Термостойкие бетоны: понятие, состав, свойства, характеристики

Бетоны, которые способны переносить высокотемпературные воздействия, подразделяют на две основные категории: огнеупорные и жаростойкие. Часть из них применяется в сооружениях, которые взаимодействуют с пламенем открытого типа.

Востребован данный тип смеси для возведения сооружений агрегатов и конструкций, которые работают при одностороннем воздействии температур не более +1800°C. Производство бетонов жаростойкого типа регулируется строительными нормативами. Все смеси подразделяют на категории по ряду параметров:

1. Назначение: конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные, теплоизоляционные;
2. Структура: легкие ячеистого типа, тяжелые плотные;
3. Вид вяжущего: на силикатных и алюминатных цементах, портландцементе и разных его видах;
4. Заполнитель: диабазовый, вермикулитовый, лаковый, из боя бетонов, базальтовый, керамзитовый, шамотный;
5. Мелкодисперсные добавки: золошлаковой, магнезиальной, аглопоритовой, с шамотной. Жаростойкие бетонные смеси не подвергаются дополнительному обжигу, как огнеупорные виды. Материал подвергается термическому воздействию при первом запуске конструкции в работу.

Термостойкие тяжелые смеси применяют для футеровки агрегатов, которые эксплуатируют в условиях высоких температур. Обычно их применяют в химической промышленности в процессе сооружения труб для отвода дымовых газов. Области применения диктуются компонентами в составе смеси.

Портландцемент, шлакопортландцемент с добавлением микродобавок

Бетон демонстрирует высокие показатели устойчивости в процессе эксплуатации в содержащих щелочи и нейтральных средах. Самая популярная группа бетонных смесей жаростойкого типа. Востребованность объясняется тем, что компоненты для их изготовления относительно недорогие по ценовому параметру. Технологические моменты отработаны и поставлены на поток. Готовый продукт отличается хорошими характеристиками для последующей эксплуатации. Применяют для целей возведения тепловых агрегатов, труб в системе атомных электростанций и иных конструкций, которые в процессе эксплуатации сталкиваются с воздействием высоких температур. Максимальные показатели прочности демонстрируют смеси с шамотными компонентами тонкомолотого типа.

Высокоглиноземистый, глиноземистый, алюминатный цементы

Смеси на базе данных связующих нашли применение для конструкций, которые функционируют в условиях химически агрессивных фосфорной, водородной, углеродной средах. Демонстрируют классы уровня термостойкости от И8 до И18. Если жаростойкие конструкции изготовлены на базе алюминатного цемента без применения специальных добавок, они могут выдерживать нагрев до +1300°C. При введении специальных компонентов – до +1700°C. Если речь идет о высокоглиноземистых и глиноземистых типах жаростойких бетонов, то они обладают такими свойствами:

• механические свойства на хорошем уровне;
• сохраняют стабильность характеристик даже при температурных колебаниях;
• низкие показатели усадки при температурном воздействии;
• небольшое расширение линейного типа;
• небольшая теплопроводность.

Связующее бетонной смеси жидкое стекло

Такие бетоны применяют в случае контакта с кислыми газообразными химически агрессивными средами. Эксплуатация производится при температурах, которые варьируют от +800 до +1600°C. В качестве связующего компонента применяют натриевое или калиевое стекло в жидкой форме. Процесс твердения бетонных смесей на силикатном связующем протекает медленно. Для активизации процесса в состав добавляют фторсиликаты щелочных металлов и кремнефторид натрия. Отвердители данного типа запускают активное выделение кремниевой кислоты, ускоряющей процесс набора прочности и уплотнения материала. Допустимо для данной цели применять следующие виды добавок: шлаки (феррохромовые либо ферромарганцевые), нефелиновый шлам.

Заполнители

Под воздействием жара могут утратить эксплуатационные характеристики и заполнители. К их выбору следует отнестись ответственно. Заполнители для классических бетонов не выдержат нагрев выше +200°C. Для огнеупорных бетонных смесей в зависимости от степени нагрева применяют:

• до +800°C. Гранулированные шлаки (доменное производство), андезит, базальт, искусственные пористые компоненты, диабаз;
• до +1700°C. Дробленые огнеупорные материалы: бой обожженного каолина, хромита, шамотного кирпича, корунда. Также составы, которые получают посредством обжига магнезита и огнеупорных видов глины.

В частном загородном домостроении такие бетоны применяют для возведения дымоходов, печей и каминов. Проще всего приобрести готовые сухие смеси. Инструкцию производители наносят на упаковку сыпучего строительного материала. Для затворения можно применить жидкое стекло либо воду. Во время приготовления готового продукта необходимо строгое выполнение ряда правил:

1. В бетономешалку следует залить 90% разбавленного по рекомендации изготовителя жидкого стекла;
2. Добавляют добавку тонкомолотого типа;
3. После чего засыпают 50% объема заполнителя и цемента;
4. Включают бетономешалку для смешивания всех компонентов;
5. Не останавливая устройство, вводят в смесь оставшиеся заполнители и вяжущего компонента, потом разбавленное жидкое стекло или воду в объеме от остатка (10%);
6. Время проведения процедуры не должно превышать 5 мин. Иначе смесь начнет расслаиваться.

Производство бетонных смесей данного типа соответствует требованиям технических стандартов. Из данных бетонов формуют изделия с огнеупорными характеристиками, ремонтируют и обустраивают футеровочный слой печей и иных агрегатов, которые сталкиваются в процессе работы с высоким уровнем нагрева. С учетом нормативов все смеси данной категории подразделяют по рабочим параметрам:

1. Процентное содержание в составе CaO: среднецементные, низкоцементные, ультранизкоцементные, бесцементные;
2. Разновидность вяжущего компонента: на коагуляционных, полимеризационных вяжущих, высокоглиноземистом, глиноземистом цементе, керамобетоны с суспензией высококонцентрированного типа;
3. Максимальный размер заполнителя: тонкозернистые (до 0,5 мм), мелкозернистые (до 2 мм), среднезернистые (до 5 мм), крупнозернистые (до 10 мм), грубозернистые (до 40 мм);
4. Предельно допустимая температура: особо высокие (от +1700°C), высокие (+1700°C), средние (+1400°C), умеренные (до +1100°C);
5. Назначение: производство конструкций и ремонт, футеровка агрегатов теплового типа, бетонные изделия разнообразных форм с огнеупорными свойствами;
6. Безобжиговые виды. Необходимые рабочие характеристики бетоны приобретают при температурном воздействии от +200°C;
7. Предварительно подвергнутые термообработке. Требуется обжиг при нагреве воздушной среды от +200 до +800°C;
8. Обожженные варианты. Термическая обработка выше +800°C. Производство огнеупорных бетонов допустимо только в заводских условиях.