Огнеупорные бетоны

Огнеупорными бетонами называют безобжиговый композиционный материал огнеупорностью от 1580°С и выше, состоящий из огнеупорного заполнителя, связки (вяжущего) и необходимых добавок, приобретающий заданные свойства при твердении и обладающий ограниченной усадкой при высоких температурах.

Огнеупорные бетоны классифицируют по общим и специальным признакам. К общим классификационным признакам, относят: химико-минеральный состав, огнеупорность, пористость, максимальную температуру применения. К специальным относятся: тип вяжущего, способ формования и др. Лучший бетон - с харьковского бетонного завода.

В зависимости от химико-минерального состава огнеупорного заполнителя огнеупорные бетоны подразделяются на типы и группы (табл. 6.1).

Таблица 6.1 – Классификация огнеупорных бетонов

В зависимости от огнеупорности бетоны по аналогии с огнеупорными изделиями и материалами подразделяются на огнеупорные, высокоогнеупорные и высшей огнеупорности.

В зависимости от открытой пористости огнеупорные бетоны подразделяют: плотные (до 16 %); повышенной плотности (от 16 до 20 %); обычной плотности (от 20 до 30 %); пониженной плотности (от 30 до 45 %) и низкой плотности (от 45 до 85 %).

В зависимости от максимальной температуры применения огнеупорные бетоны делят на 8 групп:

За максимальную температуру применения огнеупорных бетонов принимают температуру, при которой в течение 5 ч без нагрузки линейная усадка не превышает 1 %.

Под вяжущим веществом огнеупорных бетонов понимают дисперсионную систему, состоящую из тонкозернистого крупностью менее 0,09 мм огнеупорного цемента и химической связки.

В зависимости от типа вяжущего огнеупорные бетоны разделяют на 5 видов:

1. гидратационные вяжущие, дисперсной фазой которых являются цементы (высокоглиноземистый, портландский, глиноземистый, периклазоалюминатный и др.), твердеющие при добавлении воды;
2. силикатные вяжущие, которые представлены также разными цементами, а вместо воды в качестве химического связующего вводят щелочные силикаты, этилсиликат, кремнезоль и др.;
3. фосфатные вяжущие, в которых в качестве химической связки в огнеупорные цементы вводят ортофосфорную кислоту или водные растворы ее солей, например фосфаты алюминия;
4. сульфатно-хлоридные вяжущие, у которых в качестве цемента чаще всего применяют периклазовый тонкомолотый порошок, а связкой служат водные растворы солей MgСl₂, MgSO₄, FeOSO₄, Al₂(SO₄)₃ и др.;
5. органические вяжущие, у которых в дисперсный порошок огнеупорного цемента добавлены смолы, пеки и другие органические соединения.

Выбор вяжущего во многом определяется типом наполнителя, способом формования, соблюдением объемопостоянства и прочности бетона при высоких температурах службы. Оптимальное содержание вяжущего на практике подбирают опытным путем.

Способ формования имеет большое значение в технологии бетонов. По способу укладки и уплотнения различают огнеупорные бетоны: полусухого формования, изготовляемые методом прессования, вибропрессования, трабмования, виброуплотнения и т.п.; пластического формования, изготовляемые из пластических масс различными способами – выдавливанием, допрессовкой и т.п.; литые и вибролитые из текучих масс.

Огнеупорные бетоны классифицируют также по типу изделий: бетонные блоки, бетонные смеси, бетонные массы, по виду вяжущих и другим признакам (крупности зерен, физическому состоянию при поставке и др.).

Заполнители огнеупорных бетонов – это огнеупорные порошки, разделенные на фракции. Огнеупорные порошки, содержащие все необходимые для бетона фракции и вяжущие вещества в сухом виде называют сухими бетонными смесями.

Затворенные водой или жидкими вяжущими веществами сухие смеси называют бетонными смесями.

С целью повышения прочностных свойств, устойчивости к механическим нагрузкам и тепловым ударам в состав бетонных смесей вводят армирующие волокна (стеклянные, асбестовые, каолиновые, стальные и др.).

Процесс приготовления бетонов состоит из дозирования всех компонентов смеси, перемешивание их до получения однородной массы и формования.

Формование может осуществляться из пластических и полусухих масс на прессах или трамбованием, из жидкотекучих масс – методом литья. Т.е. из бетонов можно изготавливать как штучные изделия нужных размеров (блоки, изделия сплошной формы), так и монометные футеровки.

Термообработку проводят путем прогревания, если используют гидравлические вяжущие (цементы), или в сушилках, если используют жидкое стекло, фосфатные и другие связки.

В таб. 6.2 приведены примеры использования неформованных огнеупоров, в т.ч. и бетонов в черной металлургии.

Таблица 6.2 – Примеры применения неформованных огнеупоров в черной металлургии