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.

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.

Виды и применение

Жаростойкий бетон – это общий подкласс материалов, который внутри разделяется на массу видов по нескольким критериям. По весу и структуре выделяют:

• тяжелый (используется для строительства фундаментальных конструкций);
• легкий (широко применяется для облегчения конструкции перекрытий, трубопроводов и других объектов с весовыми ограничениями);
• пористый, он же – ячеистый (выполняет теплоизоляционную функцию).

В состав любой бетонной смеси входит вяжущий компонент, обеспечивающий целостность затвердевшей смеси, и наполнитель. По типу вяжущего элемента жаропрочный бетон можно разделить на следующие кластеры:

• основа из высокомарочного портландцемента позволяет добиться высокой прочности;
• портландцементная основа с добавлением шлака обладает повышенной вяжущей способностью;
• глиноземная цементная основа с жидким стеклом повышает огнеупорные свойства смеси.

Сфера применения жаро- и огнеупорного бетона весьма обширна, но в первую очередь затрагивает металлургические, энергетические и химические промышленные сооружения. Здесь – в доменных печах, плавильнях и на теплоцентралях востребован огнеупорный химически-нейтральный материал, который в течение длительной эксплуатации выдерживает высокие температуры.

В быту такой бетон чаще используют в конструкции котлов отопления, печей (наряду с кирпичом) и домашних каминов. Широко применяется для вывода труб и при выкладке отопительных контуров. В случае частного строительства огнеупорный бетон возможно изготовить своими руками, однако требуются особые компоненты и точное соблюдение пропорций.

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.

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.

Обзор материала

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.

Однако низкая теплопроводность бетона «срабатывает» только при кратковременном нагреве. Если путем длительного воздействия довести конструкцию до 250 0 С, она начнет разрушаться, а при 200 0 С – 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:

Обратите внимание!
Жаростойкие и огнеупорные составы плотностью менее 1500 кг/м 3 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.).

Методика изготовления

Особенности 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 0 С. Цена готовых фабричных смесей довольно велика, потому можно попробовать изготовить раствор самостоятельно.

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

• Как известно, за 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:

• Портландцемент/шлакопортландцемент .
• Периклазовый цемент .
• Цемент с высоким содержанием глинозема .
• Жидкое стекло .

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.

Обратите внимание!
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.

Самостоятельное производство

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.

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

В любом случае действуем так:

• 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.

Обратите внимание!
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 .
• 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.

Вывод

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.

Потребность в применении огнеупорных материалов довольно часто возникает при строительстве объектов. В дальнейшем это позволяет защитить конструкции и людей от неприятных последствий случайных возгораний. Одним из таких материалов выступает жаропрочный бетон, который способен противостоять воздействию высоких температур до 1000 оC. При этом он сохраняет полезные качества и не теряет форму.

Классификация

Существует несколько видов жаропрочного бетона, который еще называют огнеупорным или жароустойчивым. В состав материала входят специальные огнеупорные добавки. Основным вяжущим компонентом при производстве жаропрочного бетона выступает портландцемент. В качестве наполнителей здесь могут использоваться: доменные шлаки, отсевы горных пород (диабаз, андезит, пористые породы вулканического происхождения, диорит, искусственные наполнители), доменные шлаки.

Разделяют материал на отдельные классы согласно:

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

Технические характеристики

Приготовленный с использованием портландцемента в качестве связующей основы огнеупорный бетон обладает классическим индексом прочности. При проведении теста на сдавливание граничными оказываются показатели в пределах от 200 до 600 МПа/см2.

Проявления термической стабильности наблюдаются при достижении температур не более 500 оС. Продолжительное воздействие на материал открытого пламени или длительный контакт с раскаленными поверхностями значительно снижает прочностные показатели цемента и нередко вызывает возникновение дефектов.

Наиболее огнеупорные бетоны, приготовленные на основе глинозема, способны выдерживать любые бытовые температуры. Насыщенные по составу глиноземистые покрытия отличаются термической стабильностью порядка 1600 оС и выше. Постепенное повышение температуры приводит в данном случае к увеличению жаропрочности, поскольку происходит преобразование цементной массы в керамическое состояние.

Впрочем, несмотря на высокую устойчивость к воздействию повышенных температур, глиноземистый огнеупорный бетон обладает сравнительно низкой прочностью. Материал, изготовленный с использованием таких компонентов, выдерживает давление механического характера на уровне до 25-35 МПа/см2.

В первую очередь огнеупорный материал применяется в сфере изготовления тепловых конструкций, печей промышленного и бытового назначения, фундаментов, коллекторов, камер сгорания. Впрочем, нельзя сказать, что такой бетон используется лишь в конструкциях, которые поддаются термическим воздействиям.

Так, специфический состав огнеупорного бетона способствует его широкому применению в химической промышленности, при производстве стройматериалов, для удовлетворения потребностей энергетической сферы.

Жаростойкий материал используют при сооружении перекрытий, плавучих конструкций, прогонных мостов. Отдают предпочтение данной строительной основе ввиду необходимости облегчения сооружений, учитывая высокие показатели прочности и надежности. Огнеупорный состав дает возможность снизить вес конструкций примерно на 40%. Объясняется это применением в смеси значительного объема пористых наполнителей.

Приготовление состава

Как же создать огнеупорный бетон, прибегая к изготовлению смеси своими руками? Для этого используется вода, вяжущие компоненты и различные жаропрочные наполнители. Процесс изготовления имеет свои отличительные особенности. Используемые составляющие должны отличаться особой чистотой. Кроме того, исключается засорение огнеупорных и тугоплавких составляющих песком, известняком или гранитом.

Допущение подобных промашек в технологии производства нередко приводит к быстрому разрушению материала.

Методики изготовления

Существует несколько способов производства жаропрочного бетона своими руками. Прежде всего, получить материал можно, используя готовую сухую смесь, которая обладает всеми нужными составляющими. Более сложный вариант предполагает самостоятельное смешивание компонентов в необходимых пропорциях.

Оптимальным решением является применение первой методики, поскольку при производстве жаропрочных смесей в заводских условиях используются наилучшие компоненты. К тому же в данном случае тщательно соблюдается технология изготовления. В результате потребитель получает возможность использовать готовую к применению смесь наивысшего качества. Достаточно лишь добавить растворитель или воду.

При самостоятельном изготовлении для приобретения материалом огнеупорных качеств в смесь целесообразно добавлять следующие компоненты тонкого помола: андезит, шамотный бой, хромитовую руду, магнезитовый цемент. Результатом правильного подбора ингредиентов и соблюдения пропорций становится материал, который выдерживает повышенные температуры, не разрушаясь.

Инструменты и материалы

Прибегая к собственноручному , можно заметно сэкономить, отказавшись от услуг мастеров. Однако прежде чем приступать к изготовлению смеси, рекомендуется подготовить необходимые инструменты и материалы. Здесь потребуется следующее:

• оборудование для смешивания компонентов бетона;
• лопатка-кельма;
• тачка для транспортировки материалов;
• совковая лопата;
• распылитель для воды;
• деревянная опалубка, формы для разливки;
• песок, гравий, гашеная известь, жаропрочные компоненты;
• портландцемент.

Особенности изготовления

При изготовлении огнеупорного цемента в бетономешалку помещаются предварительно подготовленные сухие компоненты (соотношение цемент-песок составляет 1:4). После формирования однородной смеси добавляется вода в количестве, необходимом для достижения тестообразной консистенции. Так как огнеупорные строительные основы отличаются специфическими характеристиками вязкости и быстро затвердевают, добавляя воду, лучше ориентироваться на рекомендации изготовителя цемента.

Готовую смесь распределяют по формам, заливают в опалубку или используют в качестве вяжущего материала при кладке огнеупорного кирпича. Применяя глиноземистые наполнители, после добавления воды действуют крайне оперативно, что позволяет избежать преждевременного схватывания раствора.

При необходимости подготовки незначительных объемов раствора с использованием портландцемента смешивать компоненты можно вручную. Удобно использовать для этого широкие емкости – глубокие тазы, ванны, корыта.

Комментариев:

Жаростойкий бетон — вид бетона, эксплуатирующийся в условиях долговременных воздействий высоких температур и способный сохранять при этом свои механические свойства. Применяется в промышленности при строительстве тепловых агрегатов, фундаментов доменных печей, печей утилизации, обжига кирпича.

На небольших предприятиях и в частном строительстве жаропрочный бетон применяется для устройства сборных блочных отопительных печей, каминов, печей в банях и саунах, дымоходов.

За счет своей низкой теплопроводности обычный бетон способен выдерживать кратковременное нагревание до температуры 200°С, но при повышении температуры до 200°С — 250°С он теряет до 25% своей прочности, а при температуре более 250°С начинает растрескиваться, нарушаются связи с арматурой и он полностью разрушается.

Основная причина в том, что при высоких температурах происходит его обезвоживание и разложение составляющих.

За счет увлажнения и резкого перепада температур при тушении пожаров обычный бетон разрушается еще быстрее.

Жаростойкий бетон может эксплуатироваться при температурах, не превышающих 1580°С, огнеупорный бетон — до 1770°С, высокоогнеупорный — свыше 770°С. Основными вяжущими материалами для их производства являются шлакопортландцемент, портландцемент, фосфатные добавки, ортофосфорная кислота, жидкое стекло.

Чтобы придать ему такие свойства, в состав смеси добавляют горные тугоплавкие породы, огнеупорные дробленые заполнители (измельченные изделия из огнеупорных материалов). Жароупорные бетоны в процессе эксплуатации становятся более прочными.

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.

Вернуться к оглавлению

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.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Огнеупорными бетонами называют безобжиговые компо-зиционные материалы с огнеупорностью от 1580°С и выше, состоящие из огнеупорного заполнителя, вяжущего мате-риала, добавок и пор, затвердевающие при нормальной или повышенной температуре и обладающие ограниченной усадкой при температуре применения.

Огнеупорные мелкоштучные (нормальных размеров) изделия как массовые огнеупорные материалы, несмотря на высокие показатели свойств, имеют и свои специфичес-кие технико-экономические недостатки. Производство мел-коштучных огнеупорных изделий трудно поддается меха-низации и автоматизации, и в настоящее время уровень механизации на огнеупорных заводах составляет немного больше 50%. Механизация кладки различных промыш-ленных печей из нормальных изделий не превышает 5 % и, что особенно важно отметить, требует высококвалифи-цированного труда каменщиков и часто выполняется в не-благоприятных санитарно-гигиенических условиях. В ре-зультате развития техники строительства и эксплуатации печей выявилась целесообразность производства огнеупорных бетонов и замена ими мелкоштучных изделий. Такая замена позволяет полностью механизировать и автомати-зировать производство огнеупоров и индустриализировать строительство печей, заменив труд каменщика трудом мон-тажника.

Огнеупорный бетон по структуре является аналогом строительных бетонов. Он состоит из заполнителя и вяжу-щего и отличается от обычного строительного тем, что име-ет огнеупорность выше 1580 °С и сохраняет достаточную строительную прочность в службе, т.е. огнеупорный бетон изготовлен из огнеупорных материалов.

Огнеупорные бетоны отличаются от обычных огнеупо-ров тем, что в результате применения специальных вяжу-щих материалов образуется прочная камнеподобная струк-тура при нормальной или несколько повышенной темпера-турах, которая не разрушается при высоких температурах службы. Таким образом, при производстве огнеупорных бетонов отпадает необходимость высокотемпературного обжига. В этом отношении огнеупорные бетоны и безобжиговые мелкоштучные огнеупорные изделия аналогичны.

Огнеупорные бетоны имеют некоторые преимущества перед обожженными изделиями. При монолитной бетонной футеровке полностью отсутствуют швы в кладке. Обжиг изделий, как правило, происходит в окислительной атмо-сфере, и фазовый состав обожженных изделий характери-зуется соответственно оксидными формами тех или иных компонентов. Служат же эти огнеупоры во многих случа-ях в восстановительной среде или при температурах, ког-да оксидные формы становятся неустойчивыми, поэтому в обожженных изделиях любого типа в службе происходят изменения фазового состава, сопровождающиеся часто из-менением объема минералов, приводящим к разупрочнению изделий.

В технологии обожженных изделий, в процессе их ох-лаждения, происходит кристаллизация минералов из жид-кой фазы, образовавшейся при высоких температурах. В службе наблюдается обратный процесс — растворение этих минералов в жидкой фазе. Поскольку объемы жидко-го и твердого состояний различны (для оксидных веществ объем расплава примерно на 10—15 % больше, чем твер-дого состояния), то при кристаллизации образуется суб-микроскопическая пористость, обусловливающая повыше-ние свободной энергии огнеупора. Другими словами, струк-тура и фазовый состав обожженных изделий часто не соответствуют условиям службы. В огнеупорных бетонах
структура и фазовый состав в значительной степени созда-ются в службе и поэтому находятся в соответствии (равно-весии) с условиями службы.

Огнеупорные бетоны всегда более термостойки и ме-нее теплопроводны, чем соответствующие обожженные из-делия. Во многих случаях огнеупорные бетоны оказывают-ся лучше, чем обожженные изделия. Вместе с тем огне-упорные бетоны всегда менее прочны, особенно к истира-нию. Поэтому вообще нельзя противопоставлять огнеупор-ные бетоны обожженным изделиям.
Огнеупорные порошки называют заполнителями (круп-ный, мелкий, тонкомолотый).
В качестве огнеупорных заполнителей применяют мате-риалы, устойчивые в условиях воздействия высоких темпе-ратур и не образующие с вяжущим легкоплавких эвтектик. В принципе всякий огнеупорный безусадочный мате-риал может быть заполнителем. Размер зерен заполнителя находится в пределах 2—30 мм. Огнеупорные порошки, со-держащие все фракции, необходимые для производства бетона, и сухие вяжущие вещества, называют бетонными смесями. Смеси вместе с водой или жидкими затворителями называют бетонными массами.
Огнеупорные бетоны классифицируют по типу изделий: бетонные блоки, бетонные смеси, бетонные массы, и виду вяжущих.

ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ

Под вяжущим веществом огнеупорных бетонов понимают дисперсионную систему, состоящую из дисперсной фазы (огнеупорного материала крупностью ниже 0,09 мм — це-мента) и дисперсионной среды — химической связки.

Вяжущее(дисперсная система) = огнеупорный цемент(дисперсная фаза) + химическая связка (дисперсионная среда).

Таким образом, вяжущее для огнеупорных бетонов — это дис-персная система, состоящая из огнеупорного цемента и химической связки и обеспечивающая твердение бетонов при низких темпера-турах, сохранение прочности при средних температурах и формиро-вание износоустойчивой структуры вплоть до высоких темпера-тур с минимальным снижением огнеупорности.
К таким вяжущим предъявляются следующие требования: они должны обладать адгезионными свойствами, обеспечивать достаточ-ную прочность бетона при твердении; не разупрочняться при нагревании; способность формированию износоустойчивой структу-ры бетона; не снижать огневых свойств бетона.

Для каждого вида огнеупорных цементов существует свой, наиболее рациональный состав химической связки, обусловливаю-щий получение огнеупорных бетонов с наилучшими свойствами. Вы-бор рационального состава цемента и химической связки — один из основных вопросов в технологии огнеупорных бетонов.

Вяжущие для огнеупорных бетонов классифицируются на 5 видов: гидратационные, силикатные, фосфатные, сульфатно-хлоридные и органические. Каждый из этих видов вяжущих состоит из огнеупорного цемента и химической связки.

1. Гидратационные вяжущие представляют собой дисперсные системы, в которых дисперсная фаза представлена высокоглино-земистым, глиноземистым, барийалюминатным, периклазоалюминатным и портландским цементами, а дисперсионная среда — водой.

2. Силикатные вяжущие — дисперсные системы, в которых дис-персная фаза представлена различными огнеупорными цементами, а дисперсионная среда — щелочными силикатами, этилсиликатами, кремнезолем и другими растворами, содержащими золи кремнекислоты, стабилизированные различными (главным образом ще-лочными) добавками.

3. Фосфатные вяжущие — дисперсные системы, в которых в ка-честве дисперсной фазы используют различные огнеупорные цемен-ты, а в качестве дисперсионной среды — ортофосфорную кислоту (Н3РО4) или водные растворы фосфатов. Обычно в фосфатных вя-жущих используют растворы следующих фосфатов: Аl(H2РО4)3, А12(НРO4)3, AlPO4 — алюмофосфатные связки, (А1, Сr)2 (НРO4)3— алюмохромофосфатная связка, Mg(Н2РO4)2 — магнийфосфатная связка, Са(Н2РO4)2 —кальцийфосфатная связка, (NаРO3), — поли-фосфат натрия, Na5P3O10 — триполифосфат натрия. Кроме этих основных солей, используют технические смеси ортофосфорной кислоты с глиной (глинистофосфатная связка), с доломитом (доломитофосфатная связка) и др.

4. Сульфатно-хлоридные вяжущие — это дисперсные смеси, в ко-торых дисперсная фаза представлена преимущественно магнези-альными цементами, а дисперсионная среда — сульфатами или хлоридами магния, железа и алюминия. Кроме этих соединений, мо-гут быть использованы отработанные растворы травильных ванн.

5. Органические вяжущие — дисперсные системы, в которых дис-персная фаза представлена различными огнеупорными цементами, а дисперсионная среда — органическими соединениями — термореак-тивными смолами, пеками, СДБ и др.

Возможны комбинированные вяжущие, состоящие из смесей различных цементов и химических связок.