Отстраивая и благоустраивая свое жилье, владелец нередко старается создать там зону особого комфорта. Частный дом, коттедж, дачу или иное индивидуальное строение отлично украшают камины и оригинальные печи. Не помешает и отдельная зона для приготовления барбекю для веселой компании. Но, чтобы построить безопасную конструкцию, способную прослужить не один год, нужно подбирать особые материалы высокого качества. К таким относится и огнеупорный цемент.
Где применяют огнеупорный цемент
Стойкостью к высокой температуре окружающей среды обладает глиноземистый огнеупорный цемент. Этот вид связующего сохраняет свои свойства при температуре сравнимой с температурой плавления стали – 1 750-1800 °C.
Для сравнения, конструкции, изготовленные на основе обычного общестроительного портландцемента, начинают разрушаться при температуре 250 °C, а при температуре 500 °C и более, разрушение приобретает необратимый характер.
Назначение огнеупорного цемента:
- Приготовление кладочных растворов для возведения отопительных печей и каминов.
- Приготовление растворов для обмазки топок печей и каминов.
- Приготовление растворов для строительства и эксплуатации промышленных (туннельных, муфельных, лабораторных и др.) печей.
- Промышленное производство огнеупоров, мертелей, сухих огнеупорных смесей, бетонных монолитов общего назначения.
Технический смысл «огнеупорности» цемента заключается в следующем – связующее, обладая специальным составом, схватывается и твердеет с образованием так называемых «керамических сцеплений». При этом общестроительный цемент схватывается и твердеет с образованием «гидравлических сцеплений».
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА УСКОРЕННЫМ МЕТОДОМ
Среднюю пробу для производства анализа отбирают из верхнего отстоявшегося слоя жидкого стекла без перемешивания, предварительно сняв поверхностную пленку, затем приступают к определению содержания в нем оксида натрия. Для этого жидкое стекло разводят водой до плотности 1,38 г/см3. Затем навеску жидкого стекла массой около 1 г смывают горячей дистиллированной водой в химический стакан объемом 250-300 мл, тщательно перемешивают, накрывают часовым стеклом и кипятят в течение 10 мин.
После охлаждения в раствор добавляют 3-4 капли 0,2 %-го раствора метилоранжа и титруют 0,1 нормальным раствором НСl до перехода окраски жидкости из желтой в бледно-розовую.
Модуль жидкого стекла определяют по формуле
Мсж = 162dι- 2,5,
где d — навеска жидкого стекла, ι- объем 0,1 раствора НCl, затрачиваемого при титровании, мл; 162 и 2,5 — эмпирические коэффициенты.
Характеристики огнеупорного цемента
Глиноземистый цемент поучают методом совместного спекания и очень тонкого измельчения нескольких компонентов. В частности в состав огнеупорного цемента входят следующие компоненты:
- Огнеупорный глинозем не менее 60%. Основной компонент.
- Окись кальция до 35-40%.
- Присадки до 3-5% не более.
Внешне и тактильно, товарный жаропрочный цемент представляет собой тонкодисперсный (при просеивании лабораторных проб сквозь проверочное сито с размерами ячейки 0,08х0,08 мм допускаемый «не более 10%») порошок темно-коричневого, серого, светло-серого или белесого колера в зависимости от содержания глинозема.
Характеристика бетонной смеси на основе огнеупорного цемента:
- Величина прочности на сжатие: 250-600 кгс/см2 через 24-72 часа после затворения состава.
- Стойкость к вредным факторам (кислота, щелочь, минеральная гидрокарбонатная вода, сульфаты и пр.): высокая.
- Структура затвердевшего материала: низкопористая, влагонепроницаемая.
- Высокий уровень выделение теплоты образующейся при гидратации цемента: до70% в первые 24 часа после затворения от 100%.
- Допускаемая температура эксплуатации изделий и конструкций: 1 200-1 800 °C в зависимости от вида и количества присадок (шамотный порошок, хромистый порошок, магнезитовый порошок).
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.
Маркировка жаростойкого цемента
Нормативный документ ГОСТ 969-91. «Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые» в зависимости от содержания в связующем оксида алюминия (Al₂O₃) дифференцирует жаропрочный цемент на следующие виды:
- Глиноземистый материал ГЦ.
- Высокоглиноземистый материал ВГЦ I, ВГЦ II, ВГЦ III.
В зависимости от достигаемой прочности бетона в течение 72 часов, ГОСТ 969-91 дифференцирует цемент на следующие марки:
- ГЦ 40,ГЦ 50, ГЦ60.
- ВГЦ I-35.
- ВГЦ II-25,ВГЦ- 35.
- ВГЦ III-25.
- ВГЦ 70-ВГЦ 75
- ВГКЦ-70-1.
Арабские цифры, 40,50,60,25 и 35, сообщают потребителю, что бетонный материал на основе того или иного вида огнеупорного цемента, через 72 часа после затворения, при стандартных условиях набора прочности (температура воздуха 20-25 °C, 75-80% относительной влажности воздуха) будет обладать прочностью на сжатие 40 МПа, 50 МПа, 60 МПа и т.д.
Пример обозначения жаропрочного цемента: Цемент огнеупорный гц 40 ГОСТ 969-91. Цемент огнеупорный глиноземистый. Достигаемая прочность на сжатие через 72 часа после затворения бетонной смеси – 40 МПа или 400 кгс/см2. Эмпирическая огнеупорность 780-1 000°C. Огнеупорность связующего этого вида не регламентируется ГОСТ 969-91.
Чем оштукатурить кирпичную печь
Итак, разобравшись с вопросом, какой раствор используется для кладки печи из кирпича, переходим к рассмотрению другой позиции. А именно, каким раствором замазать печь, чтобы не трескалась.
Во-первых, надо дать время, чтобы кирпичное сооружение прошло усадку. Во-вторых, перед началом оштукатуривания печку надо протопить. Цель – расширить ее в объеме. В-третьих, на поверхность укладывается сетка, которая упрочнит штукатурный слой. После чего можно переходить к основному процессу.
Чем лучше штукатурить. Вариантов немало – это и готовые смеси, и приготовленные самостоятельно. Самый простой – глиняный раствор, на котором проводилась кладка. Народный же опыт показывает, что в него надо добавить соли и древесной золы. Два ингредиента не только увеличат прочность смеси, но и поднимут его жаростойкость.
Штукатурка кирпичной печи с закрепленной на ней сеткой Источник avatars.mds.yandex.net
Перед тем как приготовить раствор из золы для замазки печи, необходимо приготовить все ингредиенты. Здесь соотношение такое:
- глины должно быть в два раза больше песка;
- соль добавляют из расчета 30 г на 1 л глиняно-песчаной смеси;
- зола из расчета 50-60 г на 1 л.
Назначение отдельных видов жаропрочного цемента
- Глиноземистый цемент ГЦ40-ГЦ60. Производство сухих огнеупорных смесей, дорожное строительство, бетонирование при отрицательных температурах, обмазка топок бытовых печей и каминов.
- Высокоглиноземистый цемент ВГЦ 70-ВГЦ 75, ВГЦI-ВГЦIII. Строительство сооружений работающих при очень высоких температурах среды. Производство быстротвердеющих бетонных растворив различного назначения.
- Высокоглиноземистый цемент ВГКЦ-70-1. Производство огнеупоров, футеровка промышленных печей, строительство подложек печей.
Направления использования
Огнеупорные виды цемента можно применять для всех строительных работ. Учитывая экономические соображения, чаще всего его используют в ситуациях, когда конструкция постоянно подвергается высокому нагреву. Востребованность в огнеупорной цементной продукции возникает в промышленности и частных владениях.
Основные направления применения огнеупорного высокоглиноземистого цемента следующие:
- футеровка нагреваемого пространства в отопительных комплексах и агрегатах;
- изготовление жаростойких конструкций из железобетона;
- производство огнеупорных панелей, кирпичей, блоков, растворов;
- составление клеевых композиций для нефтяных и химических установок;
- изготовление печей для плавления стеклянных изделий;
- производство сооружений в теплоэнергетике;
- сооружение дымоходов, домашних печей, каминов.
Огнеупорные виды цемента востребованы в горной, металлургической промышленности, а также при строительстве тоннелей, подложек для мощных тепловых установок в любых сферах.
Цены на огнеупорный цемент
В соответствии со специальным назначением и специальной технологией изготовления, стоимость огнеупорных цементов достаточно высокая. Кроме того, большие партии материала этого вида, как правило, изготавливаются по отдельному заказу. На данный момент времени стоимость огнеупорного цемента в розничной продаже составляет:
- Цемент ГЦ-40, ГЦ-50, ГЦ-60: 1 600 рублей за мешок весом 50 кг. Производитель ОАО Пашийский Металлургическо-Цементный Завод, Российская Федерация.
- Цемент ВГЦ 70-ВГЦ 75, ВГЦI-ВГЦIII: 1480-1550 рублей за мешок весом 20кг. (НИЖНЕТАГИЛЬСКИЙ ЗАВОД ГЛИНОЗЕМИСТЫХ ЦЕМЕНТОВ) Российская Федерация.
- Цемент ВГКЦ-70-1: 1 580-1 680 рублей за мешок массой 20 кг. , Российская Федерация.
Видео описание
В видео показано, как приготовить глиняный раствор для кладки печи:
Что такое газоплотность — это характеристика раствора, которая показывает, что плотные газы от сгорания топлива не могут пройти сквозь толщу нанесенной смеси диффузионным способом. Надо отметить, что газоплотность – это не гигроскопичность. Все дело в том, что водяные пары более подвижные, поэтому они спокойно проходят сквозь материал. Отсюда и понятие «дышащих» конструкций. К примеру, цементно-песчаный раствор при высыхании не пропускает через себя пары. А вот угарные газы через него все же проходят. Поэтому очень важно, что используемые в сооружении печей растворы должны подбираться в соответствии и с гигроскопичностью, и с газоплотностью.
Как сделать огнеупорный цемент своими руками?
Очень высокие цены и ограниченная доступность покупки специального огнеупорного цемента создают определенные трудности для простых частных застройщиков желающих иметь в своем распоряжении отопительные печи и отопительные камины.
В сети интернет очень много информации о том, как изготовить огнеупорный цемент для печи и камина с помощью различных жаростойких добавок: керамзит, асбест (запрещенный по причине своей канцерогенности), доменного шлака, боя шамотного кирпича, золы уноса и даже хромитовой руды которую неизвестно где можно купить.
На основании практического опыта успешной эксплуатации отопительной печи частного дома можно сделать вывод. Для строительства и эксплуатации топки и других конструкций печи, находящихся под кровлей здания можно и нужно использовать раствор глины и песка смешанный в пропорциях 1:1, плюс затворитель до консистенции «домашней сметаны».
Для строительства дымохода и части дымохода расположенного под кровлей здания можно использовать раствор, приготовленный по указанной выше пропорции. Часть дымохода, расположенная над кровлей здания строится на основе кладочного раствора приготовленного по рецепту: обычный портландцемент любой марки, смешанный с песком в пропорции 1:2.
ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА ОТВЕРДИТЕЛЯ
Для проверки качества отвердителя (кроме кремнефтористого натрия) от каждой партии из нескольких мест, но не менее чем из трех, отбирают пробу около 5 кг и методом квартования уменьшают ее до 0,5-1 кг. Далее материал высушивают до постоянной массы при температуре 100-110 °С и определяют тонкость помола и химический состав. Для контроля тонины помола берут навеску материала массой 100 г и просеивают ее сквозь сито № 008. Химический состав всех отвердителей (кроме кремнефторстого натрия) определяют по ГОСТ 2642.0-86.
Для проверки качества отвердителя — кремнефтористого натрия отбирают среднюю пробу, высушивают ее до постоянной массы при температуре 100-110 °С и измельчают в ступке.
Навеску материала массой около 1 г растворяют в 100 мл горячей воды, свободной от углекислоты и титруют 0,5 нормальным раствором NaOH с содержанием двух-трех капель фенолфталеина до появления слабо-розового окрашивания. После этого раствор нагревают до кипения и снова титруют до тех пор, пока окраска не перестает обесцвечиваться. Слегка розовое окрашивание при кипячении указывает на конец титрования. Процентное содержание кремнефтористого натрия в техническом продукте вычисляют по приближенной формуле
m = 0,0235/K·V·100,
где 0,0235 — количество Na2SiF6, соответствующее 1 мл 0,5 нормального раствора NaOH; V
— объем 0,5н раствора NaOH, затраченного на титрование, мл;
К
— навеска технического кремнефтористого натрия, г.
Для определения активности отвердителей смешивают 200 г тонкомолотого шамота и 100 г отвердителя (нефелинового шлама, саморассыпающегося шлака, фосфорного шлака) или 30 г отвердителя (кремнефтористого натрия), затворяют жидким стеклом до получения теста нормальной густоты, из полученной смеси изготовляют лепешку, которую сразу же заворачивают в полиэтиленовую пленку. После выдерживания лепешки в пленке при температуре не ниже 20 °С в течение 24 ч ее вынимают и разламывают.
Качественный отвердитель обеспечивает хорошее твердение и прочность лепешки по всему сечению.
Сфера применения
Область использования материала не ограничивается только изготовлением устойчивых к термическому воздействию конструкций: камер сгорания, домашних либо промышленных печей, коллекторов и фундаментов. Благодаря включению в состав специфических ингредиентов, материал широко используется и в производстве строительных материалов, химической промышленности, энергетической сфере.
Жаропрочный бетон применяется также и для возведения плавучих конструкций, перекрытий, мостов — в сооружениях, требующих высокой прочности материала при малом весе. Относительно небольшая масса бетона обусловлена добавлением пористых наполнителей.
Сфера применения
Производство огнеупорных бетонов началось в период возникновения доменных печей. Они использовались для футеровки воздухонагревателей и передних стенок мартенов.
Их производство велось, в основном, на металлургических предприятиях, но со временем выделилось в отдельную отрасль с широкой сферой применения.
Применение огнеупорного бетона в металлургии
Достоинства материала заключаются:
- в доступности составляющих компонентов;
- высоких термоизоляционных свойствах;
- устойчивости к резким перепадам температур;
- усилении прочностных характеристик в процессе эксплуатации;
- отсутствии необходимости в обжиге после заливки.
Изделия из огнеупорного бетона используются во всех сферах, где возможны высокие температурные нагрузки:
- при создании несущих конструкций промышленных печей на металлургических заводах;
- в процессах органического синтеза при переработке углеводородов;
- печах для обжига кирпича;
- при сооружении каминов и очагов в частных коттеджах;
- для внутренней облицовки котлов;
- тепловой изоляции строящихся объектов;
- возведении плавучих сооружений, требующих небольшого веса при высокой прочности.
Это интересно: Добровольная пожарная охрана — задачи и порядок создания
