Жаростойкий бетон - искусственный каменный материал, необходимый для промышленных агрегатов, подверженных нагреванию строительных конструкций, облицовки котлов. Назначение материала для промышленных печей объясняется его эксплуатационными качествами.

Классификация огнеупорного материала

Жаропрочный бетон подразделяется на подвиды. Категория вещества определяется типом применяемого вяжущего составляющего. Существует несколько видов вяжущего сырья:

• Портландцемент, создаваемый комбинированным, сухим, мокрым способом. Огнеупорный состав с добавлением портландцемента - добротный стройматериал;
• Шлакопортландцемент - эксплуатируемый в процессе кладки фундамента, строительства стен жаростойкий материал. Бетонная безусадочная жаростойкая смесь на основе шлакопортландцемента обладает повышенной жаропрочностью, водостойкостью;
• Жидкое стекло - вяжущий элемент, который состоит из воды, силикатных солей. Огнеупорный бетон с добавлением жидкого стекла - находка при возведении жилых домов;
• Глиноземистый цемент - стойкий к деформациям материал, обладающий крупно кристаллической структурой. Принято использовать раствор для печей каминов при строительстве коттеджей.

Для увеличения прочности, надежности строительной основы профессионалы применяют уникальные добавки в виде гранулированного шлака, хромитовой руды. При добавлении в состав приготавливаемый на основе портландцемента - специального вяжущего вещества учитывается тонкость помола. Сито 009 должно пропускать не более 70% вещества. Производство бетона на основе вяжущего составляющего жидкого стекла тонкость помола должна быть такова, что сито 009 пропускало бы не более 50%. В процессе изготовления любых видов жаропрочного бетона учитывается ГОСТ.

Грамотно подобранные составляющие жаропрочного бетона способствуют долговечности постройки, строительство которой подразумевало применение такого сырья, как бетон жаростойкий. Стройматериал может применяться при высоких температурах. Цена материала определяется несколькими факторами - его типом, качеством, количеством. Чтобы купить огнеупорный бетон для печей и каминов грамотно, следует ознакомиться с правилами их выбора.

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.

Потребность в применении огнеупорного бетона возникает при обустройстве или ремонте тепловых агрегатов: печей, котлов, дымовых труб и других объектов, чаще всего промышленного назначения. Верхний температурный предел у обычных марок не превышает 300 °C, при эксплуатации в условиях постоянных и повышенных термических воздействий используются только специализированные составы: жароупорные, высокопрочные, с неизменными или улучшающимися при нагреве рабочими характеристиками, не требующие сложной защиты или обжига. В промышленном строительстве выбираются исключительно заводские смеси, самостоятельное приготовление таких бетонов допускается лишь в частных целях.

В данном случае необходимы особые типы вяжущего: шлакопортландцемент, глиноземистые, периклазовые марки, жидкое стекло. Портландцемент высоких сортов смешивается с тонко размолотым боем шамотного или магнезитового кирпича, пемзы, андезита, лессовых суглинков, доменных шлаков или золы-уноса, хромитовой руды. В качестве наполнителя также используются муллиты, керамзит, перлит, тугоплавкие породы, корунд. Размер зерен при приготовлении имеет принципиальное значение: у мелкофракционного он варьируется от 0,15 до 5 мм, у крупного – в пределах 5-25.

Состав бетона подбирается с учетом ожидаемых условий эксплуатаций: смеси на основе портландцемента не подходят для использования в кислых средах (дымовые трубы), а растворы с повышенной долей жидкого стекла не выдерживают частого воздействия влаги. Устойчивость к агрессивным факторам зависит от процентного содержания алюминатов кальция и силикатов, чем оно выше, тем лучше.

Также компоненты определяют основные рабочие характеристики жароупорных бетонов:

1. Открытую пористость, варьирующеюся от 15 до 25 %. Этот показатель классифицирует бетонные огнеупоры как плотные (10-16 %), уплотненные (16-20) и среднеплотные (20-30) и косвенно влияет на усадочность смесей.

2. Температуру применения. Бетоны, выдерживающие нагрев до 1580 °С, относятся к жароупорным, от 1580 до 1770 – к огнеупорным, свыше – к высокоогнеупорным.

3. Удельный вес материала. Все марки условно разделяются на легкие (содержание перлит и аналогичные добавки), тяжелые и особо тяжелые, в среднем, стандартная плотность у второй и третьей группы превышает 1500 кг/м3.

Виды и сфера применения

В зависимости от целевого назначения огнеупорный жаростойкий бетон разделяют на конструкционный и теплоизоляционный, вторая разновидность имеет более низкий коэффициент теплопроводности и предназначена для печей и других объектов с повышенными требованиями к сохранению температурного режима. По виду заполнителя выделяют динасовые (кремнезем и известь), корундные (кристаллические глиноземы) и кварцевые смеси, этот же фактор определяет область применения.

Огнеупорные и жаростойкие марки востребованы:

• В черной и цветной металлургии (рекомендуемый бетон – АСБГ).
• При проведении монолитной футеровки теплоагрегатов (ССБА, СБК, СБС) и сталеразливочных ковшей (ВГБС).
• При теплоизоляции вышеупомянутых объектов (ТИБ)
• При монтаже огневого слоя без проведения обжига (бетоны на основе шамота).
• При приготовлении малоформатных огнеупорных изделий.

В частном строительстве материалы востребованы при обустройстве печей и каминов, прокладке дымоходов. Смеси при этом могут использоваться как в качестве кладочных, таки для и для создания жаропрочных изделий в домашних условиях.

Как сделать огнеупорный бетон своими руками?

Растворы, предназначенные для эксплуатации при повышенных температурах, замешивают исключительно механизированным способом. Предпочтение отдается готовым смесям, воду вводят строго по указанным в рецепте дозах, ее доля стремится к минимуму. Крайне важно учесть дату выпуска, составы быстро теряют свои полезные свойства. При желании приготовления жароупорного бетона своими руками придерживаются следующей схемы действий:

• Подбор рецепта, подготовка компонентов: измельчение, дробление и обязательная сушка. Самому выполнить этот этап сложно, при больших объемах потребуются дробильные аппараты.
• Тщательное перемешивание смеси в сухом состоянии лопатой.
• Загрузка ее в бетономешалку, добавление воды, вращение до достижения однородного состояния. Этот этап проводят в теплом помещении, жидкость для затворения рекомендуется слегка подогреть.
• Заливка в формы, уплотнение с применением виброоборудования. Все огнеупорные и жаростойкие составы имеют низкую удобоукладываемость, выгон воздуха и распределение раствора с помощью виброинструментов обязательны, но этот процесс не затягивают, при чрезмерных усилиях тяжелые фракции в бетоне осядут.
• Вызревание. Заводские смеси затвердевают за сутки, приготовленные самостоятельно – за 2-3, оба варианта увлажняют и вынимают из форм через 3 дня, после чего изделия нуждаются в выдержке в прогреваемом помещении до 25 дней.

Рекомендуемый рецепт бетона включает 3 части гравия, 2 – крупнозернистого кварцевого песка, 2 – подготовленного огнеупорного состава или специального цемента, 0,5 гашеной извести. В ряде случаев для улучшения термостойкости вводится до 0,25 частей тонкомолотой пемзы, шлаков или золы. Минимальная марка прочности цемента – М400, пропорции вяжущей основы помимо него включают дробленку огнеупорного или шамотного кирпича (1:2). При выборе вариантов с жидким стеклом используются обычные компоненты, но с вводом клея от 15 до 25 % от общей массы одновременно с водой, такие растворы расходуются как можно быстрее.

Стоимость заводских огнеупорных сухих бетонных смесей

Данную продукцию предлагают многие отечественные производители: СпецОгнеупорКомплект (Екатеринбург), Сухоложский огнеупорный завод (Свердловская область), НовосибТеплоСтрой, Алитер-Акси (Санкт-Петербург). Хорошие отзывы имеет белорусские жаропрочные составы Парад и польский Rath. Проще всего купить огнеупорные смеси и бетоны в бигбегах, оптовые партии обходятся дешевле. Большинство из указанных производителей также реализует цемент для самостоятельного приготовления жаростойких растворов в домашних условиях, средняя стоимость одного 50 кг мешка – 1500 рублей.

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

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.

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".