Печь из бетона своими руками

Обновлено: 11.10.2024

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.

Такой стройматериал, как жаропрочный бетон, приобрел широкую популярность в строительстве конструкций, которые поддаются воздействию высоких температур. Стройматериал используется для частного и промышленного строительства. Его способность выдерживать температуру до 1500 °C позволяет строить из этого вида бетона печь для отопления, камины, сауны, бани, дымоходы, мангалы. Технология производства не требует обжига, поэтому бетонные блоки жаропрочного типа изготавливают даже в домашних условиях.

Состав и свойства

Жаростойкий бетон отличается от обычного бетонного раствора тем, что его составные являются огнеупорными. Все компоненты — цемент, песок, щебень и вода смешиваются, а к ним добавляются такие вещества:

портландцемент;
отсевные части горных пород;
металлургические отходы;
синтетические вещества.

Благодаря тому, что в состав жаропрочного бетона добавляются различные пористые наполнители, вес при высокой прочности является невысоким. Это позволяет сооружать объекты, где ограничена нагрузка на фундамент.

Марки качества

Технические характеристики жаростойкого бетона предусматривают его использование в конструкциях и помещениях с воздействием высоких температур. Его качество регулируется ГОСТом 20910–90. В зависимости от свойства выдерживать температурную нагрузку, выделяют такие марки стройматериала:

Жаропрочный. Способен выдерживать температуру до 1500 °C.
Огнестойкий. Используется в конструкциях, которые нагреваются до 1800 °C.
Сверхогнеупорный. Материал нужен для конструкций, которые подвергаются воздействию температуры выше 1800 °C.

Где часто используют?

Термостойкий бетон применяется не только в помещениях и конструкциях с большими температурными нагрузками, но и в строительстве помещений жилого и промышленного характера. Из огнеупорных бетонных плит сооружают такие конструкции:

камины;
домашние и промышленные печи;
мангалы;
конструкции химической промышленности и энергетической сферы;
мосты;
плавучие конструкции.

Как сделать своими руками?

Подготовка

Изготовление бетона жаропрочного вида не требует затрат на дорогостоящий обжиг изделия. Поэтому бетонные блоки этого типа изготавливают даже в домашних условиях. Подготовительные работы включают в себя приготовление площадки для изготовления блоков, сырья и инструментов. Место, где будет производиться заливка изделий, должно быть чистым и иметь доступ к воде. Перед началом работы инструменты очищаются от остатков частиц после предыдущих манипуляций. Качество сырья должно соответствовать нормам, лучше всего использовать готовые смеси для приготовления бетона.

Инструменты и материалы

При изготовлении бетонных блоков жаропрочного типа придерживаются всех пропорций и подбирают качественное сырье. Для работы подготавливаются такие материалы:

песок;
гравий;
гашеная известь;
жаростойкий цемент;
вода.

Опытные строители рекомендуют использовать качественные бетонные смеси, в состав которых входят все необходимые компоненты. Их достаточно развести водой в соответствии с пропорцией, указанной на упаковке.

В процессе изготовления мастеру понадобятся деревянные формы.

Для работы понадобятся такие инструменты:

деревянные формы;
полиэтилен или силиконовые коврики;
шпатель;
перфоратор;
бетономешалка или посуда для смешивания раствора;
лопата или совок.

Приготовление раствора

Подготовив все необходимые инструменты и материалы, приступают к изготовлению бетонных блоков. Жаростойкий бетон делается в такой последовательности:

Приготовление раствора. В бетономешалке смешиваются все ингредиенты и хорошо размешиваются.
Подготовка форм. Чтобы застывшие блоки легко извлекались, на дно застилается полиэтиленовая пленка или смазанный жиром силикон.
Заливка в формы. Готовый раствор с помощью лопаты или совка распределяется по ячейкам.
Уплотнение. Перфоратором или отбивным молотком, которые погружаются непосредственно в формы, проводится выпускание из раствора лишнего воздуха.
Выравнивание изделия. С помощью шпателя убирается лишний раствор.
Застывание. Формы накрываются пленкой и на протяжении 2—3 дней сбрызгиваются водой.

Готовые блоки извлекают и оставляют в помещении до 25 дней. Именно столько времени нужно жаростойкому бетону для приобретения достаточной прочности. Изделия, изготовленные в соответствии с технологиями даже своими руками, прослужат не 1 десяток лет. При этом высокие температуры не снижают прочность и надежность материала.

Печи для отопления и приготовления пищи

Способов приготовления мяса на огне много, но только правильно собранное барбекю из бетона способно создать настоящее произведение кулинарного искусства с минимальным участием человека. Вообще барбекю – это не только приспособление для жарки мяса, но и процесс приготовления блюда на огне.

Особенности конструкции

Главное отличие барбекю от мангала – в низкой температуре и продолжительности обработки дымом. Можно смело выделить три главные особенности:

Температура в барбекю менее 95 °C.
Длительность готовки – от 3 часов.
Постоянная циркуляция дыма.

Если соблюдены все условия, то за время термической обработки в мясе происходят сложные химические реакции, которые придают готовому продукту специфические качества. В частности, образуется дымовое кольцо и появляется запекшаяся корочка.

А вот появление ароматной корочки происходит благодаря реакции Майяра, в которой участвуют аминокислоты и сахара?. При этом образовавшаяся корочка имеет не только приятный запах, но и насыщенный вкус без горчинки.

Таким образом, обычная жаровня не может обеспечить соблюдение этих требований. Поэтому переоборудовать мангал в барбекю не получится. Необходимо изготовить это приспособление с нуля.

Устройство и размеры конструкции

Такая печь состоит из двух отсеков: отделение для сжигания дров и камера для продуктов.

Наличие перегородки между ними по всей высоте печи не требуется. Но вот разграничить эти камеры хотя бы в нижней части все-таки желательно, так как в процессе приготовления обязательно будет капать жир. Чтобы он не перетек из одной камеры в другую и там не воспламенился, устраивают перегородку высотой 25-30 см.

При проектировании печи-барбекю предусматривают специальное оконце для ограничения доступа воздуха.

Уменьшая поступление кислорода, добиваются повышения концентрации монооксида углерода и диоксида азота. Именно эти продукты неполного сгорания способствуют правильному течению процесса в печи.

Размеры конструкции подбираются индивидуально. Но заметим, что маленькие габариты не позволят контролировать температуру и поддерживать ее в заданных рамках, а слишком большие – приведут к перерасходу строительного материала. По опыту можем сказать, что оптимальный размер барбекю – 2 м в длину, 1 м в высоту и ширину.

Выбор места

Несмотря на то что огонь в печи закрытый, устанавливать барбекю следует не ближе 5 м от дома. Так как сооружение получится довольно громоздким и при этом дымным, лучше отвести ему открытое место. Не обязательно ставить барбекю в центре двора, но постарайтесь определить такую точку, которая со всех сторон обдувается ветром.

Чтобы собранная своими руками печь не контрастировала с другими дворовыми постройками, ее декорируют согласно общему стилю ландшафта. Хотя до этого этапа руки доходят не у всех.

Как определиться с материалом

Существует несколько вариантов изготовления барбекю из бетона. Например, заливная конструкция. Это дешевый способ. Но технологические выдержки и большой объем работ отбивают охоту следовать этим путем.

Другой вариант – применить шлакоблоки для организации сборной конструкции. Преимуществ здесь масса. Строительство займет несколько часов, так как процесс сборки не сложнее конструктора LEGO, при этом по цене такое барбекю выйдет ненамного дороже заливной печи. К тому же конструкцию легко дополнить мангалом для приготовления шашлыка.

Материалы и инструменты

Для работы потребуются:

Шлакоблок – 60 шт;
Арматура ?10 мм – 7 м;
Листовая сталь толщиной 2 мм – 1х1 м (2 шт);
Глина красная – 3 мешка;
ПГС – 2 мешка;
Болгарка с отрезным диском;
Лопата;
Мастерок;
Молоток;
Решетка для духовки – 2 шт.

Несколько уточнений по списку. Шлакоблоки нужны стандартного размера, желательно с пустотностью 40 %. Это обеспечит меньший нагрев всей конструкции. Арматуру лучше порезать на куски по 1 м. Листовая сталь требуется для устройства крышки, при этом важно, чтобы она была двойная. Для этой цели можно применить любой подручный негорючий материал, например, стекломагниевый лист.

Решетка для духовки используется для увеличения площади при закладывании продуктов в печь. Особенно это пригодится при готовке небольших кусков. Применение огнеупорного кирпича – необязательное условие, так как температура, даже при жарке на мангале, не слишком высокая. В печной камере внутренние стены обмазывают глиной, тем более что эта часть конструкции часто используется как мангал.

Последовательность работ

На выбранном месте выкапывают яму глубиной 15 см. В нее насыпают, разравнивают и утрамбовывают песчано-гравийную смесь.

Обратите внимание, что на обрабатываемом участке не должно остаться корней деревьев!

Сверху высыпают два мешка глины, разравнивают и уплотняют. По итогам подготовительных работ получается ровная площадка, на одном уровне с окружающим ландшафтом.

Теперь приступают к сборке конструкции. По длинной стороне располагают 5, а по короткой – 2,5 шлакоблока. Обязательно выполняется перевязка между рядами! Разрезать блоки следует с помощью болгарки.

По короткой стороне, в нижнем ярусе, один шлакоблок располагают таким образом, чтобы через пустоты осуществлялся приток воздуха. При эксплуатации эти отверстия можно закрывать для регулирования поступления кислорода.

Следующий ряд укладывают аналогичным образом, но со сдвигом на половину блока. Поверх второго яруса размещают арматуру. Для этого конструкцию условно делят на две части. Одна из них – топочная, занимает 1/3 пространства (с этой стороны заложена вентиляция). Вторая камера занимает 2/3 длины барбекю. Вот в этом отделе укладывают 5 прутков арматуры через каждые 20-25 см. Чтобы они не выскакивали, их концы загибают и направляют в пустоты шлакоблоков.

Затем собирают 3-й и 4-й ряды. После этого топочную камеру изнутри густо обмазывают глиной, а между отсеками устанавливают один ряд шлакоблоков.

Осталось дополнить конструкцию печи мангалом. Над отделением для сжигания дров, в верхнем ярусе, устанавливают два куска арматуры. Расстояние между ними зависит от длины шампура.

Крышка на печь устанавливается в зависимости от обстоятельств. Если барбекю используется по прямому назначению, то требуются оба элемента. А если задействован только мангал, можно обойтись и одним листом. Крышка не должна прилегать плотно, чтобы обеспечивалась циркуляция воздуха. В противном случае приготовленные блюда будут с горьковатым привкусом.

Финишные работы

Сборное барбекю из шлакоблоков довольно устойчиво. Но конструкцию можно дополнительно усилить и сделать монолитной. Для этого понадобится 0,33 м 3 бетона. Для получения такого объема потребуется:

Цемент М400 – 2 мешка;
ПГС – 7 мешков;
Песок речной, промытый – 4 мешка;
Вода ? 60 л.

Приготовленный бетон заливают в пустоты шлакоблоков. При правильно выполненной перевязке в конструкции печи образуются сквозные колодцы. Если залить их бетоном, получается монолитная система. Но помните, подобная процедура резко повысит теплопроводность печи, хотя и увеличит ее теплоемкость.

Некоторые конструкции, предназначенные для строительства помещений и несущих элементов для тепловых агрегатов, необходимо возводить из жаропрочного бетона. Благодаря специальным добавкам и производственным технологиям, такой вид строительного материала выдерживает нагревание до температуры 1800 градусов без изменений физических свойств.

Определение

Жаростойкий бетон – это специализированный вид строительного материала, сохраняющий свои технические характеристики в одних границах под воздействием значительных производственных температур.

Обычный бетон не обладает достаточным запасом прочности для использования в строительстве сооружений, предназначенных для защиты промышленного оборудования, производящего нагрев свыше 200 градусов. Поэтому для создания надежного укрытия для подобных объектов, по определению ГОСТ 20910-90, установлены технические требования для жаростойких видов бетонных изделий. Они предназначены для эксплуатации в условиях режима высоких температур: от 800 до 1800 градусов.

Главными отличиями специфического состава жаростойких конструкций от других видов бетона являются сопротивляемость длительному действию высокотемпературных потоков нагретого воздуха и открытому огню, а также сохранение основных качеств и технических параметров. В сверхагрессивных условиях производства такой бетон не дает трещин, разрушений внутренней структуры и других деформаций.

Большая степень устойчивости к высоким температурам достигается добавлением специальных связующих веществ в огнеупорные марки цементов. Во время отвердевания раствора в нем происходит образование особо прочной структуры. В результате, изделия из жаростойкого бетона настолько готовы к восприятию чрезмерной тепловой нагрузки, что им не требуется предварительный обжиг, и они проходят его уже при первом пуске рабочих мощностей, после установки на объекте.

Формы жаропрочных бетонных изделий

Классификация

Огнеупорные марки бетонов могут разделяться на различные виды по разным критериям оценки:

— ячеистые, облегченные бетоны предназначены для теплоизоляционных перегородок при футеровке стен, сооружений сводов над производственными печами, защиты внутренних плоскостей в оборудовании химической промышленности;

— тяжелый тип бетона, который используется для производства мощных строительных конструкций, таких как основания подовых печных топок или сталелитейные котлы;

— жаростойкий вид бетона, выдерживающий сравнительно короткое время нагрева и предназначенный для защиты рабочих агрегатов с максимальной постоянной температурой до 1000 градусов;

— средней степени огнеупорности, допускается к эксплуатации при диапазоне высших температур от 1500 до 1800 градусов;

— особо жаропрочный вид бетонных конструкций, способный выдержать пиковое увеличение температуры до 2300 градусов.

Состав и пропорции компонентов

Основой для приготовления бетонной массы для жаростойких изделий является вяжущее вещество – цементы с высокими показателями огнеупорности. С их помощью все остальные компоненты бетонных смесей создают однородную, прочную структуру. В производстве особых видов бетонов часто используются цементные составы со следующей маркировкой:

высоко-глиноземистый (ВГЦ), с высоким содержанием оксидов алюминия, доходящим до 70%;
глиноземистый (ГЦ), с более низким содержанием окиси алюминия, до 55%;
портландцемент самых высоких значений марок, производимых промышленностью;
цемент на основе глинозема с содержанием силикатных добавок;
виды портландцемента с добавками вяжущих металлургических шлаков.

В качестве гидравлической связки на многих производствах применяют высоко-глиноземистый цемент, причем как для тяжелых видов бетонных конструкций, так и для легких, ячеистых изделий, обладающих устойчивостью к большим температурам.

Одним из самых распространенных является глиноземистый вид сухого строительного компонента для основы производства укладочных смесей и торкрет-массы. Они широко используются благодаря многочисленным положительным качествам, среди которых:

высокая стойкость к воздействию химически-активной среды, делающая бетонные изделия подходящими для создания защитных слоев на производствах, где агрессивные растворы подвергаются нагреванию;
получение на их основе огнеупорных бетонов с высокой удельной плотностью – до 2 000 кг/м 3 ;
большая скорость нарастания прочностных характеристик после торкретирования и заливки смеси;
выделение значительного тепла в процессе отвердевания, что позволяет экономить на температурах в производственных помещениях и обходиться без подогрева даже при работе на морозе;
в условиях рабочих процессов, когда открытый огонь и разогретые потоки воздуха воздействуют на изделия из глиноземистых цементов, происходит спекание бетонной массы в цельную, керамическую форму.

Другим не менее важным наполнителем смесей для производства жаростойкого бетона являются негорючие вещества, среди которых наиболее часто применяются: вулканическая пемза, каолин, зола, шамот, металлургический шлак, корунд и базальт. В роли пластификаторов для легких типов бетона выступают: керамзит, перлит и вермикулит. Все негорючие добавки предварительно проходят процедуру измельчения до нужных по технологии фракций, а также пропускаются через термическую обработку, что делает их еще более устойчивыми для воздействия высоких температур.

В зависимости от применения готовых изделий, меняются и пропорции компонентов бетонной смеси, например, как в данной таблице, где для печи и топливных труб предлагаются отличные составы раствора:

для печи смесь делают из 1 объемной части цемента марки М400-М500, 2 частей кирпичного щебня, 2-2,5 частей кварцевого песка и 0,3 части шамотного песка тонкого помола;
для топливника в бетонный замес кладут 1 часть цемента М500, 2 части керамической щебенки, 2 части речного песка и 0,3 части шамотного песка.

Технология производства огнеупорного бетона

В процессе обустройства жилища и прилегающего к дому участка домовладельцам может понадобиться приготовление жаростойкого бетона в домашних условиях, например, для создания оригинальной садовой печи. Приготовления раствора из различных компонентов на деле оказывается несложным делом.

На упаковке готового огнеупорного цемента указано количество воды, необходимое для разведения данного веса сухого сыпучего стройматериала.

В бетономешалку сначала необходимо залить 80-90% воды, в которой разведено жидкое стекло.
Подготовленную до тонкой фракции добавку, составляющую около 50% общей сухой массы, засыпают в бетономешалку с водой, а затем добавляют оставшуюся половину сухой цементной смеси.
Остаточное количество воды надо добавлять в бетономешалку по мере перемешивания раствора.

Внимание! Чтобы изделие не потрескалось, производить нагрев готовых бетонных конструкций надо только после полного отвердевания раствора, на которое уходит не менее 3-х суток для быстротвердеющего типа цемента и не менее 7-ми суток для изделий на основе портландцемента.

Области применения

Бетоны с особыми техническими и физическими характеристиками не применяются в обычном строительстве жилых и общественных зданий. Для них сфера применения находится в различных предприятиях тяжелой и химической промышленности, транспортной инфраструктуре, особенно ее подземных видах. Они широко востребованы в угольно-добывающей, нефтяной и газовой отраслях. Из огнеупорных блоков и несущих конструкций строят сооружения особо важных военных объектов. Без жаростойкого бетона были бы проблематичны возведение мартеновских печей и облицовка ковшей для транспортировки раскаленных металлов.

Читайте также: