Особенности огнеупорного бетона и его характеристики

Огнеупорный бетон – один из лучших строительных материалов с точки зрения пожарной безопасности. В отличие от обычного, он не разрушается от высоких температур и открытого пламени. Огнеупорный состав подходит для конструкций, которые будут работать в горячих и огнеопасных условиях.

Что такое огнеупорный бетон

Бетон – негорючий материал, но при нагревании он теряет прочность и связи с арматурой, трескается, а при длительном нагревании – полностью разрушается. Перепад температур во время тушения огня разрушает бетонные конструкции еще быстрее. С обычным составом такой процесс происходит при 200°С. Жаропрочным считается бетонный блок, который выдерживает более высокие температуры – 2200°С и воздействие открытого пламени.

Квалификационные признаки, назначение

Жаростойкий бетон разрушается при нагреве от 1580°. Составы более высокого класса выдерживают нагрев до 1770° и 2200°. Потери прочности не происходит ни при нагреве, ни при резком охлаждении. Способность выдерживать высокие температуры позволяет относить смесь к тому или иному классу жаропрочности.

Из жаропрочных бетонных смесей делают печи, камины, дымоходы и бани – домашние и промышленные. Им укрепляют стены и пол частных жилых домов, чтобы избежать разрушения при пожаре. В промышленности из огнестойкого материала делают стены печей для обжига кирпича и других материалов, дымовые трубы, вентиляцию в горячих цехах.

Использовать жаропрочный бетон в строительстве вместо обычного нецелесообразно. Он значительно дороже и сложнее в производстве, хуже выдерживает морозы, а способность выдерживать нагрев выше 200° нужна крайне редко.

Виды, какой бывает

Разновидности огнестойкого бетона отличаются по составу, свойствам и рабочей температуре. Это накладывает отпечаток на их использование. По химическому составу составы делят на бесцементные, ультранизкоцементные, низкоцементные и среднецементные. Высокоцементных смесей среди огнеупорных составов не бывает. Это объясняет более низкую прочность и устойчивость к холодам.

Термостойкий бетон  приобретает огнеупорные свойства не сразу при замешивании, а под воздействием высоких температур. Безобжиговая разновидность становится огнеупорной при 200°, которая разрушает обычный бетон. Такой материал хорошо использовать для небольших печей и дымоходов – он приобретает нужные свойства во время работы. Термообработанному составу требуется обжиг при температуре до 800°. Это делается на предприятиях, которые поставляют готовые бетонные блоки. Обожженным считается материал, который прошел обработку при температуре выше 800°.

По физическим свойствам

Физические свойства бетона зависят от его состава. Максимальное содержание цемента невысокое, применяются негорючие вяжущие составы и заполнители – именно они создают нужные огнеупорные свойства.

По цели применения и физическим свойствам бетон разделяют на:

• Конструкционный (тяжелый). Обладает относительно низкой жаростойкостью, но выдерживает значительные механические нагрузки. Используется для создания опорных конструкций, обычно внутри помещения, заливки оснований печей и котлов, в том числе промышленных. Если предполагается использование при сверхвысоких температурах, требуется дополнительная изоляция.
• Изоляционный (легкий). Обладает высокими огнеупорными свойствами, но низкой прочностью. Применяется для того, чтобы обезопасить от огня конструкции из других материалов, которые принимают на себя основную нагрузку.
• Конструкционно-изоляционный (средний). Обладает средними огнеупорными качествами и умеренной механической прочностью. Может использоваться как для изоляции, так и для создания некоторых опорных конструкций.

Общая черта всех жаропрочных бетонов – низкая теплопроводность. Материал не только сохраняет свои свойства при высоких температурах и пожаре, но и не позволяет нагреваться другим конструкциям, менее устойчивым к огню. При работе с высокими температурами это снижает риск пожара и делает условия работы людей более комфортными. При пожаре – сдерживает распространение огня.

В зависимости от рабочей температуры эксплуатации

Типы огнеупорных составов по температурному режиму:

• Умеренно жаропрочный (умеренные температуры) – до 1100°;
• Жаропрочный (средние температуры) – до 1400°;
• Огнеупорный (высокие температуры) – до 1700°;
• Высокоогнеупорный (особо высокие температуры) – выше 1700°.

Применение каждой разновидности зависит от ее «любимой» температуры. Для большей прочности и безопасности можно сочетать несколько разных видов бетона. Так делают в промышленных печах, где основание сделано из умеренно жаропрочного материала, устойчивого к механическим нагрузкам, основа стен – из жаропрочного или огнеупорного, а внутренняя облицовка – из высокоогнеупорного материала.

Эксплуатационные характеристики, состав по ГОСТ 20910-90

В состав жаростойкого бетона входят 3 основных компонента – вяжущее средство, заполнитель и вода. Задача заполнителя – создать прочную основу бетонного блока, которая будет противостоять механическим нагрузкам. Для жаропрочных бетонов подходят:

• Шамотный песок;
• Доменные шлаки;
• Магнезит;
• Пыль хромитовой руды;
• Корунд;
• Щебень;
• Пемза.

Чем мельче элементы заполнителя, тем пластичнее бетон, а чем грубее – тем более он устойчив к нагрузкам.

Вяжущее вещество соединяет частицы заполнителя между собой, дает дополнительную пластичность. Жаропрочность и устойчивость к морозам зависят от вида вяжущего. Для термоустойчивых бетонов применяются:

• Глинозем (соединения алюминия);
• Силикаты;
• Портландцемент;
• Жидкое стекло;
• Пластификаторы.

Смеси для приготовления бетона продаются в строительных магазинах. Пропорции заполнителей и вяжущих веществ подобраны заранее, и хозяину или работникам остается только растворить смесь в воде и размешать ее. На упаковке указан состав и максимальные температуры, которые выдержит смесь.

Внимание! Портландцемент хорошо выдерживает нейтральную или щелочную среду, но плохо взаимодействует с кислой средой. Жидкое стекло без добавок портится от воды. Жидкое стекло с алюмосиликатами устойчиво к любым воздействиям.

Точный состав смеси регулирует ГОСТ. Он же определяет признаки, по которым готовый раствор можно отнести к жаропрочному или огнеупорному классу. Для этого измеряется деформация бетонного изделия при заданной температуре. Чем она сильнее, тем хуже теплозащитные свойства.

Как сделать своими руками

Проще всего сделать огнеупорный бетон из готовой сухой смеси. Тогда он будет сразу иметь нужные свойства, которые указаны на упаковке. Для приготовления достаточно развести смесь водой в заданных пропорциях. Добавлять какие-либо другие компоненты не нужно – это ухудшит свойства готовой смеси.

Если по каким-либо причинам нет возможности купить смесь в магазине, придется готовить ее самостоятельно из тех компонентов, которые имеются в распоряжении. Это менее желательный вариант – всегда есть риск ошибиться с пропорциями и получить недостаточно огнеупорный или недостаточно прочный бетон.

Состав и пропорции, особенности замешивания

Чтобы приготовить огнеупорный бетон своими руками, потребуются:

• Заполнитель – керамзит, доменный шлак, кирпичный бой, базальт. Подойдет любой доступный негорючий твердый материал.
• Вяжущее соединение – для печей и дымоходов в доме подойдет жидкое стекло, для бани и домашней печи – портландцемент. Сочетание жидкого стекла и алюмосиликатов подойдет для агрессивной среды;
• Вода.

Последовательность действий:

1. Измельчить частицы заполнителя. Для этого подойдет любая высокая емкость и тяжелый предмет в качестве пестика. Получившиеся частицы должны быть не больше 25 мм, относительно одинакового размера. Чтобы получить результат, близкий к заводскому, нужно добиться 0,1-1 мм.
2. Высушить заполнитель. Рассыпать частицы по ровному неглубокому строительному лотку. Если на улице сухо, тепло и безветренно, можно оставить лотки во дворе. Если погода не позволяет, лучше занести их в сухое теплое помещение. Обязательно исключить доступ детей и домашних животных. Заполнитель готов, когда при прикосновении к нему не мажется, сухой на ощупь.
3. Внести вяжущее и тонкомолотые добавки. Их количество заранее отмеряется и вносится в заполнитель небольшими порциями. Работать нужно в респираторе и очках, чтобы бетонная пыль не попала в легкие.
4. Внести воду и тщательно размешать. Воду отмеряют заранее, вливают кружкой. Для размешивания подойдет длинная деревянная палка. Размешивают плавными круговыми движениями в одну сторону, в перчатках, респираторе и очках. Готовая смесь должна быть однородной.

Раствор остается жидким сутки. Если в помещении холодно и сухо, он твердеет быстрее, если жарко и влажно – медленнее. Замешивать раствор лучше прямо перед началом работы и в том количестве, которое будет потрачено за день.

Огнеупорный бетон – полезный, но сложный в изготовлении материал. Он подойдет для обустройства печи в частном доме или бане, но не годится в качестве основы для стен и потолка здания.