Приготавливаем жаропрочный бетон своими руками: Пропорции и инструкция – Обзор

Характеристики, состав, технология изготовления

Чтобы получить качественный архитектурный бетон своими руками, надо знать требования, которым он должен соответствовать. Его характеристики зависят от технологии и от компонентов, использованных для производства. Для этого материала свойственна:

• белизна, она должна находиться в определенных пределах: от 68 до 85%;
• время схватывания смеси — максимум 15 часов до набора номинальной прочности;
• прочность на сжатие: после трех суток 39 МПа, через 4 недели — 59 МПа;
• морозостойкость: минимальная — F100.

Интересная особенность архитектурного бетона — большая прочность и скорость схватывания белых или цветных растворов.

Состав архитектурного бетона

Его состав от компонентов простой цементно-песчаной смеси отличается не слишком сильно.

1. Главный вяжущий ингредиент любого бетона — портландцемент. Для изготовления этой его разновидности используют белый либо светло-серый материал, но последний — гораздо реже. Марки — М400 либо М500. Серый цемент приобретать нежелательно: изделие получится блеклым. Примеси, комки не допускаются. В исключительных случаях используют белый цемент М600 либо М700.
2. Чаще в качестве наполнителя выступает кварцевый песок, иногда — мраморная, гранитная крошка или стеклянный порошок (5%). В самых крайних случаях добавляют мелкофракционный щебень определенного цвета, гальку, гравий, ракушки. Задача наполнителей — обеспечение нужного оттенка, фактуры, прочности.
3. Модификаторы. В роли присадок используют пластификаторы (0,5%), гидрофобизаторы, противоморозные добавки, замедлители/ускорители затвердевания.
4. Пигменты дают возможность получить изделие любого цвета. Их обычно вводят в состав бетона на этапе замешивания раствора.
5. Армирующие добавки, обычно фиброволокна (600 г на 1м3). Они значительно повышают прочность конструкций.
6. Вода, очищенная, без примесей.

На соотношение всех компонентов влияет вид будущих изделий, их требуемые качества, условия эксплуатации (помещение, улица), марка цемента, а также тип формовки. Пропорции, использующиеся чаще всего, таковы:

• цемент (М500) — 1 часть;
• вода — 2;
• песок — 3.

Процент содержания красителя — 2-5. Для получения насыщенного цвета добавляют максимальное количество (5%). Иногда пигменты вовсе не добавляют, а окрашивают уже готовые бетонные конструкции. Так делают, когда хотят обеспечить их максимальную прочность.

Различные модификаторы вводят в таком количестве, которое рекомендовано производителем используемого материала. Специальные сухие смеси для изготовления архитектурного вида бетона можно купить готовыми.

Архитектурный бетон своими руками

Если запланировано изготовление малых форм, которые не потребуют значительного количества смеси, то сделать архитектурный бетон своими руками можно без особых проблем. Технология изготовления этого строительного материала мало отличается от приготовления обычного серого раствора.

1. Сухие ингредиенты просеивают через сито с мелкими ячейками (1,5х1,5 мм). Цемент (в сухом виде) тщательно смешивают с песком.
2. Затем добавляют другой наполнитель, пигмент, модификатор, фиброволокно. Сухой состав перемешивают до получения абсолютной однородности.
3. В центре емкости делают углубление, в которое небольшими порциями вливают воду. Смесь доводят до требуемой консистенции.

Качество полученного раствора проверяют простым способом: берут немного раствора, затем сжимают его в кулаке. Если между пальцами появилась вода, то досыпают небольшое количество песка. Когда после разжимания кулака раствор кажется слишком рыхлым, или вовсе старается рассыпаться, маленькими порциями добавляют воду.

Приготовленный раствор заливают в формы. Чтобы предотвратить образование пустот, его уплотняют. Дальнейшие работы можно продолжать спустя 48 часов, однако для полного набора прочности бетону требуется не менее 28 суток.

Уход за жаропрочным бетоном

1. Защита от более высоких температур.

Жаропрочный бетон уже по своему назначению предназначен для работы при высоких температурах. Однако, необходимо помнить, что прямое воздействие пламени или очень высоких температур может привести к негативным последствиям. Поэтому, рекомендуется защитить жаропрочный бетон от открытого пламени и предоставить ему достаточную циркуляцию воздуха. Если вы используете бетонные изделия на рабочем объекте, убедитесь, что он находится на безопасном расстоянии от источников огня.

2. Регулярная очистка и обслуживание.

Жаропрочный бетон может накапливать пыль и грязь со временем. Поэтому, чтобы сохранить его эстетический вид и функциональность, необходимо периодически выполнять его очистку. Очистку можно проводить влажной тряпкой или мягкой щеткой. Если образуются пятна или пятна от нефти или других загрязнений, рекомендуется использовать мягкое мыло или специальное моющее средство для бетона. При необходимости также можно использовать воду с мыльным раствором для более тщательной очистки. Но при этом не следует использовать агрессивные химические вещества или металлические губки, так как они могут повредить жаропрочный бетон.

3. Избегайте сверхнагрузки.

Хотя жаропрочный бетон обычно обладает высокой прочностью, не рекомендуется нагружать его сверх его предела. Поэтому, при укладке тяжелых предметов или при проведение каких-либо работ на его поверхности, следует быть осторожными, чтобы не повредить бетон и не нарушить его целостность.

Следуя этим простым рекомендациям по уходу за жаропрочным бетоном, вы сможете сохранить его качество и долговечность на долгие годы.

Использование огнеупорного бетона

В состав огнеупорного бетона входят специализированные добавки и смеси, которые придают материалу большую прочность при влиянии больших температур.

Во время эксплуатации жаропрочный бетон приобретает еще значительную стойкость к нагреву. Хорошим положительным качеством считается тот момент, что огнеупорный бетон не просит очень дорогого особого обжига, потому повсеместно применяется в строительстве.

По фунционалу он не выделяется от простого бетона и может обеспечивать полную безопасность и защиту вашей конструкции от перегревания. Более того, жаропрочный бетон может использоваться как материал для термоизоляции.

В зависимости от сферы использования делят ячеистый, не тяжелый или плотный бетон. Не тяжёлым материал считается, когда в высушенном состоянии его вес не больше 1500 кг/м3. К базисному сырью из шлакопортландцемента, портландцемента, глиноземистого цемента или стекла жидкого прибавляются тонкомолотые примеси, вроде боя огнеупорного кирпича, кускового шамота, пемзы, боя магнезитового кирпича, андезита и прочих. Добавки помогают отвердеванию жаростойкого бетона и формируют его жаростойкие качества.

Жаростойкие бетоны на фосфатной и силикатной связке

Есть говоря иначе специализированный жаропрочный бетон. Это когда кроме глиноземисто-цементной связки в его состав добавляют силикатную или фостфатную основу. Жаропрочный бетон на фосфатной связке лучше схватуется с другими огнеупорами, быстрее затвердевает и имеет более большую прочность если сравнивать с бетоном на глиноземистом цементе. Отвердитлем выступает цемент, тальк, окись магния. Наполнением служат высокотемпературные материалы: корунд, бой корундовых и высокоглиноземистых огнеупоров, хромиты и хромомагнезиты.

Жаростойкие бетоны на силикатной связке используют в условиях кислотной среды. С целью увеличения твердости добавляют силиката натрия, кремнефтористый натрий, фосфаты.

Заполнителем служит кварц, высококремнеземистый шамот. Благодаря очень высокой стойкости к кислотам жаропрочный бетон на силикатной связке как правило применяют для дымоотвода в травильных ваннах, баках, футеровки труб.

Если вы пришли к выводу построить из огнеупорного бетона мангал, камин или печька в доме собственными руками, то для экономии во время строительства это можно легко изготовить собственноручно. Чтобы это сделать применяют сухую приготовленную смесь или перемешивают компоненты по особенной технологии, схожей с приготовлением простого бетона.

Фабричные смеси сделаны по всем нормам и могут обеспечивать качество продукции. Используя сухую приготовленную смесь, тщательно прочтите на упаковке инструкцию и жестко следуйте ей.

Производственная технология огнеупорного бетона делится на два варианта: если конструкция будет подвергаться влаге, не добавьте жидкое стекло, если среда кислая и опасная не примените портландцемент.

Установите рабочую площадку, удостоверьтесь в общедоступности воды и чистоте инструментов.

Изготовление жаростойкого бетона

В типовый состав жаростойкого бетона входят: песок, гравий, гашеная известь, огнеупорный цемент. В соотношениях исходя из этого 3:2:2:0,5. Чистой фильтрованой воды требуется 7,7 л для 22,5 кг смеси. Лопатой как следует смешайте песок и гравий в тачке или примените бетоньерку.

Потом заливайте смесь водой, пока она не наберет необходимую консистенцию. Перенесите смесь в готовую форму или отливку, выровняйте поверхность шпателем и уберите лишний бетон. Чем быстрее вы будете работать, тем плотнее будет раствор.

Дабы убрать пустоты и освободится от воздушных пузырьков в жаростойкой смеси используйте перфаратор или воспользуйтесь отбойным молотком. В древесную часть формы вставьте сверло и работайте в течении одной минуты. Дальше смесь которая уже готова к использованию нужно покрыть пленкой и оставить на несколько дней, иногда сбрызгивая водой. Готовый противопожарный блок перенесите в помещение и потом оставьте на 25 дней.

Чтобы выполнить отливки воспользуйтесь фанерой. Для легкого извлечения жаростойкого блока на днище формы кладут полимерный этилен, или как максимум смазанный жиром силикон, который не будет мешать испарению воды с поверхности блока.

Температурные режимы при бетонных работах

Физико-химические процессы в бетоне

Твердение бетонного камня происходит вследствие химического взаимодействия его компонентов.

Бетон представляет собой смесь из четырех основных компонентов, которые обеспечивают ему необходимые характеристики. Назначение и участие каждого из этих компонентов в тех или иных процессах рассмотрены в таблице:

Компонент	Назначение и процессы
Цемент	Необходим для связывания наполнителей и образования цементного камня. Участвует в реакции гидратации совместно с водой, при этом выделяется тепло в окружающее пространство
Вода	Является несущей средой для смешивания и равномерного распределения компонентов смеси по объему, а также она необходима для затворения цемента. Участвует в реакции гидратации совместно с цементом для образования цементного камня
Песок	Является мелким заполнителем, который необходим для заполнения пустот между зернами щебня. Участвует в процессе перераспределения нагрузок от внутренних напряжений при твердении цементного камня, играет роль мелкозернистого каркаса и защищает материал от образования трещин
Щебень	Является крупным заполнителем и используется для экономии цемента, а также для создания крупнозернистого каркаса, препятствующего растрескиванию смеси при твердении. Участвует в процессе распределения нагрузок от внутренних напряжений

Как видим, основные компоненты, обеспечивающие протекание реакции твердения (гидратации) — это вода и цемент.

Реакция взаимодействия воды и цемента протекает с выделением тепла.

Основой образования бетонного камня является реакция гидратации цемента, при которой сначала образуется цементное молоко, которое затем достаточно быстро схватывается и образует монолитную камнеподобную структуру. Песок и щебень здесь нужны для обеспечения физических процессов внутри смеси, связанных с перераспределением нагрузок и внутренних напряжений.

Бетон, приготовленный своими руками, твердеет по такому же принципу.

Оптимальный режим

На фото бетонировка происходит в летнее время, которое лучше всего подходит для этого вида работ.

Реакция гидратации цемента неприхотлива и позволяет определить, при какой температуре можно бетонировать, в достаточно широком диапазоне – от 0 до 90 градусов Цельсия. Однако на практике для обеспечения адекватных условий твердения и возможности выполнения работ этот диапазон сокращается от 4 до 30 градусов.

Укладка в помещении является наиболее оптимальной.

Очевидно, что достичь таких условий можно только при стабильной летней погоде или в помещении. Именно поэтому при проведении наружных работ укладывать бетон всегда стараются в летнее время при сухой и не сильно жаркой погоде.

Нормальный режим

Строительство крупных объектов часто не укладывается в рамки одного сезона.

Практика строительства такова, что в реальных условиях далеко не всегда удается организовать работы таким образом, чтобы всегда соблюдались оптимальные условия бетонирования. Поэтому чаще всего приходится говорить о нормальном режиме, при котором возможна работа как в теплое, так и в холодное время года.

Холодным принято считать такое время, при котором температура воздуха опускается ниже +10 градусов. Сразу следует указать, при какой температуре нельзя бетонировать: без дополнительного обогрева нижний предел температуры составляет +4 градуса, с натяжкой можно сказать, что крайним значением является 0 градусов, хотя инструкция такие натяжки исключает.

Межсезонье – не лучшее время для работ.

Также следует учитывать, что для набора марочной прочности бетонное изделие должно простоять как минимум 28 дней при нормальной температуре, а если температура понижена, этот срок заметно возрастает. Поэтому если вы планируете сразу после заливки фундамента выполнять кладку стен, рекомендуем вам бетонировать не позже конца августа – середины сентября.

Работа в жаркое время также накладывает определенные условия: слишком активное испарение влаги приводит к ее недостатку и понижению качества изделия, а также влечет появление поверхностных трещин.

Для того чтобы избежать таких последствий, необходимо ухаживать за бетоном после укладки:

• увлажнять его;
• защищать от сухого ветра;
• прямых солнечных лучей.

Уход за бетоном особенно необходим в жаркое время.

Во время дождя следует следить за тем, чтобы в свежий бетон не попадало много воды, иначе будет нарушено водоцементное отношение и материал потеряет прочность. Для этого опалубку после заливки накрывают водонепроницаемой пленкой или другим материалом, препятствующим попаданию воды.

Во время дождя свежий бетон накрывают пленкой.

Эксплуатационные характеристики, состав по ГОСТ 20910-90

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

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

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

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

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

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

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

Как изготовить жаростойкий бетон своими руками

Существует два основных способа, как своими руками приготовить жаростойкий бетон: использовать отдельные составляющие или готовую сухую смесь.

Предпочтительнее второй вариант. Смесь, изготовленная в заводских условиях, однородная, соответствует стандартам. Достаточно добавить в нее воду и тщательно перемешать. После ее затвердевания получается огнеупорный бетон высокого качества.

Если смесь готовить самостоятельно, нужно правильно выбрать тип материалов в зависимости от того, в каких условиях будет эксплуатироваться бетон:

• если предполагается частое взаимодействие с водой, в смесь добавлять жидкое стекло нельзя;
• если среда кислая и агрессивная, нельзя использовать портландцемент.

Кислая среда образуется в дымовых трубах. Серный ангидрид, содержащийся в продуктах сгорания, разрушает бетон, изготовленный на основе портландцемента.

Если в жидкое стекло добавить алюминаты кальция и силикаты, получается бетон с повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных сред. Он быстрее набирает прочность, обладает отличной водостойкостью и может эксплуатироваться при температурах до 1600°С.

В домашних условиях заполнителем могут служить имеющиеся подручные материалы: тугоплавкие горные породы, хромитовая руда, базальт, диабаз, андезит, бой глиняного, высокоглиноземистого, шамотного, талькового, магнезитового и обычного кирпича. Применяется дунит, титаноглиноземистый шлак.

Для приготовления пористых бетонов используется доменный шлак, керамзит, вспученный перлит.

В домашних условиях материал нужно измельчить до размеров 5-25 мм. Дробление — самый долгий и трудный процесс. После него заполнитель следует высушить.

Размер фракций в заводских смесях — 0.1-5 мм. Чем однороднее фракции, тем выше качество бетона.

Для улучшения свойств в состав смеси вносят тонкомолотые добавки: пемзу, цемянку.

При нормальной влажности и температуре воздуха 20°С смесь отвердевает через 24 часа.

Приобретая промышленную смесь, нужно учесть несколько рекомендаций.

Готовая сухая смесь имеет ограниченный срок хранения.

Для индивидуального применения нужно приобретать крупнозернистую смесь с высокой плотностью. Состав смесей от различных производителей может отличаться, следует внимательно изучить инструкцию на упаковке. Обычно пакет имеет массу 22-25 кг, для приготовления раствора требуется 7-8 литров воды. Предпочтительнее использовать меньшее количество воды, так как ее избыток увеличивает время отвердевания, ухудшает .

Для качественного приготовления смеси даже в небольших объемах следует использовать бетоносмеситель. В него заливают воду и при постоянном перемешивании досыпают сухую смесь до получения однородной массы требуемой густоты. При необходимости можно добавить пластификаторы.

Из доступных подручных наполнителей нужно использовать один вид. Разные материалы имеют различные коэффициенты теплового расширения, бетон, изготовленный из разных видов наполнителей, со временем может растрескаться.

Если имеется конструкция, выполненная из обычного бетона, ее устойчивость к высоким температурам можно повысить, обработав специальными пропитками или мастиками. Проникая внутрь конструкции, они уменьшают степень обезвоживания и дегитратации.

Бетон такого типа применяют как во время строительства не только промышленных, но и жилых комплексов, а также и подсобных сооружений. Также его применяют для построения и установки заводских труб, домашних каминов и мартеновских печей.

Материал должен выполнять все возложенные на него задачи и функции, давать гарантию безопасности, а при его изготовлении нужно придерживаться инструкции, которая должна строго соответствовать технологическим нормам и требованиям. Полученный огнеупорный бетон в зависимости от области применения бывает легкий, плотный, а также и ячеистый. Он выполняет и термоизоляционную функцию.

Огнеупорный бетон устойчив к колебаниям и резким перепадам температуры. Если его подвергнуть нагреванию, он не потеряет свои свойства. Это оптимальный вариант для постройки различных специализированных объектов.

Работа с огнеупорным бетоном проходит точно так же, как с обычным составом, а это в свою очередь дает возможность уменьшить расходы на строительство. Данный материал можно изготовить и самостоятельно.

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.

Качество песка и глины

Для приготовления раствора нужно брать чистый и очень мелкий песок. Берут очень чистый и самый мелкий песок, чаще всего это горный или речной песок, который просеивают через мелкое сито, чтобы исключить включения растений и камешки. На ощупь определить, какова глина и подойдет ли она для работы, могут только опытные специалисты. Но для этого существует несколько способов, которые подходят для использования их новичками.

Глину для определения ее качества кладут в ведро и заливают водой, а затем перемешивают, чтобы смесь по консистенции напоминала жидкую сметану. Пока глина не осела на дно, в ведро опускают свежеструганную дощечку, достав ее обратно, смотрят, сколько на нее налипло глины. Если слой менее 1 мм, эта глина тощая, и ее нужно смешивать с более жирными глинами. Если слой очень толстый, требуется добавить песок. Нормальная по пластичности глина прилипнет к доске неравномерно и толщиной около 2 мм.

Размеры шамотного кирпича.

Самый долгий и достоверный способ определить качество глины потребует разделить ее на 5 порций, каждая объемом в 1 литр. Первая порция смешивается с водой. Во вторую добавляют 1/10 часть литровой банки с песком, в третью кладут 1/4 банки, в четвертую — 3/4, а в последнюю — полную банку песка. Смешивая все приготовленное по отдельности до тех пор, пока глина не липнет к рукам, из каждой смеси лепят маленькие шарики, раскатывая часть их в лепешки. Глина сохнет примерно 10 дней в помещении, где сухо и нет сквозняков. Пригодной для соединения кладки считается та смесь, лепешки из которой растрескались менее всего, а шарики не разбиваются, падая с метровой высоты на пол.

Если нет времени ждать 10 дней, можно устроить чуть менее точную проверку смеси на прочность. Шарики укладываются на ровную поверхность и при помощи ровной дощечки начинают слегка придавливаться как можно равномернее. Сразу рассыпавшиеся шарики сделаны из тощей глины, если трещины практически не появляются, глина жирная. Нормальной и подходящей считается та комбинация, когда шарики покрываются мелкими трещинами (при сжатии) примерно на треть от размера.

На какие параметры влияет смесь для кладки кирпичей

Некачественная или несоответствующая условиям эксплуатации смесь может стать причиной очень неприятных последствий. Печь или придется постоянно ремонтировать, или полностью переделать с учетом допущенных ошибок.

Качество раствора влияет на безопасность эксплуатации печи

Как проявляется некачественная кладочная смесь?

Трещины в швах кладки. Быстрее всего они обнаруживаются в местах максимального нагрева. Наличие щелей свидетельствует, что прочность печи существенно уменьшилась.

Дым попадает в помещение. Очень опасное явление, требует немедленного устранения. В зиму печь не разбирают, приходится весь сезон периодически заделывать трещины раствором. Через несколько дней он выпадает, и процесс требуется повторять.

Кирпичи шатаются. Такие последствия обнаруживается около дверок топки. Тяжелые чугунные конструкции связаны с кирпичами. Если у них недостаточно прочности, то во время открывания/закрывания дверки сильно шатаются

С такой проблемой можно дотянуть до тепла, но пользоваться топкой надо очень осторожно и аккуратно. Если использовать некачественный раствор, впоследствии придется устранять трещины в плите

Если использовать некачественный раствор, впоследствии придется устранять трещины в плите