Состав огнеупорного бетона на глиноземистом цементе

Обновлено: 25.04.2024

Строительство объектов разного назначения довольно часто предусматривает необходимость использования огнеупорных материалов. С их помощью можно защитить людей и конструкции. В качестве одного из таких материалов выступает огнеупорный бетон. Некоторые его разновидности способны претерпевать воздействие температуры до 1000 °C, при этом форма и полезные свойства сохраняются.

Основные свойства

Среди основных особенностей таких бетонов следует выделить:

высокую огнеупорность;
повышенные эксплуатационные свойства;
прочность;
отсутствие необходимости использования дорогостоящего процесса обжига при производстве.

На сегодняшний день огнеупорный бетон можно классифицировать по весу. Изготовить самостоятельно или заказать можно следующие разновидности описываемого материала:

особо тяжелая;
легкая;
ячеистая;
тяжёлая.

В итоге удается получить материал, который может выполнять конструкционную или теплоизоляционную функцию, что зависит от ингредиентного состава.

Особенности изготовления

Если вы решили изготовить огнеупорный бетон, то следует ближе ознакомиться с его составом. Материал выполняется на основе базовых компонентов и некоторых добавок, среди которых выступают:

шамотный песок;
магнезит;
разные виды щебня;
глиноземистый цемент.

Среди добавок следует выделить еще тонкомолотые и минеральные вещества, которые придают материалу прочность. Среди таких добавок:

пемза;
мелкоизмельченная хромитовая руда;
доменный шлак.

Эти компоненты добавляются с целью повышения плотности не только готового изделия, но и сухого состава. Иногда заполнители для производства изготавливаются в условиях завода, но в некоторых случаях могут использоваться тугоплавкие горные породы и бой обожженного огнеупорного кирпича. Для получения разных марок бетона добавляются заполнители разных фракций. Если речь идет о крупнозернистом веществе, то его элементы могут иметь диаметр в пределах от 5 до 25 мм. Когда речь идет о мелкой фракции, то она равна пределу 0,15 и 5 мм. Среди таких ингредиентов следует выделить:

магнезитовый кирпич;
шамотный кирпич;
бой обыкновенного кирпича;
глиноземистый шлак;
диабаз;
базальт;
отвальный доменный шлак.

Самым распространенным среди потребителей является огнеупорный бетон, который изготавливается с использованием шамота, ведь он отвечает всем запросам строительства. В качестве связующего звена выступают алюмофосфатные ингредиенты и жидкое стекло. Портландцементы, периклазовые и глиноземистые цементы и выполняют роль вяжущих компонентов. Если к ингредиентам добавляется жидкое стекло, то оно позволяет повышать эксплуатационные характеристики. Это особенно верно, если бетонный раствор используется для формирования штукатурного слоя.

Дополнительные рекомендации по технологии

Огнеупорный бетон, состав которого описывается в статье, может иметь определенную марку. Каждая разновидность предполагает добавление своего пластификатора, магнезитовых порошков и феррохромовых шлаков. Если есть цель приготовить легкий бетон, то следует использовать вспученные материалы по типу:

вермикулита;
керамзита;
перлита.

Если вы решили заказать изготовление смеси у профессионала, то соотношение компонентов они подберут сами, в соответствии с вашим проектом. Состав подбирается по эксплуатационной температуре и условиям службы.

Дополнительно о составе по виду заполнителя

Если вы решили изготовить огнеупорный бетон своими руками, то вами могут использоваться разные заполнители, а именно:

динасовые;
корундовые;
кварцевые;
готовые смеси.

Рассматривая бетоны по составу, следует выделить марки. Например, АСБГ представляет собой огнеупорную сухую алюмосодержащую смесь, которая используется в цветной и черной металлургии, а также теплоэнергетике. Высокоглиноземистая бетонная смесь с огнеупорными характеристиками обозначается аббревиатурой ВГБС и предназначается для создания монолитной футеровки сталеразливочных ковшей, стен и при устройстве днища.

Эксплуатироваться такой состав может при температуре до 1800 °C. Арматурная сухая высокоглиноземистая смесь обозначается буквами ССБА. Она предназначается для тепловых агрегатов, печей, а также устройства арматурного слоя. Воздействующая температура может достигать отметки в 750 °C.

Сушка бетона

Сушка огнеупорного бетона может осуществляться после завершения этапа отвердевания. При этом используется воздух, а температура окружающей среды не должна оказаться ниже +10 °C. Перед начальным нагревом бетон следует выдержать в течение суток или больше, чтобы добиться устойчивого состояния. Операция сушки позволяет снизить объем свободной воды в бетоне, который мог бы вызвать химическую реакцию между атмосферой и поверхностью футеровки.

После отвердевания футеровка оставляется на влажном воздухе без сушки. После завершения отверждения следует просушить футеровку. Если это невозможно, то бетон оставляется в замкнутой влажной среде. Важно обеспечить хорошую вентиляцию или оставить футеровку в хорошо проветриваемой зоне. Если вы задались вопросом о том, как сделать огнеупорный бетон, то должны быть знакомы еще и с особенностями его подготовки к эксплуатации. Например, этап сушки может проходить с использованием подходящего вентилятора или воздуходувки, которая будет подавать горячий воздух.

Особенности замешивания

Перед тем как сделать огнеупорный бетон своими руками, состав раствора необходимо очень тщательно подобрать. Об этом было сказано выше. Что же касается особенностей замешивания, то для этого рекомендуется использовать лопастную мешалку. Она предпочтительна для теплоизоляционных бетонов, а вот для плотных растворов и вовсе необходима, так как позволяет равномерно и правильно замешивать материал с добавлением меньшего объема воды. Что касается бетономешалки, то этого эффекта добиться будет весьма сложно.

Данная рекомендация актуальна еще и по той причине, что для плотного бетона содержание влаги может оказаться критичным. Ведь для описываемых материалов максимальная прочность требуется наряду с оптимальной плотностью. По своей природе теплоизоляционные бетоны мягче, чем плотные, поэтому важно, чтобы они замешивались с использованием требуемого количества воды. Ее излишек может стать причиной снижения прочности и плотности, тогда как недостаток повлечет уменьшение текучести.

Пропорции огнеупорного бетона

Приготовление огнеупорного бетона должно вестись с соблюдением определенных пропорций. Если с использованием материала планируется возвести камин, то раствор после затвердевания должен будет выдерживать температуру в пределах 1200 °C. Из смеси можно изготовить камин и топливник. Для проведения работ понадобится 1 часть бетона марки М-400, 2 части песка из огнеупорного кирпича, столько же частей крошки из боя кирпича, а также 0,33 части пылевидной шамотной добавки.

Если вы планируете выстраивать монолитный очаг, то на него в процессе эксплуатации отопительного оборудования постоянно будет воздействовать открытое пламя. Для этого требуется приготовить раствор со следующими пропорциями: 2,5 части щебня, часть бетона, 0,33 части шамотного песка. Что касается щебня, то он может быть выполнен из кварцевого или красного кирпича, в качестве альтернативного решения иногда используется тонкомолотый красный кирпич.

Заключение

Особенности приготовления раствора для создания огнеупорного бетона схожи с теми, которые используются при затворении обычного цементного раствора. Если предполагается осуществлять заливку в опалубку, то движение должны быть направлены по часовой стрелке. Иногда для формирования изделий используются формы из фанеры.

Для того чтобы исключить испарение воды в процессе затвердевания, формы после изготовления следует уплотнить. Это способствует более легкому извлечению отливок. Наиболее простой способ уплотнения – полиэтилен, но для того чтобы добиться лучшего результата, следует использовать силикон, который предварительно смазывается растительным жиром.

Огнеупорный бетон: применение, состав, рецепт, ГОСТ,

Предельная возможность сохранять заданные технические параметры – это основное свойство огнеупорных материалов, которые сначала при затвердевании становятся подобны камню, а в эксплуатации выдерживают длительное воздействие сверхвысокой температуры. С такими характеристиками выпускается огнеупорный бетон – особая марка стройматериала, который применяется для нестандартных работ.

Особенности жаропрочных бетонов:

высокая огнеупорность;
прочность;
повышение эксплуатационных свойств в процессе работы;
отсутствие в технологии производства сложного, дорогостоящего процесса обжига.

Выделяются три категории огнеупорного бетона:

особо тяжёлый;
тяжёлый;
лёгкий ячеистый.

Назначение жаропрочных материалов бывает двух направлений:

По эксплуатационному температурному режиму выделяются бетоны:

Жароупорные, с режимом эксплуатации до 15 80 °C.
Огнеупорные, с работой в режиме от 1 580 до 1 770 °C.
Высокоогнеупорные, с эксплуатацией выше 1 770 °C.

Состав огнеупорного жаростойкого бетона

Этот особенный стройматериал производится на основе базовых компонентов со специальными добавками, которыми могут быть корунд, магнезит, шамотный песок, разные виды щебня, глинозёмистый цемент. Есть ещё тонкомолотые минеральные добавки, которые играют свою роль для высокой прочности, это пылевидная или мелкоизмельченная хромитовая руда, пемза, доменный шлак, многие другие компоненты, цель которых – повысить плотность сухого состава или готового изделия.

Заполнители могут производиться заводским способом, но зачастую используются бой обожжённых огнеупорных изделий, тугоплавкие горные породы. Для разных марок жаропрочного бетона употребляются крупный 5-25 мм или мелкий 0,15-5 мм заполнители. Это шамотный, магнезитовый кирпич, глиноземистый шлак, бой обыкновенного кирпича, базальт, диабаз, отвальный доменный шлак. Наиболее популярным у потребителей является жаропрочный бетон с содержанием шамота, который полностью отвечает запросам строительства.

Связующим звеном являются алюмофосфатные ингредиенты, жидкое стекло, другие материалы. Вяжущими компонентами выступают портландцементы, глиноземистые или периклазовый цементы. Бетонные смеси на жидком стекле позволяют существенно повышать эксплуатационные характеристики штукатурного слоя.

Для разных марок добавляются пластификаторы, феррохромовые шлаки или магнезиальные порошки. Лёгкие жаростойкие бетоны включают вспученные материалы: перлит, керамзит или вермикулит.

Производители предлагают изготовление огнеупорных бетонных смесей по заказу, основанному на проектных разработках. Здесь соотношение компонентов соответствует проекту заказчика. Состав смеси подбирается по предполагаемой эксплуатационной температуре, по условиям службы изделий.

Виды по заполнителю:

динасовые;
кварцевые;
корундовые;
готовые смеси.

По составу заполнителя огнеупорные бетоны очень разнообразны

МаркиПрименениеАСБГ – сухая огнеупорная бетонная алюмосодержащая смесь.Включает несколько марок: АСБС-30, АСБС-70, АСБС-80, АСБС-П, АСБС-Л.Чёрная и цветная металлургия, теплоэнергетика.ВГБС – высокоглиноземистая огнеупорная бетонная смесь.Монолитная футеровка (МФ), устройство днища, стен сталеразливочных ковшей, при t до 1 800 °C.ССБА – сухая бетонная арматурная смесь высокоглиноземистого состава.МФ для печей, для тепловых агрегатов, для устройства арматурного слоя, при t до 1 750 °C.СБК – огнеупорная бетонная корундовая смесь.Выполнение МФ для тепловых агрегатов, для устройства днища, стен сталеразливочных ковшей, при t до 1 800°C.Марка ШБ-Б, класс Б – сухая бетонная смесь с шамотным составом.Выполнение огневого слоя неэкранированных поверхностей, на лазах, амбразурах горелок в конструкции тепловых агрегатов, при t до 1 300°C.ТИБ – легкий теплоизоляционный бетон.Для выполнения футеровки, рабочего или теплоизоляционного слоя в конструкции тепловых агрегатов.Холодный и горячий ремонт футеровки в качестве торкретмассы.СБС – кислотоупорная безусадочная саморастекающаяся бетонная смесьМФ в конструкции тепловых агрегатов, для печей, для изготовления фундамента при агрессивной кислотной среде, при t до 1 500 °C.

Потребителям надо следить за появлением новинок: усовершенствованные сорта огнестойкого бетона выдерживают t до 2 300 °C. Они производятся на основе портландцемента, вяжущих и тугоплавких заполнителей.

Домашнее применение

Если предпочтение отдаётся покупке сухих смесей в мешках, до уделить внимание процессу замеса. Здесь следует учитывать, кроме отличного варианта для работы, короткий срок хранения. Тем не менее, российские умельцы стремятся купить такие составы для самостоятельного устройства домашних каминов, печей в загородных домах и банях. Для домашних работ бетон должен быть высокой плотности, крупной зернистости. Его приготовление осуществляется на своём строительном участке, в домашней мастерской, гараже, что существенно отличается от заводских условий и может соответственно отразиться на конечном качестве строения.

Раствор надо идеально перемешать с использованием механической бетономешалки. Даже сравнительно небольшую массу не получится перемешать вручную. Должна быть максимально точно выдержана технология приготовления. На каждом мешке указывается рекомендуемое количество воды, которое с первого взгляда кажется недостаточным. Однако здесь всё дело именно в тщательном перемешивании, после чего раствор хорошо укладывается на необходимое место.

Чтобы своими руками построить надёжную печь, надо следовать указаниям производителя. На каждой упаковке даны чёткие рекомендации: на мешок сухой смеси (около 22,5 кг), требуется около 7,7 л воды. Пропорции нарушать не рекомендуется, даже небольшой излишек воды может повредить качеству эксплуатации готового объекта.

Многие компании организовали производство формованных или неформованных огнеупорных изделий, выпуск сухих составов, мастик, присадок. Все они отвечают требованиям ГОСТ, имеют сертификаты соответствия качеству. Большими объёмами производства отличаются ОАО «НовосибТеплоСтрой», ОАО «Магнитогорский цементно-огнеупорный завод». Есть активные производственные мощности в Московском регионе.

Высококачественная смесь МКБС производится на московском предприятии «Кругосвет», сертифицированные составы БОСС-200, БОССЛ-1300 выпускает «Сухоложский огнеупорный завод». Екатеринбургское ОАО «СпецОгнеупорКомплект» отличается инновационным инжинирингом, шеф-монтажом огнеупоров, теплоизоляции с высокотемпературными характеристиками.

Цена жаростойкого бетона напрямую зависит от марки и предполагаемых эксплуатационных нагрузок, может варьироваться в зависимости от используемого на производстве оборудования. Средняя цена на огнеупорный бетон составляет 35 000 за тонну.

Огнеупорный бетон – жаропрочный материал, который способен на протяжении достаточно длительного времени не менять своих характеристик под воздействием огня и высоких температур. Такой бетон применяется в самых разных сферах, но всегда там, где есть риск воспламенения или необходимость обеспечить стойкость конструкции к огню, повышенной температуре.

Уровень огнестойкости материала определяется такими параметрами, как: скорость горючести, теплопередачи при переменных условиях (вентиляция, температура огня, наличие/отсутствие источников топлива в здании). Бетонные стены из обыкновенного материала способны продержаться до 4 часов. Горит бетон без выделения токсинов, жидких частиц, дыма.

В частном строительстве зданий жаропрочный бетон используется редко – лишь отдельных конструкций. Свойства такого раствора актуальны при возведении туннельных аварийных выходов, конструкций инфраструктуры, производств, специальных сооружений для спасения членов правительства и т.д.

Общие сведения: материалы и характеристики жаростойких бетонов

Жаростойкий бетон – особый вид бетонного материала, который способен долго выдерживать воздействие температуры в диапазоне +1580-1770С максимум без потери эксплуатационных и механических свойств (огнеупорный бетон, в свою очередь, выдерживает недолговременный нагрев и до температуры максимум +200С).

Бетон используют в строительстве жилых и промышленных объектов. Из огнеупорного и жаропрочного бетона делают мангалы, домашние отопительные печи, сауны, бани, дымовые трубы, камины и т.д.

После достижения предельной температуры и по прошествии определенного времени жаростойкие бетоны начинают высыхать, покрываться трещинами, разрушаться.

Высокий уровень прочности
Надежная термоизоляция
Усиление эксплуатационных характеристик в процессе работы
Простота приготовления (дополнительный обжиг не нужен)
Уменьшение затрат времени, финансов, труда

Жаростойкий бетон может быть конструкционным и теплоизоляционным. По структуре бывает легким поризованным, плотным, ячеистым.

Состав плотных огнестойких растворов

Плотный тяжелый жаростойкий бетон (состав может быть разным) обычно используется в создании огнестойких конструкций, а также в виде жаростойкой футеровки в тех или иных тепловых агрегатах: на производствах химической промышленной сферы, рекуператоров доменных печей, в специальных печах обжига кирпича, в процессе строительства дымовых труб.

Благодаря применению тяжелых смесей удается существенно сократить время на выполнение строительства и ремонта тепловых агрегатов, заметно понизить себестоимость, уменьшить объем трудозатрат.

Вяжущие

Жаростойкие бетоны производятся в соответствии с ГОСТ 20910 90. Данный документ предполагает возможность использования различных вяжущих в приготовлении раствора.

Жидкое стекло
Глиноземистый (сюда можно включить и высокоглиноземистый) цемент
Шлакопортландцемент со специальными микронаполнителями
Портландцемент с обязательным включением в состав микронаполнителя (тонкомолотой добавки)

В нейтральной/щелочной среде обычно применяют смесь на шлакопортландцементе и портландцементе. Для газовой кислой среды подойдет жидкое стекло. Для водородной, фосфорной, углеродной среды лучше выбирать глиноземистые и высокоглиноземистые цементы.

Возможно добавление минеральных компонентов (доменный шлак в гранулах, бой шамотного/магнезитового кирпича, лессовидный суглинок, андезит и т.д.) с целью улучшения структуры и упрочнения состава.

Заполнители

Огнеупорные бетоны предполагают введение в состав не только специальных вяжущих, но и правильных заполнителей, которые должны равномерно расширяться и таким образом выдерживать воздействие огня и высоких температур. Обыкновенные заполнители гарантируют стойкость при максимум +200С, дальше они становятся менее прочными и при +600С полностью деформируются.

Когда готовят огнеупорный бетон, состав предполагает в качестве заполнителей использование материала, который не будет разрушаться/размягчаться при высоких температурах, а также не станет причиной появления высоких напряжений во внутренней структуре монолита.

+600 – 800С: горные породы (диабаз, андезит, базальт), пористые материалы из горных вулканических пород, это могут быть доменные гранулированные шлаки, бой кирпича, искусственные пористые структуры (вспученный перлит, керамзит, подойдет шлаковая пемза и т.д.).
+1200 – 1700С: добавляют дробленые огнеупорные материалы – хромит, шамотный кирпич, магнезит, часто выбирают корунд, обожженный каолин.
Возможно добавление специальных материалов, полученных посредством обжига при высокой температуре смеси огнеупорной глины и магнезита – алюмосиликаты, которые отличаются минимальной деформацией, хорошей огнеупорностью.

Технические требования

Марка огнестойкого бетона должна включать такие параметры:

Тип бетона: жаростойкий обозначается буквами BR
Вяжущее: алюминатный (А), портландцемент (Р), силикаты (S)
Класс прочности на сжатие/растяжение – B1-В40
Температура эксплуатации – ИЗ-И18

Пример: жаростойкий бетон на базе портландцемента с прочностью В20, способный выдерживать +1200С, будет обозначаться BR Р В20 И12.

Что касается плотности, то материал с показателем 1100 кг/м3 применяют в качестве теплоизоляции для ограждающих конструкций ненагруженного типа, >1400 – для возведения ограждающих несущих конструкций общественных/жилых зданий. По уровню предельной температуры бетоны могут принадлежать к одному из 18 классов: И13-И18 используют лишь для ненесущих конструкций.

Если плотность бетона составляет 1500 кг/м3, он должен обладать водонепроницаемостью в диапазоне W-W8. Морозостойкость находится на уровне F-F75. Остаточная прочность и показатель температуры деформации при воздействии механической нагрузки напрямую зависят от вида вяжущих и точной температуры нагрева.

Что касается класса прочности, то для напряженных жаростойких конструкций показатель должен быть минимум В30, без нагрузки – допускается минимум В12.5.

Основные виды тяжелого огнестойкого бетона

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

Бетон на портландцементе и шлакопортландцементе

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

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

На глиноземистом алюминатном цементе

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

Жидкое стекло в качестве вяжущего жаростойких бетонов

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

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

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

Другие виды бетонов, стойких к огню

В производстве легких ячеистых/поризованных бетонов используются те же вяжущие, но пористые заполнители или пенообразователи, которые уменьшают вес.

Легкие поризованные бетоны

Тут в качестве заполнителя используют разного типа пористые материалы, способные выдерживать влияние температуры до +1000С: вулканический туф, вспученный перлит, керамзит. Легкие бетоны соответствуют маркам D300-1800.

Классификация поризованных бетонов по сфере эксплуатации:

Конструкционные – с плотностью 1400-1800 кг/м3, прочностью минимум М50, любой теплопроводностью.
Теплоизоляционные – с плотностью максимум 500 кг/м3, прочностью в диапазоне М14-М25, теплопроводностью максимум 0.14 Вт/м*К.
Теплоизоляционно-конструкционные – прочность минимум М35, теплопроводность в пределах 0.14–0.54 Вт/м*К, плотность равна 500-800.

Легкие бетоны, приготовленные на базе портландцемента или глиноземистого цемента, демонстрируют высокий уровень огнестойкости. Если использовать керамзитовый щебень в качестве заполнителя, то морозостойкость вырастает до F25-100.

Ячеистые бетоны

Данный тип раствора применяется в теплоизоляции и в качестве жаростойкого материала. Часто ячеистые бетоны выбирают для частного строительства в виде заводских конструкций либо блоков.

Для теплоизоляции – плотность до 500 кг/м3
Теплоизоляционно-конструкционные – показатель находится в диапазоне 500-900 кг/м3
Конструкционные – от 1000 до 1400
Жаростойкие – до 1200 кг/м3, могут использоваться при температуре до +800С

Данный тип бетонов может выдерживать воздействие открытого огня в течение 5-7 часов без изменения структуры. При нагревании до +400С отмечается повышение прочности материала, до +1000С – разрушение структуры.

Когда готовится жаропрочный бетон своими руками, предел огнестойкости ячеистого материала можно повысить посредством введения в состав алюмосиликатных щелочных вяжущих, металлургических шлаков, допускаются и топливные золы, известково-белитовые составы.

Применение

Обычно огнеупорный и жаростойкий бетон актуален для использования в возведении химических, энергетических, металлургических сооружений. Материал подходит для сооружения плавилен, доменных печей, теплоцентралей.

В быту необходимость приготовления термостойкого бетона появляется при строительстве печей, котлов отопления, каминов. Также из раствора делают выводы труб, выкладывают отопительные контура. В частном строительстве бетон готовят своими руками, используя специальные компоненты и точно следуя инструкции, соблюдая указанные пропорции.

Новые конструкции вводятся в эксплуатацию минимум после 3 суток (быстротвердеющий цемент, глиноземистый, жидкое стекло), 7 суток (портландцемент) или после набора проектной прочности монолитом. До нагрева конструкции просушивают для полного удаления свободной воды в составе. Разогревают по специальным режимам, в соответствии с технологическими инструкциями.

Производство в домашних условиях

Проще всего сделать жаростойкий бетон своими руками – купить готовую смесь и замесить раствор по инструкции (обычно находится на оборотной стороне тары). Все очень просто: сухая смесь высыпается в бетономешалку, мешается в течение 1 минуты, затворяется обычной водой или жидким стеклом.

Выбор оптимального состава материалов.
Заливка в бетономешалку 90% нужного объема воды либо жидкого стекла (в разбавленном виде).
Засыпка тонкомолотой добавки, добавление половины заполнителя и цемента, перемешивание, постепенное добавление оставшихся материалов, остатка воды (или стекла).
Замес должен осуществляться на протяжении минимум 5 минут.
Отгрузка готовой смеси непосредственно на объекте, заливка.

Бетонные работы в условиях сухого и жаркого климата

В условиях жаркого, сухого климата температура воздуха может подниматься до +40С, влажность обычно не превышает 25%, наблюдаются ветры и сильная солнечная активность. Все это плохо сказывается на бетонной смеси, провоцирует быстрое испарение воды, понижение прочности.

Правильно выбрать состав компонентов – в качестве вяжущего лучше всего брать портландцемент, заполнителя – материалы с идентичным показателем температурного расширения (близким к цементу).
Заполнители обязательно увлажняют.
Использование пластификаторов – для понижения водоцементного соотношения и улучшения подвижности.
Увеличение времени смешивания компонентов в среднем на 40-50%.
Смесь до объекта можно транспортировать исключительно в автобетономешалке, загрузив в миксер лишь сухие компоненты, а водой затворяя уже перед заливкой.
Опалубка перед заливкой проверяется на предмет герметичности и увлажняется.
Смесь подается на объект с использованием специальной бадьи или бетононасоса.
Бетонирование осуществляется с применением глубинного вибратора.
В процессе набора прочности смесью бетон нужно накрывать увлажненными матами из соломы, кусками рогожи, мешковины, потом каждые 3-4 часа поливать водой все 28 дней.

Приготовленный по всем правилам жаростойкий или огнеупорный бетон будет демонстрировать все заявленные характеристики и позволит реализовать любой проект, гарантируя высокое качество и оптимальные свойства, надежность и долговечность конструкции.

Традиционные марки цемента боятся температурных изменений и начинают деформироваться при высокой температуре. А поскольку такой материал пользуется большой популярностью, строители выбирают специальные огнестойкие разновидности. Они приспособлены к любым воздействиям и обладают массой эксплуатационных преимуществ.

Достоинства

Выбирая огнеупорный цемент, важно учитывать не только его плюсы, но и минусы. Среди них:

Высокая стоимость, если сравнивать его с классическими вариантами вяжущих компонентов.
Вероятность химической реакции при взаимодействии с некоторыми элементами из таблицы Менделеева. При подобных процессах материал не выделяет токсических веществ и остается безвредным для человеческого здоровья, однако результатом реакции является неприятный запах.

Список плюсов более обширный.

Увеличенные прочностные свойства. Они обусловлены применением особой технологии производства, которая подразумевает термическое воздействие на исходное сырье. Под воздействием высоких температур обеспечивается улучшенное соединение керамических соединений. Чтобы изготовить кладочный и штукатурный раствор, необходимо в точности соблюдать пропорции и рецептуру.
Высокая скорость схватывания и короткие сроки затвердевания. В сравнении с другими марками цементной смеси, включая Портландцемент М400, термостойкий цемент быстрее набирает требуемую прочность и делает конструкцию готовой к прямому использованию уже через сутки.
Хорошая степень вязкости и сцепления с другими строительными материалами.
Устойчивость к коррозийным процессам, которую обеспечивает наличие в составе алюмината кальция.
Жаростойкость. Подобный вяжущий компонент способен выдерживать воздействие открытого огня и жара с температурами до +2000…+3500°C. Это делает его незаменимым решением для промышленных помещений или построек, размещенных в зоне повышенной пожарной опасности.
Хорошая изоляция от электрических разрядов. В составе цемента отсутствует влага, поэтому он обладает неэлектропроводными свойствами.
Надежность и устойчивость сцепления кирпичей. При производстве жаростойких марок используются особые гранулы клея, которые обеспечивают максимальную прочность соединения кирпичной кладки, блокируют пустоты и не дают воздуху выходить наружу.

Использование огнестойких смесей предусматривает соблюдение тех же пропорций, что и при выборе остальных связующих материалов.

Направления использования

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

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

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

Марки огнеупорных цементов

Производство огнестойких цементных смесей подразумевает использование глинозема с учетом требований ГОСТа. В зависимости от концентрации в составе оксида алюминия цемент разделяется на несколько марок. Если содержание добавок не превышает 35%, продукция обозначается аббревиатурой ГЦ. При наличии более высокой доли применяется обозначение ВГЦ.

Смеси с маркой ВГЦ I на 60% состоят из алюминия. Еще в составе присутствуют такие компоненты:

Кальций — 32%.
Кремний — 3%.
Железо, магний, сера — от 1 до 2%.

Серия ВГЦ II содержит 70% оксида алюминия и небольшое количество оксидов кремния и кальция. Возле маркировки присутствуют цифры, указывающие на прочностные свойства при сжимающих нагрузках. Так, смеси серии ГЦ 40 могут выдерживать нагрузки от 40 МПа.

При выборе марки покупатели обращают внимание на фактические термические и механические нагрузки, с которыми будет сталкиваться цементная смесь. В продаже предлагается широкий выбор жаропрочных компонентов как зарубежного, так и отечественного производства.

Ко второй группе относятся материалы, которые создаются на основе клинкера из приволжских и центральных регионов Российской Федерации, Москвы и Сибири. Также на рынке доступны турецкие, финские, французские и польские смеси, обладающие массой эксплуатационных достоинств.

Главные характеристики материала

Эксплуатационные характеристики жаропрочных цементных смесей выглядят следующим образом:

Возможность эксплуатации под постоянным температурным воздействием до +3500°C. Устойчивость к прямому огню.
Улучшенные огнеупорные свойства и прочность, обусловленная особой технологией производства.
Повышенный коэффициент соединения с поверхностью и оптимальная вязкость.
Высокая скорость затвердевания. Конструкции, соединенные термостойкими компонентами, подлежат эксплуатации уже через 20 часов.
Отсутствие сложностей при самостоятельной подготовке смеси.
Стандартные пропорции для изготовления. Чтобы подготовить качественную смесь, достаточно использовать общепринятую рецептуру, как при производстве традиционных марок цемента.

Жаропрочный бетон на основе глиноземистого цемента своими руками

Чтобы изготовить огнестойкий бетон на основе глиноземистого цемента в домашних условиях, нужно подготовить следующие компоненты:

Технологический процесс содержит массу нюансов. В первую очередь следует позаботиться о чистоте всех составляющих, а еще предотвратить вероятность загрязнения огнеупорных компонентов песком, гранитом или известняком.

Строители используют разные способы изготовления огнестойкого бетона. Наиболее простая технология подразумевает использование готовой сухой смеси, содержащей в своем составе жаропрочные добавки. Если состав изготовляется с нуля, понадобится грамотно составить пропорции компонентов и смешать их.

Специалисты рекомендуют останавливаться на первом варианте, поскольку готовые сухие смеси обладают требуемыми эксплуатационными характеристиками и произведены по заводскому технологическому процессу. Поэтому пользователю предоставляется цемент высшего качества, который нужно лишь разбавить водой или растворителем.

Начиная самостоятельное изготовление огнеупорной бетонной смеси, важно предусмотреть наличие таких добавок:

Хромитовая руда.
Магнезитовый цемент.
Андезит.
Шамотный бой.

Если правильно подобрать ингредиенты, конечная конструкция будет надежной и долговечной.

Все составляющие переносятся в бетономешалку и тщательно перемешиваются в пропорции 1:4 (цемент и песок). Когда получится однородная смесь, к ней можно добавить жидкость до появления тестообразной консистенции. В таком случае смесь получит требуемую степень вязкости и быстро станет твердой. Разбавляя ее водой, важно придерживаться рекомендаций специалистов и не отклоняться от рецептуры.

Готовый состав помещается в формы и заливается в опалубку или применяется для кирпичной кладки. При использовании глиноземистых наполнителей важно вовремя разбавлять их водой, чтобы предотвратить чрезмерно быстрое схватывание.

После выполнения всех действий необходимо провести очистку оборудования и избавиться от застывшего материала с инструментом. Если возникает желание сделать небольшое количество раствора на основе портландцемента, смешивание компонентов можно выполнять без бетономешалки. Для этой цели используются широкие емкости и ручной инструмент.

Отличие от других видов цемента

Основное отличие огнеупорных цементных смесей от остальных марок заключается в усиленной защите от высокотемпературного воздействия. Классическая продукция подвергается растрескиванию при нагреве до +250°C.

Если на материал будет воздействовать температура свыше +500°C, бетон начнет деформироваться, массив потеряет целостность и станет непригодным для дальнейшего использования.

В отличие от традиционных марок цемента, жаропрочные аналоги сохраняют устойчивость к нагреву до +2000°C.

Стоимость продукции разных марок

Цена жаростойких материалов зависит от разных факторов, включая сезонный. Если они выпускаются в летний период, их стоимость повышается, поскольку объемы строительных работ стремительно растут. Зимой цемент более дешевый и продается как в розницу, так и оптом.

50 кг цемента ГЦ-40 обойдется по цене 1,3-1,4 тыс. рублей.
50 кг цемента Gorkal 40, производимого польской компанией, будут стоить 1,4-1,5 тыс. рублей.
Российский цемент ВГЦ-50 продается по цене 1,8 рубля за 20 кг.

Перед тем как приобрести смесь, нужно ознакомиться с наличием сертификатов качества и ее маркой.

Как работать

Цементные составы с жаропрочными свойствами стоят дороже, чем простые марки, поэтому работать с ними нужно более осторожно и ответственно. Если не учитывать правила и допускать погрешности, это может привести к неоправданным финансовым затратам и образованию низкокачественной конструкции.

Чтобы материал хорошо сцепился с поверхностью, важно грамотно подойти к подготовительным работам и очистить эту зону от любых неровностей или дефектов.

Собираясь нанести массу на рабочую площадь, важно избавиться от пыли и грязи, провести шлифовальные работы и устранить сажу или жировые пятна. Чем грамотнее будут проведены эти мероприятия, тем дольше и качественнее прослужит конструкция.

Глиноземистый цемент представляет собой быстродействующую гидравлическую смесь, основной отличительной особенностью которой является способность быстро твердеть в воде и на воздухе. Такой тип цемента удается получить в процессе измельчения обожженного сырья, которое обогащено глиноземом. В качестве первичного сырья в процессе производства используют бокситы, известняк или породы с высоким содержанием оксида алюминия (поэтому вещество часто называют еще алюминатным цементом).

Цемент ГЦ может использоваться для приготовления особого жаростойкого бетона. Цемент отличается чрезвычайно высоким уровнем огнестойкости – согласно утверждениям специалистов, монолиты из такого раствора можно эксплуатировать при температуре до +1700 С. Часто смесь применяют в тандеме с шамотом или магнезитом, что дает возможность делать огнестойкие растворы, способные застывать в воде.

Несмотря на специфические свойства, цемент глиноземный используется как в индивидуальном строительстве, так и в промышленном. Современные производители предлагают два основных типа смеси – созданной в процессе плавления или запекания.

Выбор конкретного метода производства зависит от специфики состава бокситов, объема содержания в элементах различных включений и т.д.

Область применения

Прежде, чем более подробно рассматривать глиноземистый цемент, его свойства и области применения, необходимо понять, где и почему он актуален. Данный тип смеси больше востребован, все же, в промышленной сфере, так как в быту огнестойкость на уровне тысяч градусов не нужна, а приобретать столь дорогое сырье из-за его способности ускоренного твердения не актуально.

Применение глиноземистого цемента в промышленной сфере:

Ремонт и реконструкция мостов
Ускоренное строительство конструкций с высоким уровнем устойчивости – все работы занимают до 3 дней
Случаи, когда важно обеспечить монолиту стойкость к сульфатам
Фиксация и крепление анкерных болтов
Создание тары для эксплуатации с агрессивными веществами
Обустройство нефтяных скважин
Цемент глиноземистый ГЦ40 может использоваться как ускоритесь для схватывания бетона, компонент для огнеупорной смеси
Осуществление ремонта морских судов
Строительство железобетонных конструкций, подверженных особо серьезным нагрузкам
Сооружение морских и подземных конструкций
Введение в состав клеевых растворов, предназначенных для эксплуатации в области строительной химии
ГЦ 40 цемент является основным компонентом при приготовлении расширяющихся и водостойких растворов
Производство гидроизоляционной штукатурки также может осуществляться с использованием глиноземистого цемента – материал применяют в отделке водопроводных линий, метрополитенов, в стыках трубопроводов и т.д.

Применение глиноземистого цемента в индивидуальном строительстве:

Обустройство стяжки пола (в некоторых случаях, где есть особые требования к бетону)
Подготовительный этап работ с подоконниками
Строительство подвалов, цоколей зданий (редко)
Ремонт/реконструкция систем вентиляции, дымоходов в частных домах.
Часто при сооружении каминов и топок в домах, иных видов отопительных устройств используют именно цемент ГЦ 40, характеристики которого позволяют обеспечить нужные свойства конструкции

Особенности изготовления

Глиноземистый цемент, свойства которого достаточно специфичны, изготавливается из чистых бокситов или известняков, с добавлением других элементов для придания нужных характеристик смеси. Основных способов производства цемента два – плавление и спекание. Выбор метода зависит от: состава бокситов, качества кокса, показателя объемного содержания в них оксидов железа, и в дополнение кремниевой кислоты.

Плавление

Для метода плавления используют бокситы высокого качества, к ним домешивают известняк и кокс. Эту смесь отправляют в ватержакетные печи с водяным типом охлаждения и плавят благодаря подаче через фурмы воздуха, до нужной температуры предварительно нагретого в рекуператорах. Потом массу пропускают через летку, в изложницах печи охлаждают и отправляют в дробилку для измельчения. В дробилках стоят многокамерные мельницы. Печи работают за счет пылевидного топлива.

В некоторых случаях используется электроплавка, в процессе которой выплавляется ферросилиций, за счет чего смесь очищается от кремниевой кислоты. Иногда применяют способ дуговой плавки с использованием специальных печей переменного тока с целью производства глиноземистого цемента особенно высокого качества. Сначала готовят сырье: измельчают, смешивают компоненты, делают из них гранулы или брикеты. Известняк заранее кальцинируют, а вот бокситы подвергают прокаливанию, шихту используют коксосодержащую.

В современных электродуговых печах уровень температуры может доходить до очень высоких показателей, именно из-за этого кремнезем в шихте восстанавливается до кремния, а он, в свою очередь, входит в реакцию с железом – так получается ферросилиций.

В производстве глиноземистого цемента могут использоваться и доменные печи, но материал получается не очень прочным на первых этапах твердения.

Спекание

Данный метод производства предполагает использование сравнительно невысоких температур в обычных печах. Сначала смесь медленно охлаждают, чтобы кристаллизовался геленит и приобрел стеклообразную форму. Тут важно, чтобы в процессе спекания температура не оказалась ниже оптимальной, так как это приводит к кристаллизации алюминатов кальция. В итоговом составе стекла появиться не должно, для чего создают системы очень быстрого охлаждения (чтобы не создались кристаллы геленита).

На этапе выхода из печи смесь превращают в гранулы паровоздушные потоки. Полученный данным методом глиноземистый цемент демонстрирует прекрасные показатели прочности в сравнении с веществом, которое охлаждалось более медленно.

Состав и свойства

Чтобы лучше понять, что такие глиноземистый цемент, стоит рассмотреть его состав. Основной компонент смеси – низкоосновной однокальциевый алюминат (обозначается как СаО-А12О3), который в процессе твердения трансформируется в двухкальциевый гидроалюминат. Цемент данного типа бывает малоизвестковым (с СаО меньше 40%) и высокоизвестковым (СаО больше 40%).

Состав глиноземистого цемента (указаны химические элементы):

Оксид железа – от 5% до 15%
Оксид кремния – от 5% до 15%
Оксид кальция – от 35% до 45%
Оксид алюминия – от 30% до 50%

Также в смесь вводят алюминаты, двухкальциевый силикат (призван замедлить твердение), геленит в качестве балластной примеси.

1) Из-за наличия в составе смеси алюминатов кальция цемент обладает прекрасными вяжущими свойствами, высокой прочностью после полного твердения. Но сам процесс затвердевания глиноземистого цемента, хоть и схож с аналогичным поведением портландцемента, проходит с выделением тепла: в течение первых суток выходит около 70% тепла, а это опасно. Если температура воздуха будет выше +30 градусов, бетон будет демонстрировать стойкость, в 2-3 раза меньшую нормативной.

2) Глиноземный цемент создает более плотный искусственный камень (если сравнивать с портландцементом), демонстрирует высокую прочность, великолепную стойкость к агрессивным средам. Но такой монолит быстро деформируется в щелочной среде, поэтому его запрещено самостоятельно смешивать с гипсом, портландцементом, известью.

3) Скорость твердения бетонных растворов данного типа высокая: смесь начинает твердеть через полчаса, завершается процесс уже в течение 12 часов. Схватывается глиноземистый цемент так же, как и портландцемент, но нормативную прочность выдает уже через 72 часа, (а не по прошествии 28 суток).

Свойства глиноземистого цемента:

Стойкость к газообразным средам, агрессивным жидкостям
Возможность проводить работы при минусе
Быстрый набор прочности
Высокая плотность создаваемого монолита
Высокий уровень термической устойчивости, что позволяет получать огнеупорные растворы

Структура и виды

В зависимости от того, какой объем примесей в веществе, цемент данного типа делится на два основных вида: обычный состав и высокоглиноземистый. Определение марки цемента осуществляется по прошествии 72 часов. Состав обычно завозится в Москву и область, другие регионы в небольших объемах, продается в специальных мешках или контейнерах по 40-50 килограммов. В зависимости от объема железа в общем составе и показателя окисления компонентов, глиноземистый цемент может быть зеленым, желтым, коричневым, черным по цвету.

Выделяют три основных вида глиноземистого цемента, которые отличаются по способности выдерживать нагрузки на сжатие: марок ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60. По прошествии 72 часов после заливки смесь ГЦ-40 набирает прочность с 22.5 (МПа через сутки) до 40 МПа. Это самая ходовая марка, актуальная для разных строительных работ. Показатель прочности ГЦ-50 достигает 50 МПа, соответственно, цемент используется в сфера топлива и энергетики. Прочность ГЦ-60 доходит до 60 МПа, данную смесь эксплуатируют в оборонной сфере и металлургии.

Цемент глиноземистый – это материал, который требует правильной эксплуатации. Работать со смесью желательно поручать мастерам. Цемент обладает высокой вязкостью, труднее и дольше перемешивается (если сравнивать с обычным портландцементом, к примеру), но от правильности смешивания зависят однородность и показатель стойкости бетона.

Смесь обычно готовится небольшими порциями, так как замедлить процесс твердения не удастся, а быстро использовать большие объемы бетона практически невозможно. Когда же состав начинает схватываться сразу по приготовлению, работать с ним очень трудно, да и на качестве итоговой конструкции это может сказаться.

Глиноземистый цемент нередко используется для приготовления разных типов расширяющихся смесей, быстротвердеющих составов. Для любого такого раствора соотношение компонентов и состав вычитываются отдельно. Обычно смесь при твердении увеличивается в объеме, балансируя усадку, а также самоуплотняется. Чтобы получить данные смеси, глиноземистый цемент смешивают с разными добавками.

Расширяющийся цемент с гипсом и дробленым шлаком – схватывается быстро, расширяется в воде.
Водонепроницаемая смесь с минимальной усадкой – в цемент добавляют полугидрат гипса и гашеную известь, что позволяет получать материал, актуальный для эксплуатации в гидроизоляционных работах.
Расширяющийся водонепроницаемый цемент – быстро набирает прочность, используется для гидроизоляции судоходных шлюзов, туннелей, трубопроводов, бассейнов и т.д.

Технические характеристики

Быстрое твердение – начинается через 30-45 минут, заканчивается по прошествии трех суток.
Выделение больших объемов тепла в процессе твердения, благодаря чему глиноземистый цемент можно использовать при температуре до -10С.
Повышенные характеристики стойкости как к низким, так и к высоким температурам.
Огнеупорность – до +1300-1700 С.
Высокий уровень плотности (мало пор в структуре).
Очень высокая прочность.
Стойкость к газообразным и жидким средам, коррозии, сернистым соединениям магния и кальция, хлоридам щелочных металлов.

Маркировка

Основное обозначение на упаковке смеси – это ее марка: МЦ-40 (что соответствует показателю прочности марки М400 – 40МПа), МЦ-50 и МЦ-60 (самый прочный – 60МПа). Кроме того, существуют высокоглиноземистые цементы первой-третьей категорий, которые обозначаются ВГЦ I, ВГЦ II и, соответственно, ВГЦ III. Маркировка может дополняться цифрами, обозначающими прочность – маркировка может быть такой: ВГЦ I-35, ВГЦ II-25, ВГЦ II-35, ВГЦ III-25. Также на упаковке часто указывают процент содержания алюминия в смеси – чем он выше, тем раствор будет прочнее.

Глиноземистый цемент – качественный и дорогой материал с особыми характеристиками, который нужно уметь выбирать и правильно использовать. Приобретать смесь лучше у проверенных поставщиков, а перед приготовлением и эксплуатацией тщательно изучить всю информацию и правила работы с раствором. В таком случае удастся создать прочную и долговечную конструкцию с нужными характеристиками и корректно выполнить любую поставленную задачу.

Читайте также: