Жаропрочный бетон на жидком стекле состав. Как сделать жаропрочный бетон своими руками. Пропорции огнеупорного бетона

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:

1. Структуре (тяжелый, легкий, пористый).
2. Назначению (теплоизоляционный, конструкционный).
3. Характеру наполнителей.
4. 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.

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.

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%).

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.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Огнеупорными бетонами называют безобжиговые компо-зиционные материалы с огнеупорностью от 1580°С и выше, состоящие из огнеупорного заполнителя, вяжущего мате-риала, добавок и пор, затвердевающие при нормальной или повышенной температуре и обладающие ограниченной усадкой при температуре применения.

Огнеупорные мелкоштучные (нормальных размеров) изделия как массовые огнеупорные материалы, несмотря на высокие показатели свойств, имеют и свои специфичес-кие технико-экономические недостатки. Производство мел-коштучных огнеупорных изделий трудно поддается меха-низации и автоматизации, и в настоящее время уровень механизации на огнеупорных заводах составляет немного больше 50%. Механизация кладки различных промыш-ленных печей из нормальных изделий не превышает 5 % и, что особенно важно отметить, требует высококвалифи-цированного труда каменщиков и часто выполняется в не-благоприятных санитарно-гигиенических условиях. В ре-зультате развития техники строительства и эксплуатации печей выявилась целесообразность производства огнеупорных бетонов и замена ими мелкоштучных изделий. Такая замена позволяет полностью механизировать и автомати-зировать производство огнеупоров и индустриализировать строительство печей, заменив труд каменщика трудом мон-тажника.

Огнеупорный бетон по структуре является аналогом строительных бетонов. Он состоит из заполнителя и вяжу-щего и отличается от обычного строительного тем, что име-ет огнеупорность выше 1580 °С и сохраняет достаточную строительную прочность в службе, т.е. огнеупорный бетон изготовлен из огнеупорных материалов.

Огнеупорные бетоны отличаются от обычных огнеупо-ров тем, что в результате применения специальных вяжу-щих материалов образуется прочная камнеподобная струк-тура при нормальной или несколько повышенной темпера-турах, которая не разрушается при высоких температурах службы. Таким образом, при производстве огнеупорных бетонов отпадает необходимость высокотемпературного обжига. В этом отношении огнеупорные бетоны и безобжиговые мелкоштучные огнеупорные изделия аналогичны.

Огнеупорные бетоны имеют некоторые преимущества перед обожженными изделиями. При монолитной бетонной футеровке полностью отсутствуют швы в кладке. Обжиг изделий, как правило, происходит в окислительной атмо-сфере, и фазовый состав обожженных изделий характери-зуется соответственно оксидными формами тех или иных компонентов. Служат же эти огнеупоры во многих случа-ях в восстановительной среде или при температурах, ког-да оксидные формы становятся неустойчивыми, поэтому в обожженных изделиях любого типа в службе происходят изменения фазового состава, сопровождающиеся часто из-менением объема минералов, приводящим к разупрочнению изделий.

В технологии обожженных изделий, в процессе их ох-лаждения, происходит кристаллизация минералов из жид-кой фазы, образовавшейся при высоких температурах. В службе наблюдается обратный процесс — растворение этих минералов в жидкой фазе. Поскольку объемы жидко-го и твердого состояний различны (для оксидных веществ объем расплава примерно на 10—15 % больше, чем твер-дого состояния), то при кристаллизации образуется суб-микроскопическая пористость, обусловливающая повыше-ние свободной энергии огнеупора. Другими словами, струк-тура и фазовый состав обожженных изделий часто не соответствуют условиям службы. В огнеупорных бетонах
структура и фазовый состав в значительной степени созда-ются в службе и поэтому находятся в соответствии (равно-весии) с условиями службы.

Огнеупорные бетоны всегда более термостойки и ме-нее теплопроводны, чем соответствующие обожженные из-делия. Во многих случаях огнеупорные бетоны оказывают-ся лучше, чем обожженные изделия. Вместе с тем огне-упорные бетоны всегда менее прочны, особенно к истира-нию. Поэтому вообще нельзя противопоставлять огнеупор-ные бетоны обожженным изделиям.
Огнеупорные порошки называют заполнителями (круп-ный, мелкий, тонкомолотый).
В качестве огнеупорных заполнителей применяют мате-риалы, устойчивые в условиях воздействия высоких темпе-ратур и не образующие с вяжущим легкоплавких эвтектик. В принципе всякий огнеупорный безусадочный мате-риал может быть заполнителем. Размер зерен заполнителя находится в пределах 2—30 мм. Огнеупорные порошки, со-держащие все фракции, необходимые для производства бетона, и сухие вяжущие вещества, называют бетонными смесями. Смеси вместе с водой или жидкими затворителями называют бетонными массами.
Огнеупорные бетоны классифицируют по типу изделий: бетонные блоки, бетонные смеси, бетонные массы, и виду вяжущих.

ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ

Под вяжущим веществом огнеупорных бетонов понимают дисперсионную систему, состоящую из дисперсной фазы (огнеупорного материала крупностью ниже 0,09 мм — це-мента) и дисперсионной среды — химической связки.

Вяжущее(дисперсная система) = огнеупорный цемент(дисперсная фаза) + химическая связка (дисперсионная среда).

Таким образом, вяжущее для огнеупорных бетонов — это дис-персная система, состоящая из огнеупорного цемента и химической связки и обеспечивающая твердение бетонов при низких темпера-турах, сохранение прочности при средних температурах и формиро-вание износоустойчивой структуры вплоть до высоких темпера-тур с минимальным снижением огнеупорности.
К таким вяжущим предъявляются следующие требования: они должны обладать адгезионными свойствами, обеспечивать достаточ-ную прочность бетона при твердении; не разупрочняться при нагревании; способность формированию износоустойчивой структу-ры бетона; не снижать огневых свойств бетона.

Для каждого вида огнеупорных цементов существует свой, наиболее рациональный состав химической связки, обусловливаю-щий получение огнеупорных бетонов с наилучшими свойствами. Вы-бор рационального состава цемента и химической связки — один из основных вопросов в технологии огнеупорных бетонов.

Вяжущие для огнеупорных бетонов классифицируются на 5 видов: гидратационные, силикатные, фосфатные, сульфатно-хлоридные и органические. Каждый из этих видов вяжущих состоит из огнеупорного цемента и химической связки.

1. Гидратационные вяжущие представляют собой дисперсные системы, в которых дисперсная фаза представлена высокоглино-земистым, глиноземистым, барийалюминатным, периклазоалюминатным и портландским цементами, а дисперсионная среда — водой.

2. Силикатные вяжущие — дисперсные системы, в которых дис-персная фаза представлена различными огнеупорными цементами, а дисперсионная среда — щелочными силикатами, этилсиликатами, кремнезолем и другими растворами, содержащими золи кремнекислоты, стабилизированные различными (главным образом ще-лочными) добавками.

3. Фосфатные вяжущие — дисперсные системы, в которых в ка-честве дисперсной фазы используют различные огнеупорные цемен-ты, а в качестве дисперсионной среды — ортофосфорную кислоту (Н3РО4) или водные растворы фосфатов. Обычно в фосфатных вя-жущих используют растворы следующих фосфатов: Аl(H2РО4)3, А12(НРO4)3, AlPO4 — алюмофосфатные связки, (А1, Сr)2 (НРO4)3— алюмохромофосфатная связка, Mg(Н2РO4)2 — магнийфосфатная связка, Са(Н2РO4)2 —кальцийфосфатная связка, (NаРO3), — поли-фосфат натрия, Na5P3O10 — триполифосфат натрия. Кроме этих основных солей, используют технические смеси ортофосфорной кислоты с глиной (глинистофосфатная связка), с доломитом (доломитофосфатная связка) и др.

4. Сульфатно-хлоридные вяжущие — это дисперсные смеси, в ко-торых дисперсная фаза представлена преимущественно магнези-альными цементами, а дисперсионная среда — сульфатами или хлоридами магния, железа и алюминия. Кроме этих соединений, мо-гут быть использованы отработанные растворы травильных ванн.

5. Органические вяжущие — дисперсные системы, в которых дис-персная фаза представлена различными огнеупорными цементами, а дисперсионная среда — органическими соединениями — термореак-тивными смолами, пеками, СДБ и др.

Возможны комбинированные вяжущие, состоящие из смесей различных цементов и химических связок.