Свойства огнеупорного бетона

Бетонами называют семейство строительных материалов, сходных по свойствам и характеристикам с природным камнем и изготовленных из вяжущих веществ, крупного и мелкого заполнителя, воды и добавок.

Такие материалы способны воспринимать очень большие сжимающие нагрузки. Именно на этом свойстве и основано их применение. В отдельную группу выделен огнеупорный бетон. Он может использоваться и в тех конструкциях, где необязательна высокая прочность материала на сжатие, но необходима устойчивость к действию высоких температур и огнезащита других материалов.

Состав и характеристики

Классификация бетонов осуществляется согласно ГОСТ 25192-2012.

Наиболее распространенными видами являются следующие:
• тяжелые конструктивные;
• легкие и ячеистые;
• гидротехнические;
• дорожные;
• жаростойкие;
• кислотостойкие.

Конструктивные применяют при изготовлении колонн, стен, балок и ферм, плит перекрытия. Их изготавливают на основе цементного вяжущего с добавлением большого количества крупного заполнителя высокой прочности, песка и специальных добавок, улучшающих свойства бетонной смеси.

Легкие ячеистые применяют для изготовления ограждающих конструкций в каркасных зданиях. В малоэтажных зданиях из этого материала допускается возведение стен, колонн. К легким ячеистым бетоном относятся газобетоны и пенобетоны. Они могут быть изготовлены только на производстве и поставляются к месту использования в виде блоковых форм. К изделиям из легкого бетона относятся и керамзитобетонные блоки, в которых в качестве крупного заполнителя используют керамзитовый щебень.

Гидротехнические бетоны используют для строительства сооружений или некоторых их конструкций, которые постоянно или периодически контактируют с водой – платины, дамбы, бассейны, очистные сооружения. Такие материалы должны обладать высокой плотностью, обеспечивающей водонепроницаемость и хорошие морозостойкие свойства. В состав вводят специальные пластификаторы, облегчающие уплотнение смеси и исключающие появление многочисленных пор.

Дорожные бетоны применяют для изготовления покрытий автотрасс и аэродромов. Такие материалы должны быть прочными, а также обязаны противостоять воздействию большого количества циклов замораживания и размораживания. Кроме этого, они должны быть стойкими к воздействию различных масел и других агрессивных жидкостей.

Кислотостойкие применяют, как понятно из названия, для сооружений, работающих под влиянием кислых сред. Их изготавливают из кварцевого песка, растворимого стекла, кислотоупорного заполнителя.

Жаростойкие бетоны применяют при изготовлении строительных элементов зданий и сооружений, которые будут эксплуатироваться при высоких температурах.

Комбинированное применение

Очень часто возможно комбинированное применение различных видов.

Например, жаростойкий кислотоупорный бетон используется для изготовления фундаментов под оборудование для сернокислотного производства.

По причине того, что бетон способен сопротивляться исключительно сжимающим напряжениям, из неармированного материала можно изготовить совсем немного видов строительных конструкций. Это могут быть фундаментные блоки или какие-то опоры.

Большинство элементов, которые изготавливаются с применением бетонов, наряду со сжимающими, воспринимают и растягивающие усилия. Например, любая балка, нагруженная сверху, будет иметь сжатую область в верхней части сечения, и растянутую в нижней. Для того чтобы конструкции не разрушались, в растянутой зоне бетона устанавливают стержни стальной арматуры. Они удерживают бетон от растрескивания, а тот, благодаря своему щелочному составу, защищает арматуру от коррозии. Такой материал, армированный сталью, называют железобетоном.

Работа в условиях высоких температур

Обычные бетоны, не относящиеся к термостойким, способны выдержать температуру до 200-250 ℃. Этого достаточно, чтобы уцелеть строительным конструкциям, подвергшимся воздействию огня при начинающемся пожаре.

Если же пожар не погасить, температура в помещениях будет повышаться, и превысив отметку в 300 ℃, начнёт разрушать материал. В этих условиях начинается изменение структуры цемента. При температуре до 500 ℃ начинается разрушение песка и щебня, происходит растрескивание материала и обнажение арматуры. При дальнейшем повышении температуры железобетонные элементы разрушаются вследствие потери огнестойкости.

Еще больший вред для прочности конструкций из железобетона наносится при тушении пожара холодной водой, которая быстро охлаждает их, делая хрупкими.

В обычных зданиях огнезащиту бетона совершенствуют путем нанесения на конструкции специальных покрытий или средств. Они представляют собой вспенивающиеся и затвердевающие негорючие массы, наносимые распылением на поверхность для создания теплоизоляционного слоя необходимой толщины. Такие мероприятия значительно повышают предел огнестойкости конструкций из бетона и увеличивают пожаробезопасность сооружений. Если же необходима эксплуатация в условиях постоянного воздействия высоких температур, применяются только огнеупорные составы.

Жаростойкие и огнеупорные бетоны

Несмотря на разные названия, это практически один и тот же вид бетона. Используют его для футеровки котлов, печей, для изготовления фундаментов под оборудование, которое будет работать при высоких температурах. Несмотря на то, что бетоны всё-таки уступают по стойкости к высокой температуре некоторым глиняным обожженным материалам, их использование вполне оправдано, так как для изготовления таких изделий и конструкций не требуется обжиг. Это, в конечном счете, снижает и цену изделия.

Специальные вещества, вводимые в состав огнеупорных смесей, придают им качества, при которых они не только выдерживают тепло, а ещё и улучшают свои эксплуатационные свойства в процессе воздействия высокой температуры. Конструкции могут быть монолитными железобетонными или сборными из блоков.

В качестве вяжущего вещества в огнеупорных бетонах используют глиноземистые цементы, жидкое стекло и алюмофосфаты. В роли заполнителей – тугоплавкие огнеупорные породы. Это корунд, магнезит, шамот. Пластификаторами, участвующими в производстве, являются феррохромовый шлак или перлит.

Огнеупорный состав своими руками

Для бытового использования, при небольших объемах работ, приготовить огнеупорный бетон можно самостоятельно. Для этого придется приобрести огнеупорный цемент.

Если требуется незначительно повысить термостойкость будущего сооружения, можно воспользоваться и обычным портландцементом, добавив в состав бетонной смеси жидкое стекло. В качестве крупного заполнителя необходимо использовать базальтовый щебень, туф или бой керамического обожженного кирпича. На роль мелкого заполнителя отлично подойдет шамотный песок.

Для приготовления огнеупорной бетонной смеси нужно обязательно использовать бетоносмеситель. Затвердевший материал должен быть плотным и однородным, поэтому перемешивать огнеупорную смесь вручную недопустимо.

После укладки в форму или опалубку необходимо произвести уплотнение смеси для того, чтобы в массе будущего бетона не оставалось пор, снижающих прочность. Уплотнение смеси можно производить глубинным вибратором или виброрейкой. Воздействие не должно быть долгим, чтобы не допустить расслаивания бетонной смеси. Время твердения огнеупорного состава зависит от свойств применяемого вяжущего вещества.

Рекомендуемые режимы твердения и сушки приведены ниже в таблице.