Огнеупорный бетон: характеристики и состав, как сделать своими руками,. Огнеупорный бетон состав


классификация, характеристики, состав, свойства, изготовление

Дата: 13 марта 2017

Просмотров: 2191

Коментариев: 0

Жаростойкий бетон: приготовление своими руками

При выполнении строительства, возникает необходимость обеспечить устойчивость возводимых конструкций и сооружений к воздействию повышенной температуре. Для этих целей применяются защитные составы, сохраняющие форму и эксплуатационные характеристики при температуре более 1000 °С. Огнеупорный бетон — один из таких материалов.

Особенности состава и специфика технологии изготовления позволяют жаропрочному материалу воспринимать значительную температуру, сохраняя прочность. Незаменим огнеупорный бетон для печей, применяемый при кладке каминов, монтаже дымоходов, а также для промышленных целей, когда необходимо обеспечить стойкость конструкций к воздействию открытого огня и нагреву.

Рассмотрим детально жаростойкий бетон, остановимся на свойствах, составе, классификации, области использования. Расскажем, как в бытовых условиях сделать жаропрочный бетон своими руками.

Одинаково успешно применяется в домашних условиях и промышленности

Строительный материал, сохраняющий свои механические и эксплуатационные свойства при длительном использовании в спектре экстремально высоких температур до 1700 °C – огнеупорный бетон

Классификация

Жаростойкий бетон решил проблему пониженных прочностных характеристик традиционного цемента, разрушающегося при повышенной температуре. Известны различные разновидности огнеупорного состава, включающие специальные модификаторы, повышающие температурную стойкость массива более 1800 °С.

Жаропрочный композит классифицируются согласно различным критериям:

  • структуре, определяющей температурный режим эксплуатации;
  • области применения, согласно которой определяется назначение материала;
  • разновидности компонентов, применяемых в качестве наполнителя;
  • применяемым вяжущим веществам.

Огнеупорный бетон для печей, а также других объектов, работающих при повышенной температуре, делится на следующие виды:

  • Жаростойкие, устойчивые к постоянному воздействию температуры до 800 °С, но воспринимающие кратковременное увеличение температуры до 1,5 тыс. °С.
  • Жаропрочные, сохраняющие целостность при постоянном нагреве до 1 тыс.°С с повышением порога терморежима до 1, 8 тыс.°С. Применяя жаропрочный бетон, уменьшаются стоимость работ, затраты на труд, сокращается рабочее время

    В особенности для печей, каминов, дымоходов невозможно представить возведение без жаростойкого бетона

  • Огнеупорные композиты, эксплуатирующиеся в экстремальных условиях при температуре выше 1, 8 тыс.°С.

В зависимости от назначения огнеупоры делятся на следующие типы:

  • конструкционные материалы, подвергающиеся нагреву одновременно с восприятием значительных нагрузок;
  • теплоизоляционные композиты, используемые для обеспечения надежной тепловой изоляции нагревающихся конструкций и сооружений.

Определяет высокие эксплуатационные характеристики, которые имеют огнеупорный бетон состав. Рассмотрим, какие компоненты используются при изготовлении огнеупоров.

Особенности состава

Для бытового использования, решения задач, связанных с ремонтом отопительных систем, устройством дымоотводящих магистралей потребуется жаростойкий бетон, воспринимающий температурное воздействие до 1200 °С.

Именно особенности состава композита определяют его устойчивость, способность сохранять целостность массива при значительных температурах. До рассмотрения состава разберемся, почему разрушается обычный бетон:

  • Это связано со значительным испарением при нагреве влаги, содержащейся в массиве.
Введение в рецепт глинозема делает смесь невосприимчивой к действиям кислот

В состав бетона входят базовые ингредиенты (цемент, наполнитель, вода) и добавки – они и определяют огнеупорные свойства конечного продукта

  • В результате материал теряет эксплуатационную прочность из-за активной дегидратации.
  • Из-за необратимости реакции невозможно сохранить стойкость массива, теряющего свойства в результате разрушения.

Именно поэтому, чтобы сохранить целостность композита, важно сохранить влагу внутри массива. Для этого добавляют вяжущие компоненты и специальные добавки. В качестве вяжущего вещества применяется:

  • портландцемент высоких марок;
  • шлакопортландцемент, обладающий высокой вяжущей способностью;
  • цемент, отличающийся повышенной концентрацией глинозема.

Также, водятся жидкое стекло, обладающее вяжущими свойствами.

В качестве компонентов, повышающих температурную устойчивость массива, водятся измельченные ингредиенты:

  • Керамзитный наполнитель.
  • Кирпичный бой изделий, содержащих магнезит, шамот, доломит.
  • Руда с высоким содержанием хромита.
  • Зольная пыль.
  • Пемза.
  • Шлаки доменного производства в гранулированном или измельченном виде.
Низкая прочность устраняется технологическим включением различных наполнителей

Присадки обеспечивают лучшее затвердевание состава и превращение в монолитную жаростойкую основу

Дополнительно водятся прочные минеральные материалы, включающие базальт и диабаз. В зависимости от особенности рецептуры состав может включать перлитовый наполнитель, туф или вермикулит. Размер фракции заполнителя зависит от назначения огнеупорного материала и составляет:

  • для мелкого заполнителя не более 5 мм;
  • для крупной фракции до 2,5 см.

При необходимости, может вводиться гравий в дробленом виде, что значительно повышает прочность, затрудняет обработку затвердевшего массива.

Свойства

Жаростойкий бетон обладает высокими эксплуатационными характеристиками. Главные свойства:

  • Повышенная устойчивость к воздействию открытого огня и повышенной температуры.
  • Высокие прочностные характеристики (до 500 мПа/см²), позволяющие использовать состав в качестве конструкционного материала.
  • Улучшение рабочих свойств массива в процессе эксплуатации.
  • Доступность технологического процесса изготовления, исключающего стадию высокотемпературного обжига.

Неоспоримые достоинства огнестойкого композита позволяют применять материал в различных областях.

Материал широко используется при строительстве тепловых конструкций, дымоходов, коллекторов, фундаментов

Идеальным образом подходит для печей бытового и промышленного назначения, каминов, возведения различных сооружений

Сфера применения

Жаростойкий бетон, благодаря повышенной температурной устойчивостью, используется в различных областях. Он незаменим для выполнения следующих задач:

  • сооружения промышленных отопительных систем и конструкций теплового назначения;
  • строительства печей, каминов, предназначенных для бытовой эксплуатации;
  • формирования внутренней поверхности камер сгорания;
  • изготовления коллекторов и термостойкой керамики.

Сфера применения огнестойкого композита не ограничивается конструкциями, воспринимающими повышенные температуры. Он широко используется в строительной отрасли, энергетике, химической сфере. Небольшой удельный вес жаростойкого массива позволяет уменьшить массу возводимых конструкций до 40% с одновременным сохранением прочности.

Применение огнеупорного композита позволяет осуществить:

  • Возведение фундаментов.
  • Сооружение мостов.
  • Изготовление плавучих сооружений.
  • Строительство перекрытий.

Использование при изготовлении ячеистых наполнителей значительно расширяет область применения огнестойкого композита.

Отсюда используется для стен, перекрытий, плавучих сооружений, пролетных мостов

Стоит отметить, что огнеупорный бетон значительно облегчает конструкции, так как имеет в своем составе пористые ингредиенты, что на 40 % снижает нагрузку на основание

Что необходимо для работы?

Для того чтобы изготовить жаропрочный бетон своими руками, подготовьте необходимые материалы и инструменты:

  • бетоносмеситель, используемый для смешивания ингредиентов;
  • вяжущее вещество согласно применяемой рецептуре;
  • необходимые заполнители и жаропрочные добавки, количество которых определено в соответствии с температурным режимом эксплуатации материала;
  • совковую лопату и мастерок;
  • тачку, необходимую для доставки смеси;
  • емкости для заполнения или щитовую опалубку.

Если всё готово, можно приступать к изготовлению.

Как приготовить состав?

Изготавливая в домашних условиях жаропрочный бетон своими руками, выполняйте работы, соблюдая последовательность операций:

  • Засыпьте в бетоносмеситель измельченный базальт (гравий), просеянный песок, огнестойкий цемент и известь, соблюдая следующую пропорцию — 6:4:4:1.
  • Дополнительно введите измельченный до пылеобразного состояния доменный шлак и пемзу, а также добавьте зольную пыль. Предпочтительнее первый вариант в силу своей надежности и пропорционального соответствия составляющих жаростойкого материала по технологии производства

    Предлагаются два варианта приготовления жароупорного бетона: из сухой смеси или путем смешивания набора ингредиентов

  • Добавляйте воду ограниченными объемами, осуществляя смешивание. Перемешивайте до обеспечения однородности состава и требуемой консистенции.

На этом этап подготовки смеси закончен. Следующая стадия — заливка.

Жаростойкий бетон, эксплуатируемый при повышенном температурном режиме, разливайте в установленную щитовую опалубку или заливайте в формы, соответствующие размерам и конфигурации необходимого изделия.

Процесс заливки достаточно простой:

  • заполните смесью опалубку или форму, производя непрерывную заливку;
  • уплотните массив, удалите воздушные пузыри. Производя вибрационное уплотнение, ограничьте продолжительность работы, не позволяя наполнителю осесть на дно формы.
  • спланируйте поверхность массива, удаляя излишки смеси мастерком.

Заключительный этап по изготовлению продукции из жаростойких композитов — сушка. Огнестойкие материалы обладают повышенной чувствительностью к процессу гидратации. Для обеспечения нормального протекания гидратации следует обеспечить минимальное испарение влаги, накрыв поверхность формы или опалубки. Это позволит снизить тепловые потери, замедлит темпы испарения влаги.

К демонтажу опалубки приступайте после остывания и окончательного твердения массива. Желательно на протяжении нескольких дней увлажнять готовое изделие, повышая его механические свойства.

Итоги

Тщательный подбор рецептуры, соблюдение технологии, использование качественного сырья позволят самостоятельно изготовить жаростойкий бетон, необходимый для бытовых целей и решения промышленных задач.

pobetony.ru

ОГНЕУПОРНЫЕ И ЖАРОСТОЙКИЕ БЕТОНЫ

ОГРАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Широкое распространение жаростойких бетонов для обмуровки топочных камер н газоходов мощных котлов позволило в большинстве случаев избавиться от кирпич­ной кладки и дорогостоящих фасонных огнеупоров. При­менение бетонов значительно снизило стоимость моно­литных блоков, изготовляемых заблаговременно, трудо­затраты и сроки выполнения работ. Для ограждений современных мощных котлов с высокой степенью экрани­рования огнеупорность и жаростойкость шамотобетонов оказались вполне достаточными для длительной эксплуа­тации. Ввиду особой важности бетонов как основных ма­териалов для ограждений целесообразно остановиться на них более подробно. Бетонами называются камнеподоб - ные массы, которые состоят из смеси так называемых за­полнителей из щебенки и песка с вяжущими веществами. Крупным заполнителем является щебенка, изготавлива­емая дроблением основного огнеупорного материала, входящего в состав бетона, до размера фракций от 10 до 25 мм, а мелким — щебенка в виде песка из того же ма­териала с размером фракций до 5 мм. При затворении водой смеси определенного весового состава из заполни­телей с цементом или другим гидравлическим вяжущим масса схватывается и постепенно твердеет, превращаясь в монолит. Форма опалубки, в которую масса предвари­тельно укладывается, определяет требуемую конструк­цию изделия. Скорость отвердения зависит от вяжущего вещества и температуры. Наибольшее распространение для ограждений котлов получили шамотобетоны, состоя­щие из шамотных заполнителей и цемента в качестве вя­жущего вещества. Шамотобетоны иа обычных цементо - вяжуших веществах являются жаростойкими, так как их огнеупорность меиее 1580°С, а рабочая температура не превышает 1100—1300°С. В качестве вяжущего вещест­ва применяются цементы глиноземистый и портландский. Соответственно этим вяжущим бетоны называют «ша - мотобетон на глиноземистом цементе» и «шамотобетон на портландцементе».

Бетон на портландцементе

Портландцемент имеет в своем составе от 40 до 50% трехкальциевого силиката 3CaOSiC>2, который является основным вяжущим. Реакция гидратации происходит с выделением свободной окиси кальция (СаО):

3Ca0Si02 - f 5Н.20 = 2CaSi02-4h30 + Са(ОН)2.

Остальные компоненты при твердении свободного гидрата извести не выделяют. В дальнейшем при нагре­вании происходит потеря воды гидратом окиси кальция: Са (ОН)2->- СаО + Н20.

При остыванин бетона на его поверхности снова про­исходит гидратация окиси кальция за счет поглощения влаги нз воздуха. Так как известь СаО при гидратации резко увеличивает свой объем (до 2,5 раз), то происхо­дят растрескивание и разрушение бетона. Внутри бетона при образовании СаО из гидрата Са(ОН)2 происходят испарение воды, усадка цементного камня, в результате чего появляются трещины и разрывы. Эти процессы в бе­тоне происходят при сравнительно низких температу­рах— в пределах 550°С. Таким образом, применение ша - мотобетонов на портландцементах без особых мероприя­тий— введения в их состав специальных компонентов, устраняющих описанные процессы, исключается. Для предотвращения образования свободной извести СаО при нагревании бетона предложен способ связывания ее в твердой фазе. Для этого в состав бетона вводится тонко­молотая добавка из кремнезема или шамота, вследствие чего при нагревании происходит связывание СаО в ко­нечное соединение CaSi02. В интервале температур от 500 до 800°С реакция ндет медленно, при температуре более 800°С скорость реакции возрастает. Для обеспече­ния этих реакций в твердой фазе тонкость помола добав­ки должна соответствовать тонкости помола цемента, т. е. быть не более 40—60 мкм. Минимальное количество до­бавки практически должно составлять не менее 30% мас­сы цемента. Шамотобетоны на портландцементе с тонко­молотой добавкой уступают бетонам на глиноземистом цементе: максимальная рабочая температура их приме­нения не должна превышать 1100°С.

Уральским филиалом ВТИ предложен состає шамо - тобетоиа на портландцементе с введением в него 3—5% триполифосфата натрия (Na5P3Oio) взамен тонкомоло­той добавки. При наличии в составе бетона триполифос­фата натрия в нем происходят химические реакции, свя­зывающие свободную известь. Разработано два состава бетонов, которые называются ПФБТ'—тяжелый бетоне объемной массой 1,8 т/м3 и ПФБЛ—легкий с объемной массой 1,3 т/м3. Легкий бетой, помимо шамотного запол­нителя, имеет в своем составе около 10—12% асбеста. Наибольшая рабочая температура применения обоих бе­тонов не более 1200° С. Бетоны ПФБ удобны при приго­товлении и в укладке.

Бетон иа глиноземистом цементе

По химическому составу глиноземистый цемент отли­чается от пор^глаидского высоким содержанием глинозе­ма А1203 и малым содержанием окиси кальция СаО. Ос­новной вяжущей частью является однокальциевый алю­минат СаО ■ АЬОг, второстепенной — двухкальциевый силикат 2Ca0-Si02, при затвореиии происходит следую­щая реакция:

2(Са0-А1203) + 10Н20 = 2СаОА12Оя ■ 7НгО + 2А1(ОН):1.

В глиноземистом цементе не содержится трехкальци - евый силикат, поэтому свободная известь почти не выде­ляется, и он не имеет недостатков бетона на портланд­цементе. Жаростойкий шамотобетон на глиноземистом цементе для своего приготовления не требует ВВОДИТЬ В его состав каких-либо дополнительных компонентов. Та­кой бетон удобен в работе, быстро затвердевает и при­меняется при температурах до 1300°С. При нагревании До 300°С его прочность почти не меняется, в интервале от 400 до 600°С прочность составляет 50% прочности при 110°С, которая принимается за 100%, при темпера­туре более 900°С прочность бетона увеличивается. Сни­жение прочности до 50% в процессе нагревания ие ис­ключает его применения в обмуровке ограждений, так как при нормальной прочности бетона 100—110 кгс/см2 даже сниженная на 50% прочность оказывается доста­точной. Кроме того, шамотобетон на глиноземистом це­менте имеет более удовлетворительную структуру. По­этому при сушке и первом разогреве бетона не возникает трещин и разрывов в обмуровке, которые часто имеют место у бетонов на портландцементе (см. гл. 12). Шамо­тобетон на глиноземистом цементе применяется с 1950 г. и зарекомендовал себя наилучшим образом, особенно при ремонтных работах, когда требуются быстрое за­твердение и нарастание прочности. Практически уже че­рез сутки его прочность достигает примерно 70% конеч­ной и позволяет укладывать иа него последующие слои других материалов. Эти свойства шамотобетона на гли­ноземистом цементе позволяют его рекомендовать как вполне проверенный и надежный жаростойкий материал.

Бетон на шлакопортландцементе

К группе шамотобетонов на портландцементе отно­сятся бетоны на шлакопортландцементе. Эти бетоны об­ладают низким качеством и применяются при темпера­туре до 600—700"С. Несмотря иа недостатки, шамотобе - тоиы на шлакопортландцементах иногда находят приме­нение при низких рабочих температурах, однако этого следует избегать.

Бетон на жидком стекле

Бетоны на жидком стекле имеют в своем составе ша­мотный заполнитель и в качестве вяжущего жидкое нат­риевое стекло Na2Si03. Максимальная рабочая темпера­тура применения для бетона иа жидком стекле составля­ет примерно 900°С. Установлено, что затвердевание бетона иа жидком стекле по всему массиву происходит только в присутствии кремнефторнстого натрия NaaSiFe. Оптимальное количество кремиефтористого натрия дол­жно составлять около 12% массы жидкого стекла. Для обеспечения затвердевания бетона на жидком стекле не­обходима точная дозировка Na2SiFe по всей массе, а сам крем нефтористый натрий должен быть качественно чис­тым.

Затвердевание бетона происходит - только в теплой воздушно-сухой атмосфере. Оптимальной температурой затвердевания является температура 30—40°С. Необхо­димые условия затвердевания для бетона на жидком стекле на монтажных площадках обеспечить не всегда возможно, по этим причинам применение таких бетонов в ограждениях котлов не получило распространения. Преимуществом бетона на жидком стекле является по­вышение его прочности с увеличением температуры.

Высокотемпературные бетоны

В связи с необходимостью применения жаростойких бетонов для рабочих температур выше 1300°С, например для футеровки горелочиых амбразур, предложены и раз­работаны иовые составы бетоиов, которые проходят про­мышленное освоение. Такими бетонами являются:

1. Высокотемпературный бетон для применения при рабочих температурах до 140(^0 с шамотным заполните­лем на связке с ортофосфорной кислотой.

2. Бетон для рабочей температуры до 1500°С с вы­сокоглиноземистым заполнителем и цементом.

3. Хромомагиезитовый бетон для рабочей температу­ры до 1600°С со связкой на жидком стекле с добавлени­ем кремнефторнстого натрня. Этот бетон устойчив по от­ношению к шлакам, содержащим в избытке основные окислы.

Прн выборе этих бетонов следует иметь в виду дефи­цитность высокоглиноземнстого цемента н таких же за­полнителей. При назначении рецептуры (состава) этих бетонов и технологии выполнения из них футеровки не­обходимо в каждом случае получать указания от специа­лизированных организаций (НИИЖБ, ОРГРЭС и др.).

Полный механический расчет ограждений современ­ных энергетических котлов связан с расчетами несуще­го каркаса для накаркасных обмуровок и трубной си­стемы под давлением для иатрубных обмуровок. От­дельно рассчитывается каркас с учетом воздействий на …

17* Первое опробование натрубной изоляции для газо­плотных экранов было проведено ЗиО совместно с ком­бинатом Центроэнерготеплонзоляция (ЦЭТИ) и трес­том ОРГРЭС на цельносварной панели СРЧ котла ПК-38 Березовской ГРЭС [12-13]. Рис. 12-11. …

Основной величиной, определяющей расчет огражде­ний, является температура иа внутренней поверхности обмуровки. Материал футеровки выбирается по макси­мальной температуре, а расчет потерь теплоты и рас­пределения температур по слоям производятся по сред­ним температурам. …

msd.com.ua

виды материала по температурным режимам. Область применения. Конструкционные материалы

виды материала по температурным режимам. Область применения. Конструкционные материалы

В настоящее время существует огромное количество различных видов бетона, которые имеют свою область применения и дополнительные свойства, специально подобранные под конкретные нужды. Однако бывают такие ситуации, когда этом материал подвергается воздействию различных факторов в виде высокой температуры, которые не свойственны ему. Поэтому вопрос о том, как изготовить жаропрочный бетон своими руками очень интересует современных мастеров.

Любительское фото печи, где применяется подобный материал

Виды материала по температурным режимам

Для начала стоит упомянуть о том, что существует много разновидностей подобных материалов. Все они обладают своими техническими характеристиками, главными из которых являются температурные параметры. Поэтому необходимо разобраться в их составе и методике изготовления.

В продаже существуют уже готовые марки такого материала, которые можно использовать сразу после разведения водой

Температурный режим до 800 градусов

Прежде всего, необходимо сказать о том, что состав жаропрочного бетона позволяет использовать данный материал при высоких температурах без изменения его основных свойств.

При этом можно получить различные марки такого раствора в зависимости от пропорции.

Обычно при изготовлении такого состава его сразу разливают по формам, чтобы получить конкретное изделие, а заливка поверхностей используется очень редко

  • Основную роль в подобных составах играет специальная добавка. Ее можно приобрести в специализированных магазинах или на рынках строительных материалов. Однако сразу стоит сказать, что нужна именно добавка для изготовления бетона, а не состав для краски или других веществ.
  • Также необходимо использовать другие вяжущие реагенты. Говоря проще, на одну часть портландцемента добавляют столько же шлакопортландцемента. При этом оба этих вещества считаются за одну единицу измерений при подборе пропорций.

В бытовых условиях подобные составы готовят в небольших количествах, поскольку объемные изделия намного проще приобрести уже в готовом виде

  • Также состав жаростойкого бетона изменяют и в отношении наполнителей. Вместо обычного щебня используют кирпичный бой, доменные шлаки или горные породы. Отлично на эту роль подойдет керамзит, пемза, перлит, диабаз, андезит и диорит.
  • Вместо песка в такой раствор лучше класть электрокорунд, но для данных температурных режимов это совершенно не обязательно.

Совет! Очень важно соблюдать указания инструкции, которые прилагаются к добавке. Они могут отличаться друг от друга в зависимости от марки.

Таблица приблизительных составов жаростойких бетонов

Температурный режим до 1700 градусов

Данные виды материала должны сохранять свои свойства при очень высоких температурах, а значит, к их составу нужно подходить очень внимательно.  Именно поэтому в качестве песка для них используют корунд, который желательно дополнительно очистить от различных примесей.

Применение подобных видов бетона в быту обычно ограничивается изготовлением каминов, печей или своеобразных декоративных элементов

Также в такой бетон нужно добавлять присадки другого типа, которые способны противостоять высокой температуре. Их цена может показаться слишком высокой, но они полностью оправдывают все затраты.

В качестве наполнителя профессионалы рекомендуют использовать магнезит, хромит, обожженный каолин или кирпич шамот. При этом если изготавливается жаростойкий бетон своими руками, то лучше приобретать этот материал у проверенных людей.

Важно упомянуть о том, что некоторые мастера рекомендуют использовать в качестве связующего другие материала вместо цемента. Они могут отличаться по своему составу и даже быть жидкими, но подбирать их нужно сугубо индивидуально.

Совет! Если область применения таких растворов требует строго определенного качества, то лучше всего заказывать их у производителя, который имеет соответствующий сертификат на свой товар и не нарушает технологических процессов при изготовлении.

Некоторые виды таких материалов используют в литейном производстве

Область применения

Важно упомянуть о том, что жароупорный бетон может иметь массу различных марок и обладать разной плотностью. Именно это и является основным критерием в определении области его применения.

Особое применение эти материалы нашли в атомной промышленности при создании энергоблоков

Теплоизоляционный материал

В данной категории представлены составы, которые по своим характеристикам напоминают пеноблок или газоблок. Фактически они ими и являются, но только с включением специальной добавки и правильного подбора компонентов. Также к ним можно отнести керамзитобетонные изделия.

Подобные марки бетона имеют определенное количество циклов использования и порой намного практичней использовать кирпич с такими же характеристиками

Конструкции из этого материала применяют в качестве утеплителя, который должен выдерживать высокие температуры, не давая воздуху остывать. При этом очень часто они располагаются внутри рабочих зон и подвергаются резким перепадам.

Подобные составы характеризуются как ячеистые и легкие бетоны. Однако они обладают определенной теплопроводимостью и устойчивостью к интенсивному нагреву.

Совет! Важно помнить, что принудительно охлаждать такие материалы не стоит. Они в результате этого могут дать трещину.

Образцы из таких смесей испытывают при нагреве на прочность, и чтобы точно быть уверенным, его проводят в несколько циклов

Конструкционные материалы

Обычно инструкция по монтажу советует применять подобные марки бетона для создания опор, плит перекрытий или других элементов здания, которые подвергаются воздействию нагрева в процессе эксплуатации. Однако стоит отметить, что применять армирование с такими видами бетона не стоит. Дело в том, что при нагревании металл расширяется и может разрушить все изделие.

Не стоит путать бетонные изделия для печей с керамическими, поскольку они имеют разный процесс изготовления и свойства

Вывод

Ознакомившись с видео в этой статье можно детально изучить данные виды бетона и область их применения. Также взяв за основу текст, представленный выше, стоит сделать вывод о том, что этот материал можно изготавливать и самостоятельно, но для ответственных участков лучше использовать продукцию проверенных производителей.

rusbetonplus.ru

Что такое жаропрочный бетон?

Необходимость в использовании огнеупорных материалов довольно часто возникает при сооружении объектов. В дальнейшем это дает возможность уберечь конструкции, а также людей от неприятных последствий ненамеренных возгораний. Одним из подобных материалов выступает жаропрочный бетон, какой может оказывать сопротивление воздействию больших температур до 1000 оC. При этом он сохраняет полезные качества, и не теряет форму.

Классификация

Есть 4 вида жаропрочного бетона, его еще называют огнеупорным или же жароустойчивым. В состав сырья входят особые огнеупорные добавки. Основным связывающим компонентом при изготовлении жаропрочного бетона выступает портландцемент. В качестве наполнителей здесь могут быть: доменные шлаки, отсевы горных пород (диабаз, андезит, пористые породы вулканического происхождения, диорит, искусственные наполнители), доменные шлаки.

  1. Структуре (тяжелый, легкий, пористый).
  2. Назначению (теплоизоляционный, конструкционный).
  3. Характеру наполнителей.
  4. Используемым связывающим компонентам.

Технические данные

2-ogneupornyij-beton-izdeliya-iz-betona

Приготовленный с применением портландцемента в качестве связующей базы огнеупорный бетон располагает классическим индексом прочности от 200 до 600 МПа/см2.

Проявления тепловой устойчивости наблюдаются при достижении температур до 500 оС. Долгое воздействие на материал открытого пламени либо долгий контакт с раскаленными поверхностями значительно понижает прочностные показатели цемента, а также очень часто вызывает появление дефектов.

Больше всего огнеупорные бетоны, приготовленные на основе глинозема, готовы выдерживать любые бытовые температуры. Насыщенные по составу глиноземистые покрытия различаются тепловой устойчивостью порядка 1600 оС и выше.

Однако, не взирая на высокую стойкость к влиянию повышенных температур, глиноземистый огнеупорный бетон владеет сравнительно низкой прочностью. Материал, произведенный с применением таких деталей, выдерживает давление механического характера на уровне до 25-35 МПа/см2.

rusbetonplus.ru

Жаростойкие бетоны

Содержание

Введение

Материалы для производства жаростойких бетонов

Требования к материалам для изготовления жаростойких бетонов

Расчет состава жаростойкого бетона

Список использованной литературы

Введение

Жаростойкий бетон — это специальный бетон, способный не изменять требуемые физико-механические свойства при длительном воздействии высокой температуры (свыше 200°С). В зависимости от вяжущего вещества различают жаростойкие бетоны на портландцементе и шлакопортландцементе, на высокоглиноземистом и глиноземистом цементе и на жидком стекле.

Жаростойкий бетон предназначается для промышленных агрегатов (облицовки котлов, футеровки печей и т.п.) и строительных конструкций, подверженных нагреванию (например, для дымовых труб). При действии высокой температуры на цементный камень происходит обезвоживание кристаллогидратов и разложение гидроксида кальция с образованием СаО. Оксид кальция при воздействии влаги гидратируется с увеличением объема и вызывает растрескивание бетона. Поэтому в жаростойкий бетон на портландцементе вводят тонко измельченные материалы, содержащие активный кремнезем.

Виды жаростойких бетонов

По предельно допустимой температуре применения жаростойкие бетоны подразделяются на 14 классов:

По прочности на сжатие жаростойких бетонов в соответствии с СТ СЭВ 1406-78 установлены следующие классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40.

Различают жаростойкие бетоны следующих марок:

по средней плотности: D300; D400; D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300; D1400; D1500; D1600; D1700; D1800;

по термической стойкости в водных теплосменах (бетоны плотной структуры со средней плотностью 1200-2900 кг/м3 ): Твд5, Твд10, Твд15, Твд25, Твд35, Твд40

по термической стойкости в воздушных теплосменах: Твз5, Твз10, Твз15, Твз20, Твз25 (бетоны плотной структуры 500-1100 кг/м3 ) Твз5, Твз10 (бетоны ячеистой структуры 600-1000 кг/м3 )

по морозостойкости (бетоны плотной структуры со средней плотностью 1200-2900 кг/м3 ): F15, F25, F35, F50, F75

по водонепроницаемости (бетоны со средней плотностью 1200-2900 кг/м3 ): В2, В4, В6, В8

Для жаростойких бетонов марок средней плотности D300-D1100 термическая стойкость в водных теплосменах, морозостойкость и водонепроницаемость не нормируется. Для жаростойких бетонов марок по средней плотности D300 и D400 не нормируется термическая стойкость в воздушных теплосменах.

В зависимости от способа укладки и уплотнения бетонной смеси, различают жаростойкие бетоны: вибрированные, трамбованные, прессованные, торкретированные (нанесение пневмо- или механическим способом).

Материалы для производства жаростойких бетонов

Жаростойкий бетон изготовляют на портландцементе с активной минеральной добавкой (пемзы, золы, доменного гранулированного шлака, шамота).

Шлакопортландцемент уже содержит добавку доменного гранулированного шлака и может успешно применяться при температурах до 700°С. Портландцемент и шлакопортландцемент нельзя применять для жаростойкого бетона, подвергающегося кислой коррозии (например, действию сернистого ангидрида в дымовых трубах). В этом случае следует применить бетон на жидком стекле. Он хорошо противостоит кислотной коррозии и сохраняет свою прочность при нагреве до 1000°С.

Еще большей огнеупорностью (не ниже 1580°С) обладает высокоглиноземистый цемент с содержанием глинозема 65-80%; в сочетании с высокоогнеупорным заполнителем его применяют при температурах до 1700°С.

Столь же высокой огнеупорности позволяют достигнуть фосфатные и алюмофосфатные связующие: фосфорная кислота алюмофосфаты и магнийфосфаты.

Жаростойкие бетоны на фосфатных связующих можно применять при температурах до 1700°С, они имеют небольшую огневую усадку, термически стойки, хорошо сопротивляются истиранию.

Заполнитель для жаростойкого бетона должен быть не только стойким при высоких температурах, но и обладать равномерным температурным расширением.

Бескварцевые изверженные горные породы как плотные (сиенит, диорит, диабаз, габбро), так и пористые (пемза, вулканические туфы, пеплы) можно использовать для жаростойкого бетона, применяемого при температурах до 700°С.

Для бетона, работающего при температурах 700-900°С, целесообразно применять бой обычного глиняного кирпича и доменные отвальные шлаки с модулем основности не более 1, не подверженные распаду.

При более высоких температурах заполнителем служат огнеупорные материалы: кусковой шамот, хромитовая руда, бой шамотных, хроммагнезитовых и других огнеупорных изделий.

Требования к материалам для изготовления жаростойких бетонов

1. Вяжущее

В табл. 1 приведены виды вяжущих для жаростойкого бетона, нормативные документы, требованиям которых они должны отвечать, а также дополнительные требования, учитывающие специфику их применения в жаростойком бетоне.

Таблица 1

2. Отвердители

Для обеспечения процессов твердения жаростойких бетонов на жидком стекле необходимо введение отвердителей, требования к которым приведены в табл. 2. Нефелиновый шлам является вторичным продуктом производства алюминия из нефелиновой породы и для употребления должен быть размолот до удельной поверхности, значения которой приведены в табл. 2. Шлаки, саморассыпающиеся в результате силикатного распада, так же являются вторичными продуктами ферросплавных и металлургических заводов и могут использоваться без дополнительного помола.

Таблица 2

3. Тонкомолотые добавки

Тонкомолотые добавки вводят в жаростойкий бетон на портландцементе для связывания свободного гидроксида кальция и обеспечения стойкости бетона в условиях воздействия высоких температур; в жаростойкий бетон на жидком стекле - для повышения температуры применения, улучшения удобоукладываемости бетонной смеси и обеспечения плотной структуры бетона; в жаростойкий бетон на ортофосфорной кислоте - для обеспечения твердения, улучшения удобоукладываемости бетонной смеси и обеспечения плотной структуры бетона. Тонкомолотые добавки могут быть промышленного изготовления или приготовлены размолом соответствующих материалов до удельной поверхности не менее 2500 см2 /г, в которых содержание свободных оксида кальция СаО и оксида магния MgО в сумме не должно превышать 3 %, а карбонатов - не более 2 %.

Виды тонкомолотых добавок и основные требования к ним приведены в табл. 3.

Таблица 3

4. Заполнители

mirznanii.com

Применение жаропрочного бетона

Выбор смеси для изготовления жаропрочного бетона, который пригоден для кладки печи, может вызвать некоторые затруднения.

Огнеупорный – это бетон с огнеупорностью выше 1570 °С

Жаропрочный должен обладать:

  • высокой плотностью;
  • крупными зернами;
  • превосходной устойчивостью к тепловому шоку.

Современный рынок материалов для строительства рад предложить собственным клиентам абсолютно любой жаропрочный.

Составы жаропрочных растворов

Практически в любом строительном магазине или складе представлен широчайший выбор жаростойких материалов для строительства, открывает который довольно легкий ячеистый жаропрочный, а закрывает – тяжелый, который по своим прочностным качествам соответствует классу В35.

Жаростойкий, имеющий в собственной основе глиноземистый цемент, характерен отличной стойкостью к агрессии кислотной, а нагревание до 1000 градусов по Цельсию ощутимо увеличивает кислотостойкость.

  • Огнеупорный способен переносить достаточно длительное воздействие высоких температур (обычно до 16000 градусов по Цельсию), сохраняя при этом собственные физико-механические свойства. Такой материал, как правило, применяют для возведения дымоходов своими руками (домашнее применение).

Рекомендации специалистов

Итак, для начала необходимо сделать смесь из воды и жаропрочного бетона посредством бетономешалки, потому что вручную это сделать крайне сложно. Далее получившуюся смесь необходимо выложить в форму деревянную, заранее выстланную силиконом.

Данную форму можно изготовить своими руками. Для этого понадобится следующее:

  1. Пара длинных брусков.
  2. Несколько коротких брусков.
  3. Молоток.
  4. Гвозди.

После того как все необходимые материалы были подобраны, следует сколотить их посредством гвоздей в следующей последовательности: между парой длинных брусков нужно поставить небольшие.

Классификация огнеупорных составов

  1. Всю полученную конструкцию необходимо заколотить так, чтобы в результате образовалась как бы рамка. Секций в такой самодельной рамке может быть сколько угодно, все зависит только от того, какого размера необходим раствор для облицовки печи.
  2. Далее полученную форму нужно поставить на идеально ровную поверхность и выложить силиконом, как это уже выше говорилось.
  3. Далее силикон смазывается растительным жиром. После посредством мастерка в нее следует уложить жаростойкий и накрыть полиэтиленом. Необходимо оставить бетон на несколько дней, для того чтобы он полностью высох.

После того как раствор полностью просохнет, можно приступать к выкладке дымохода печи.

  • Самым основным правилом кладки дымохода из огнеупорных материалов (в нашем случае бетон огнеупорный был выполнен в виде довольно крупных кирпичей для удобства) является то, что он должен выкладываться на раствор из смеси глины и сухого песка.

Также дымоход из плит, как и любой иной, по всей собственной протяженности должен быть строго вертикальным.

  • до самого потолочного перекрытия дымоход нужно выкладывать идеально ровно;
  • вертикаль можно проконтролировать посредством отвеса.

Изготовление распушки

Расширение дымоходной трубы из жаропрочного бетона в перекрытии потолка играет заметную роль: оно обеспечивает то, что все деревянные фрагменты конструкции не загорятся.

Итак, рассмотрим такой вариант, как кладка распушки из плит своими руками.

Применяя подобный материал, инструменты практически те же самые, что и в случае с обычным раствором:

  • кельма;
  • уровень;
  • шпатель;
  • емкость;
  • перфоратор.

Этот процесс занимает довольно много времени и требует аккуратного исполнения. Кладка производится следующим образом: необходимо расширить размеры трубы посредством смещения каждой плитки по краям на 40 мм.

Высота данной распушки должна, в конечном результате, оказаться не менее перекрытия межчердачного. После расширения до самого кровельного покрытия дымоход из блоков необходимо класть аналогично шейке у основания. При выполнении этой строительной операции нужно помнить о применении отвеса.

Кладка выдры

Каждый дымоход необходимо выкладывать с так называемой выдрой. Выдрой называется расширение внешнего участка печного дымохода снаружи над самой поверхностью кровли. Данное расширение предназначено для того, чтобы оберегать дымоход от негативного влияния на него атмосферных явлений.

В местах тяжелых термонагрузок только жароупорный обеспечит надежность конструкции.

Исходя из того, что уклон крыши каждого строения строго индивидуален, то и кладка выдры должна быть индивидуальной для каждого отдельно взятого случая.

Кладка наружного участка печного дымохода жаропрочным материалом обязательно должна производиться с добавлением в песочно-глиняный раствор сухого цемента.

  • далее от самого нижнего участка крыши следует осуществить кладку в пару плиток по высоте. Потом необходимо начать расширение трубы: в 1-ом ряду выдры нужно сместить раствор наружу на 1-у четверть. Смещение должно выполняться исключительно в 1-у сторону. Последующий ряд должен иметь точно такое же по расстоянию смещение, но только с 2-х боковых сторон;
  • после того как расширение внешнее было успешно проведено, необходимо продолжить вертикальную трубу. Далее следует установка оголовка и металлического колпака.

Дымоход готов. Техника его выполнения во многом схожа с технологией кладки кирпичного дымохода, но отнимает намного меньше времени, потому что блоки бетонные обладают большим размером.

Также применение бетона жаростойкого в данной ситуации наиболее предпочтительно, нежели применение огнеупорных кирпичей, потому что последние при нагревании расширяются, что требует непременного устройства специальных швов температурных.

o-cemente.info

Огнеупорный бетон: применение, состав, рецепт, ГОСТ

При выполнении строительства, возникает необходимость обеспечить устойчивость возводимых конструкций и сооружений к воздействию повышенной температуре. Для этих целей применяются защитные составы, сохраняющие форму и эксплуатационные характеристики при температуре более 1000 °С. Огнеупорный бетон — один из таких материалов.

Особенности состава и специфика технологии изготовления позволяют жаропрочному материалу воспринимать значительную температуру, сохраняя прочность. Незаменим огнеупорный бетон для печей, применяемый при кладке каминов, монтаже дымоходов, а также для промышленных целей, когда необходимо обеспечить стойкость конструкций к воздействию открытого огня и нагреву.

Рассмотрим детально жаростойкий бетон, остановимся на свойствах, составе, классификации, области использования. Расскажем, как в бытовых условиях сделать жаропрочный бетон своими руками.

Строительный материал, сохраняющий свои механические и эксплуатационные свойства при длительном использовании в спектре экстремально высоких температур до 1700 °C – огнеупорный бетон

Классификация

Жаростойкий бетон решил проблему пониженных прочностных характеристик традиционного цемента, разрушающегося при повышенной температуре. Известны различные разновидности огнеупорного состава, включающие специальные модификаторы, повышающие температурную стойкость массива более 1800 °С.

Жаропрочный композит классифицируются согласно различным критериям:

  • структуре, определяющей температурный режим эксплуатации;
  • области применения, согласно которой определяется назначение материала;
  • разновидности компонентов, применяемых в качестве наполнителя;
  • применяемым вяжущим веществам.

Огнеупорный бетон для печей, а также других объектов, работающих при повышенной температуре, делится на следующие виды:

  • Жаростойкие, устойчивые к постоянному воздействию температуры до 800 °С, но воспринимающие кратковременное увеличение температуры до 1,5 тыс. °С.
  • Жаропрочные, сохраняющие целостность при постоянном нагреве до 1 тыс.°С с повышением порога терморежима до 1, 8 тыс.°С.

В особенности для печей, каминов, дымоходов невозможно представить возведение без жаростойкого бетона

В зависимости от назначения огнеупоры делятся на следующие типы:

  • конструкционные материалы, подвергающиеся нагреву одновременно с восприятием значительных нагрузок;
  • теплоизоляционные композиты, используемые для обеспечения надежной тепловой изоляции нагревающихся конструкций и сооружений.

Определяет высокие эксплуатационные характеристики, которые имеют огнеупорный бетон состав. Рассмотрим, какие компоненты используются при изготовлении огнеупоров.

Особенности состава

Для бытового использования, решения задач, связанных с ремонтом отопительных систем, устройством дымоотводящих магистралей потребуется жаростойкий бетон, воспринимающий температурное воздействие до 1200 °С.

Именно особенности состава композита определяют его устойчивость, способность сохранять целостность массива при значительных температурах. До рассмотрения состава разберемся, почему разрушается обычный бетон:

  • Это связано со значительным испарением при нагреве влаги, содержащейся в массиве.

В состав бетона входят базовые ингредиенты (цемент, наполнитель, вода) и добавки – они и определяют огнеупорные свойства конечного продукта

  • В результате материал теряет эксплуатационную прочность из-за активной дегидратации.
  • Из-за необратимости реакции невозможно сохранить стойкость массива, теряющего свойства в результате разрушения.

Именно поэтому, чтобы сохранить целостность композита, важно сохранить влагу внутри массива. Для этого добавляют вяжущие компоненты и специальные добавки. В качестве вяжущего вещества применяется:

  • портландцемент высоких марок;
  • шлакопортландцемент, обладающий высокой вяжущей способностью;
  • цемент, отличающийся повышенной концентрацией глинозема.

Также, водятся жидкое стекло, обладающее вяжущими свойствами.

В качестве компонентов, повышающих температурную устойчивость массива, водятся измельченные ингредиенты:

  • Керамзитный наполнитель.
  • Кирпичный бой изделий, содержащих магнезит, шамот, доломит.
  • Руда с высоким содержанием хромита.
  • Зольная пыль.
  • Пемза.
  • Шлаки доменного производства в гранулированном или измельченном виде.

Присадки обеспечивают лучшее затвердевание состава и превращение в монолитную жаростойкую основу

Дополнительно водятся прочные минеральные материалы, включающие базальт и диабаз. В зависимости от особенности рецептуры состав может включать перлитовый наполнитель, туф или вермикулит. Размер фракции заполнителя зависит от назначения огнеупорного материала и составляет:

  • для мелкого заполнителя не более 5 мм;
  • для крупной фракции до 2,5 см.

При необходимости, может вводиться гравий в дробленом виде, что значительно повышает прочность, затрудняет обработку затвердевшего массива.

Свойства

Жаростойкий бетон обладает высокими эксплуатационными характеристиками. Главные свойства:

  • Повышенная устойчивость к воздействию открытого огня и повышенной температуры.
  • Высокие прочностные характеристики (до 500 мПа/см²), позволяющие использовать состав в качестве конструкционного материала.
  • Улучшение рабочих свойств массива в процессе эксплуатации.
  • Доступность технологического процесса изготовления, исключающего стадию высокотемпературного обжига.

Неоспоримые достоинства огнестойкого композита позволяют применять материал в различных областях.

Идеальным образом подходит для печей бытового и промышленного назначения, каминов, возведения различных сооружений

Сфера применения

Жаростойкий бетон, благодаря повышенной температурной устойчивостью, используется в различных областях. Он незаменим для выполнения следующих задач:

  • сооружения промышленных отопительных систем и конструкций теплового назначения;
  • строительства печей, каминов, предназначенных для бытовой эксплуатации;
  • формирования внутренней поверхности камер сгорания;
  • изготовления коллекторов и термостойкой керамики.

Сфера применения огнестойкого композита не ограничивается конструкциями, воспринимающими повышенные температуры. Он широко используется в строительной отрасли, энергетике, химической сфере. Небольшой удельный вес жаростойкого массива позволяет уменьшить массу возводимых конструкций до 40% с одновременным сохранением прочности.

Применение огнеупорного композита позволяет осуществить:

  • Возведение фундаментов.
  • Сооружение мостов.
  • Изготовление плавучих сооружений.
  • Строительство перекрытий.

Использование при изготовлении ячеистых наполнителей значительно расширяет область применения огнестойкого композита.

Стоит отметить, что огнеупорный бетон значительно облегчает конструкции, так как имеет в своем составе пористые ингредиенты, что на 40 % снижает нагрузку на основание

Что необходимо для работы?

Для того чтобы изготовить жаропрочный бетон своими руками, подготовьте необходимые материалы и инструменты:

  • бетоносмеситель, используемый для смешивания ингредиентов;
  • вяжущее вещество согласно применяемой рецептуре;
  • необходимые заполнители и жаропрочные добавки, количество которых определено в соответствии с температурным режимом эксплуатации материала;
  • совковую лопату и мастерок;
  • тачку, необходимую для доставки смеси;
  • емкости для заполнения или щитовую опалубку.

Если всё готово, можно приступать к изготовлению.

Как приготовить состав?

Изготавливая в домашних условиях жаропрочный бетон своими руками, выполняйте работы, соблюдая последовательность операций:

  • Засыпьте в бетоносмеситель измельченный базальт (гравий), просеянный песок, огнестойкий цемент и известь, соблюдая следующую пропорцию — 6:4:4:1.
  • Дополнительно введите измельченный до пылеобразного состояния доменный шлак и пемзу, а также добавьте зольную пыль.

Предлагаются два варианта приготовления жароупорного бетона: из сухой смеси или путем смешивания набора ингредиентов

На этом этап подготовки смеси закончен. Следующая стадия — заливка.

Жаростойкий бетон, эксплуатируемый при повышенном температурном режиме, разливайте в установленную щитовую опалубку или заливайте в формы, соответствующие размерам и конфигурации необходимого изделия.

Процесс заливки достаточно простой:

  • заполните смесью опалубку или форму, производя непрерывную заливку;
  • уплотните массив, удалите воздушные пузыри. Производя вибрационное уплотнение, ограничьте продолжительность работы, не позволяя наполнителю осесть на дно формы.
  • спланируйте поверхность массива, удаляя излишки смеси мастерком.

Заключительный этап по изготовлению продукции из жаростойких композитов — сушка. Огнестойкие материалы обладают повышенной чувствительностью к процессу гидратации. Для обеспечения нормального протекания гидратации следует обеспечить минимальное испарение влаги, накрыв поверхность формы или опалубки. Это позволит снизить тепловые потери, замедлит темпы испарения влаги.

К демонтажу опалубки приступайте после остывания и окончательного твердения массива. Желательно на протяжении нескольких дней увлажнять готовое изделие, повышая его механические свойства.

Итоги

Тщательный подбор рецептуры, соблюдение технологии, использование качественного сырья позволят самостоятельно изготовить жаростойкий бетон, необходимый для бытовых целей и решения промышленных задач.

Материалы: http://pobetony.ru/vidy-betona/ogneupornyj-beton/

my-repairs.ru

sevparitet.ru

Огнеупорная бетонная смесь (варианты)

Изобретение относится к огнеупорной бетонной смеси и может быть использовано для изготовления огнеупорных футеровок тепловых агрегатов, применяемых в различных отраслях промышленности. Огнеупорная бетонная смесь содержит, мас.%: огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем обжига высокоглиноземистого шлака производства металлического хрома при температуре 1500-1750°С с последующим его измельчением до заданного зернового состава - 0-6 мм, 65,0-70,0, тонкодисперсную матричную композицию фракции менее 0,063 мм, содержащую корунд, спеченный и реактивный глиноземы в соотношении 1,5:1,5:1,0, 20,0-25,0, высокоглиноземистый цемент 5,0-10,0 и дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров 0,1-0,2 (сверх 100%). В другом варианте огнеупорная бетонная смесь содержит, мас.%: указанный огнеупорный заполнитель 55-57, тонкодисперсную матричную композицию фракции менее 0,063 мм, содержащую алюмомагнезиальную шпинель, спеченный и реактивный глиноземы в соотношении 1,5:1,5:1,0, 20-25, высокоглиноземистый цемент 5,0-10,0 и дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров 0,1-0,2 (сверх 100%) и алюмомагнезиальную шпинель фракции 0-0,5 мм 10,0-13,0. В третьем варианте огнеупорная бетонная смесь содержит, мас.%: указанный огнеупорный заполнитель 50,0-57,0, тонкодисперсную матричную композицию фракции менее 0,063 мм, содержащую корунд, спеченный и реактивный глиноземы в соотношении 1,5:1,5:1,0, 20-25, высокоглиноземистый цемент 5,0-10,0, дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров 0,1-0,2 (сверх 100%), карбид кремния фракции 0-2 мм 13,0-20,0. Технический результат - повышение максимальной температуры применения бетона до 1650°С, обеспечение его объемопостоянства в интервале температур 1400-1650°С, снижение разупрочнения бетона в этом интервале температур, повышение температуры деформации его под нагрузкой. 3 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Группа изобретений относится к огнеупорной промышленности и может быть использована для изготовления огнеупорных футеровок тепловых агрегатов, применяемых в различных отраслях промышленности.

Известна огнеупорная бетонная смесь, включающая, мас.%: синтезированный гексаалюминат кальция - бонит в качестве зернистого и тонкомолотого заполнителя - 70,0, тонкодисперсную матричную композицию - 25,0, содержащую, в том числе, бонит - 12,0 и реактивный глинозем - 13,0, высокоглиноземистый цемент - 5,0 и дефлокулянт в виде смеси дисперсных глиноземов марок ADS-3 и ADW-1 - 1,0. Для изготовления огнеупорного бетона из такой смеси требуется 6,2 мас.% воды [1].

Огнеупорный бетон из известной смеси имеет высокие физико-керамические показатели в широком температурном интервале, в частности характеризуется постоянством объема вплоть до максимальной температуры его применения.

Синтезированный гексаалюминат - бонит, использованный в качестве основы известной смеси, обладает рядом уникальных свойств, таких как высокая огнеупорность, низкая растворимость в железосодержащем шлаке, высокая стабильность в восстановительной атмосфере (например, в СО), высокая химическая устойчивость в щелочной среде, низкая смачиваемость расплавами как черных, так и цветных металлов, низкая теплопроводность. Благодаря сочетанию перечисленных свойств огнеупорные бетоны на основе бонита перспективны для использования в алюминиевой, цементной, нефтехимической отраслях промышленности, а также в черной металлургии.

Однако в настоящее время отечественная промышленность не производит синтезированный гексаалюминат кальция, а предлагаемый на рынке зарубежный заполнитель - бонит - имеет высокую цену, превышающую стоимость отечественных высокоглиноземистых заполнителей и корунда. Поэтому, несмотря на всю перспективность известной огнеупорной бетонной смеси, она не получила применения в отечественных футеровках тепловых агрегатов.

Известна огнеупорная бетонная смесь, включающая, мас.%: огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем переработки (дробления) высокоглиноземистого шлака алюминотермического производства металлического хрома, - 85 и высокоглиноземистый цемент - 15 [2].

Известная смесь содержит дешевый доступный шлаковый заполнитель следующего минерального состава, мас.%: хромистый гексаалюминат кальция (Хромистый гексаалюминат кальция содержит включения хромистого щелочного алюмината, (Na,K)2O·12(Al,Cr)2O3 в незначительном количестве), СаО·6(Al,Cr)2O3 55-70, хромистый корунд, (Al,Cr)2O3 - 15-33, шпинель, Mg(Al,Cr)2O4 - 2-4, низкоосновные алюминаты кальция 5-9, в том числе, диалюминат кальция, СаО·2AlO3, 3-5 и майенит, 12СаО·7Al2O3, 2-4, хром металлический, Cr, 1-2 [3].

Как видно из приведенного минерального состава, основу огнеупорного заполнителя известной смеси составляет хромистый гексаалюминат кальция, другими словами, гексаалюминат кальция с изоморфной примесью оксида трехвалентного хрома, называемый в [3] хромистым бонитом, который аналогичен по свойствам синтезированному гексаалюминату кальция.

Недостатком известной огнеупорной бетонной смеси является то, что она не обеспечивает футеровкам на ее основе стабильной работы в интервале температур выше 800°С. При температуре 800°С в результате дегидратации высокоглиноземистого цемента происходит разупрочнение бетона, при этом потеря прочности составляет 50%

от первоначальной величины. При подъеме температуры до 1400°С и выше начинается процесс перехода низкоосновных алюминатов кальция - диалюмината кальция и майенита, присутствующих в шлаковом заполнителе, в хромистый гексаалюминат кальция. Процесс сопровождается увеличением объема бетона за счет разрыхления заполнителя, при этом показатели прочности бетона недостаточны для успешной эксплуатации футеровок, а температура деформации под нагрузкой составляет 1400°С.

В связи с отсутствием высокотемпературной стабильности известная огнеупорная бетонная смесь не нашла широкого применения при температурах выше 1400°С, несмотря на указанные в [2] высокие значения температуры применения.

Наиболее близкой к предлагаемой группе изобретений является огнеупорная бетонная смесь, включающая, мас.%: огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем переработки (дробления) высокоглиноземистого шлака алюминотермического производства металлического хрома, - 70,0, тонкомолотые корунд - 7,5 и спеченный глинозем - 7,5, реактивный глинозем - 5,0, образующие тонкодисперсную матричную композицию фракции менее 0,063 мм с соотношением вышеперечисленных компонентов, соответственно, 1,5:1,5:1,0 в суммарном количестве - 20,0, высокоглиноземистый цемент - 10,0, дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров - 0,15 (сверх 100%) [4].

Снижение содержания высокоглиноземистого цемента в смеси и введение в ее состав тонкодисперсной матричной композиции в сочетании с дефлокулянтом позволило предотвратить разупрочнение бетона при 800°С. Однако вследствие процессов, протекающих в заполнителе при 1400°С и выше, связанных с кристаллизацией хромистого гексаалюмината кальция, структура бетона разрыхляется, о чем свидетельствуют снижение его объемопостоянства (увеличение объема в интервале температур 1400-1650°С превышает 2%), разупрочнение бетона и низкая температура деформации под нагрузкой - 1400°С. Все вышеперечисленные факторы указывают на то, что максимальная температура применения бетона из известной смеси не превышает 1400°С.

Задачей группы изобретений является создание огнеупорных бетонных смесей на основе дешевого шлакового заполнителя, обеспечивающих стабильную работу бетонных футеровок при более высокой температуре эксплуатации.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании группы изобретений, заключается в повышении максимальной температуры применения до 1650°С за счет обеспечения объемопостоянства бетона в интервале температур 1400-1650°С, снижении разупрочнения в этом температурном интервале и повышении температуры деформации под нагрузкой.

Указанный технический результат достигается тем, что огнеупорная бетонная смесь, включающая огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем переработки высокоглиноземистого шлака алюминотермического производства металлического хрома, тонкодисперсную матричную композицию фракции менее 0,063 мм, содержащую корунд, спеченный и реактивный глиноземы в соотношении 1,5:1,5:1,0, высокоглиноземистый цемент и дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров, согласно первому варианту группы изобретений содержит огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем обжига указанного шлака при температуре 1500-1750°C с последующим его измельчением до заданного зернового состава, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

указанный заполнитель 65,0-70,0
указанная тонкодисперсная матричная композиция 20,0-25,0
высокоглиноземистый цемент 5,0-10,0
дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров 0,1-0,2

(сверх 100%).

Указанный технический результат достигается также тем, что огнеупорная бетонная смесь, включающая огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем переработки высокоглиноземистого шлака алюминотермического производства металлического хрома, тонкодисперсную матричную композицию фракции менее 0,063 мм, содержащую оксидный компонент, включающий оксид алюминия, спеченный и реактивный глиноземы в соотношении 1,5:1,5:1,0, высокоглиноземистый цемент и дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров, согласно второму варианту группы изобретений содержит огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем обжига указанного шлака при температуре 1500-1750°С с последующим его измельчением до заданного зернового состава, дополнительно содержит алюмомагнезиальную шпинель фракции 0,5-0 мм, а тонкодисперсная матричная композиция, в качестве оксидного компонента, включающего оксид алюминия, содержит алюмомагнезиальную шпинель, фракции менее 0,063 мм, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

указанный заполнитель 55,0-57,0
алюмомагнезиальная шпинель фракции 0,5-0 мм 10,0-13,0
указанная тонкодисперсная матричная композиция 20,0-25,0
высокоглиноземистый цемент 5,0-10,0
дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров 0,1-0,2

(сверх 100%).

Указанный технический результат достигается также тем, что огнеупорная бетонная смесь, включающая огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем переработки высокоглиноземистого шлака алюминотермического производства металлического хрома, тонкодисперсную матричную композицию фракции менее 0,063 мм, содержащую корунд, спеченный и реактивный глиноземы в соотношении 1,5:1,5:1,0, высокоглиноземистый цемент и дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров, согласно третьему варианту группы изобретений содержит огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем обжига указанного шлака при температуре 1500-1750°C с последующим его измельчением до заданного зернового состава и дополнительно содержит карбид кремния фракции 2-0 мм, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

указанный заполнитель 50,0-57,0
карбид кремния фракции 2-0 мм 13,0-20,0
указанная тонкодисперсная матричная композиция 20,0-25,0
высокоглиноземистый цемент 5,0-10,0
дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров 0,1-0,2

(сверх 100%).

Использование в составе предлагаемых смесей огнеупорного заполнителя на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученного путем переработки высокоглиноземистого шлака алюминотермического производства металлического хрома при температуре 1500-1750°C с последующим его измельчением до заданного зернового состава, позволяет повысить температуру применения бетона до 1650°С.

Более высокая температура применения бетона из предлагаемых вариантов смесей обусловлена стабильностью структуры бетона в интервале температур 1400-1650°С, что связано с минеральным составом заполнителя, образовавшимся в процессе обжига указанного шлака при 1500-1750°С.

Огнеупорный заполнитель имеет следующий минеральный состав, мас.%: хромистый гексаалюминат кальция, СаО·6(Al,Cr)2O3, 86,0-94,0, хромистый корунд, (Al,Cr)2O3 - 1,5-10,0, шпинель, Mg(Al,Cr)2O4 - 2,0-4,0, диалюминат кальция, СаО·2Al2O3, 0,1-0,5. В процессе обжига низкоосновные алюминаты кальция, присутствующие в необожженном шлаке, почти полностью перекристаллизовались в объемопостоянный хромистый гексаалюминат кальция, содержание которого в заполнителе повысилось до 86,0-94,0 мас.%, примеси металлического хрома при обжиге окислились до Cr2O3, который в виде изоморфной примеси вошел в состав минеральных фаз заполнителя.

Таким образом, используемый в группе изобретений прореагировавший, разрыхлившийся и спекшийся при обжиге заполнитель включает объемопостоянные минеральные фазы хромистых гексаалюмината кальция, корунда и шпинели, благодаря чему снижается объемный рост заполнителя при повторных нагревах, обеспечивая тем самым повышение объемопостоянства бетонов в интервале температур 1400-1650°С, снижение разупрочнения в этом температурном интервале и повышение температуры деформации под нагрузкой.

Вместе с тем, низкоосновные алюминаты кальция высокоглиноземистого цемента при температуре 1400°С и выше реагируют с оксидом алюминия матричной композиции с образованием гексаалюмината кальция. В связи с тем, что процесс протекает в матрице бетона, сопровождающее его увеличение объема осуществляется за счет уменьшения объема пор и уплотнения структуры бетона, при этом существенного изменения объема самого бетона и разрыхления его структуры не происходит.

Общее количество вводимого огнеупорного заполнителя определенного зернового состава во всех трех вариантах смесей связано с созданием наиболее плотного каркаса бетона.

Во втором варианте часть заполнителя на основе хромистого гексаалюмината кальция заменена мелкозернистой алюмомагнезиальной шпинелью, а корунд в тонкодисперсной матричной композиции - на тонкодисперсную алюмомагнезиальную шпинель. Введение шпинели в состав смеси, как в заполнитель, так и в ее связующую часть, создает условия для повышения шлакоустойчивости и термостойкости бетона за счет различия КЛТР шпинели и хромистого гексаалюмината кальция, при этом стабильность работы бетона при температурах до 1650°С сохраняется, так как алюмомагнезиальная шпинель не вступает в реакции с компонентами смеси, связанными с разупрочнением или изменением объема бетона, и не ухудшает его деформативных свойств.

Количество вводимой в смесь по второму варианту шпинели обеспечивает наилучшие результаты по объемопостоянству, прочности, шлакоустойчивости и термостойкости.

Третий вариант предусматривает замену части заполнителя на основе хромистого гексаалюмината кальция на карбид кремния фракции 2-0 мм. Введение карбида кремния не оказывает влияния на объемопостоянство и прочность бетона. Вместе с тем, огнеупорный бетон с добавкой SiC не смачивается расплавами металла и шлака и приобретает более термостойкую структуру за счет различия КЛТР карбида кремния и хромистого гексаалюмината кальция.

Содержание карбида кремния в заявляемой смеси менее 13 мас.% не дает положительных результатов по увеличению металло- и шлакоустойчивости и термостойкости бетона. Увеличение указанного компонента более 20 мас.% снижает прочность бетона.

Таким образом, все три варианта смеси обеспечивают стабильность работы бетона до температуры 1650°С, характеризуются постоянством объема, не разупрочняются и имеют высокую температуру деформации под нагрузкой.

Первый вариант смеси целесообразно применять для изготовления футеровок тепловых агрегатов, работающих в восстановительной и щелочной средах.

Второй вариант смеси дает положительные результаты в футеровках сталеразливочных ковшей, подверженных воздействию расплавленных металла и шлака.

Третий вариант смеси предназначен для футеровок тепловых агрегатов с резким колебанием температур, работающих в восстановительной среде.

Пример выполнения

Для изготовления огнеупорных бетонных смесей использовали следующие сырьевые материалы.

1. Высокоглиноземистый шлак алюминотермического производства металлического хрома, изготовляемый ОАО "Ключевский завод ферросплавов" по ТУ 14-141-41-99 марки ПГ-75 кусковой (50-150 мм).

2. Высокоглиноземистый цемент марки Secar-71 фирмы Kerneos.

3. Электрокорунд белый производства ОАО "Бокситогорский глинозем" по ТУ 3988-012-00658716-2002.

4. Спеченный глинозем производства ОАО "Бокситогорский глинозем" марки ГН.

5. Реактивный глинозем марки СТС-40 фирмы Almatis (Германия).

6. Алюмомагнезиальную шпинель марки АМШ-Т производства ОАО "Первоуральский динасовый завод" по ТУ 1527-031-00187085-2004.

7. Карбид кремния по ГОСТ 3647-80.

8. Дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров FS-40 фирмы BASF (Германия).

9. Вода питьевая.

Шлак обжигали при 1650°С, после чего дробили до получения фракции 6-0 мм.

Компоненты, входящие в состав матричной композиции (кроме реактивного глинозема), подвергали вибропомолу до получения фракции менее 0, 063 мм.

Исходные компоненты смесей, составы которых приведены в таблице 1, смешивали всухую в течение 2 минут, после чего затворяли водой в количестве 5,00% (сверх 100%) и вновь перемешивали.

Для изготовления изделий полученные массы помещали в формы, подвергали виброуплотнению, отверждению и термообработке по определенному режиму при температуре 350°С для удаления из микропористой структуры бетона физической и химически связанной влаги.

Свойства огнеупорных бетонов, приведенные в таблице 2, определяли на образцах в соответствии с существующими ГОСТами.

Как видно из таблицы 2, предлагаемые составы огнеупорных бетонных смесей (примеры 1-3) сохраняют постоянство объемов бетона на их основе до температуры 1650°С, остаточные изменения размеров находятся в пределах допустимого, то есть не превышают 2%, в то время как бетон из известной смеси (пример 4) уже при 1500°С имеет рост 2,8%, а при 1650°С увеличение объема достигает 3,4%, что свидетельствует о разрыхлении структуры бетона. Последнее подтверждается также падением прочности бетона из известной смеси в интервале температур 1200-1500°С почти в 2 раза, в то время как предлагаемые составы обеспечивают более стабильную прочность бетона до 1650°С. Температура деформации под нагрузкой у бетонов из предлагаемых смесей на 250°С выше, чем у бетона из смеси известного состава.

Таким образом, огнеупорные бетоны из предлагаемых смесей с использованием обожженного шлакового заполнителя на основе хромистого гексаалюмината кальция смогут обеспечить стабильную эксплуатацию футеровок до температуры 1650°С, являющейся максимальной температурой их применения.

Сравнение показателей бетонов из предлагаемых смесей с показателями бетона из смеси аналогичного состава с корундовым заполнителем (пример 5) позволяет сделать вывод, что бетоны из смесей с дешевым шлаковым заполнителем могут с успехом заменить, в ряде случаев, бетоны из смесей с более дорогостоящим корундовым заполнителем.

Таблица 1
Составы огнеупорных бетонных смесей
Компоненты смесей Содержание компонентов, мас.%
Примеры выполнения2
1 2 3 4 5
Заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный из необожженного шлака, фракции 6-0 мм - - - 70,0
Заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный из шлака, обожженного при 1650°С, фракции 6-0 мм 70,0 57,0 55,0 - -
Заполнитель корундовый фракции 6-0 мм - - - - 70,0
Алюмомагнезиальная шпинель фракции 0,5-0 мм - 13,0 - - -
Карбид кремния фракции 2-0 мм - 15,0 - -
Тонкодисперсная матричная композиция фракции менее 0,063 мм, 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0
в том числе:
корунд 7,5 - 7,5 7,5 7,5
алюмомагнезиальная шпинель - 7,5 - - -
спеченный глинозем 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5
реактивный глинозем 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
Высокоглиноземистый цемент 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0
Дефлокулянт на основе доликарбоксилатных эфиров FS-40 (сверх 100%) 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
Вода (сверх 100%) 5,0 5.0 5,0 5,0 5,0
2Примеры 1, 2 и 3 соответствуют вариантам смеси 1, 2 и 3; 4 - известный состав, пример 5 - смесь с корундовым заполнителем, приведенная для сравнения.
Таблица 2
Свойства огнеупорных бетонных смесей
Наименование показателей Показатели свойств
Примеры выполнения
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6 7
1. Предел прочности при сжатии, Н/мм2, после 3 суток твердения 35 22 51,3 14.5 20
после термообработке при °С
150 - - - - 60
350 130 98,5 58,7 112 -
800 - - 68,8 - -
1000 103 124 88,4 160 (1150°С) 60
1200 121 124 - 131 -
1500 109 161 66,8 (1400°C) 68 -
1650 111 132 - - 100
2. Остаточные изменения размеров, %, после термообработки, °С
150 -0,2 0,03 -0,06 - -
350 -0,08 0,05 -0,03 -0,06 -0,8
1000 -0,03 -0,05 0,02 0,07 -0,02
1200 -0,16 0,045 - 0,31 -
1400 0,84 0,75 0,86 1,51 -
1500 1,59 0,45 - 2,80 -
1650 1,64 0,05 не опр. 3,40 -0,8
3. Кажущаяся плотность, г/см3, после термообработки при температуре, °С
150 2,86 3,13 - - -
350 2,82 3,16 - 2,86 3,0
800 - - 2,86 - -
1000 2,86 2,77 - 2,84 2,90
1200 2,84 2,74 - 2,90 -
1400 2,78 - 2,80 2,82 -
1500 2,75 2,77 - 2,77 -
1650 3,03 2,79 - 2,82 3,10
4. Температура деформации под нагрузкой t0.6, P, °С 1650 1650 16503 1400 1650
5. Максимальная температура применения, °С 1650 1650 16503 1400 1650
3В восстановительной среде

Источники информации

1. Бюхель Г., Бур А., Гириш Д., Рэчер Р.П. Бонит - новый сырьевой материал, предлагающий новые возможности в производстве огнеупоров // Новые огнеупоры, 2006, №7, с.66-73, табл.2, 3.

2. Абызов А.Н., Перепелицын В.А., Рытвин В.М. и др. Жаростойкие бетоны на основе алюминотермических шлаков ОАО "Ключевский завод ферросплавов" // Новые огнеупоры, 2007, №12, с.15-18.

3. Перепелицын В.А., Рытвин В.М., Игнатенко В.Г. Техногенная сокровищница Урала // Минеральное сырье Урала, 2007, №4 (12), с.24-26.

4. Технологический регламент производства бонитовых бетонных низкоцементных изделий ТР69-2009 // Сборник технологических инструкций и регламентов ЗАО "Опытный завод огнеупоров". Верхняя Пышма, 2009.

1. Огнеупорная бетонная смесь (вариант 1), включающая огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем переработки высокоглиноземистого шлака алюминотермического производства металлического хрома, тонкодисперсную матричную композицию фракции менее 0,063 мм, содержащую корунд, спеченный и реактивный глиноземы в соотношении 1,5:1,5:1,0, высокоглиноземистый цемент и дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров, отличающаяся тем, что она содержит огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем обжига указанного шлака при температуре 1500-1750°C с последующим его измельчением до заданного зернового состава - 0-6 мм, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

указанный заполнитель 65,0-70,0
указанная тонкодисперсная матричная композиция 20,0-25,0
высокоглиноземистый цемент 5,0-10,0
дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров 0,1-0,2
(сверх 100%).

2. Огнеупорная бетонная смесь (вариант 2), включающая огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем переработки высокоглиноземистого шлака алюминотермического производства металлического хрома, тонкодисперсную матричную композицию фракции менее 0,063 мм, содержащую оксидный компонент, включающий оксид алюминия, спеченный и реактивный глиноземы в соотношении 1,5:1,5:1,0, высокоглиноземистый цемент и дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров, отличающаяся тем, что она содержит огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем обжига указанного шлака при температуре 1500-1750°С с последующим его измельчением до заданного зернового состава - 0-6 мм, и дополнительно содержит алюмомагнезиальную шпинель фракции 0-0,5 мм, тонкодисперсная матричная композиция в качестве оксидного компонента, включающего оксид алюминия, содержит алюмомагнезиальную шпинель фракции менее 0,063 мм, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

указанный заполнитель 55,0-57,0
алюмомагнезиальная шпинель фракции 0-0,5 мм 10,0-13,0
указанная тонкодисперсная матричная композиция 20,0-25,0
высокоглиноземистый цемент 5,0-10,0
дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров 0,1-0,2
(сверх 100%).

3. Огнеупорная бетонная смесь (вариант 3), включающая огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем переработки высокоглиноземистого шлака алюминотермического производства металлического хрома, тонкодисперсную матричную композицию фракции менее 0,063 мм, содержащую корунд, спеченный и реактивный глиноземы в соотношении 1,5:1,5:1,0, высокоглиноземистый цемент и дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров, отличающаяся тем, что она содержит огнеупорный заполнитель на основе хромистого гексаалюмината кальция, полученный путем обжига указанного шлака при температуре 1500-1750°C с последующим его измельчением до заданного зернового состава - 0-6 мм, и дополнительно содержит карбид кремния фракции 0-2 мм, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

указанный заполнитель 50,0-57,0
карбид кремния фракции 0-2 мм 13,0-20,0
указанная тонкодисперсная матричная композиция 20,0-25,0
высокоглиноземистый цемент 5,0-10,0
дефлокулянт на основе поликарбоксилатных эфиров 0,1-0,2
(сверх 100%).

www.findpatent.ru

Огнеупорный бетон - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Огнеупорный бетон

Cтраница 3

Огнеупорные бетоны готовят на основе: глиноземистого цемента с песком и щебнем из хромита; жидкого стекла с кремнефтори-стым натрием и тонкомолотой добавкой, песка и щебня из боя магнезитового кирпича или хромита.  [31]

Плотные огнеупорные бетоны ( условные марки 8 и 9) предназначены для футеровки отдельных участков шахтной печи. Бетоны имеют различную прочность после сушки, не разрушаются при обжиге, характеризуются повышенными высокотемпературной прочностью и термостойкостью, выдерживают без изменений испытание на устойчивость к СО в течение 500 ч при 500 С. Легковесные огнеупорные бетоны ( условные марки 20 и 21) кажущейся плотностью 1 40 - 1 55 г / см3 с открытой пористостью - 40 % используют для внутренней теплоизоляции трубопроводов нагретого воздуха, футеровки крышек и других элементов рекуператора.  [32]

Однако огнеупорные бетоны исследованы недостаточно. Данные о них не систематизированы, что затрудняет проектирование футеровок тепловых агрегатов из огнеупорных бетонов.  [33]

Раствор огнеупорного бетона готовится предварительно тщательным перемешиванием вышеперечисленных компонентов с последующим добавлением воды до необходимой консистенции.  [35]

Схватывание огнеупорного бетона на глиноземистом цементе происходит в течение двух-четырех часов, после чего его прочность быстро нарастает; через сутки она достигает почти 70 % от прочности двадцативосьмисуточного срока. Температура в бетоне для жаростойких конструкций и изделий должна повышаться медленно, пока бетон не будет достаточно высушен.  [36]

Подачу огнеупорных бетонов к месту укладки производят в бункерах, которые транспортируют в рабочую зону при помощи монтажных кранов.  [37]

Применение огнеупорных бетонов позволяет получить существенный технико-экономический эффект.  [38]

Маркировка огнеупорных бетонов производится в следующем порядке ( табл. 3): на первое место ставится буква ( буквы), обозначающая минеральный состав заполнителя, на второе - вид бетона ( блоки, массы, смеси), на третье - способ изготовления его. Далее через дефис ставится цифра, обозначающая номер огнеупорного цемента в соответствии с табл. 3, затем цифра, обозначающая номер химической связки, и на последнее место - цифра, обозначающая особенность технологии изготовления бетона.  [39]

Разупрочнение огнеупорных бетонов в области средних температур ( 600 - 1000 С) связано с потерей химически связанной воды, разрушением кристаллизационно-конденсационной структуры и превращением ее в кристаллизационную структуру.  [40]

Свойства огнеупорных бетонов были определены как стандартными, так и нестандартными методами, применяемыми в настоящее время для исследований свойств традиционных огнеупорных материалов. Перечень методик, использованных при исследовании свойств огнеупорных бетонов, приведен ниже.  [41]

Ползучесть огнеупорных бетонов определяют при сжимающих осевых нагрузках образцов-цилиндров высотой 50 мм и диаметром 36 - 38 мм. Испытания проводят на стандартном приборе для определения температуры деформации под нагрузкой. Образец помещают в криптоловую печь, прикладывают к нему определенную нагрузку ( 0 2 - 0 4 МПа) и нагревают до заданной температуры.  [43]

Производство огнеупорных бетонов и неформованных огнеупоров в настоящее время сосредоточено на следующих предприятиях: Первоуральском динасовом заводе, Христофоровском заводе огнеупорных блоков и бетонов, Боровичском комбинате огнеупоров, комбинате Магнезит, Пантелеймоновском огнеупорном заводе, Семи-лукском огнеупорном заводе, Суворовском рудоуправлении, Новомосковском огнеупорном заводе, Кузнецком металлургическом комбинате.  [44]

Приготовление огнеупорного бетона осуществляется в обычных бетономешалках, применяемых для строительных бетонов. Предварительно в бетономешалку заливается вода, количество которой определяется опытным путем с таким расчетом, чтобы осадка конуса бетона была бы в пределах 3 - 5 см. Затем загружается мелкий заполнитель, цемент и крупный заполнитель. При малых расходах бетона приготовление его может производиться вручную. В этом случае отмеренные компоненты перелопачивают на бойке в сухом состоянии до однородного состава смеси, после чего заливают при непрерывном перемешивании водой, взятой в количестве с учетом заданной осадки конуса.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Огнеупорный бетон: характеристики и состав, как сделать своими руками,

Огнеупорный бетон, как следует из названия, применяется там, где конструкция может испытывать значительные температурные нагрузки. Свойства этого материала позволяют ему выдерживать нагрев до высоких температур без потери прочности, и потому он незаменим при обустройстве дымоходов, кладке печей и т.д. Да и для обычных конструкций устойчивость к огню лишней не будет.

На какие группы делятся огнеупорные бетоны, что входит в их состав и как приготовить такой раствор самостоятельно – расскажем в нашей статье.

Путем добавления в раствор различных компонентов можно многократно повысить его устойчивость к воздействию высоких температур

Бетоны и железобетоны сами по себе являются достаточно прочными и огнестойкими материалами. Это может подтвердить и такой процесс, как алмазное бурение отверстий в бетоне: даже при значительном нагреве от трения застывший раствор не плавится и не теряет своих свойств.

В различных печах активно используются детали на основе огнестойкого цемента

Однако низкая теплопроводность бетона «срабатывает» только при кратковременном нагреве. Если путем длительного воздействия довести конструкцию до 250 0С, она начнет разрушаться, а при 200 0С – утратит свою прочность на 25-30%. Это может привести к самым печальным последствиям, и потому в ряде случаев рекомендуется использовать огнестойкие и жаростойкие составы.

По своим свойствам бетоны делятся на несколько групп. Их краткие характеристики можно увидеть в таблице:

Жаростойкие и огнеупорные составы плотностью менее 1500 кг/м3 относят к категории легких бетонов.

Инструкция рекомендует применять подобные материалы везде, где конструкция испытывает периодическое или постоянное воздействие высоких температур. Также задействование жаропрочных смесей оправдано в том случае, если разрушение несущих элементов при пожаре может привести к трагическим последствиям (несущие основания цехов, жилых и общественных зданий и т.п.).

Упаковка смеси фабричного производства

Методика изготовленияОсобенности состава

Для кладки печей и каминов, обустройства дымоходов и решения аналогичных задач нам может понадобиться материал, способный без потери прочности выдержать нагрев до 1000 — 1200 0С. Цена готовых фабричных смесей довольно велика, потому можно попробовать изготовить раствор самостоятельно.

Последствия воздействия высокотемпературного пламени

Чтобы понять, какие вещества следует добавить в качестве модификаторов, стоит разобраться, что же происходит с отвердевшим цементом при горении:

  • Как известно, за отвердение цемента в бетоне во многом отвечает вода, которая вступает в реакцию с гранулами материала.
  • При повышении температуры основная масса жидкости испаряется, происходит дегидратация цемента, и он утрачивает прочность.
  • Этот процесс является необратимым, потому восстановить свойства материала хотя бы частично не получится.

Следовательно, чтобы избежать разрушения бетона, нам нужно удержать воду внутри путем добавления вяжущих добавок.

В этой роли обычно выступают:

Цемент, глинозем, жидкое стекло и т.д. способствуют удержанию воды

Кроме того, для улучшения термостойкости в состав материала вводят тонкомолотые добавки:

  • Бой кирпича (магнезитового, доломитового, шамотного).
  • Пемзу.
  • Хромитовые руды.
  • Шлак доменный (размолотый и гранулированный).
  • Керамзит.
  • Золу.

В качестве заполнителя также используются фрагменты огнеупорного кирпича, доменный шлак и осколки прочных горных пород: диабаз, базальт, туф и т.д. Легкие огнестойкие растворы делают на перлите или вермикулите.

Засыпка дробленого гравия из плотных горных пород делает практически невозможной обработку застывшего раствора.

Так что при необходимости используется резка железобетона алмазными кругами или сверление с применением аналогичных инструментов.

Самому изготовить огнеупорные бетонные смеси вполне можно.

Для обеспечения приемлемого качества стоит действовать по такому алгоритму:

  • В бетономешалке смешиваем три части гравия (дробленый базальт или туф), две части песка, две части огнеупорного цемента и половину части извести.

Смешиваем все ингредиенты в сухом виде

  • Для улучшения термостойкости можно внести 0,25 части тонкомолотых веществ — золы, доменного шлака или пемзы.
  • Добавляем воду небольшими порциями, доводя раствор до оптимальной консистенции.

Далее нам необходимо выполнить заливку. Бетон, предназначенный для использования при высоких температурах, можно либо заливать сразу в опалубку на объекте, либо формовать в виде отдельных блоков.

В любом случае действуем так:

Пластиковая форма для бетонных элементов печи

  • Из фанеры, пластика или металла делаем достаточно прочную опалубку.
  • Заливаем в опалубку раствор, стремясь не делать пропусков и пустот.
  • Тщательно уплотняем материал, удаляя все пузырьки воздуха.

Длительная вибрационная обработка приводит к тому, что гравийный наполнитель оседает на дно опалубки.

Вот почему уплотнять раствор нужно очень непродолжительное время.

Излишки раствора удаляем мастерком.

После этого переходим к сушке материала:

  • Бетоны, отличающиеся огнестойкостью, более чувствительны к режиму гидратации. Наличие в их составе извести позволяет длительное время поддерживать повышенную температуру внутри смеси, что обеспечивает эффективный набор прочности бетонных изделий.
  • Чтобы этот процесс не замедлялся, необходимо тщательно накрыть опалубку, минимизировав теплопотери и уменьшив скорость испарения воды.

В принципе, технология позволяет демонтировать опалубку сразу после остывания смеси. Однако для обеспечения максимальных механических характеристик специалисты рекомендуют выдерживать раствор в форме не менее трех суток, а после ее демонтажа – увлажнять все поверхности еще три-четыре дня подряд.

Фото готовой детали, отлитой в опалубке

Если речь идет о небольших объемах (например, для возведения дымохода или кладки камина), то сделать огнеупорный бетон своими руками может каждый. Для освоения методики будет достаточно приобрести необходимые компоненты, а также следовать советам, приведенным на видео в этой статье.

Материалы: http://rusbetonplus.ru/vidyi-i-harakteristiki/ogneypornyi-beton-samostoiatelnoe-izgotovlenie-jaroprochnyh-sostavov/

my-repairs.ru