Применение огнеупорной смеси

Применение огнеупорной смеси

Термин «огнеупорные смеси» относится к широкой группе кладочных, облицовочных, заливных растворов с разным типом вяжущего и наполнителя, изготавливаемых как в заводских, так и домашних условиях. К общим признакам относят выдержку значительных (от 1300 °С) температур без потерь прочности и полезных свойств, инертность и невосприимчивость к продуктам горения любых видов топлива, характерную для узкоспециализированных составов высокую стоимость. С особенностями применения и основными пропорциями замесов огнеупорных растворов нужно подготовиться заранее, каждая из них имеет свои ограничения и оптимальную область применения.

Тяжелый жаростойкий бетон: применение и состав

Тяжелые термостойкие смеси востребованы для футерования агрегатов, эксплуатируемых при высоких температурах, на предприятиях химиндустрии, при сооружении дымоходов. Конкретная область применения определяется компонентами смеси.

Портландцемент и шлакопортландцемент с микродобавками

Такой материал устойчив в нейтральных и щелочесодержащих средах. Это наиболее востребованная группа жаростойких бетонов.

Популярность объясняется сравнительно невысокой стоимостью сырьевых материалов, отработанной технологией изготовления, хорошими эксплуатационными характеристиками готового продукта.

Такие бетонные смеси востребованы при сооружении теплоагрегатов, труб атомных электростанций и других объектов, эксплуатируемых при повышенных температурах.

Таблица составов жаростойких бетонов на портландцементе и шлакопортландцементе

Расход материалов, т/м 3

Максимальная рабочая температура, °C

Цемент

Тонкомолотая добавка

Заполнители

Мелкий

Крупный

Зола-унос, пемза, глиняный кирпич, доменный шлак в гранулах

Андезитовый, базальтовый, диоритовый, диабазовый, туфовый, доменный шлак

Бой глиняного кирпича

Бой глиняного кирпича

Зола-унос, шамот класса В

Самые высокие прочностные характеристики имеет материал с шамотными тонкомолотыми компонентами.

Алюминатный, глиноземистый и высокоглиноземистый цемент

Смеси на их основе используются в углеродной, водородной и фосфорной средах. Классы термостойкости – И8-18. Жаростойкие конструкции на основе алюминатного цемента без специальных добавок устойчивы к температурам до +1300°C, с добавками – до +1700°C.

Для конструкций из глиноземистых и высокоглиноземистых жаростойких бетонов характерны:

• хорошие механические свойства;
• стабильность характеристик при резких температурных перепадах;
• невысокая термическая усадка;
• малое линейное расширение;
• низкий коэффициент теплопроводности.

Жидкое стекло

Востребовано для бетонных смесей, устойчивых к кислым газообразным средам. Для изготовления огнестойких бетонов, предназначенных для эксплуатации при температурах +800…+1600°C, используется калиевое или натриевое стекло.

Максимальная температура применения, °C, допустимая при одностороннем нагреве

Мелкий и крупный заполнители

Битый магнезитовый кирпич

Шамот, андезит, диабаз

Диабаз, андезит, базальт

Твердение смесей на силикатах – процесс медленный. Для повышения его интенсивности в состав вводят кремнефторид натрия и фторсиликаты щелочных металлов. Эти отвердители инициируют выделение кремниевой кислоты, которая способствует уплотнению и упрочнению бетона.

Ускорить твердение бетонной смеси могут: нефелиновый шлам, ферромарганцевые и феррохромовые шлаки.

Кладочная смесь

Как было сказано выше, для кладки огнеупорного кирпича можно использовать сырьевую глину, но при этом толщина стены должна быть не менее одного кирпича (250 мм). Такая кладка имеет слабую устойчивость, стена не рассыпается за счёт статичности кирпича, глина только распределяет нагрузку. Это вполне приемлемо для печей и каминов внутри дома, т. к. швы не дают усадки, и стенки не деформируются.

Ещё одна проблема глины — она со временем высыпается из шва. Чтобы придать такой кладке прочность, можно использовать цементно-глиняный раствор. Его пропорции:

1. Глина — 2 части.
2. Песок — 1 часть.
3. Цемент — 0,3 части или 10% от объёма смеси.

Небольшое количество цемента поможет глине удержаться в швах. Такой раствор можно условно назвать жаропрочным, т. к. в его составе всё же присутствует горючий материал. Цементно-глиняный раствор выдержит температуру не более 80–90 °С.

Разумеется, лучшим решением для огнеупорной кладки своими руками будут заводские смеси. До 90% их состава это мертели — готовые огнеупорные порошки, которые в разных пропорциях внедрены в цементно-песчаную смесь. Количество мертеля рассчитывается в зависимости от температуры — чем она выше, тем больше процент порошка. Толщина шва — от 3 до 12 мм.

Огнеупорные кладочные смеси

Технология изготовления

При приготовлении жароустойчивых и огнеупорных смесей нужно добиться такой внутренней структуры, при которой содержащаяся влага, не будет испаряться при длительном воздействии высокой температуры. Речь здесь идет не о воде, использованной при замешивании, а об эксплуатационной влажности бетона. Достичь необходимого эффекта позволяют тонкодисперсные материалы и спектр добавок, обеспечивающие повышение теплопроводных и теплоизоляционных свойств бетонного изделия. Первый пункт способствует задержанию влаги, второй – препятствует перегреву и термическому разрушению конструкции из-за частого перепада температур.

Добавки, обеспечивающие термическую стабильность бетона:

• бой из обожженного кирпича, предпочтительно имеющий в составе шамот или магнезит;
• пористые компоненты – пемза или доменный шлак;
• хромитосодержащие руды или породы – базальт, андезит;
• зольные компоненты.

Все популярные наполнители объединяет одно основное свойство – все они уже подверглись жесткой термической обработке (при производстве или формировании). В силу этого они не будут испытывать ни морфологических, ни химических изменений в бетоне при воздействии высоких температур.

Для изготовления жаростойкого бетона своими руками необходимо следовать стандартному производственному циклу – подбор состава, замешивание, выкладка, сушка. К специфическим рекомендациям можно отнести только использование лопастной мешалки для полного вымешивания тонкодисперсных фракций, четкое соблюдение пропорций состава и особое внимание при сушке.

Состав и пропорции

Для приготовления своими руками огнеупорного бетона, в составе которого будут все необходимые элементы, используют готовую цементную смесь. Нужную основу можно найти под аббревиатурами АСБС (алюмосиликатный), ШБ-Б (огнеупорный шамотный кирпич), ВГБС (с повышенным содержанием глинозема) или СБК (с корундовой присадкой). Помимо перечисленных подвидов к классу огнеупорного бетона относятся изделия ССБА, ТИБ и САБТ. Огнеупорные компоненты добавляются в цемент в измельченном виде. В зависимости от назначения их дробят либо до щебнистой фракции, либо до порошкового состояния.

Для смешивания своими руками вам понадобится стандартный набор средств: вода, песок или гравий, лоток или бетономешалка, мастерок, распылитель и огнеупорная цементная смесь. Классический рецепт-соотношение частей – 3 части гравия, 2 – песка, 2 – цементной смеси. Также для большей вязкости добавляют 0,5 части гашеной извести. Воду добавляют из расчета 7,5 литров на 22 килограмма смеси, однако это количество может изменяться. Ваша цель – достижение однородного тестообразного состава.

Особенности замешивания

При работе с жаропрочным бетоном и изготовлении его своими руками внимание уделяют двум моментам:

1. Вымешивание до однородного состава нужной консистенции;
2. Подходу к процессу сушки.

Из-за того, что жаростойкий бетон содержит глиноземные, тонкодисперсные компоненты и шлаковые добавки, перемешивание его в обыкновенной бочковой бетономешалке может не дать нужного результата. Лучше использовать лопастную или лоток с лопатой. Сначала насыпьте в нужной пропорции песок и гравий, затем добавьте цемент и известку и понемногу приливайте воду. Когда комок смеси не будет рассыпаться или расплываться в руке – необходимая консистенция достигнута.

При сушке огнеупорного бетона необходимо уделить внимание его гидратации, то есть итоговому распределению влаги в готовом, просушенном изделии. Сушить огнеупорный бетон лучше в проветриваемом, но влажном помещении, накрыв опалубку крышкой – это замедлит процесс, но предотвратит неравномерное иссушение. Не следует подвергать еще не затвердевший раствор нагреву и, тем более, воздействию открытого пламени. Также рекомендуют периодически обрызгивать поверхность конструкции водой, чтобы добиться полностью равномерной гидратации.

Соблюдая рекомендации производителя смесей и используя полученную информацию, вы сможете своими руками изготовить огнеупорные бетонные элементы для печных, отопительных и других конструкций.

Готовим раствор своими руками

Чтобы приготовить огнеупорную смесь своими руками, нужно закупить сырьевую глину, которая будет обладать всеми свойствами, препятствующими образованию линейной усадки швов конструкции. Чтобы глина не рассыпалась, пропорция компонентов должна быть следующей:

1. Две части глины;
2. 0,3 части цемента;
3. Одна часть песка.

Также нужно проверить жирность глины. Для этого замешайте ее и интенсивно разомните в руках. В итоге должен получиться шар диаметром около пяти сантиметров. Его следует уложить между двумя поверхностями (например, между дощечками). Доски затем постепенно сжимаются, и шар сплющивается. Растрескивание идеальной смеси произойдет только на сжатии на одну треть.

Если же трещины появились раньше, жирность раствора недостаточная. Нежирная глина вообще не может быть использована для приготовления раствора. Если же глина слишком жирная, измените пропорцию, добавив больше песка.

Лучше всего для раствора использовать горный песок. За счет шероховатой фактуры он повышает степень сцепления с кирпичом. Зато речной или морской песок обладает гладкой поверхностью. Просейте песок перед добавлением в раствор через сито с ячейками 1,5 х 1,5 мм. Затем промойте его водой.

Данная смесь может использоваться только для конструкций, температура нагрева которой не превышает 90 градусов. Поэтому такой раствор трудно назвать по-настоящему жаропрочным. Для повышения огнеупорности в состав добавляется шамотный порошок.

Штукатурные огнеупорные растворы отличаются по составу наличием кремниевого клея, который также способствует повышению жаропрочности. Такой клей продается в любом строительном магазине под наименованием «жидкое стекло». Массовая доля такого клея в растворе достигает 20%.

Перед тем, как решить вопрос, стоит ли готовить огнеупорную смесь своими руками, или лучше все же купить готовый раствор, ответьте на два вопроса: есть ли у Вас опыт приготовления таких смесей своими руками? И насколько важно сэкономить деньги при изготовлении печной кладки?

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.

Применение смеси из золы и извести

Полученную смесь из золы можно полностью использовать как готовый цементный раствор. К примеру, заделать трещинки в печках и каминах, зазоры между трубой и шифером, штукатурить стенки, класть плитку или кирпич.

Данный раствор не боится высоких температур, поэтому при быстром ремонте дачной или банной печи его можно наносить прямо на горячие стенки. Эффект от такого применения будет даже лучше.

Таким образом, золой можно полностью, или частично заменить цемент, существенно сократив расходы. О качестве смеси можно не переживать, раствор получается высокопрочным, быстро застывает, превращаясь буквально в камень. Поэтому, разбавлять зольный раствор цементным приходится именно из-за нехватки золы, а не наоборот.