Вогнетривкий бетон - жароміцний матеріал, який здатний протягом досить тривалого часу не змінювати своїх характеристик під впливом вогню і високих температур. Такий бетон застосовується в самих різних сферах, але завжди там, де є ризик займання або необхідність забезпечити стійкість конструкції до вогню, підвищеній температурі.

Рівень вогнестійкості матеріалу визначається такими параметрами, як: швидкість горючості, теплопередачі при змінних умовах (вентиляція, температура вогню, наявність/відсутність джерел палива в будівлі). Бетонні стіни зі звичайного матеріалу здатні протриматися до 4 годин. Горить бетон без виділення токсинів, рідких частинок, диму.

У приватному будівництві будівель жароміцний бетон використовується рідко - лише окремих конструкцій. Властивості такого розчину актуальні при зведенні тунельних аварійних виходів, конструкцій інфраструктури, виробництв, спеціальних споруд для порятунку членів уряду і т. д.

вогнетривкий бетон

Загальні відомості: матеріали і характеристики жаростійких бетонів

Жаростійкий бетон - особливий вид бетонного матеріалу, який здатний довго витримувати вплив температури в діапазоні +1580-1770С максимум без втрати експлуатаційних і механічних властивостей (вогнетривкий бетон, в свою чергу, витримує недовговічний нагрів і до температури максимум +2000С).

Бетон використовують в будівництві житлових і промислових об'єктів. З вогнетривкого і жароміцного бетону роблять мангали, домашні опалювальні печі, сауни, лазні, димові труби, каміни і т. д.

Після досягнення граничної температури і після певного часу жаростійкі бетони починають висихати, покриватися тріщинами, руйнуватися.

Головні властивості вогнетривких бетонів:

  • Високий рівень міцності
  • Надійна термоізоляція
  • Посилення експлуатаційних характеристик в процесі роботи
  • Простота приготування (додатковий випал не потрібен)
  • Зменшення витрат часу, фінансів, праці

Жаростійкий бетон може бути конструкційним і теплоізоляційним. За структурою буває легким поризованим, щільним, комірчастим.вогнетривкий бетон

Читайте статтю: Як правильно зробити полірований бетон.

Склад щільних вогнестійких розчинів

Щільний важкий жаростійкий бетон (склад може бути різним) зазвичай використовується в створенні вогнестійких конструкцій, а також у вигляді жаростійкої футеровки в тих чи інших теплових агрегатах: на виробництвах хімічної промислової сфери, рекуператорів доменних печей, в спеціальних печах випалу цегли, в процесі будівництва димових труб.

Завдяки застосуванню важких сумішей вдається істотно скоротити час на виконання будівництва і ремонту теплових агрегатів, помітно знизити собівартість, зменшити обсяг трудовитрат.

В'яжучі

Жаростійкі бетони виробляються відповідно до ГОСТ 20910-90. Даний документ передбачає можливість використання різних в'яжучих в приготуванні розчину.

Види в'яжучого для виробництва:

  • Рідке скло
  • Глиноземистий (сюди можна включити і високоглиноземистий) цемент
  • Шлакопортландцемент зі спеціальними мікронаповнювачами
  • Портландцемент з обов'язковим включенням до складу мікронаповнювача (тонкомолотої добавки)вогнетривкий бетон

У нейтральному/лужному середовищі зазвичай застосовують суміш на шлакопортландцементі і портландцементі. Для газової кислого середовища підійде рідке скло. Для водневої, фосфорної, вуглецевого середовища краще вибирати глиноземисті і високоглиноземисті цементи.

Можливе додавання мінеральних компонентів (доменний шлак в гранулах, бій шамотної/магнезитової цегли, лесовидний суглинок, андезит і т.д.) з метою поліпшення структури і зміцнення складу.

Заповнювачі

Вогнетривкі бетони припускають введення до складу не тільки спеціальних в'яжучих, але і правильних заповнювачів, які повинні рівномірно розширюватися і таким чином витримувати вплив вогню і високих температур. Звичайні заповнювачі гарантують стійкість при максимум + 200С, далі вони стають менш міцними і при +600С повністю деформуються.

Коли готують вогнетривкий бетон, склад передбачає в якості заповнювачів використання матеріалу, який не буде руйнуватися/розм'якшуватися при високих температурах, а також не стане причиною появи високих напруг у внутрішній структурі моноліту.вогнетривкий бетон

Вибір заповнювача відповідно до температури:

  • + 600-800С: гірські породи (діабаз, андезит, базальт), пористі матеріали з гірських вулканічних порід, це можуть бути доменні гранульовані шлаки, бій цегли, штучні пористі структури (спучений перліт, керамзит, підійде шлакова пемза і т.д.).
  • + 1200 – 1700С: додають подрібнені вогнетривкі матеріали-хроміт, шамотна цегла, магнезит, часто вибирають корунд, обпалений каолін.
  • Можливе додавання спеціальних матеріалів, отриманих за допомогою випалу при високій температурі суміші вогнетривкої глини і магнезиту – алюмосилікати, які відрізняються мінімальною деформацією, хорошою вогнетривкістю.

Технічні вимоги

Марка вогнестійкого бетону повинна включати такі параметри:

  • Тип бетону: жаростійкий позначається буквами BR
  • В'яжучі: алюмінатний (А), портландцемент (Р), силікати (S)
  • Клас міцності на стиск/розтяг – B1-В40
  • Температура експлуатації - ІЗ-І18

Приклад: жаростійкий бетон на базі портландцементу з міцністю В20, здатний витримувати +1200С, буде позначатися BR Р В20 і12.

Що стосується щільності, то матеріал з показником 1100 кг/м3 застосовують в якості теплоізоляції для огороджувальних конструкцій ненавантаженого типу, >1400 – для зведення огороджувальних несучих конструкцій громадських/житлових будівель. За рівнем граничної температури бетони можуть належати до одного з 18 КЛАСІВ: І13-І18 використовують лише для несучих конструкцій.вогнетривкий бетон

Якщо щільність бетону становить 1500 кг / м3, він повинен володіти водонепроникністю в діапазоні W-W8. Морозостійкість знаходиться на рівні F-F75. Залишкова міцність і показник температури деформації при впливі механічного навантаження безпосередньо залежать від виду в'яжучих і точної температури нагріву.

Що стосується класу міцності, то для напружених жаростійких конструкцій показник повинен бути мінімум В30, без навантаження – допускається мінімум В12.5.

Читайте також: Високоміцний бетон.

Основні види важкого вогнестійкого бетону

Склад вогнетривкого бетону може бути різним, що залежить від потрібних характеристик, використовуваних матеріалів і їх пропорцій. Важких бетонів існує кілька видів, нижче розглянуті основні з них.

Бетон на портландцементі і шлакопортландцементі

Це найпоширеніший вид жаростійких бетонів, що відрізняється невисокою вартістю, відпрацьованою технологією приготування і використання, хорошою міцністю. Зазвичай такий бетон вибирають для спорудження димових труб, теплових агрегатів, створення вогнестійких конструкцій атомних електростанцій і т. д.

Клас міцності повинен бути в діапазоні В15-В40. У приготуванні використовують цемент М400 і вище, додають лише активні мінеральні речовини (Паливна зола, шамот, доменний шлак і т.д.). Найбільш міцний бетон виходить з включенням до складу шамотної добавки тонкого помелу.

У шлакопортландцементі передбачена технологією добавка металургійного доменного шлаку, тому суміш може застосовуватися для замісу бетонів з передбачуваним впливом температури не більше +700С.

На глиноземистому алюмінатному цементі

З цих речовин готують бетони з класом термостійкості в діапазоні і8-І18. Основним мінеральним складовим такого цементу є моноалюмінат кальцію, високоглиноземистого-діалюмінат кальцію. Якщо не вводити до складу ніяких додаткових добавок, бетон витримає максимум + 1300С, якщо включити заповнювач з корунду і оксиду алюмінію, можна підвищити температурний режим до +1650С і більше.вогнетривкий бетон

Основні властивості конструкцій з глиноземистих цементів:

  • Мінімальна термічна усадка, невелике лінійне розширення в процесі нагрівання
  • Високий показник механічної міцності
  • Збереження стабільного стану при різких перепадах температури
  • Теплопровідність мінімальна
  • Вже через добу після заливки конструкції можуть експлуатуватися

Рідке скло в якості в'яжучого жаростійких бетонів

До того, як приготувати жароміцний бетон з рідкого скла, необхідно ретельно вивчити склад суміші. Застосовують калієві / натрієві склади, завдяки яким вогнетривкі бетони можуть експлуатуватися при температурі +800-1600С.

За структурою рідке скло може бути високомодульним (позначається буквою В), середньомодульним (Б) і низькомодульним (буква А).

Що важливо знати про рідкому склі:

  • Кращі показники натрієвого скла в якості в'яжучого для вогнетривкої суміші - при силікатному модулі 2.0-3.5, калієвого – 2.5-4.0.
  • Рідке скло твердне довго, тому в суміш додають різні затверджувачі (з'єднання кремніефториду натрію, фторсилікат лужних металів). Крім швидкого твердіння, ці речовини сприяють підвищенню міцності, щільності розчину. Також для прискорення твердіння можна додавати ферохром, шлаки феромарганцю, нефеліновий шлам.
  • Варто відзначити, що до складу сумішей можуть вводитися різноманітні пластифікатори, тонкомолоті добавки, регулятори, присадки для кращої легкоукладальності.
  • На кубічний метр бетону потрібно приблизно 250-400 кг/м3 в'яжучого, затверджувача – 0.1-0.2 частин від ваги в'яжучого. Заповнювача знадобиться близько 0.12-0.3 ваги рідкого скла.
  • Розчин на базі рідкого скла замішують на об'єкті, так як заливати суміш потрібно протягом півгодини. Укладання проводиться при температурі мінімум +15С, вологість повинна становити максимум 70%.

Інші види бетонів, стійких до вогню

У виробництві легких пористих/поризованих бетонів використовуються ті ж в'яжучі, але пористі заповнювачі або піноутворювачі, які зменшують вагу.

Легкі поризовані бетони

Тут в якості заповнювача використовують різного типу пористі матеріали, здатні витримувати вплив температури до +1000С: вулканічний туф, спучений перліт, керамзит. Легкі бетони відповідають маркам D300-1800.

Класифікація поризованих бетонів по сфері експлуатації:

  • Конструкційні - з щільністю 1400-1800 кг/м3, міцністю мінімум М50, будь-якою теплопровідністю.
  • Теплоізоляційні - з щільністю максимум 500 кг/м3, міцністю в діапазоні М14-М25, теплопровідністю максимум 0.14 Вт / м*к.
  • Теплоізоляційно-конструкційні - міцність мінімум М35, теплопровідність в межах 0.14-0.54 Вт/м*к, щільність дорівнює 500-800.вогнетривкий бетон

Легкі бетони, приготовані на базі портландцементу або глиноземистого цементу, демонструють високий рівень вогнестійкості. Якщо використовувати керамзитовий щебінь в якості заповнювача, то морозостійкість виростає до F25-100.

Читайте статтю: Види бетонів, різновиди: класифікація.

Пористі бетони

Даний тип розчину застосовується в теплоізоляції і в якості жаростійкого матеріалу. Часто пористі бетони вибирають для приватного будівництва у вигляді заводських конструкцій або блоків.

Види пористих бетонів:

  • Для теплоізоляції - щільність до 500 кг / м3
  • Теплоізоляційно-конструкційні - показник знаходиться в діапазоні 500-900 кг / м3
  • Конструкційні - від 1000 до 1400
  • Жаростійкі - до 1200 кг/м3, можуть використовуватися при температурі до + 800С

Даний тип бетонів може витримувати вплив відкритого вогню протягом 5-7 годин без зміни структури. При нагріванні до + 400С відзначається підвищення міцності матеріалу, до +1000С – руйнування структури.

Коли готується жароміцний бетон своїми руками, межа вогнестійкості пористого матеріалу можна підвищити за допомогою введення до складу алюмосилікатних лужних в'яжучих, металургійних шлаків, допускаються і паливні золи, вапняно-білітові склади.вогнетривкий бетон

Застосування

Зазвичай вогнетривкий і жаростійкий бетон актуальний для використання в зведенні хімічних, енергетичних, металургійних споруд. Матеріал підходить для спорудження плавильних, доменних печей, теплоцентралей.

У побуті необхідність приготування термостійкого бетону з'являється при будівництві печей, котлів опалення, камінів. Також з розчину роблять виводи труб, викладають опалювальні контуру. У приватному будівництві бетон готують своїми руками, використовуючи спеціальні компоненти і точно дотримуючись інструкції, дотримуючись зазначені пропорції.

Нові конструкції вводяться в експлуатацію мінімум після 3 діб (швидкотвердіючий цемент, глиноземистий, рідке скло), 7 діб (портландцемент) або після набору проектної міцності монолітом. До нагрівання конструкції просушують для повного видалення вільної води в складі. Розігрівають за спеціальними режимами, відповідно до технологічних інструкцій.вогнетривкий бетон

Виробництво в домашніх умовах

Найпростіше зробити жаростійкий бетон своїми руками - купити готову суміш і замісити розчин за інструкцією (зазвичай знаходиться на зворотному боці тари). Все дуже просто: суха суміш висипається в бетономішалку, мішається протягом 1 хвилини, зачиняється звичайною водою або рідким склом.

Самостійне приготування жаростійкого бетону:

  • Вибір оптимального складу матеріалів.
  • Заливка в бетономішалку 90% потрібного обсягу води або рідкого скла (в розбавленому вигляді).
  • Засипка тонкомолотої добавки, додавання половини заповнювача і цементу, перемішування, поступове додавання залишилися матеріалів, залишку води (або скла).
  • Заміс повинен здійснюватися протягом мінімум 5 хвилин.
  • Відвантаження готової суміші безпосередньо на об'єкті, заливка.

Бетонні роботи в умовах сухого і жаркого клімату

В умовах жаркого, сухого клімату температура повітря може підніматися до +40С, вологість зазвичай не перевищує 25%, спостерігаються вітри і сильна сонячна активність. Все це погано позначається на бетонній суміші, провокує швидке випаровування води, зниження міцності.

Як укладати бетон в жарких умовах:

  • Правильно вибрати склад компонентів - в якості в'яжучого найкраще брати портландцемент, заповнювача – матеріали з ідентичним показником температурного розширення (близьким до цементу).
  • Заповнювачі обов'язково зволожують.
  • Використання пластифікаторів - для зниження водоцементного співвідношення і поліпшення рухливості.
  • Збільшення часу змішування компонентів в середньому на 40-50%.
  • Суміш до об'єкта можна транспортувати виключно в автобетономішалці, завантаживши в міксер лише сухі компоненти, а водою зачиняючи вже перед заливкою.
  • Опалубка перед заливкою перевіряється на предмет герметичності і зволожується.
  • Суміш подається на об'єкт з використанням спеціальної Бадді або бетононасоса.
  • Бетонування здійснюється із застосуванням глибинного вібратора.
  • В процесі набору міцності сумішшю бетон потрібно накривати зволоженими матами з соломи, шматками рогожі, мішковини, потім кожні 3-4 години поливати водою всі 28 днів.вогнетривкий бетон

Приготований за всіма правилами жаростійкий або вогнетривкий бетон буде демонструвати всі заявлені характеристики і дозволить реалізувати будь-який проект, гарантуючи високу якість і оптимальні властивості, надійність і довговічність конструкції.