Особенности огнеупорного цемента — внимательный взгляд на вопрос

Для подготовки бетонных элементов печей, каминов, отопительных элементов, также в производственных помещениях металлургических и химических комбинатов применяют жаро- и огнеупорные цементные смеси. Они способны выдержать жесткое термическое воздействие. Свойства, которыми должен обладать огнеупорный бетон, достигаются добавлением ряда компонентов в его состав.

Что такое огнеупорный бетон?

Жаропрочный бетон  – специфический вид строительного материала, способный выдерживать длительное воздействие предельно высоких температур без потери прочности и снижения основных эксплуатационных характеристик. В зависимости от состава огнеупорный бетон выдерживает нагревание от 750 до 1800 градусов, а также воздействие открытого пламени.

Основное отличие огнеупорного состава от других бетонных смесей состоит в высоком содержании тонкодисперсных и пористых компонентов. Также включении в состав просева горных пород с низким содержанием кварца. При сильном нагревании материала главной проблемой выступает его обезвоживание, растрескивание и потеря связной прочности. Глиноземные компоненты, в силу предельно малой размерности частиц, позволяют добиться присутствия влаги в бетоне в связном состоянии. Они предотвращают иссушение и препятствуют утрате пластичных и прочностных свойств.

Огнестойкость бетона, изготовленного с использованием глиноземных материалов, достигается также переходом его в керамическое состоянии при длительном воздействии открытого пламени. Перечисленные особенности материала делают его незаменимым при строительстве как промышленных, так и частных объектов.

Характеристика огнеупорного цемента

Как и любой строительный материал, огнеупорный цемент имеет свои преимущества и недостатки. При выборе такого раствора необходимо оценивать каждую характеристику. Первое, о чем стоит сказать, это очевидные достоинства такого вида цемента.

1. Жароустойчивость. В зависимости от того, какая выбрана марка, такой цемент способен выдерживать температуры больше двух, а то и трех тысяч градусов.

2. Вязкость. Не смотря на то, что цемент выдерживает высокие температуры, он очень тягучий и сцепляемый, то есть гарантирует надежность и прочность.

3. Легкость приготовления раствора. Достаточно смешать песок, воду и цемент, с учетом необходимых пропорций, и раствор готов.

Недостатки также имеют значение при использовании подобного раствора. Они определяются из-за его специфики, а именно возможности удерживать высокие температуры.

1. Химический состав. Такой цементный раствор не оказывает плохого влияние на окружающую среду, но при этом, взаимодействуя с некоторыми элементами, его качество может быть ухудшено.

2. Стоимость. Специфика такого цемента в том, что она имеет высокую цену. Это непосредственно связано со способностью удерживать высокую температуру. Особенно разница в цене между простым цементом и огнеупорным ощущается при покупке больших партий такого раствора.

Если вопрос стоимости не встает слишком остро, то лучшим вариантом будет выбрать именно огнеупорный цемент, так как он гарантирует сто процентов надежности и защиты от возможного воздействия высоких температур.

Сфера использования

Огнеупорный состав применяется для выполнения специальных задач, связанных с применением жаростойких растворов, в промышленных областях и в частном секторе. Основные области использования:

• монолитная футеровка при ремонте, восстановлении тепловых устройств, плавильных агрегатов, эксплуатирующихся при температурах до 1600 градусов Цельсия;
• производство сборных железобетонных конструкций, обладающих повышенной жаростойкостью;
• изготовление огнеупорных кирпичей, блоков;
• подготовка раствора для кладки печи из кирпича и обмазки;
• изготовление клеевых смесей, применяемых в нефтеперерабатывающей отрасли, химической промышленности;
• применение для технологических нужд, связанных с изготовлением аммиака, фосфора, спиртов;
• строительство печей, отличающихся повышенной прочностью, для стекловаренной отрасли;
• изготовление элементов футеровки;
• строительство каминов, современных печей для частных построек;
• сооружение дымоходов.

Жаропрочные смеси отличаются увеличенной устойчивостью к воздействию повышенных температур, способны сохранять целостность формируемой поверхности без образования трещин, характеризуются повышенной прочностью. Применение термостойких растворов осуществляется при выполнении бетонных мероприятий зимой, так как они позволяют без последующей усадки выполнять бетонирование при отрицательных температурах (до -10 градусов Цельсия).

Огнеупорный вид используется для изготовления жаростойких строительных смесей, употребляемых при установке и ремонте печей, каминов и дымоходов

Достоинства

Огнеупорные марки цемента имеют следующие достоинства:

• способность выдерживать действие открытого огня;
• стойкость при непродолжительном нагревании свыше 3000 ℃;
• высокая механическая прочность;
• увеличенная адгезия по сравнению со всеми остальными видами смесей;
• большая скорость полного затвердевания массы;
• инертность по отношению к агрессивному влиянию внешней среды.

Жаропрочный цемент мелко измельчают, после чего однородный порошок просеивают через сито №008, получая 90% материала. Фракция с зернами покрупнее составляет не больше 10 %. Цементная смесь с обычным содержанием глинозема окрашена в серые или светло-коричневые цвета; с повышенной концентрацией термостойкого компонента – в белые или светло-стальные цвета. Плотность огнеупорного порошка отличается: ее минимальный показатель составляет 2,8 г/см2, максимальный – 3,2 г/см2.

Продукт с улучшенными огнеупорными качествами готовят по стандартной технологии, используя обычное количество песка и воды. При этом застывания портландцемента приходится ждать от 1 до 3 суток, а огнеупорные марки затвердевает полностью за 10 часов даже во влажном окружении.

Из негативных аспектов, характеризующих термостойкий цемент, отмечают повышенную цену по сравнению с другими сортами, что вполне понятно. Некоторые авторы говорят о вредном влиянии на огнеупорный материал щелочей. Возможно, концентрированные щелочи в каких-то условиях могут вступать в реакции с определенной частью огнеупорного сырья, но на практике щелочных воздействий такого рода быть не может ни при каких ситуациях.

Состав

Все цементы – это минеральные композиции на основе известняка, глины и гипса. Может сложиться впечатление, что такое сырье заведомо обладает огнеупорными свойствами.

Известняк и гипс, действительно, хорошо выдерживают нагревание, в то время как термостойкость глины в большой степени зависит от ее природы.

Существует 5 разновидностей цементных смесей, из которых в обычной практике наибольшее распространение получил портландцемент с максимальной термической устойчивостью до 600 ℃.

Нагревание уже до 250 ℃ провоцирует появление первых трещин, по которым может распространяться дым и огонь. При более высоких температурах портландцемент начинает разрушаться, что чревато серьезными последствиями при пожарах.

Таблица. Содержание оксидов в высокоглиноземистых составах

Вид цемента	Содержание оксидов нижеуказанных элементов , %
	Оксид кальция СаО	Оксид железа Fe2O3	Оксид кремния SiO2	Оксид магния               MgO	Оксид серы     SO3	Диоксид титана             ТiO2	Оксид алюминия Аl2О3
ВГЦ I	32%	1.0%	3.0%	1.5%	2.0%	0.05%	60%
ВГЦ II	28%	1.0%	1.5%	1.0%	2.0%	0.05%	70%

Огнеупорный цемент, сделанный на основе специальных видов глины с преобладанием глиноземистого и высокоглиноземистого сырья, благополучно выдерживает достаточно длительное нагревание до 1480 ℃, особые сорта – до 1750 ℃. Повышенная термостойкость обусловлена большими концентрациями оксида алюминия, которые варьируются от 55 % до максимального содержания, равного 70 %.

Отличие от других видов цемента

Термостойкий цемент отличается повышенной устойчивостью к воздействию высоких температур. Это является его основной особенностью в отличие от традиционно применяемых типов цемента, характерными представителями которых является портландцемент или шлаковый цементный раствор.

Обычные цементные смеси начинают деформироваться при температурах, доходящих до 250 градусов Цельсия. Воздействие нагрева до 500 градусов Цельсия вызывает появление трещин, нарушение целостности цементного массива и конструкций на его основе. Жаропрочный цемент сохраняет эксплуатационные характеристики, исходные свойства при повышении температуры до 2 тысяч градусов Цельсия.

Специальные, устойчивые к повышенной температуре смеси, обеспечивают сокращение продолжительности ввода объекта в эксплуатацию, увеличивают его ресурс.

Технология изготовления

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

Добавки, обеспечивающие термическую стабильность бетона:

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

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

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

Состав и пропорции

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

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

Особенности замешивания

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

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

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

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

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

Марки огнеупорных цементов

Жаростойкие сорта цемента сделаны с вложением глинозема, строго в соответствии с ГОСТом. Главным показателем для их подразделения на марки является содержание оксида алюминия.

Аббревиатурой ГЦ обозначена продукция с концентрацией оксида алюминия минимум 35 %.

Марки с большей массовой долей оксида обозначаются буквосочетанием ВГЦ.

Продукция ВГЦ I содержит следующие концентрации оксидов: минимум 60 % алюминия; кальция – 32 %; кремния – 3 %; железа, магния, серы – от 1 % до 2 %.

Продукция ВГЦ II содержит оксида алюминия минимум 70 %, оксидов кальция и кремния немного меньше, чем предыдущая марка, остальных – в таком же количестве.

В цементе ВГЦ III оксида алюминия минимум 80 %, оксидов кальция и кремния – 18 % и 0, 5 %, соответственно, остальных – прежнее количество.

Все марки продукции с обозначением ВГЦ имеют следовые количества оксида титана.

В маркировке рядом с буками указывают числа, которые обозначают предел прочности при сжимающих нагрузках на продукцию через 3 суток выдерживания. Например, цемент ГЦ 40 выдерживает нагрузку минимум 40 мПа.

Таблица. Технические параметры огнеупорных цементов

Наименование показателя Значение для цемента вида и марки ГЦ ВГЦ I ВГЦ II ВГЦ III 40 50 60 35 25 35 25

1. Предел прочности при сжатии, МПа, не менее, в возрасте:
1 сут	22,5	27,4	32,4	—	—	—	—
3 сут	40,0	50,0	60,0	35,0	25,0	35,0	25,0
2. Тонкость помола:
остаток на сите с сеткой № 008 по ГОСТ 6613, %, не более	10	10	10	10	10	10	10
удельная поверхность, м2/кг, не менее	—	—	—	300	300	300	300
3. Сроки схватывания:
начало, мин, не ранее	45	45	45	30	30	30	30
конец, ч, не позднее	10	10	10	12	15	15	15
4. Огнеупорность, °С, не менее	—	—	—	1580	1670	1670	1670

Покупатели выбирают марку, с учетом реальных термических и механических нагрузок, при которых будет эксплуатироваться цемент. На рынке строительных материалов представлены марки авторитетных отечественных производителей огнеупоров, использующих глиноземистый клинкер из центральной, приволжской частей страны, Сибири. В продаже есть неплохие огнеупорные смеси от зарубежных производителей: Польши, Франции, Турции, Финляндии. Импортный материал полностью расфасован, отечественную продукцию могут расфасовывать по заявке заказчиков.

Как работать

Цементная продукция с высокой термостойкостью стоит дороже, чем обычная, требует внимательного отношения при работе.

Пренебрежение к правилам, погрешности в работе могут привести к опрометчивой потере средств, получению ненадежного материала, ухудшающие возможности эксплуатации конструкции в целом.

Материал хорошо закрепляется на очищенной поверхности, поэтому нужно не экономить время и силы для проведения подготовительной работы.

Перед нанесением массы рабочую площадь следует тщательно убрать, пыль смести или снять пылесосом, сажу счистить, ее местонахождение отшлифовать, жировые пятна убрать растворителями.

Цементный порошок разводят в точном соответствии с указаниями из инструкции. Наиболее часто для цементной смеси используется пропорция: 1 часть цемента:3 части песка. Однако по технологии в раствор могут добавляться другие материалы (щебень, шамот, известь). При изменении пропорций компонентов результат может не соответствовать ожиданиям и обещаниям. В зависимости от массы раствора его можно перемешивать обычным мастерком или бетономешалками.

При правильном выборе марки огнеупорного цемента, соответствующей режиму эксплуатации конструкции, материал будет прочным, надежным на протяжении десятилетий.

Заключение

Зная характеристики, маркировку огнеупорных составов можно выбрать специальный цемент, необходимый для выполнения поставленных задач. Быстрое твердение и повышенная прочность способствуют популярности термостойких составов.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...