Жаростойкий бетон

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:

• физико-технические свойства;

— 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;

• огнеупорные качества;

— 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/м³;
• 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.

1. В бетономешалку сначала необходимо залить 80-90% воды, в которой разведено жидкое стекло.
2. Подготовленную до тонкой фракции добавку, составляющую около 50% общей сухой массы, засыпают в бетономешалку с водой, а затем добавляют оставшуюся половину сухой цементной смеси.
3. 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.

Источники информации:

1. [url] ГОСТ 20910-90