожженные и измельченные огнеупорные материалы: магнезит, корунд, шамотный кирпич.
• Для цементов из жидкого стекла используют продукты обжига глины и магнезита, называемые силикатами магния.

Технические требования к жаростойким растворам

• Способность выдержать температуру не менее 500 градусов
• Способность к сопротивлению на сдавливание от 200 МПа/см 2

Плюсы и минусы

Плюсов у этого материала достаточно много:

• Большой запас прочности
• Способность выдерживать высокотемпературный нагрев без деформации
• Хорошие теплоизолирующие качества
• Возможность использования, как в качестве скрепляющего вещества кладки, так и для изготовления строительных огнеупорных материалов.

Существует так же и ряд минусов:

• Чем выше целостность, тем ниже способность сопротивления высоким температурам и наоборот
• Уже готовая смесь не может храниться дольше 2-3 недель, иначе полученный бетон не может считаться жаростойким, так как не будет обладать требуемыми параметрами термозащиты

Сфера использования

Жаростойкие бетоны используются для строительства заводов электропромышленности, металлургии и химической промышленности. Особенно хорошо этот стройматериал показал себя в последней, поскольку правильно подготовленный жаростойкий бетон сопротивляется не только высоким температурам, но и химическому воздействию

Производство огнестойких бетонов в домашних условиях

Наиболее простые вариации фольги могут быть созданы в домашних условиях. Сложные составы это удел исключительно промышленного производства. С другой стороны, сложно представить себе строительную задачу в пределах частного домостроения, для которой понадобился бы огнеупорный бетон. Жаростойкого состава будет вполне достаточно.

Подбор состава

В состав бетона должны входить тугоплавкие горные породы, но в домашних условиях проще использовать керамзит. Перед приготовлением его необходимо измельчить до состояния песчаной были. Максимальный размер частицы не должен превышать 1 мм.

Инструменты и материалы

Помимо добавки необходим гравий, песок, гашеная известь и непосредственно цемент

Необходимые инструменты:

• Мастерок
• Бетономешалка
• Виброинструмент, как минимум перфоратор. Для изготовления блоков лучше использовать виброоснование.
• Дробилка или ручная мельница
• Форма для блока или отмостка.

Поэтапное приготовление раствора

Разберем приготовление цемента по этапам:

1. Приготовление цементной смеси. Это измельчение добавки и добавление ее к цементу и песку. На одну часть цемента добавляют 4 части керамзита, 3 части песка.
2. После того, как цементная смесь станет однородной можно добавлять гравий: на 3 части цементного состава добавляют 2 части гравия и пол части гашеной извести.
3. После смесь разбавляется 2 частями воды и формуется. В процессе формовки форма должна быть установлена на виброоснование, а по бетону в опалубке лучше пройтись перфоратором,чтобы избавиться от пузырьков воздуха.
4. В течение суток после формовки состав набирает крепость. Еще три дня получившийся бетон нужно поливать водой, чтобы окаменевшая смесь не дала трещин.

Изготовление жаростойкого бетона в домашних условиях не самая сложная задача. Главное, трезво оценивать свои силы, правильно выбирать присадки и следовать инструкции.