Огнеупорный бетон — это жаропрочный материал, способный достаточно длительное время не менять своих характеристик под воздействием огня и высоких температур. Такой бетон используется в самых разных областях, но всегда там, где есть риск возгорания или необходимость обеспечить устойчивость конструкции к огню и высоким температурам.
Уровень огнестойкости материала определяется такими параметрами, как: степень воспламеняемости, теплопередача в переменных условиях (вентиляция, температура возгорания, наличие / отсутствие источников топлива в здании). Бетонные стены из обычного материала могут прослужить до 4 часов. Бетон горит без выделения токсинов, жидких частиц, дыма.
В частном строительстве зданий жаропрочный бетон применяется редко, только отдельных конструкций. Свойства такого решения актуальны для строительства туннельных аварийных выходов, инфраструктурных сооружений, производственных предприятий, специальных сооружений для спасения членов правительства и так далее
Общие сведения: материалы и характеристики жаростойких бетонов
Жаростойкий бетон — это особый вид бетонного материала, который может длительное время выдерживать температуры в диапазоне + 1580-1770 ° С без потери эксплуатационных и механических свойств (огнеупорный бетон, в свою очередь, выдерживает кратковременный нагрев и до максимальной температуры + 200С).
Бетон используется при строительстве жилых и промышленных сооружений. Мангалы, домашние отопительные печи, сауны, ванные комнаты, камины, камины и т.д. Изготавливаются из огнеупорного и жаропрочного бетона
После достижения предельной температуры и по прошествии определенного времени жаростойкие бетоны начинают сохнуть, покрываются трещинами и разрушаются. Основные свойства огнеупорного бетона:
- Высокий уровень прочности
- Надежная теплоизоляция
- Повышенная производительность во время работы
- Легкость приготовления (дополнительное приготовление не требуется)
- Сокращение времени, финансов, трудозатрат
Жаростойкий бетон может быть конструкционным и теплоизоляционным. Структура слегка пористая, плотная, ячеистая.
Состав плотных огнестойких растворов
Плотный и жаропрочный бетон (состав может быть разным) обычно используется при создании огнестойких конструкций, а также в виде жаропрочного покрытия в некоторых тепловых узлах: в химической промышленности, в доменных рекуператорах, в специальных печах для обжига кирпича, при сооружении дымоходов.
Благодаря использованию тяжелых смесей можно значительно сократить время строительства и ремонта тепловых узлов, значительно снизить затраты и уменьшить объем трудозатрат.
Вяжущие
Жаростойкие бетоны производятся по ГОСТ 20910 90. Этот документ предполагает возможность использования различных вяжущих при приготовлении раствора.
Виды связующего для производства:
- Жидкое стекло
- Глиноземистый цемент (может включать в себя высокое содержание глинозема
- Шлакопортландцемент со специальными микронаполнителями
- Портландцемент с обязательным включением в состав микронаполнителя (добавка мелкого помола)
В нейтральной / щелочной среде обычно используется смесь портландцемента и портландцемента. Для газообразной кислой среды подходит жидкое стекло. Для водородных, фосфорных, углеродных сред лучше выбирать глиноземные и высокоглиноземистые цементы.
минеральные компоненты (гранулированный доменный шлак, битый шамотный / магнезитовый кирпич, лессовидный грунт, андезит и др.) Могут быть добавлены для улучшения текстуры и усиления состава.
Заполнители
Огнеупорные бетоны предусматривают введение в состав не только специальных вяжущих, но и правильных заполнителей, которые должны равномерно расширяться и, следовательно, противостоять воздействию огня и высоких температур. Обычные заполнители гарантируют долговечность до + 200 ° C, затем ослабевают и полностью деформируются при + 60 ° C.
При приготовлении огнеупорного бетона композиция предполагает использование такого материала, как заполнители, которые не будут разрушаться / размягчаться при высоких температурах, а также не будут вызывать высоких напряжений во внутренней структуре монолита.
Подбор агрегата по температуре:
- +600 — 800C: породы (диабаз, андезит, базальт), пористые материалы из вулканических пород, это могут быть гранулированный шлак доменной печи, битый кирпич, искусственные пористые структуры (вспученный перлит, керамзит, пемза для шлака подходит и так далее).
- +1200 — 1700C: Добавляйте измельченные огнеупорные материалы — часто выбирают хромит, огнеупорный кирпич, магнезит, корунд и обожженный каолин.
- можно добавлять специальные материалы, полученные обжигом при высокой температуре, в смесь огнеупорной глины и магнезита — алюмосиликатов, которые отличаются минимальной деформацией и хорошей огнеупорностью.
Технические требования
Марка огнестойкого бетона должна включать следующие параметры:
- Тип бетона: жаростойкий, обозначается буквами BR
- Вяжущие: алюминат (A), портландцемент (P), силикаты (S)
- Класс прочности на сжатие / растяжение — B1-B40
- Температура эксплуатации — ИЗ-И18
Пример: Жаростойкий бетон на основе портландцемента с прочностью B20, способный выдерживать + 1200C, будет обозначен как BR P B20 I12.
Что касается плотности, то материал с показателем 1100 кг / м3 применяется как теплоизолятор для отводных ограждающих конструкций,> 1400 — для возведения несущих ограждающих конструкций общественных / жилых зданий. По предельному уровню температуры бетон может относиться к одному из 18 классов: I13-I18 используются только для ненесущих конструкций.
Если бетон имеет плотность 1500 кг / м3, он должен быть водонепроницаемым в диапазоне W-W8. Морозостойкость на уровне F-F75. Остаточная прочность и температура деформации при механическом воздействии напрямую зависят от типа связующего и точной температуры нагрева.
Что касается класса прочности, то для напряженных жаропрочных конструкций показатель должен быть не ниже В30, без нагрузки — допускается не менее В12,5.
Основные виды тяжелого огнестойкого бетона
Состав огнеупорного бетона может быть разным, в зависимости от требуемых характеристик, используемых материалов и их пропорций. Существует несколько видов тяжелого бетона, основные из которых рассмотрены ниже.
Бетон на портландцементе и шлакопортландцементе
Это наиболее распространенный вид жаропрочного бетона, отличающийся невысокой стоимостью, проверенной технологией приготовления и использования и хорошей прочностью. Обычно такой бетон выбирают для устройства дымоходов, тепловых узлов, создания огнестойких конструкций для АЭС и т.д.
Класс прочности должен находиться в диапазоне B15-B40. В приготовлении используется цемент М400 и более поздние варианты, добавляются только активные минеральные вещества (горючая зола, шамот, доменный шлак и так далее). Самый прочный бетон получается при включении шамотной добавки тонкого помола.
В портландцементный шлак технология предполагает добавление доменного металлургического шлака, поэтому смесь может быть использована для замешивания бетона с ожидаемым температурным эффектом, не превышающим + 70 ° C.
На глиноземистом алюминатном цементе
Эти вещества используются для приготовления бетонов с классом жаростойкости I8-I18. Основным минеральным компонентом такого цемента является моноалюминат кальция с высоким содержанием глинозема — диаллюминат кальция. Если не добавлять в состав дополнительных добавок, бетон выдержит максимум + 1300 ° С, если включить наполнитель из корунда и оксида алюминия, можно повысить температурный режим до + 1650 ° С и выше.
Основные свойства конструкций из глиноземистых цементов:
- Минимальная термоусадка, небольшое линейное расширение при нагревании
- Высокая механическая стойкость
- Поддержание стабильного состояния при резких перепадах температуры
- Минимальная теплопроводность
- В течение суток после оплаты объект может быть запущен в эксплуатацию
Жидкое стекло в качестве вяжущего жаростойких бетонов
Перед тем как приготовить жаростойкий бетон из жидкого стекла, необходимо внимательно изучить состав смеси. Используются калийно-натриевые соединения, благодаря которым огнеупорный бетон можно использовать при температуре + 800-1600С.
С точки зрения структуры жидкое стекло может быть высокомодульным (обозначается буквой C), средним модулем (B) и низким модулем (буква A).
Что важно знать о жидком стекле:
- Лучшие показатели натриевого стекла как связующего для огнеупорной смеси — силикатный модуль 2,0-3,5, калий 2,5-4,0.
- Жидкое стекло долго твердеет, затем в смесь добавляют различные отвердители (соединение фторида натрия и кремния, фторсиликат щелочного металла). Помимо быстрого застывания, эти вещества способствуют увеличению прочности и плотности раствора. Кроме того, для ускорения твердения можно добавлять феррохром, ферромарганцевый шлак, нефелиновый шлам.
- Следует отметить, что в смеси для лучшей удобоукладываемости могут быть добавлены различные пластификаторы, добавки мелкого помола, регуляторы, добавки.
- На один кубический метр бетона требуется около 250-400 кг / м3 вяжущего, отвердителя — 0,1-0,2 части по массе вяжущего. Для наполнителя потребуется примерно 0,12-0,3 веса жидкого стекла.
- Раствор на основе жидкого стекла замешивается на месте, так как смесь необходимо вылить в течение получаса. Монтаж проводится при температуре не ниже + 15С, влажность не должна быть выше 70%.
Другие виды бетонов, стойких к огню
При производстве легкого газобетона / пористого бетона используются те же вяжущие, но пористые заполнители или пенообразователи, уменьшающие его вес.
Легкие поризованные бетоны
Здесь в качестве наполнителей используются разные пористые материалы, способные выдерживать воздействие температур до + 1000С: вулканический туф, вспученный перлит, керамзит. Легкий бетон соответствует маркам Д300-1800.
Классификация ячеистого бетона по области эксплуатации:
- Конструкционные — плотностью 1400-1800 кг / м3, минимальным сопротивлением М50, любой теплопроводностью.
- Теплоизоляция — максимальной плотностью 500 кг / м3, сопротивлением в диапазоне М14-М25, максимальной теплопроводностью 0,14 Вт / м * К.
- Теплоизоляция и конструкционная изоляция — сопротивление не менее М35, теплопроводность в пределах 0,14-0,54 Вт / м * К, плотность равна 500-800.
Легкие бетоны на основе портландцемента или глиноземистого цемента обладают высокой огнестойкостью. Если в качестве заполнителя использовать керамзитовый щебень, морозостойкость повышается до F25-100.
Ячеистые бетоны
Этот вид раствора используется в теплоизоляции и как термостойкий материал. Газобетон часто выбирают для частного строительства в виде заводских конструкций или блоков.
Виды ячеистого бетона:
- Для теплоизоляции — плотность до 500 кг / м3
- Теплоизоляция и конструкционная изоляция — показатель находится в пределах 500-900 кг / м3
- Конструктивная — от 1000 до 1400
- Термостойкость — до 1200 кг / м3, может использоваться при температуре до + 800С
Этот вид бетона выдерживает воздействие открытого огня в течение 5-7 часов без изменения конструкции. При нагреве до + 400С отмечается повышение прочности материала, до + 1000С — разрушение конструкции.
При приготовлении жаропрочного бетона своими руками огнестойкость ячеистого материала можно повысить путем введения в состав щелочных вяжущих из алюмосиликата и горючей золы щелочных вяжущих из алюмосиликата, металлургических шлаков, также допускаются составы известково-белит.
Применение
Обычно огнеупорный и жаропрочный бетон актуален для использования в строительстве химических, энергетических и металлургических сооружений. Материал подходит для строительства литейных цехов, доменных печей, тепловых электростанций.
В быту необходимость приготовления жаропрочного бетона появляется при строительстве печей, отопительных котлов, каминов. Далее из раствора делают трубные кабели, устраивают нагревательные контуры. В частном строительстве бетон готовят вручную, используя специальные компоненты и точно следуя инструкции, соблюдая указанные пропорции.
Новые конструкции вводятся в эксплуатацию минимум через 3 дня (быстротвердеющий цемент, глинозем, жидкое стекло), через 7 дней (портландцемент) или после достижения монолитом проектной прочности. Перед нагревом конструкции просушивают, чтобы полностью удалить в составе свободную воду. Нагрейте специальными способами, согласно технологической инструкции.
Производство в домашних условиях
Самый простой способ сделать жаростойкий бетон своими руками — купить готовую смесь и замесить раствор по инструкции (обычно находится на обратной стороне емкости). Все очень просто: сухая смесь заливается в бетономешалку, перемешивается 1 минуту, смешивается с обычной водой или жидким стеклом.
Самостоятельное приготовление жаропрочного бетона:
- Подбор оптимального состава материалов.
- Залить в бетономешалку 90% необходимого объема воды или жидкого стекла (разведенного).
- Заливка мелкоизмельченной добавкой, добавление половины заполнителя и цемента, перемешивание, постепенно добавляя оставшиеся материалы, остальную воду (или стакан).
- Перемешивать нужно не менее 5 минут.
- Доставка готовой смеси прямо на завод, декантирование.
Бетонные работы в условиях сухого и жаркого климата
В жарком и сухом климате температура воздуха может подниматься до + 40 ° C, влажность обычно не превышает 25%, наблюдаются ветры и сильная солнечная активность. Все это плохо влияет на бетонную смесь, вызывает быстрое испарение воды, снижение прочности.
Как укладывать бетон в жарких условиях:
- Подберите правильный состав компонентов — в качестве вяжущего лучше взять портландцемент, наполнитель — материалы с идентичным показателем теплового расширения (близкие к бетону).
- Наполнители обязательно увлажняют.
- Использование пластификаторов — для понижения водоцементного отношения и улучшения подвижности.
- Увеличено время перемешивания компонентов в среднем на 40-50%.
- Смесь к объекту можно транспортировать исключительно в бетономешалке, загружая в бетономешалку только сухие компоненты и смешивая с водой уже перед заливкой.
- Перед заливкой опалубку проверяют на герметичность и увлажняют.
- На объект смесь доставляется с помощью специального ведра или бетононасоса.
- Бетон выполняется с помощью глубинного вибратора.
- В процессе ПТО со смесью бетон необходимо накрыть смоченными соломенными циновками, кусками мата, мешковиной, затем каждые 3-4 часа поливать водой в течение целых 28 дней.
Приготовленный по всем правилам жаропрочный или огнеупорный бетон продемонстрирует все заявленные характеристики и позволит реализовать любой проект, обеспечивая высокое качество и оптимальные свойства, надежность и долговечность конструкции.
