Огнеупорный цемент для печи своими руками

Виды огнеупорной смеси для кладки печей и каминов

Рассматривая варианты приемлемых растворов для скрепления кирпичей в топках и других частях печек и каминов важно понимать, что речь идет не только о красоте, прочности конструкции, но прежде всего о безопасности.

Добротная огнеупорная смесь для кладки печей исключает образование трещин при многократном разогревании любыми видами топлива, остывании, механических нагрузках от чугунных колосников, дверец, емкости для золы. Соответственно, в помещение не попадут вредные продукты горения, жители могут наслаждаться теплом с полным спокойствием и уверенностью в безопасности.

Виды смесей

Ассортимент готовых кладочных составов способен удовлетворить любые запросы мастеров, осуществить креативные идеи заказчиков. Единственный момент, к которому нужно морально подготовиться – это суммарная стоимость огнеупорной печной смеси, требуемой для возведения всей конструкции.

Цена за одну пачку вполне доступна, но с учетом немалого количества, которое потребуется на всю кладку: от фундамента до трубы денежные затраты будут заметными.

Можно сделать растворы самим, только для этого нужно разобраться в сути вопроса, рассмотреть виды смесей, необходимое исходное сырье.

При обсуждении характеристик применяют термины, не являющиеся синонимами:

Жаростойкая масса хорошо выдерживает нагревание до высоких температурных значений, последующее остывание, не претерпевает никаких структурных деформаций, успешно выдерживает большую статическую нагрузку.

Жаропрочные смеси стойко выдерживают термические нагрузки, способны переносить не только статический вес, но и динамические умеренные воздействия от работающих рядом механизмов.

Огнеупорные составы сочетают эксплуатационные качества стойких и прочных к жару смесей, проявляют при этом абсолютную инертность к выделяющимся продуктам горения любых видов топлива.

Обычные растворы, используемые при проведении общестроительных работ, совокупностью указанных качеств не обладают, поэтому для изготовления печей и каминов их использовать нельзя.

Глиняные огнеупорные составы

Глина у нас есть практически везде, главное – выбрать подходящий по составу вид. Брать глиняную смесь для кладки печи или камина у огородников не стоит, так как в ней содержится много органических отходов. Делать глубокие раскопки владельцы участков не будут.

Качество глины главным образом определяется содержанием и соотношением двух оксидов: алюминия и кремния.

Незначительное количество примесей, присущих конкретному пласту, придает специфическую окраску, не принципиально сказываясь на потребительских параметрах.

Большое значение для основного качества глины – жирности имеет массовая доля в ней песка. Сырье с большим количеством песка называется тощим, с минимальным содержанием – жирным. Для укладки печей лучше всего брать глину со средними значениями жирности. Высокожирное сырье после полного высыхания может приводить к появлению трещин, маложирная глина обладает малой прочностью.

Глиняные термостойкие составы обойдутся недорого, вполне пригодны по всем качествам для прогревания кладки до 1100 ℃, обладают полной инертностью к продуктам горения, обладают абсолютной газонепроницаемостью. Смесь удобна в работе тем, что не схватывается мгновенно, а постепенно высыхает в удобном для работника режиме.

Для приготовления огнеупорного раствора придется отработать навыки, что вполне удается сделать большинству даже начинающих мастеров. Масса удобна тем, что пригодна к использованию долгое время, даже после полного высыхания. Достаточно две части песка соединить с одной частью глины, добавить воду, дать размокнуть всем компонентам, хорошо перемешать и огнеупорный раствор можно укладывать. Способность изменяться под действием воды, не позволяет класть уличные печи на глиняных растворах.

Известковая огнеупорная смесь

Чтобы приготовить смесь для кладки печи, нужно взять очищенную гашеную известь, которую иногда называют кипелкой. Если таковой не окажется рядом, можно использовать негашеную известку и добавить воду до стадии полного окончания выделения пузырьков газа. Затем к одной части известковой массы добавляют три части песка.

Кладки печей на огнеупорных известковых смесях обладают большой механической прочностью, выдерживают контакт нагретых до 500 ℃ газов из топки, не пропускают их, могут использоваться для работы на улице потому, что совсем не реагируют на действие воды. Известковый состав долго держать нельзя, его нужно использовать максимум в течение 3 дней.

Цементно-известковая

Состав из цемента и гашеной извести, предназначенный для кладки печей, стоит дороже, чем однокомпонентная огнеупорная известковая масса, он обладает большей прочностью. Раствор устойчив к действию выделяющихся газов, имеющих температуру до 250 ℃, не реагирует с ними. Однако, в небольших количествах, не представляющих опасности, может пропускать газообразные продукты в окружающую среду.

Огнеупорный материал с цементной добавкой рекомендуют для укладки фундаментов под печи, использовать его нужно сразу после замешивания, не допуская выдерживания раствора более 1 часа.

Глиняно-шамотная

Добавление к обычной глине шамотных видов увеличивает стойкость кладочных швов к высоким температурам, достигающим 1300 ℃.

Все остальные показатели смеси в точности соответствуют характеристикам огнеупорных растворов из обычной глины. Но учитывая стоимость добавленного шамотного сырья, конечная цена смеси будет ощутимой для потребителя.

Цементно-шамотная

При смешивании огнеупорного шамотного сырья с цементом получают смеси, сочетающие лучшие характеристики всех предыдущих составов. Масса после застывания образует прочный, жаростойкий шов с хорошей огнеупорностью, вполне достаточной для топки среднестатистической печки. Кладочная связывающая прослойка не проницаема для газов.

Работу с шамотовой смесью, включающей цемент, нужно проводить быстро, потому, что полученная масса пригодна только в течение первых 40 минут. Соотношение компонентов в каждом конкретном случае определяется мастером, исходя из особенностей сырья и конструкции печи.

Особенности приготовления рабочих растворов

Независимо от выбранного состава огнеупорной смеси, мастеру в любом случае понадобится вода. Она не должна содержать большого количества солей жесткости – гидрокарбонатов кальция и магния.

Обычно, население знает особенности местной воды, местонахождение источников с водой небольшой жесткостью. При необходимости можно воду слегка смягчить специальными методами, но делать это целесообразно только в крайнем случае, так как удовольствие будет стоить дороговато.

Для кладки своими руками всех частей печи идеально подходит белый песок, имеющий кварцевый состав. Песчаные крупинки желтоватого цвета можно применять для кладки любых частей печной конструкции, кроме топочной.

Существуют давние исторические методы определения количества песка, которое необходимо добавить в глину. Предки жили неспешной размеренной жизнью, поэтому испытания смесей проводили больше 3 недель. Сейчас народ делает проверку быстрее – готовят несколько вариантов лепешек или шариков, ждут полного высыхания, затем роняют на деревянную поверхность с высоты одного метра. Достоин внимания состав, который не раскололся. Если таких стойких образцов несколько, высоту для проведения испытания можно увеличить, выбрать в коечном итоге самый прочный вариант.

Окончательную контрольную проверку можно проводить следующим образом: готовой смесью смазать широкую часть кирпича (постель) слоем раствора не менее 3 мм, сверху уложить второй кирпич, хорошо прижать его постукиванием деревянным черенком, выждать минут 10 и приподнять. Если нижний кирпич удерживается и не падает, состав подходит.

Готовые сухие составы

Огнеупорные смеси для кладки печей, предлагаемые в продаже, состоят из таких же компонентов, как самодельные составы.

Отличие заключается в проверенном специалистами качестве исходного сырья, его тщательной подготовке в производственных, а не домашних условиях.

Многие технологии используют возможность улучшения потребительских свойств смесей для кладки добавлением пластификаторов, модификаторов, которые в домашних условиях найти проблематично или вообще невозможно.

Каждый производитель прилагает к упаковке с сухой смесью инструкцию по приготовлению раствора, строго следуя которой испортить раствор практически невозможно.

Если покупатель финансово готов к некоторым дополнительным финансовым расходам, конечно, имеет смысл после общения с консультантами – профессионалами купить готовые составы. Работа с ними пойдет гораздо быстрее, потребует меньших физических усилий, позволит рассчитывать на гарантированно предсказуемый результат.

Источник

Как сделать огнеупорный (жаростойкий, жаропрочный) бетон своими руками — состав

Огнеупорный бетон – жаропрочный материал, который способен на протяжении достаточно длительного времени не менять своих характеристик под воздействием огня и высоких температур. Такой бетон применяется в самых разных сферах, но всегда там, где есть риск воспламенения или необходимость обеспечить стойкость конструкции к огню, повышенной температуре.

Уровень огнестойкости материала определяется такими параметрами, как: скорость горючести, теплопередачи при переменных условиях (вентиляция, температура огня, наличие/отсутствие источников топлива в здании). Бетонные стены из обыкновенного материала способны продержаться до 4 часов. Горит бетон без выделения токсинов, жидких частиц, дыма.

В частном строительстве зданий жаропрочный бетон используется редко – лишь отдельных конструкций. Свойства такого раствора актуальны при возведении туннельных аварийных выходов, конструкций инфраструктуры, производств, специальных сооружений для спасения членов правительства и т.д.

Общие сведения: материалы и характеристики жаростойких бетонов

Жаростойкий бетон – особый вид бетонного материала, который способен долго выдерживать воздействие температуры в диапазоне +1580-1770С максимум без потери эксплуатационных и механических свойств (огнеупорный бетон, в свою очередь, выдерживает недолговременный нагрев и до температуры максимум +200С).

Бетон используют в строительстве жилых и промышленных объектов. Из огнеупорного и жаропрочного бетона делают мангалы, домашние отопительные печи, сауны, бани, дымовые трубы, камины и т.д.

• Высокий уровень прочности
• Надежная термоизоляция
• Усиление эксплуатационных характеристик в процессе работы
• Простота приготовления (дополнительный обжиг не нужен)
• Уменьшение затрат времени, финансов, труда

Жаростойкий бетон может быть конструкционным и теплоизоляционным. По структуре бывает легким поризованным, плотным, ячеистым.

Состав плотных огнестойких растворов

Плотный тяжелый жаростойкий бетон (состав может быть разным) обычно используется в создании огнестойких конструкций, а также в виде жаростойкой футеровки в тех или иных тепловых агрегатах: на производствах химической промышленной сферы, рекуператоров доменных печей, в специальных печах обжига кирпича, в процессе строительства дымовых труб.

Вяжущие

Жаростойкие бетоны производятся в соответствии с ГОСТ 20910 90. Данный документ предполагает возможность использования различных вяжущих в приготовлении раствора.

• Жидкое стекло
• Глиноземистый (сюда можно включить и высокоглиноземистый) цемент
• Шлакопортландцемент со специальными микронаполнителями
• Портландцемент с обязательным включением в состав микронаполнителя (тонкомолотой добавки)

В нейтральной/щелочной среде обычно применяют смесь на шлакопортландцементе и портландцементе. Для газовой кислой среды подойдет жидкое стекло. Для водородной, фосфорной, углеродной среды лучше выбирать глиноземистые и высокоглиноземистые цементы.

Заполнители

Огнеупорные бетоны предполагают введение в состав не только специальных вяжущих, но и правильных заполнителей, которые должны равномерно расширяться и таким образом выдерживать воздействие огня и высоких температур. Обыкновенные заполнители гарантируют стойкость при максимум +200С, дальше они становятся менее прочными и при +600С полностью деформируются.

Когда готовят огнеупорный бетон, состав предполагает в качестве заполнителей использование материала, который не будет разрушаться/размягчаться при высоких температурах, а также не станет причиной появления высоких напряжений во внутренней структуре монолита.

• +600 – 800С: горные породы (диабаз, андезит, базальт), пористые материалы из горных вулканических пород, это могут быть доменные гранулированные шлаки, бой кирпича, искусственные пористые структуры (вспученный перлит, керамзит, подойдет шлаковая пемза и т.д.).
• +1200 – 1700С: добавляют дробленые огнеупорные материалы – хромит, шамотный кирпич, магнезит, часто выбирают корунд, обожженный каолин.
• Возможно добавление специальных материалов, полученных посредством обжига при высокой температуре смеси огнеупорной глины и магнезита – алюмосиликаты, которые отличаются минимальной деформацией, хорошей огнеупорностью.

Технические требования

Марка огнестойкого бетона должна включать такие параметры:

• Тип бетона: жаростойкий обозначается буквами BR
• Вяжущее: алюминатный (А), портландцемент (Р), силикаты (S)
• Класс прочности на сжатие/растяжение – B1-В40
• Температура эксплуатации – ИЗ-И18

Что касается плотности, то материал с показателем 1100 кг/м3 применяют в качестве теплоизоляции для ограждающих конструкций ненагруженного типа, >1400 – для возведения ограждающих несущих конструкций общественных/жилых зданий. По уровню предельной температуры бетоны могут принадлежать к одному из 18 классов: И13-И18 используют лишь для ненесущих конструкций.

Если плотность бетона составляет 1500 кг/м3, он должен обладать водонепроницаемостью в диапазоне W-W8. Морозостойкость находится на уровне F-F75. Остаточная прочность и показатель температуры деформации при воздействии механической нагрузки напрямую зависят от вида вяжущих и точной температуры нагрева.

Что касается класса прочности, то для напряженных жаростойких конструкций показатель должен быть минимум В30, без нагрузки – допускается минимум В12.5.

Основные виды тяжелого огнестойкого бетона

Состав огнеупорного бетона может быть разным, что зависит от нужных характеристик, используемых материалов и их пропорций. Тяжелых бетонов существует несколько видов, ниже рассмотрены основные из них.

Бетон на портландцементе и шлакопортландцементе

Это самый распространенный вид жаростойких бетонов, отличающийся невысокой стоимостью, отработанной технологией приготовления и использования, хорошей прочностью. Обычно такой бетон выбирают для сооружения дымовых труб, тепловых агрегатов, создания огнестойких конструкций атомных электростанций и т.д.

Класс прочности должен быть в диапазоне В15-В40. В приготовлении используют цемент М400 и выше, добавляют лишь активные минеральные вещества (топливная зола, шамот, доменный шлак и т.д.). Наиболее прочный бетон получается с включением в состав шамотной добавки тонкого помола.

На глиноземистом алюминатном цементе

Из этих веществ готовят бетоны с классом термостойкости в диапазоне И8-И18. Основным минеральным составляющим такого цемента является моноалюминат кальция, высокоглиноземистого – диалюминат кальция. Если не вводить в состав никаких дополнительных добавок, бетон выдержит максимум +1300С, если включить заполнитель из корунда и оксида алюминия, можно повысить температурный режим до +1650С и больше.

• Минимальная термическая усадка, небольшое линейное расширение в процессе нагрева
• Высокий показатель механической прочности
• Сохранение стабильного состояния при резких перепадах температуры
• Теплопроводность минимальная
• Уже через сутки после заливки конструкции могут эксплуатироваться

Жидкое стекло в качестве вяжущего жаростойких бетонов

До того, как приготовить жаропрочный бетон из жидкого стекла, необходимо тщательно изучить состав смеси. Применяют калиевые/натриевые составы, благодаря которым огнеупорные бетоны могут эксплуатироваться при температуре +800-1600С.

По структуре жидкое стекло может быть высокомодульным (обозначается буквой В), среднемодульным (Б) и низкомодульным (буква А).

• Лучшие показатели натриевого стекла в качестве вяжущего для огнеупорной смеси – при силикатном модуле 2.0-3.5, калиевого – 2.5-4.0.
• Жидкое стекло твердеет долго, поэтому в смесь добавляют разные отвердители (соединение кремниефторида натрия, фторсиликат щелочных металлов). Кроме быстрого твердения, эти вещества способствуют повышению прочности, плотности раствора. Также для ускорения твердения можно добавлять феррохром, шлаки ферромарганца, нефелиновый шлам.
• Стоит отметить, что в состав смесей могут вводиться разнообразные пластификаторы, тонкомолотые добавки, регуляторы, присадки для лучшей удобоукладываемости.
• На кубический метр бетона нужно примерно 250-400 кг/м3 вяжущего, отвердителя – 0.1-0.2 частей от веса вяжущего. Заполнителя понадобится около 0.12-0.3 веса жидкого стекла.
• Раствор на базе жидкого стекла замешивают на объекте, так как заливать смесь нужно в течение получаса. Укладка производится при температуре минимум +15С, влажность должна составлять максимум 70%.

Другие виды бетонов, стойких к огню

В производстве легких ячеистых/поризованных бетонов используются те же вяжущие, но пористые заполнители или пенообразователи, которые уменьшают вес.

Легкие поризованные бетоны

Классификация поризованных бетонов по сфере эксплуатации:

• Конструкционные – с плотностью 1400-1800 кг/м3, прочностью минимум М50, любой теплопроводностью.
• Теплоизоляционные – с плотностью максимум 500 кг/м3, прочностью в диапазоне М14-М25, теплопроводностью максимум 0.14 Вт/м*К.
• Теплоизоляционно-конструкционные – прочность минимум М35, теплопроводность в пределах 0.14–0.54 Вт/м*К, плотность равна 500-800.

Легкие бетоны, приготовленные на базе портландцемента или глиноземистого цемента, демонстрируют высокий уровень огнестойкости. Если использовать керамзитовый щебень в качестве заполнителя, то морозостойкость вырастает до F25-100.

Ячеистые бетоны

Данный тип раствора применяется в теплоизоляции и в качестве жаростойкого материала. Часто ячеистые бетоны выбирают для частного строительства в виде заводских конструкций либо блоков.

• Для теплоизоляции – плотность до 500 кг/м3
• Теплоизоляционно-конструкционные – показатель находится в диапазоне 500-900 кг/м3
• Конструкционные – от 1000 до 1400
• Жаростойкие – до 1200 кг/м3, могут использоваться при температуре до +800С

Данный тип бетонов может выдерживать воздействие открытого огня в течение 5-7 часов без изменения структуры. При нагревании до +400С отмечается повышение прочности материала, до +1000С – разрушение структуры.

Применение

Обычно огнеупорный и жаростойкий бетон актуален для использования в возведении химических, энергетических, металлургических сооружений. Материал подходит для сооружения плавилен, доменных печей, теплоцентралей.

В быту необходимость приготовления термостойкого бетона появляется при строительстве печей, котлов отопления, каминов. Также из раствора делают выводы труб, выкладывают отопительные контура. В частном строительстве бетон готовят своими руками, используя специальные компоненты и точно следуя инструкции, соблюдая указанные пропорции.

Новые конструкции вводятся в эксплуатацию минимум после 3 суток (быстротвердеющий цемент, глиноземистый, жидкое стекло), 7 суток (портландцемент) или после набора проектной прочности монолитом. До нагрева конструкции просушивают для полного удаления свободной воды в составе. Разогревают по специальным режимам, в соответствии с технологическими инструкциями.

Производство в домашних условиях

Проще всего сделать жаростойкий бетон своими руками – купить готовую смесь и замесить раствор по инструкции (обычно находится на оборотной стороне тары). Все очень просто: сухая смесь высыпается в бетономешалку, мешается в течение 1 минуты, затворяется обычной водой или жидким стеклом.

• Выбор оптимального состава материалов.
• Заливка в бетономешалку 90% нужного объема воды либо жидкого стекла (в разбавленном виде).
• Засыпка тонкомолотой добавки, добавление половины заполнителя и цемента, перемешивание, постепенное добавление оставшихся материалов, остатка воды (или стекла).
• Замес должен осуществляться на протяжении минимум 5 минут.
• Отгрузка готовой смеси непосредственно на объекте, заливка.

Бетонные работы в условиях сухого и жаркого климата

В условиях жаркого, сухого климата температура воздуха может подниматься до +40С, влажность обычно не превышает 25%, наблюдаются ветры и сильная солнечная активность. Все это плохо сказывается на бетонной смеси, провоцирует быстрое испарение воды, понижение прочности.

• Правильно выбрать состав компонентов – в качестве вяжущего лучше всего брать портландцемент, заполнителя – материалы с идентичным показателем температурного расширения (близким к цементу).
• Заполнители обязательно увлажняют.
• Использование пластификаторов – для понижения водоцементного соотношения и улучшения подвижности.
• Увеличение времени смешивания компонентов в среднем на 40-50%.
• Смесь до объекта можно транспортировать исключительно в автобетономешалке, загрузив в миксер лишь сухие компоненты, а водой затворяя уже перед заливкой.
• Опалубка перед заливкой проверяется на предмет герметичности и увлажняется.
• Смесь подается на объект с использованием специальной бадьи или бетононасоса.
• Бетонирование осуществляется с применением глубинного вибратора.
• В процессе набора прочности смесью бетон нужно накрывать увлажненными матами из соломы, кусками рогожи, мешковины, потом каждые 3-4 часа поливать водой все 28 дней.

Приготовленный по всем правилам жаростойкий или огнеупорный бетон будет демонстрировать все заявленные характеристики и позволит реализовать любой проект, гарантируя высокое качество и оптимальные свойства, надежность и долговечность конструкции.

Источник