Огнеупорный шамотный бетон. Изготовление жаростойкого бетона своими руками

Огнеупорные бетоны это смеси огнеупорных заполнителей и цементов, которые при затвердевании превращаются,в камнеподобный материал, способный при длительном воздействии высоких температур сохранять заданные механические свойства. В последнее время огнеупорная промышленность в возрастающем количестве производит безобжиговые огнеупорные изделия. Их можно рассматривать как огнеупорные бетоны на том основании, что по аналогии с обычными бетонами они состоят из огнеупорного наполнителя, инертного при обычных температурах, и вяжущего вещества минерального или органического происхождения.

Огнеупорные бетоны отличаются от обычных бетонов, во-первых, огнеупорностью и достаточной прочностью в условиях службы при высоких температурах; во-вторых, свои эксплуатационные свойства они приобретают в процессе работы при воздействии высоких температур. Огнеупоры такого типа получили широкое распространение потому, что в технологии их производства отсутствует сложный и дорогой технологический процесс - обжиг.

Огнеупорные бетоны изготавливают в виде крупных блоков или монолитных конструкций футеровок, что позволяет индустриализировать строительство и ремонт промышленных печей.

Огнеупорные бетоны имеют некоторые преимущества перед обожженными огнеупорными изделиями:

1) в монолитной бетонной футеровке полностью отсутствуют швы, а в случае применения крупных бетонных блоков число швов значительно уменьшается;

2) обжиг традиционных огнеупорных изделий, как правило, происходит в окислительной среде и фазовый состав обожженных изделий характеризуется соответственно окисными формами тех или иных компонентов. Служат же эти огнеупоры в большинстве случаев в восстановительной среде при температурах, при которых окисные формы становятся неустойчивыми. Поэтому в обожженных изделиях любого типа в условиях службы происходят изменения фазового состава, сопровождающиеся часто изменением объема минералов, что приводит к потере прочности изделий. В огнеупорных же бетонах изменение фазового состава происходит только в инертном заполнителе;

3) при изготовлении обжиговых изделий происходит кристаллизация минералов из жидкой фазы, образовавшейся при высоких температурах. В условиях службы наблюдается обратный процесс - растворение этих минералов в жидкой фазе. Поскольку удельные объемы вещества в жидком и твердом состояниях различны (объем расплава окисных веществ примерно на 10% больше объема твердого вещества), то кристаллизация минералов сопровождается субмикроскопической пористостью, обусловливающей повышение свободной энергии огнеупора и, следовательно, его повышенную реакционную способность.

В огнеупорных бетонах это явление отсутствует.

Огнеупорные бетоны всегда более термостойки и менее теплопроводны, чем соответствующие им по химическому составу обожженные изделия. Вместе с тем огнеупорные бетоны всегда менее прочны, особенно к истиранию.

Огнеупорные бетоны должны: достаточно быстро твердеть при обычных температурах; нерезко терять прочность при нагревании до температур разложения продуктов твердения, а затем увеличивать ее при более высоких температурах в результате частичного спекания; обладать достаточной термической стойкостью и огнеупорностью; иметь малую усадку при сушке и обжиге, достаточно высокую температуру деформации под нагрузкой.

Таким образом, специфичными для бетонов являются только первых два требования. Остальные - общие для любого вида огнеупора.

В технологии огнеупорных бетонов употребляется терминология, несколько отличная от терминологии, употребляемой в области огнеупорной керамики.

Огнеупорные порошки, разделенные по фракциям, применяемые для производства огнеупорных бетонов, называют заполнителем (крупным, мелким, тонким). Огнеупорные порошки, содержащие все фракции, необходимые для производства бетона, и сухие вяжущие вещества называют сухими бетонными смесями. Смеси вместе с водой или жидкими вяжущими называют бетонными смесями. Огнеупорные бетоны классифицируют по тину изделий из них, по виду вяжущих и инертных заполнителей, используемых при их производстве.

Тип изделий:

1. безобжиговые изделия;

2. крупные блоки;

3. монолитные футеровки из набивных или формуемых масс.

По виду используемых вяжущих различают:

По виду заполнителя огнеупорные бетоны различают:

1. динасовые (собственно динасовые, кварцевые и др.);

4. корундовые;

Многообразие бетонов по составу заполнителя велико.

Всякий огнеупорный безусадочный материал может быть заполнителем.

Заполнители получают путем дробления и рассева на фракции огнеупорного исходного материала. Тонкозернистый заполнитель получают в шаровых и трубных мельницах. Бетонные смеси приготавливают в обычных бетономешалках.

В монолитные конструкции бетон укладывают с помощью инерционных вибраторов, а блоки формуют на виброплощадках.

В зависимости от предела прочности при сжатии бетоны подразделяют на марки 100, 150, 200, 250, 300 и 400. Потеря прочности огнеупорными бетонами при их нагревании до определенных температур, обусловленная разложением связующего, определяется по отношению предела прочности бетона после нагревания к пределу прочности этого бетона до нагревания. Наибольшая потеря прочности бетона наблюдается при температуре от 900 до 1100°С. Выше этой температуры идет спекание компонентов бетона и опять нарастание прочности (рис. 23).

Процесс формирования структуры огнеупорных бетонов можно условно рассматривать как состоящий из трех последовательных взаимосвязанных процессов:

1)твердения -.процесса, происходящего при низких температурах (до 300°С);

2)разупрочнения (или упрочнения) - процессов, происходящих при средних температурах (около 300- 1100°С);

3)спекания - процесса, происходящего при высоких температурах (>1000 °C).

Рис. 23. Изменение прочности при сжатии огнеупорного бетона при нагревании в зависимости от вида тонкомолотой добавки

1- портландцемент с молотым гранулированным шлаком; 2- то же, с шамотом; 3- то же, с молотым кварцем; 4- то же, без добавок; 5- то же, с хромитом

Совместное изучение этих процессов позволяет подобрать оптимальные составы связок и определить наиболее рациональную технологию, обеспечивающие высокие свойства огнеупорных бетонов при различных температурах в условиях эксплуатации.

Процесс твердения бетонов обусловливается химическим взаимодействием компонентов, перекристаллизацией химических соединений или их гидратацией. Первый и второй процессы характерны для воздушно-твердеющих вяжущих, последний-для гидравлических вяжущих.

Разупрочнение структуры бетонов на гидравлических вяжущих в интервале средних температур связано прежде всего с дегидратацией и разложением гидросиликатов кальция. Процессы разложения связки наблюдаются и у большинства бетонов на воздушно-твердеющих вяжущих (жидкостекольных, магнезиальных, сульфатных и т. п.).

Широкое распространение получили в последнее время бетоны на фосфатных связках. Это объясняется тем, что они обладают достаточно высокой прочностью при температурах 400-1000°С, т. е. в том интервале температур, в каком прочность обычных бетонов невысока.

Связки для огнеупорных бетонов. В настоящее время на основе ортофосфорной кислоты (H3PO4) известен ряд связующих веществ: алюмофосфатные (а. ф. е.), магний-, кальций-, хромо-, железо-, цирконийфосфатные.

ТАБЛИЦА 28. СОСТАВЫ И СВОЙСТВА ОГНЕУПОРНЫХ БЕТОНОВ

Заполнитель	Тонкомолотая добавка		Огнеупорность, °C	Температура деформации под нагрузкой 2 кгс/см1 (0,02 к Н/см2)	Предельная температура службы при одностороннем нагреве,*С
4%-ного сжатия	разрушения
Высокоогнеуπорные бетоны
Выоокоглиноземистый шамот	Отсутствует	Высокоглиноземистый цемент
Бой магнезитохромитового кирпича		Периклазовый цемент
	Хромит и магнезит	Портландцемент I >1770
Корунд или высокоглиноземистый шамот	Гидрат глинозема
Тугоплавкиебетоны
	Отсутствует	Глиноземистый цемент
Хромит I Хромит	Жидкое стекло 1700
Бой магнезитового кирпича	Бой магнезитового кирпича
Тугоплавкие бетоны
Шамот класса ШБ	Шамот класса ШБ	Портландцемент
		Жидкое стекло с добавками

Наибольшее распространение в производстве огнеупорных бетонов получили алюмофосфатные и магнийфосфатные связки.

Алюмофосфатные связки представляют собой коллоидные растворы алюмофосфатов, полученные в результате взаимодействия гидрата глинозема с разбавленной ортофосфорной кислотой. Употребляют три вида алюмофосфатных связок в зависимости от степени замещения водорода катионами:

1.Раствор юднозамещенного алюмофосфата Al(H2PO4)3. Его готовят из смеси 14% гидрата глинозема Al(OH)3 (полупродукт производства глинозема марок ГО и ΓΟΟ) и 86% технической 60%-ной ортофосфорной кислоты. Плотность раствора 1,54-1,55 г/см3.

2.Раствор двузамещенного алюмофосфата Al(HPO4)3 готовят из смеси 21% гидрата глинозема и 79% технической 50%-ной ортофосфорной кислоты. Плотность раствора 1,49-1,51" г/см3.

3.Раствор трехзамещенного алюмофосфата Al3(PO4)3 готовят из смеси 22% гидрата глинозема и 78% технической 50%-ной ортофосфорной кислоты.

Эти растворы приготавливают на месте производства огнеупорных бетонов. Для этого гидрат технического глинозема размалывают в шаровых мельницах до получения частиц размером менее 60 мкм и засыпают в кислотоупорный реактор с разбавленной ортофосфорной кислотой, непрерывно перемешивая. Раствор можно хранить до двух месяцев.

Mагнийфосфатные связки готовят аналогично алюмофосфатным.

В качестве заполнителя рекомендуется использовать только высокоогнеупорные материалы: корунд, бой корундовых и высокоглиноземистых огнеупоров, хромит и хромомагнезит. Зерновой состав заполнителя подбирают исходя из общих требований технологии бетонов и огнеупоров (табл. 28).

Рис. 24. Футеровка стен воздухонагревателя доменной печи из крупных блоков

1- жаростойкий бетон; 2- огнеупорная кладка

Область применения огнеупорных бетонов довольно обширна. Например, бетоны на портландцементе можно применять для монтажа стен и сводов зоны подогрева и охлаждения туннельных печей для производства керамики, в печах беспламенного горения нефтеперерабатывающих заводов, в топках паровых котлов. Бетоны на глиноземистом и высокоглиноземистом цементе с шамотом применяют для изоляции охладителей на сводах сталеплавильных печей, бетоны на периклазовом цементе - в отдельных узлах мартеновских печей. Огнеупорные бетоны на фосфатных связках используют в качестве футеровки воздухонагревателей доменных печей (рис. 24), передних стенок вертикальных каналов мартеновских печей, индукционных печей для плавки серебра, цинка, меди и алюминиевых сплавов и т. д.

Работа содержит: 26 страниц, 5 таблиц, 1 блок-схему.

Ключевые слова: бетон жаростойкий, бетонная смесь, технология производства бетона жаростойкого, показатели качества, потребительские свойства, контроль качества, стандарты.

Определены потребительские свойства жаростойкого бетона. При изучении и описании технологии производства жаростойкого бетона дана характеристика сырья, основных стадий производства, приведен анализ блок-схемы производства жаростойкого бетона, выявлено влияние технологии, сырья на качество продукции.

Для определения нормируемых показателей качества жаростойких бетонов изучены соответствующие стандарты.

Изучены вопросы контроля качества жаростойких бетонов, правила приемки, транспортирования и хранения готовой продукции.

ВВЕДЕНИЕ

Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и затвердевания бетонной смеси. Бетонной смесью называют перемешанную до однородного состояния пластичную смесь, состоящую из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок, которая сравнительно легко принимает любую форму и затем самопроизвольно переходит в камневидное состояние. Таким образом, легко получают каменные конструкции и изделия любой заданной формы.

Состав бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы при данных условиях твердения бетон обладал заданными свойствами (прочностью, морозостойкостью, плотностью и др.).

Бетон - один из древнейших строительных материалов. В Древнем Риме, например, из бетона на извести был построен ряд сложных инженерных сооружений. Существует мнение, что блоки внутренней части египетских пирамид также изготовлены из бетона, вяжущим в котором служила известь. Также бетон применялся при строительстве части Великой Китайской стены, ряде сооружений на территории Индии.

Однако широкое применение бетона начинается только во второй половине XIX века, после освоения промышленного производства портландцемента, который стал основным вяжущим веществом для бетонных и железобетонных конструкций. Исследования по разработке и теоретическим вопросам создания жаростойких бетонов были начаты в СССР в 1933-1934 гг. Особо актуальными работы по жаростойким бетонам были в годы Великой Отечественной войны. В это время впервые в мире были установлены теоретические основы получения жаростойких бетонов на основе портландцемента.

Современная строительная техника предъявляет к вяжущим материалам новые высокие требования. В корне изменилось производство бетонных смесей и бетонов.

В настоящее время главной задачей исследователей в этой области является создание новых, еще более эффективных видов жаростойких бетонов, производство которых позволило бы экономить дорогостоящее и дефицитное сырье, снизить расход топливно-энергетических ресурсов и затраты труда.

Современное строительство немыслимо без бетона - бетон стал основным строительным материалом. Это объясняется его экономичностью, технологичностью и доступностью основных сырьевых материалов.

1.ПРИМЕНЕНИЕ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ В СФЕРЕ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ

Жаростойкие бетоны по праву заняли одно из главных мест в строительстве, нефтехимической и химической промышленности, энергетической отрасли, промышленности строительных материалов и др. Жаростойкие бетоны успешно применяют во многих тепловых агрегатах и строительных конструкциях, в том числе фундаментах тепловых агрегатов - фундаменты доменных и мартеновских печей, дымовых трубах, туннельных печах и вагонетках на предприятиях строительных материалов, в подземных наземных газоходах, коллекторах, пылевых камерах, различных реакторах, стеклоплавильных печах, газораспределительных решетках, печах нефтехимии, нефтепереработки и других промышленных печах.

Жаростойкие бетоны применяют для различных строительных элементов зданий и сооружений. Из них изготовляют панели для стен и перекрытий отстраиваемых зданий, пролетные строения мостов, фермы, плавучие средства. В общем объеме производства строительных конструкций из железобетона изделия из жаростойких бетонов на пористых заполнителях составляют в настоящее время около 10% и предусматривается дальнейшее увеличение их выпуска.

Применение изделий из жаростойких бетонов позволяет укрупнить монтажные элементы, уменьшить общую массу сооружения, улучшить качество строительства и повысить производительность труда. При уменьшении массы бетона на каждые 10% стоимость конструкции снижается примерно на 3%. Применение жаростойких бетонов дает возможность на 30...40% снизить массу зданий, примерно на 20% сократить трудоемкость их возведения, на 30...40% уменьшить транспортные расходы, не менее чем на 6...10% снизить общую стоимость строительства.

Товарами-аналогами в области применения могут выступать тяжелые бетоны, но они имеют значительный недостаток - повышенная масса изделий, что отрицательно отражается на проведении строительных работ, то есть возникает необходимость в привлечении дополнительных финансовых и трудовых ресурсов.

2.КЛАССИФИКАИОННЫЕ ПРИЗНАКИ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ

2.1 Бетоны классифицируют

По назначению:

а) конструктивные;

б) специальные (жаростойкие, химически стойкие, декоративные);

-по условиям твердения;

-по способу порообразования;

-по видам вяжущих и кремнеземистых компонентов.

2.2 Жаростойкие бетоны подразделяют:

-по назначению - на конструкционные, теплоизоляционные;

-по структуре - на плотные тяжелые и легкие, ячеистые;

-по виду вяжущего - на портландцементе и его разновидностях (быстротвердеющем портландцементе, шлакопортландцементе), на алюминатных цементах (глиноземистом и высокоглиноземистом), на силикатных вяжущих (жидком стекле с отвердителем, силикат глыбе с отвердителем);

-по виду тонкомолотой добавки - с шамотной, кордиеритовой золошлаковой, керамзитовой, аглопоритовой, магнезиальной, периклазовой, алюмохромитовой;

-по виду заполнителя - с шамотным, муллитокорундовым, корундовым, магнезиальным, карборундовым, кордиеритовым, кор-диеритомуллитовым, муллитокордиеритовым, шлаковым, золошлаковым, базальтовым, диабазовым, андезитовым, диоритовым, керамзитовым, аглопоритовым, перлитовым, вермикулитовым, из боя бетона.

В работе воспользуемся экономико-статистической классификацией, которая представлена в «Общегосударственном классификаторе промышленной и сельскохозяйственной продукции Республики Беларусь» (ОКПРБ). Он входит в состав единой системы классификации и кодирования технико-экономической информации Республики Беларусь.

В ОКПРБ используют иерархический метод с шестью ступенями классификации и одной промежуточной ступенью.

Классификация по ОКПРБ

Секция D. Продукты перерабатывающей промышленности

Подсекция DI. Прочие неметаллические минеральные изделия

Раздел 26. Прочие неметаллические минеральные изделия

Группа 26.6. Изделия из бетона, гипса и цемента

Класс 26.61. Изделия из бетона для строительных целей

В международной практике широко используется «Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности» (ТН ВЭД). Структура ТН ВЭД состоит из кодового обозначения товаров 9-ю цифровыми десятичными знаками, из которых 1-6 - это уровни, соответствующие кодовому обозначению товаров по НГС, 7-8 разряды соответствуют кодовому обозначению товаров по КНЕС. 9-й уровень пока остается нулевым, он предназначен для определения национальных товаров.

Классификация по ТН ВЭД

Раздел XIII. Изделия из камня, гипса, цемента, асбеста, слюды и из подобных материалов; керамические изделия, стекло и изделия из него.

Группа 68. Изделия из камня, гипса, асбеста, слюды и из подобных материалов.

Позиция 6810. Изделия из цемента, бетона или искусственного камня, неармированные или армированные: черепица (плитка), плиты, кирпичи аналогичные изделия.

2.3 Классификация по предельно допустимой температуре применения

Таблица 2.1. Классы по предельно допустимой температуре применения

Класс бетонов по предельно допустимой температуре применения определяют по значениям остаточной прочности и температуры деформации под нагрузкой.

3.ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ

Для жаростойких бетонов основными показателями качества являются: прочность на сжатие, предельно допустимая температура применения, термостойкость, водонепроницаемость, морозостойкость, средняя плотность и усадка.

Прочность на сжатие - способность твердого тела сопротивляться разрушению при приложении к нему внешней силы при сжатии. Прочность зависит от структуры материала, вещественного состава, влажности, направления и скорости приложения нагрузки.

Термостойкость - способность материала выдерживать без разрушений определенное количество резких колебаний температуры. Единицей измерения этого свойства, определяемого для многих теплоизоляционных и огнеупорных материалов, является количество теплосмен.

Водонепроницаемость - свойство, характеризующее способность материала пропускать воду под давлением. Особенно важно это свойство при строительстве гидротехнических сооружений (дамб, плотин, молов, мостов), резервуаров, возведении стен подвалов при наличии грунтовых вод.

Морозостойкость - способность материала сохранять свою прочность при многократном попеременном замораживании в водонасыщенном состоянии и оттаивании в воде. Для материалов, эксплуатируемых в условиях знакопеременных температур наружного воздуха (дорожные покрытия, стеновые материалы), морозостойкость является одним из важнейших свойств, обеспечивающих их долговечность. Способность материала противостоять морозному разрушению обусловлена в первую очередь присутствием в его структуре определенного объема замкнутых пор, в которые и отжимается часть воды под действием давления растущих кристаллов льда. Таким образом, главными факторами, определяющими морозостойкость материала, являются показатели структуры, от которых зависит степень насыщения водой и интенсивность образования льда в порах.

В строительстве морозостойкость материала количественно оценивают маркой F, то есть числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдерживают образцы без снижения прочности на 5…25% и массы на 3...5% в зависимости от назначения материала. Установлены следующие марки: тяжелый бетон - F50…F500, легкий бетон -F25…F500.

Средняя плотность - масса единицы объема материала в естественном состоянии, с пустотами и порами. Средняя плотность природных и искусственных материалов колеблется в широких пределах - от 10 кг/м 3 у полимерной воздухонаполненной мипоры до 7850 кг/м3 у тяжелого бетона и 7850 кг/м3 у стали. Значения средней плотности используются пи подборе материала для изготовления строительных конструкций, расчетах транспортных средств, подъемно-транспортного оборудования. Средняя плотность характеризует прочностные свойства материала. При одинаковом составе, чем выше средняя плотность, тем прочнее материал.

Усадка - уменьшение объема материала при его переходе из жидкого состояния в твердое. Усадка характеризует изменение объема бетона при твердении и связана с обезвоживанием пор цементного камня. Она обычно составляет 0,2-0,5 мм/м и возрастает с увеличением содержания цементного камня и начального водосодержания бетонной смеси. Усадка не нормируется, но должна учитываться при сооружении массивных объектов.

Предельно допустимая температура применения - максимальная температура, за пределами которой данный продукт не может быть использован.

4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ И ЕЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

Жаростойкие бетоны изготовляют из вяжущего (в которое в необходимых случаях вводится еще и минеральная тонкомолотая добавка), воды (или другого затворителя) и жаростойких заполнителей. Технология изготовления изделий из жаростойких бетонов имеет ряд особенностей, связанных с различием в свойствах исходных материалов и бетонных смесей.

К технологии приготовления жаростойкого бетона предъявляются более жесткие требования, чем к технологии обычного бетона: требуется повышенная чистота заполнителя, не допускается засорение огнеупорных и тугоплавких заполнителей гранитом, известняком, песком, так как это приводит к разрушению бетона после его нагрева. Это необходимо учитывать при складировании материалов и изготовлении бетонных смесей.

Существуют два способа приготовления жаростойкого бетона - из отдельных составляющих и из готовых сухих бетонных смесей. Последний более предпочтителен, так как в заранее приготовленную в заводских условиях сухую бетонную смесь добавляют только воду или затворитель. Это гарантирует высокое качество жаростойкого бетона и исключает возможность его засорения.

Для приготовления сухих смесей заполнители сушат до влажности не более 0,1 %, дробят и рассеивают на фракции. Затем исходные компоненты дозируют, перемешивают с цементом в смесителе (без воды) и упаковывают в мешки.

Для повышения стойкости бетона при нагревании в его состав вводят тонкомолотые добавки из хромитовой руды, шамотного боя, магнезитового кирпича, андезита, гранулированного доменного шлака и др. В качестве мелкого и крупного заполнителя применяют хромит, шамот, бой глиняного кирпича, базальт, диабаз, андезит и др. При правильно выбранных вяжущих и заполнителях бетон может длительное время выдерживать, не разрушаясь, действие температуры до 1200°С. Уплотнение осуществляется вибрированием, трамбованием, прессованием и др.

Выбор материалов производят в зависимости от условий и температуры его эксплуатации. Бетоны на жидком стекле не применяют в условиях частого воздействия воды, а на портландцементе - в условиях кислой агрессивной среды.

При приготовлении бетонных смесей на портландцементе или глиноземистом цементе соблюдается такая последовательность: в смеситель заливают заданное количество воды, при включенном перемешивании загружают другие компоненты и перемешивают 2...3 мин. При изготовлении газобетона, в котором заполнители отсутствуют, после перемешивания загружают водно-алюминиевую суспензию и перемешивают дополнительно 1...2 мин.

Приготовление бетонных смесей на силикат-глыбе производят в шламбассейне, куда загружают дозированные по массе силикат-глыбу, тонкомолотую добавку, едкий натр и воду. Полученный шлам перекачивают в ванну, подогревают до ЗО...35°С и подают в смеситель, в который при включенном перемешивающем механизме вводят дозированные по массе заполнитель, водоалюминиевую суспензию и нефелиновый шлам. Смесь перемешивают 2...3 мин. Для формования изделий из ячеистого бетона применяют металлические формы. В форме смесь выдерживают 2...3 ч.

Твердение изделий на глиноземистом цементе происходит в течение 1 суток при температуре 18...20°С и влажности 90...100%, на портландцементе твердение изделий проходит при температуре 8О...9О°С и влажности 90...100%, а изделия на силикат-глыбе твердеют в автоклаве. При приготовлении жаростойких бетонов стремятся ограничить количество воды и жидкого стекла. Осадка конуса должна быть не более 2 см, а жесткость - не менее 10 с.

Бетоны на портландцементе разных составов используются при одностороннем нагреве с предельной температурой 1700°С, на глиноземистом цементе и на жидком стекле - до 1400° С.

Блок-схема производства бетона жаростойкого, наиболее предпочтительная технология

Стадии производства:

.Сушка до влажности 0,1%, дробление

и рассеивание на фракции;

.Дозирование исходных материалов,

их перемешивание в смесителе;

Перемешивание;

.Застывание бетонной смеси.

5. СТАНДАРТЫ НА ЖАРОСТОЙКИЙ БЕТОН, НОРМИРУЕМЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА В СООТВЕТСТВИИ С ТРЕБОВАНИЯМИ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

На жаростойкие бетоны распространяются следующие стандарты:

ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия»

ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия» распространяется на жаростойкие бетоны, предназначенные для применения при эксплуатационных температурах до 1800°С.

Требования ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия» следует соблюдать при разработке новых, пересмотре действующих стандартов, технических условий, проектной и технологической документации и при производстве сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, монолитных и сборно-монолитных сооружений из этих бетонов.

ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия» не распространяется на огнеупорные бетоны.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ по ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия»

Бетоны должны соответствовать требованиям ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия» и обеспечивать изготовление изделий, конструкций и возведение сооружений, удовлетворяющих требованиям стандартов или технических условий, нормам проектирования и проектной документации на эти изделия, конструкции и сооружения.

Основные параметры

Наименования бетонов должны включать основные признаки:

-вид бетона (BR -бетон жаростойкий);

-вид вяжущего (Р - портландцемент, А - алюминатный цемент, S - силикатное вяжущее),

-класс бетона по прочности на сжатие (Bl -B40) и класс бетона по предельно допустимой температуре применения (ИЗ-И18).

BR A B35 И16 - бетон жаростойкий на алюминатном цементе, класса В35 по прочности на сжатие, температурой применения 1600°С.

BR S B25 И13 - бетон жаростойкий на силикатном вяжущем, класса В25 по прочности на сжатие, температурой применения 1300°С.

Характеристики

Для бетонов конкретного назначения основными показателями качества являются:

-прочность на сжатие;

-предельно допустимая температура применения;

-термостойкость (термическая стойкость);

-водонепроницаемость;

-морозостойкость;

-средняя плотность;

Усадка.

Прочность бетона в проектном возрасте характеризуют классом прочности на сжатие по СТ СЭВ 1406.

Для бетонов установлены следующие классы по прочности на сжатие: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; BIO; B12.5; В15; В20; В25; ВЗО; В35; В40.

Класс по прочности на сжатие В назначают и контролируют во всех случаях.

При изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий, конструкций устанавливают отпускную прочность бетона, а при возведении монолитных конструкций и сооружений - прочность бетона в промежуточном возрасте.

Отпускная прочность бетона должна быть не менее 70% нормируемой, прочность бетона в промежуточном возрасте принимают по проектно-технической документации.

Для бетонов устанавливают следующие классы по предельно допустимой температуре применения согласно табл. 5.1.

бетон цемент жаростойкий

Таблица 5.1. Классы по предельно допустимой температуре применения

Класс бетона по предельно допустимой температуре примененияПредельно допустимая температура применения, 0СКласс бетона по предельно допустимой температуре примененияПредельно допустимая температура применения, 0СИ3300И121200И6 600И131300И7700И141400И8800И151500И9900И161600И101000И171700И111100И181800

Классы бетонов по предельно допустимой температуре применения И13-И18 устанавливают только для не несущих изделий и конструкций.

Класс бетонов по предельно допустимой температуре применения определяют по значениям остаточной прочности и температуры деформации под нагрузкой, указанным в табл. 5.2.

Таблица 5.2. Класс бетонов по предельно допустимой температуре применения определяют по значениям остаточной прочности и температуры деформации под нагрузкой

Класс бетона по предельно допустимой температура примененияВид вяжущего Остаточная прочность, %, не менее Температура, соответствующая проценту деформации под нагрузкой, °С, не менее440 или разрушениюИ3Р80--И6S80Р50И740И8Р. А30--S70И9Р30900950И10Р, А10001050S701000И11Р, А3010801150S701080И12Р, А3010801250S701080И13А3012701340S50И14 А 3013601420И151450И161510S70 - И17А301600И181650

Для бетонов классов ИЗ-И8 температуры деформации под нагрузкой не определяют.

Для бетонов классов И15-И18 определяют температуру 4%-ной деформации.

Остаточная прочность бетона зависит от вида вяжущего, температуры нагрева и характеризуется процентным отношением прочности бетона после нагрева до предельно допустимой температуры применения для бетонов классов ИЗ-И7 и после нагрева до температуры 800°С для бетонов классов И8-И18 к прочности бетона в проектном возрасте.

Для бетонов со средней плотностью 1500 кг/м3 и более, предназначенных для изготовления конструкций и изделий, к которым предъявляют требования по водонепроницаемости, устанавливают следующие марки по водонепроницаемости: W2, W4, W6, W8.

Для бетонов со средней плотностью 1500 кг/м3 и более, предназначенных для изготовления конструкций и изделий, к которым предъявляются требования по морозостойкости, устанавливают следующие марки по морозостойкости: F15, F25, F35, F50, F75.

Установленные значения марок по водонепроницаемости и морозостойкости должны быть обеспечены в возрасте, указанном в проектно-технической документации.

Для легкого бетона устанавливают следующие марки по средней плотности в сухом состоянии: D300, D400, D500 D600, D700, D800, D900, D1000, D1100, D1200, D1300, D1400, D1500, D1600, D1700, D1800.

Для бетонов устанавливают требования по предельным значениям усадки после нагрева до предельно допустимой температуры применения бетонов классов ИЗ-И12 и до температуры применения бетонов классов И13-И18, которые не должны превышать, %:

0 - для бетонов плотной структуры со средней плотностью 1500 кг/м3 и более;

5- для бетонов плотной структуры со средней плотностью менее 1500 кг/м3;

0 - для бетонов ячеистой структуры.

Составы бетонов подбирают по методикам, пособиям и рекомендациям научно-исследовательских институтов, утвержденных в установленном порядке.

Бетонные смеси в соответствии с ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия» и в зависимости от степени готовности подразделяют на готовые к употреблению и сухие.

Бетонные смеси для бетонов плотной структуры приготовляют по ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия», а для бетонов ячеистой структуры - по ГОСТ 25485-89 «Бетоны ячеистые. Технические условия».

Бетонные смеси для бетонов, кроме ячеистых, должны соответствовать маркам по удобоукладываемости Ж1-Ж4 ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия», принимаемым по технологической документации.

В бетонную смесь, приготовленную на портландцементе, допускается введение пластифицирующих добавок при условии сохранения заданных свойств бетона. При этом, марка по удобоукладываемости бетонной смеси должна быть не более ПЗ по ГОСТ 7473 «Смеси бетонные. Технические условия».

Бетонную смесь, приготовленную на портландцементе и высокоглиноземистом цементе, а также бетонную смесь, приготовленную на жидком стекле и глиноземистом цементе при температуре наружного воздуха не выше 20°С, транспортируют в соответствии с требованиями ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия».

Время от приготовления бетонной смеси на основе жидкого стекла и глиноземистого цемента до ее укладки не должно превышать 30 мин.

Бетонную смесь на основе жидкого стекла и глиноземистого цемента при температуре наружного воздуха выше 20°С приготовляют на месте укладки.

Для приготовления бетонов в качестве вяжущих применяют:

-портландцемент, быстротвердеющий портландцемент, шлакопортландцемент по ГОСТ 10178-89 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия»;

-глиноземистый цемент по ГОСТ 969-91 «Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия»;

-высокоглиноземистый цемент по ТУ 21-20-60 или ТУ 6-03-339;

-жидкое стекло по ГОСТ 13078-81 «Стекло натриевое жидкое. Технические условия»;

-силикат-глыбу по ГОСТ 13079-93 «Силикат натрия растворимый. Технические условия».

Для бетонов на жидком стекле и силикат-глыбе в качестве отвердителя применяют кремнефтористый натрий по ТУ 6-08-01 - 1 или феррохромовый шлак по ТУ 14-11 -181 и другие материалы, удовлетворяющие требованиям стандартов или технических условий и обеспечивающие получение бетона с заданными характеристиками.

Для бетонов на портландцементе и жидком стекле в качестве тонкомолотых добавок, устойчивых к воздействию высоких температур, принимают:

-шамотные по ГОСТ 23037-99 «Заполнители огнеупорные. Технические условия»;

-кордиеритовые по ГОСТ 20419 83 «Материалы керамические электротехнические. Классификация и технические требования»;

-золошлаковые смеси ТЭС по ГОСТ 25592-91 «Смеси золошлаковые тепловых электростанций для бетонов. технические условия»;

-керамзитовые по ГОСТ 9758-86 «Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний»;

-аглопоритовые по ГОСТ 11991;

-бетонные из дробленых жаростойких бетонов.

Для бетонов на жидком стекле, кроме указанных добавок, допускается применять магнезиальную добавку по ГОСТ 23037-99 «Заполнители огнеупорные. Технические условия».

Тонкость помола добавок для бетона должна быть такой, чтобы при просеивании через сито № 008 по ГОСТ 310.2-76 «Цементы. Методы определения тонкости помола» проходило не менее 50% взятой пробы.

В тонкомолотых добавках содержание свободных оксида кальция СаО и оксида магния MgO в сумме не должно превышать 3%, а карбонатов - 2%.

В качестве заполнителей, устойчивых к воздействию высоких температур, допускается применять:

-кусковой огнеупор первичного обжига и дробленые некондиционные огнеупорные изделия;

-вторичные огнеупоры и жаростойкие бетоны, загрязненность которых шлаком, углем, металлом, а также динасовыми и хромо-магнезитовыми материалами не должна превышать 0,5%.

Не допускается загрязнение добавок и заполнителей другими материалами, способными снизить его эксплуатационные свойства или привести к разрушению бетона после нагрева (известняк, гранит, доломит, магнезит и др.).

Заполнитель для бетонов в зависимости от крупности зерен подразделяют на:

-мелкий - песок с зернами размером от 0 до 5 мм;

-крупный - щебень с зернами размером от 5 до 20 мм.

Зерновой состав заполнителей для бетонов должен удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 5.3.

Таблица 5.3. Зерновой состав заполнителей для бетонов

Размер отверстий контрольных сит, ммПолные остатки на контрольных ситах, % по массе, для заполнителей крупностьюдо 5 ммот 5 до 20 мм200-5110030-6050-595-1002,510-40__1,2520-60__0,6340-85__0,31560-95__0,1680-100__

Средняя насыпная плотность пористых заполнителей должна быть в пределах, указанных в табл. 5.4.

Таблица 5.4. Средняя насыпная плотность пористых заполнителей

Средняя насыпная плотность,кг/м3 для фракцийЗаполнительдо 5 ммот 5 до 20 ммШамотный легковесный400-1200300-800Муллитокорундовый легко-весныйНе более 1400Не более 900Корундовый легковесныйНе более 1400Не более 900Керамзитовый-400-800Перлитовый100-500300-500ВермикулитовыйНе более 200Допускается применение других материалов, качество которых должно удовлетворять требованиям стандартов или технических условий и обеспечивать получение бетона, отвечающего заданным физико-техническим характеристикам, приведенным в ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия».

Вода для приготовления бетонов должна отвечать требованиям ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».

6. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ. ТРЕБОВАНИЯ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ НА ПРАВИЛА ПРИЕМКИ, ХРАНЕНИЯ, ИСПЫТАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ

6.1 ПРИЕМКА по ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия»

Приемку бетонов производят партиями. Объем и состав партии принимают по ГОСТ 18105-86 «Бетоны. Правила контроля прочности».

Приемку бетона по прочности в проектном возрасте и остаточной прочности производят при подборе каждого нового номинального состава бетона, а в дальнейшем-не реже одного раза в месяц, а также при изменении состава бетона, технологии производства и качества используемых материалов.

Приемку бетона по отпускной прочности и прочности в промежуточном возрасте производят от каждой партии по ГОСТ 18105-86 «Бетоны. Правила контроля прочности», а для легких и ячеистых бетонов - и по средней плотности по ГОСТ 27005-86 «Бетоны легкие и ячеистые. Правила контроля средней плотности».

Периодические испытания по показателю удельной активности естественных радионуклидов проводят не реже одного раза в год, а также при изменении качества применяемых материалов.

При необходимости, оценку бетона по предельно допустимой температуре применения, термостойкости, водонепроницаемости, морозостойкости и усадке проводят в соответствии с требованиями стандарта и технических условий на бетон конструкций конкретного вида.

Бетонные смеси принимают по ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия», стандартам или техническим условиям на бетонные смеси конкретных видов.

Приемку бетонов по качеству для сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций производят по ГОСТ 13015.1-81 «Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные» и стандартам или техническим условиям на конкретные изделия или конструкции, а бетонов по качеству для монолитных конструкций и сооружений - и по нормам проектирования и проектно-технической документации.

6.2 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ по ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия»

Физико-механические свойства бетонов определяют:

прочность бетона на сжатие в проектном возрасте, отпускную прочность, прочность в промежуточном возрасте и остаточную прочность;

-класс бетона по предельно допустимой температуре применения;

Термостойкость;

-водонепроницаемость по ГОСТ 12730.5-84 «Бетоны. Методы определения водонепроницаемости»;

-морозостойкость - по ГОСТ 10060-87 «Бетоны. Методы определения морозостойкости» или ГОСТ 26134-84 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения морозостойкости»;

-среднюю плотность - по ГОСТ 12730.2-78 «Бетоны. Методы определения влажности»;

Усадку.

Жесткость и подвижность бетонной смеси определяют по ГОСТ 10181.0 и ГОСТ 10181.1.

Проверку качества добавок и заполнителей проводят на:

устойчивость при воздействии высоких температур;

тонкость помола добавок - по ГОСТ 310.2-76 «Цементы. Методы определения тонкости помола»;

среднюю плотность пористых заполнителей - по ГОСТ 9758-86 «Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний»;

химический состав добавок-по ГОСТ 2642.0-ГОСТ 2642.12 «Огнеупоры и огнеупорное стекло»;

активность отвердителя.

Проверку удельной активности естественных радионуклидов, содержащихся в материалах для бетонов, проводят в соответствии с методиками, утвержденными Минздравом СССР.

6.3 Рассмотрим метод определения устойчивости заполнителей и добавок при воздействии высоких температур по ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия»

Сущность метода состоит в проверке способности заполнителей и добавок не разрушаться при нагреве, а также после него.

ОТБОР ПРОБ

Для проверки устойчивости заполнителей и тонкомолотых добавок отбирают пробы от каждой партии указанных материалов из нескольких мест, но не менее чем из трех.

Пробу заполнителя отбирают в объеме 10 л, методом квартования уменьшают ее до 5 л. Пробу тонкомолотой добавки отбирают в объеме 5 л, методом квартования уменьшают ее до 1, л.

СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ

Для проведения испытаний применяют: сушильный электрический шкаф типа СНОЛ; камерную электрическую печь типа СНОЛ; ванну с крышкой для выдержки образцов над водой; сетчатые стеллажи для размещения образцов.

ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ И ИСПЫТАНИЯ

Для испытания необходимо иметь заполнитель, приготовленный дроблением шамотного кирпича и рассеянного на фракции 0-5 и 5-30 мм в соответствии с требованиями ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия».

Приготовляют бетонную смесь, состоящую из портландцемента, проверяемой добавки и чистого шамотного заполнителя.

Из бетонной смеси изготовляют шесть образцов-кубов с ребром длиной 7 или 10 см. Образцы выдерживают в условиях согласно табл. 5.3.

Три образца испытывают после высушивания при температуре (105± ±5)°С.

Для бетонов марок И8-И16 нагревают три образца до температуры 8О0°С; бетоны других марок нагревают до предельно допустимой температуры применения.

Тонкомолотую добавку считают пригодной, если после нагрева и последующей выдержки над водой в течение 7 суток образцы не имеют дутиков, трещин, а остаточная прочность отвечает требованиям п. 1.4.5 настоящего стандарта.

Для проверки качества заполнителя приготовляют бетонную смесь, состоящую из портландцемента, добавки и проверяемого заполнителя (1: 0,3: 4); возможна проверка на рабочем составе.

Изготовление, хранение, испытание образцов, а также оценку пригодности заполнителя осуществляют в соответствии с предыдущими пунктами настоящего приложения.

Керамзитовый заполнитель допускается проверять прокаливанием и последующим кипячением.

Среднюю пробу керамзитового гравия массой 0,5 кг прокаливают в течение 3 ч при температуре 8О0°С.

Прокаленную пробу керамзита после остывания помещают в сосуд, заливают водой и кипятят в течение 4 ч. После остывания воду сливают, а керамзит рассыпают тонким слоем на металлический лист, выбирают разрушенные зерна и взвешивают.

Партию керамзита считают пригодной для применения в качестве заполнителя в бетоне, если разрушенные зерна в высушенном состоянии до постоянной массы составят не более 5% первоначальной навески.

Окончательное заключение о пригодности керамзита составляют после получения результатов испытания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На сегодняшний день жаростойкие бетоны признаны одним из основополагающих и экономически выгодных строительных материалов. Главным свойством жаростойких бетонов, предназначенных для промышленных и строительных конструкций, является их способность при длительном воздействии высоких температур сохранять свои физико-механические свойства.

Экономическая эффективность использования жаростойкого бетона при строительстве тепловых агрегатов и других конструкций обусловлена следующим:

производство жаростойкого бетона в большинстве случаев дешевле производства соответствующих огнеупорных изделий;

сооружение тепловых агрегатов из крупноразмерных блоков увеличивает производительность труда в 2-5 раз;

из жаростойкого железобетона можно изготавливать несущие конструкции, что позволяет экономить металл;

жаростойкий бетон позволяет разработать любые конструкции печей и тем самым создать условия для более эффективных технологий, отличающихся высокой производительностью;

применение жаростойкого бетона значительно увеличивает срок службы агрегата и, следовательно, сокращает затраты на ремонтные работы;

на основе местных исходных материалов могут быть разработаны более дешевые составы жаростойких бетонов с заданными свойствами;

использование жаростойкого бетона для фундаментов под строительные конструкции дает возможность более рационально и компактно размещать оборудование во вновь строящихся цехах.

В настоящее время продолжаются работы по исследованию и внедрению в производство новых, еще более экономичных видов жаростойкого бетона. Результаты испытаний в промышленных условиях показали высокие эксплуатационные свойства корундового жаростойкого бетона на безводных силикат-натриевых композиционных вяжущих. Разработанные бетоны не содержат в своем составе цементов, а также других традиционных вяжущих и представляют собой безводные силикат-натриевые композиции. Применение этого вида жаростойких бетонов, взамен используемого сегодня корундового мелкоштучного огнеупора, позволит увеличить межремонтную кампанию тепловых агрегатов в 1,5-2 раза, снизить трудозатраты при ремонте печей и срок ремонта, существенно уменьшить энергозатраты на единицу футеровочного материала за счет исключения обжига.

В связи с разработкой ядерных реакторов нового поколения большой интерес представляет разработка состава и исследования технологии устройства теплоизоляции шахты реактора из легких жаростойких бетонов. В связи с тем, что в настоящее время проектируются новые экологически безопасные реакторы, в которых роль тепловой и биологической защиты отводится теплоносителю - расплавленному свинцу, соответственно коренным образом меняется назначение жаростойких бетонов: они должны выполнять роль теплоизоляции, позволяющей уменьшить температуру нагрева обычного тяжелого бетона с 450°С (температура расплавленного свинца) до 100°С.

Таким образом, современное строительство немыслимо без использования как бетонов в целом, так и в частности бетонов жаростойких, которые представляют собой отвечающий всем современным требованиям строительный материал. Состав и технология производства жаростойких бетонов продолжают совершенствоваться, появляются новые виды жаростойких бетонов, которые обладают уникальнейшими свойствами и характеристиками; расширяется сфера применения жаростойких бетонов, улучшается их качество. Это свидетельствует о том, что жаростойкие бетоны являются перспективным строительным материалом, который широко используется сейчас и будет использоваться в будущем.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. - М.: «Высшая школа», 1990.
2. Баженов Ю. М. Технология бетона. - М.: АСВ, 2002.
3. Государственные стандарты: указатель в 4 т. - М.: изд-во стандартов, 1993
4. Еремин Н.Ф. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов. - М.: «Высшая школа», 1986.
5. Жуков В. В., Хаджишалапов Г. Н. Жаростойкий теплоизоляционный бетон и блок устройства теплоизоляции лайнера ядерного реактора нового поколения./Бетон и железобетон, №3. 2007.
6. Киреева Ю. И. Строительные материалы. - Мн.: Новое знание, 2005
7. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. - М.: «Высшая школа», 1988.
8. Комар А.Г., Баженов Ю.М., Сулименко Л.М. Технология производства строительных материалов. - М.: «Высшая школа», 1990.
9. Мочальник И.А. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплинам «Производственные технологии» и «Товароведение». - Мн.: БГЭУ, 2006
10. Общегосударственный классификатор РБ. Промышленная и сельскохозяйственная продукция. Часть 1 - Мн.: Госстандарт, 1999
11. Общий курс строительных материалов / Под ред. И.А. Рыбьева. - М.: «Высшая школа», 1987.
12. Пащенко А.А., Сербии В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы. - Киев: «Высшая школа», 1985.
13. Строительные материалы: справочник / Болдырев А. С., Золотов П. П., Люсов А. Н. - М: Стройиздат, 1989.
14. Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности. - Мн.: Госстандарт, 1993.
15. Тотурбиев Б. Д., Алхасов М А. Жаростойкие бетоны на безводных силикатах натрия / Бетон и железобетон, №3. 2006.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Для возведения печей, каминов и дымовых труб используется жаростойкий бетон. Данный вид бетона применяется как в жилищном строительстве, так и в промышленном. Чтобы материал выполнял свою функцию на должном уровне, гарантировал безопасность и защиту, необходимо строгое соответствие всем технологическим требованиям при его изготовлении. Материал может быть ячеистым, легким или плотным. Данный фактор зависит от области его применения и назначения. Такой бетон может выполнять функции надежной термоизоляции.

Для приготовления огнеупорного бетона следует добавить в состав жидкое стекло, асбест, бариевый или глиноземный цемент.

Работа с жаропрочным бетоном аналогична работе с обычным бетонным материалом, что позволяет снизить затраты на строительные работы. вы можете успешно изготовить данный материал своими руками. Он устойчив к температурным перепадам и не теряет своих свойств при нагревании, а также является оптимальным вариантом для строительства специализированных объектов разного рода.

Выбор термопрочного бетона

Чтобы своими руками сделать огнеупорный бетон, вам придется добавить в состав жидкое стекло, асбест, бариевый или глиноземный цемент.

Характеристики жаропрочного бетона.

Данные добавки делают бетон адаптированным к применению в местах повышенных температур. Обыкновенный материал включает в себя элементы, которые подвергаются процессу дегидратации и обезвоживания в процессе нагревания. Конструкция разрушается весьма быстро, проходя через такое испытание, а процесс восстановления не представляется возможным. Во избежание подобных ситуаций применяется жаропрочный бетон. Рассматривая жаропрочную бетонную смесь детально, можно выявить высокое содержание различных примесей. Каждая из них выполняет свою роль, повышает прочность, связывая материалы в условиях повышенных температур. Для изготовления жаропрочного бетона своими руками необходимо наличие вяжущих составляющих в основе материала.

Для этих целей можно использовать:

• шлакопортландцемент;
• портландцемент;
• высокоглиноземистый цемент;
• глиноземистый цемент;
• периклазовый цемент;
• жидкое стекло.

Вернуться к оглавлению

Подбор состава для жаростойкого бетона

К портландцементу и жидкому стеклу обычно добавляются различные тонкомолотые примеси. Жаропрочный бетон может быть обычным или легким, в зависимости от показателей объемного веса. Материал считается легким, если его объемный вес (в высушенном состоянии) не превышает 1500 кг/м³.

Для затворения жаропрочной бетонной смеси на периклазовом цементе применяется сернокислый магний (водный раствор). Чтобы произошло затвердение жаростойкого бетона с примесью жидкого стекла, необходимо ввести в смесь кремнефтористый натрий, доменный гранулированный шлак или нефелиновый шлам. Данные добавки вводятся в бетон при нормальной температуре.

Тонкомолотыми добавками могут быть тонкоизмельченные или пылевые материалы, такие как:

• бой магнезитового кирпича;
• бой шамотного кирпича;
• кусковой шамот;
• пемза;
• цемянка;
• хромитовая руда;
• зола-унос;
• андезит;
• лессовый суглинок;
• гранулированный доменный шлак.

Для жаростойких легких смесей подойдет:

• бой диатомового кирпича;
• бой шамотного кирпича;
• цемянка;
• зола-унос;
• керамзит.

Мелкими (0,15-5 мм) и крупными (5-25 мм) заполнителями могут быть дробленые материалы, такие как: бой магнезитового и магнезитохромитового кирпича, бой высокоглиноземистого и шамотного кирпича, бой глиняного, полукислого или талькового кирпича, титано-глиноземистый и доменный отвальный шлак.

К ним также можно причислить дунит, бальзат, диабаз, андезит, артикский туф, кусковый шамот. Для легких и огнеупорных бетонов лучше использовать вермикулит, керамзит или вспученный перлит в качестве добавок . Вид вяжущего вещества, температура и условия службы бетона определяют выбор тонкомолотых добавок и заполнителей. Применение огнеупорного бетона снижает стоимость работ, трудовые затраты, сокращает сроки строительства.

Вернуться к оглавлению

Поэтапное приготовление жаростойкого бетона своими руками

Для данного процесса вам необходимо иметь инструменты и материалы:

• бетономешалку;
• тачку;
• мастерок;
• лопату;
• распылитель;
• шланг или иное водоснабжение;
• опалубку;
• пластиковый лист;
• песок;
• огнеупорный цемент;
• гравий;
• гашеную известь.

Бетономешалка или тачка должна располагаться в непосредственной близости от источника водоснабжения. Вода понадобится для добавления в состав, мытья инструментов и площадки. Материалы необходимо смешивать в пропорциях 3:2:2:0,5, для примера — 3 части гравия к 2 частям песка и 2 части огнеупорного цемента к 0,5 части гашеной извести. Величина объемов жаропрочного состава не должна влиять на данные параметры и соотношение материалов, они должны оставаться неизменными. В бетономешалку помещается гравий и песок, добавляется огнеупорный цемент и гашеная известь, с помощью лопаты все ингредиенты тщательно перемешиваются, чтобы составляющие распределились равномерно. Затем в смесь добавляется вода и снова перемешивается. Вода добавляется до того момента, пока смесь не приобретет необходимую консистенцию (рабочую густоту). Для проверки из получившейся смеси попробуйте слепить комок. Если воды достаточно, то комок не развалится и не расплывется в руках.

Данным бетонным раствором заполняется опалубка или специальная форма. Этот процесс производится при помощи лопаты, излишки удаляются шпателем, после чего поверхность выравнивается. Процесс затвердения материала сопровождается повышенной влагопотерей. Периодически сбрызгивайте поверхность водой, этим вы предотвратите ее растрескивание. Влажный бетон можно покрыть полиэтиленовой пленкой на пару суток. По истечении этого срока пленку нужно снять и дать бетону высохнуть. Перед удалением опалубки бетон должен просохнуть не менее 2 суток. После этого бетон выстаивается и набирает прочности в течение 3 недель. Поверхность можно использовать по окончании этого срока.

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.

Сегодня без огнеустойчивого бетона никак не обойтись. Он необходим при возведении каминов, печей, бань, а также при прокладке дымоходов. Дабы этот материал на высоком уровне выполнял своими функцией, нужно, чтобы в его составе были только высококачественные компоненты.

Кроме этого, необходимо четкое соблюдение пропорций во время изготовления. Только в таком случае он подойдет для строительства и будет гарантировать безопасность того или иного сооружения. Сегодня на строительных рынках можно встретить ячеистый, легкий и плотный жаростойкий бетон. Выбор зависит от типа постройки и его назначения.

Что должно входить в состав термопрочного бетона

Для самостоятельного создания огнеупорного бетона надо добавить в состав жидкое стекло, глиноземный цемент и асбест. Данные добавки отлично подходят для использования в условиях высоких температур. Очень важно, чтобы все элементы обладали высоким качеством, иначе постройка быстро развалится, а восстановить ее будет невозможно. Для того чтобы жаропрочный бетон долго служил и имел наивысшее качество, нужно использовать хорошие вяжущие составляющие. Ими могут быть:

• шлакопортландцемент;
• жидкое стекло;
• глиноземистый цемент;
• портландцемент;
• периклазовый цемент.

Все эти строительные материалы можно купить в специализированном магазине или заказать через интернет. Очень важно не экономить на них, дабы сооружение было построено качественно и служило на протяжении десятков лет.

Как правило, к портландцементу и жидкому стеклу добавляются разнообразные тонкомолотые примеси. Для надежного затвердения бетона надо ввести в приготовленную смесь кремнефтористый натрий или доменный гранулированный шлак.Тонкомолотыми добавками могут быть:

Для легких жаропрочных смесей впору применять керамзит, цемянку или бой диатомового кирпича. Мелкими и крупными заполнителями могут служить дробленые материалы, например, доменный шлак или тальковый кирпич. Надо отметить, что огнеупорный бетон предусматривает достаточно легкое строительство, которое занимает мало времени и не требует особых затрат. Главное – качественно приготовить материал, чтобы его было удобно использовать, и он надежно служил в течение долгих лет.

Жаростойкий бетон своими руками: этапы создания

Если вы немного разбираетесь в строительстве и знаете, как правильно готовить те или иные смеси, вам не составит труда самостоятельно сделать огнеупорный бетон. Безусловно, эту процедуру можно доверить профессионалу, однако в таком случае придется потратить лишние деньги, которые пригодились бы для других целей. Те, кто готов своими руками готовить жаропрочный бетон, должны знать, что сначала нужно запастись такими приспособлениями и материалами:

• гашеная известь;
• гравий;
• песок;
• огнеустойчивый цемент;
• пластиковые листы;
• опалубка;
• шланг;
• лопата;
• распылитель;
• тачка;
• бетономешалка.

Бетономешалку и тачку нужно поставить в таком месте, чтобы они были близко к источнику водоснабжения. Воды понадобится много, поэтому об этом надо заранее позаботиться. Вода нужна будет для добавления в смесь, для мытья инструментов и в конце – для мытья площадки, где происходило изготовление жаростойкого бетона. Все материалы должны быть смешаны с
соблюдением пропорции 3:2:2:0.5. Схема действий такая:

1. Сначала в бетономешалку надо поместить песок и гравий.
2. Далее добавляется гашеная известь и огнеупорный цемент четко по пропорциям.
3. Потом, используя лопату, необходимо хорошенько перемешать все компоненты состава.
4. После надо добавить воду и опять перемешать. Жидкость требуется лить, пока бетон не достигнет правильной консистенции. Проверить состав можно, слепив из него комок. Если удастся это сделать, значит воды больше не потребуется. В случае, если состав будет расплываться по рукам, нужно добавить еще немного воды.