Ruvzdorný beton: složení a vlastnosti

Železobetonové konstrukce se nám zdají být spolehlivými protipožárními překážkami, ale běžné betonové směsi používané při jejich vytváření často nevydrží náhlé zahřátí na vysoké teploty, křehnou a začnou se rychle hroutit. Při stavbě řady objektů je proto k ochraně zařízení potřeba žáruvzdorný beton.

Co to je a jeho účel

Tepelně odolný, ohnivzdorný beton, podle definice GOST 25192-2012, která stanoví klasifikaci a technické požadavky pro všechny druhy betonu, je beton, jehož účelem je pracovat při vysokých teplotách v rozmezí 800-1800 ℃.

Tento typ stavebního materiálu, specifický svým určením a aplikací, se od ostatních typů betonových směsí liší nejen svou odolností proti otevřenému ohni a dlouhodobému působení vysokoteplotních tepelných toků, ale také nesnížením hl. provozní parametry za těchto drsných podmínek – zachování pevnosti, absence deformací, povrchové a hluboké destrukce struktur.

Toho je dosaženo přidáním různých pojiv (speciálních přísad) do základu žáruvzdorných cementů, které prošly při výrobě vysokoteplotním výpalem. Proto při procesu tvrdnutí žárobetonu vzniká odolná struktura, podobná přírodnímu kameni, která nevyžaduje před použitím vypalování, ale je připravena na požární a tepelné zatížení.

K tomuto tématu ▼
Ohnivzdorná omítka
Aplikace pro konstrukční zpracování

V souladu s tím se tento materiál nepoužívá při výstavbě standardních budov, ale používá se ve formě komerčních požárně odolných betonových směsí, hotových výrobků – požárně odolných bloků, monolitických konstrukcí při výstavbě zvláště důležitých zařízení, včetně dopravní infrastruktury, například silniční a železniční tunely, podzemní inženýrské sítě .

Používá se také při stavbě průmyslových zařízení pracujících ve vysokoteplotním rozsahu – pro monolitické vyzdívky kotlů tepelných elektráren, vysokých pecí, pecí s otevřeným ohništěm, pecí na pražení minerálních materiálů; pro vložkování pánví pro dopravu, lití litiny, oceli a jiných roztavených kovů.

druhy

podle fyzikálních vlastností

Podle fyzikálních vlastností a oblastí použití se žárobetony dělí na dva typy:

• Těžké nebo designové, používané pro odlévání stavebních konstrukcí, základů topenišť pecí, kotlů.
• Lehké (komůrkové) nebo tepelně izolační, používané pro obložení stěn, kleneb pecních zařízení, stříkané betonování vnitřního povrchu zařízení chemického průmyslu.

z provozní teploty

V závislosti na provozní, špičkové provozní teplotě se rozlišují tři typy ohnivzdorného betonu:

• Tepelně odolný s provozní teplotou do 1000 ℃, vydrží krátkodobé zahřátí až do 1500 ℃.
• Ohnivzdorné, pracující v teplotním rozsahu od 1500 do 1800 ℃.
• Vysoce ohnivzdorné s provozní teplotou až 1800 ℃, vydrží špičkové zahřívání až 2300 ℃.

Domácí výrobky ve formě suchých hotových směsí jsou na trhu zastoupeny těmito značkami:

• ASBS – hlinitokřemičitanový žárobeton.
• SBK – s přísadami korundu.
• ШБ-Б – se šamotovým ohněm.
• „BOSS-200“ je betonová ohnivzdorná suchá směs.
• TIB – tepelně izolační beton.
• VGBS – s vysokým obsahem ohnivzdorných hlinitanových cementů.
• SSBA je suchá betonová armovací směs.
• SBS je samonivelační betonová směs.

Ze zahraničních výrobních společností:

• Pro cast 12 – litý beton pro vysoké pece.
• Calcestruzzo refrattario.
• Promacret-PF.
• Rath CARATH.

Rozdíly mezi vzorky žárobetonu

Složení a vlastnosti

Základem ohnivzdorného betonu je ohnivzdorný cement, což je spojovací prvek, který drží všechny ostatní komponenty pohromadě do homogenní celistvé struktury.

• Portlandské cementy vysoké jakosti.
• Základ tvoří portlandský cement s přídavkem popela a hutní strusky, která má vysokou viskozitu.
• Hlinitanová cementová báze s přídavkem silikátů (tekuté sklo).
• Hlinitanový cement (AC) s obsahem oxidu hlinitého do 55 %, jehož bod tání dosahuje 1500 ℃.
• Vysoký hlinitanový cement (HAC), ve kterém je obsah Al₂O₃ dosahuje 70 %, s bodem tání až 1800 ℃.

Aplikace žárobetonů v metalurgii

Nejčastěji používáme VHC, což je hydraulické pojivo při výrobě těžkých i lehkých (lehčených) betonů s vysokou odolností proti ohni a vysokým teplotám.

Hlinitanové cementy jsou velmi běžnou součástí suchých hotových směsí pro výrobu žáruvzdorného betonu: stříkaný beton, zdicí malty. Mezi jejich pozitivní vlastnosti patří:

• Rychlý nárůst pevnosti – až 70 MPa po nalití a nastříkání.
• Uvolňování tepla během kalení, což umožňuje práci při teplotách pod nulou bez zahřívání.
• Vysoký hustota žárobetonu, získané na jejich základě – až 2 tisíce kg / m 3.
• Odolnost vůči agresivním vlivům prostředí, což umožňuje jejich použití jako ochranné vrstvy v zařízeních chemické výroby s vysokými procesními teplotami.
• Při vystavení otevřenému plameni a vysokoteplotním tepelným tokům se beton vyrobený z hlinitých tříd žáruvzdorného cementu slinuje do homogenní keramické hmoty.

K tomuto tématu ▼
Požární ochrana kovových konstrukcí
Složení a metody

Druhou integrální složkou žárobetonu je jedná se o nehořlavou výplň, který se používá jako:

• Šamotové a magnezitové cihly.
• Magnezit, andezit.
• Chromitová ruda.
• Hutní strusky.
• Popel z tepelných elektráren.
• Čedič, diorit, korund.
• Sopečná pemza.
• Pálená kaolinová hlína.

Při výrobě a přípravě k použití jsou všechny druhy plniv drceny na normami požadované frakce a procházejí tepelným zpracováním, takže jejich vlastnosti pod vlivem ohně a silného zahřátí se nemění, stejně jako nedochází k žádným chemickým nebo fyzikálním změnám, které ovlivňují celistvost a pevnost konstrukce žáruvzdorného betonu.

Specifikace výkonu

Hlavní vlastnosti žárobetonu, kromě vysoké požární odolnosti:

• Spolehlivá tepelná izolace.
• Vysoká pevnost, nezničitelnost i při náhlých změnách teplot.
• Posilující vlastnosti během provozu.
• Po dokončení lití a stříkaných betonů není potřeba vypalování.
• Snižte náklady při použití hotových směsí, které lze snadno uvést do požadované konzistence přímo na stavbě.

Často vyvstává otázka – jak vyrobit ohnivzdorný beton vlastníma rukama?

To je nezbytné, aby se z něj vyrobila stacionární grilovací pec, tandoor nebo krb.

Navzdory radám „sofa guru“ z internetu nestačí přidat speciální ohnivzdorné přísady do běžné betonové směsi a je také nemožné nezávisle vybrat potřebné přísady podle továrního receptu na ohnivzdorný beton. . V každém případě se výsledný materiál bude podobat požadovanému pouze jménem, ​​nebude mít požadované výkonové vlastnosti, ale Žáruvzdorný beton je stále možné vyrobit doma.

Instalace pece s použitím žárobetonu

K tomu je třeba:

• Kupte si továrně vyráběnou suchou směs s potřebnými vlastnostmi.
• Pro přípravu výplňové a zdící malty použijte přesně takové množství vody na 1 kg směsi, jak je uvedeno v návodu k použití.
• Pro míchání je třeba použít lopatkovou míchačku betonu s elektrickým pohonem, protože není možné ručně dosáhnout jednotné konzistence betonového roztoku.
• Při vysychání je nutné povrchovou vrstvu stříkat vodou, aby se betonová struktura rovnoměrně hydratovala a zvýšila její pevnost.
• Před stanovenými lhůtami pro konečné vytvrzení byste neměli topit ani provozovat kamna a krby, kde byl pro vylévání a zdění použit ohnivzdorný beton.

Většina hotových žáruvzdorných směsí má navíc krátkou trvanlivost, proto se vyplatí je zakoupit krátce před použitím.

Požadavky na regulační dokumenty (normy)

Stanoveno v následujících státních normách:

• GOST 28874-2004 – o klasifikaci žáruvzdorných materiálů, která definuje žárobetonovou hmotu jako směs žáruvzdorného cementu, plniv, přísad a kapaliny, připravená k použití.
• GOST R 52541-2006 – o předpisech pro přípravu vzorků žárobetonu pro certifikační zkoušky.
• GOST 24830-81 – o použití ultrazvukové metody pro kontrolu kvality žárobetonových výrobků.

Od 01.04.2019. dubna 34470 navíc vstoupí v platnost GOST 2018-XNUMX, která stanoví technické podmínky pro žárobeton.

Aplikace

Žáruvzdorný, žáruvzdorný beton je žádaný v následujících odvětvích průmyslové výroby a stavebnictví:

• V podnicích železné a neželezné metalurgie při stavbě a opravách vysokých pecí, otevřených nístějových pecí, indukčních pecí na tavení hliníku, mědi, zinku; pro dopravu obložení, licí pánve, licí formy.
• Jako nosič chemických katalyzátorů pro technologické procesy zpracování uhlovodíkových surovin, v organické syntéze.
• Pro vyvložkování kotlů tepelných a technologických tepelných elektráren.
• Pro tepelnou izolaci topenišť, skříní, kleneb průmyslových zařízení.
• Pro kamna, krby jako výplň, zdící maltu, včetně při instalaci komínů, potrubí, požární řezy, ústup.
• Při výrobě malorozměrových žáruvzdorných výrobků.

A také v dalších případech, kdy jsou na betonové konstrukce kladeny požadavky na odolnost proti ohni, stálému vysokému teplu, změnám teplot, při zachování pevnosti, fyzikální, chemické stability použitého materiálu v takto náročných podmínkách.

Při výstavbě železobetonových konstrukcí je důležitým faktorem, který je třeba dodržovat, je požární ochrana betonu. Při požáru se konstrukční prvky začnou rychle zahřívat, tvoří se mikrotrhliny a pevnost klesá. K ochraně betonu před ohněm se používají tepelně izolační materiály pro zajištění pomalého ohřevu stěn a podkladu, a to omítky, obklady, minerální desky, zástěny a intumescentní protipožární barvy. Ošetřené povrchy zvyšují limit odolnosti na 240 minut.

Ohnivzdorné vlastnosti železobetonu

Molekulární složení betonu obsahuje vodu, která vře až do 250 °C, což vede k částečnému oddělení kusů betonu v důsledku jejich výbuchu. Když teplota stoupne na 550 °C, hydroxid vápenatý se rozloží na jeho složky, konkrétně vápno a vodu. Pokud se k uhašení požáru použije voda, prvky zareagují a jejich objem se prudce zvětší, čímž dojde k porušení roviny betonu. Když se písek zahřeje, způsobí přehřátí celé konstrukce, její hmota se zvětší a deformuje vrstvy.

Žáruvzdorný beton je speciální stavební materiál, který se vyrábí s přídavkem speciálních žáruvzdorných složek, jako jsou:

• uhličitan hořečnatý;
• šamotový prášek;
• vodní sklo;
• drcený kámen;
• Portlandský struskový cement;
• hlinitý cement.

Pevnost žárobetonu se stejně jako u běžného stavebního betonu mění při chemické reakci cementu s vodou za vzniku krystalických hydrátů. Záleží na procentech vody a cementu. Hodnota pevnosti souvisí s dobou odolávání vysokým teplotám, proto se žárobetony dělí do 8 skupin použití v teplotních podmínkách: 1100-1800 °C. Betonové konstrukce vyrobené z této skladby jsou díky své porézní struktuře výrazně lehčí než ostatní, což snižuje zatížení základové desky o 40 %. Obvykle je tento typ betonu rozdělen do tří typů, které jsou uvedeny v tabulce:

Výpočet požární odolnosti a požární ochrany železobetonu

Požadavky na požární odolnost konstrukcí a bezpečnost stavebních prvků se stanoví výpočtem skutečného limitu indexu požární odolnosti konstrukce (podlahové desky a sloupy). Tento indikátor je vypočítán na základě skupin hořlavosti materiálů podle SNiP II-2-80. Výpočet požární odolnosti pro sériové a monolitické konstrukce ze železobetonu se provádí v souladu s organizační normou 36554501—006—2006.

Požární ochrana betonových konstrukcí zahrnuje informace o mezích požární odolnosti prvků a další potřebné informace, které musí poskytnout jejich výrobce nebo dodavatel.

Pomocí tabulek uvedených v regulačních dokumentech se stanoví stupeň požární odolnosti konstrukce a třída nebezpečnosti. Příklad: pokud je budova průmyslového typu, pak se podlahová plocha S v přípustných mezích požárního východu rovná: S = L1*L2 = m2, kde L1 a L2 jsou hodnoty délky a šířky budovy v metrech.

Protipožární ochrana vrstvy speciálními prostředky

Požární ochrana železobetonových konstrukcí spočívá v úměrném snížení plošného vytápění pomocí tepelně-izolační clony na beton. To znamená, že aplikace různých materiálů na vrstvu betonu snižuje možný stupeň zničení budov a konstrukcí různých typů a možnost vzniku sekundárních škodlivých faktorů v případě požáru a snižuje náklady na obnovu zařízení. Úprava betonu je nezbytná pro zabránění ztrátě únosnosti při působení plamene a vysokých teplot, destrukci a deformačnímu smršťování nejdůležitějších nosných prvků. K prvním nevratným změnám materiálu dochází při zahřátí povrchu na 350 °C.

Stucco

Nátěr betonu granulovaným vláknem s příměsí anorganického pojiva zvyšuje schopnost železobetonových konstrukcí udržet si únosnost a uzavírací schopnost v podmínkách požáru po dobu až 4 hodin. Na povrch se nastříká roztok speciálních přísad a portlandského cementu, který se nejprve očistí od nečistot. Při provozu objektu omítka nepraská a odolává dynamickému zatížení a působení agresivních chemických složek. Za zmínku stojí, že na trhu stavebních materiálů protipožární nátěr “Monolith” od společnosti “Polus” splňuje všechny požadavky hygienického certifikátu a třídy pro nebezpečí výbuchu a požáru.

Nátěry a nátěry železobetonových konstrukcí

Protipožární ochrany železobetonu je dosaženo aplikací kompozice na vodní bázi s bobtnavým účinkem. Lze aplikovat bezvzduchovou metodou a štětcem. Zvenku to vypadá jako bílý dekorativní povrch. K zahřívání a šíření ohně při nanášení pěnové vrstvy na bázi minerálních a koksových prvků dochází pomaleji, čímž se jejich mez požární odolnosti zvyšuje na 150 minut. Při požáru se jeho vrstva zvětší až 40krát oproti původní, čímž se zpomalí proces ohřevu betonu.

Hlavním stávajícím certifikovaným výrobcem protipožárních nátěrů je společnost Terma Lux-BK. Skladba splňuje požadavky GOST 30247.0-94 na ochranu železobetonových veřejných a průmyslových budov v neagresivním prostředí, bez přímého působení vody a při vlhkosti vzduchu do 80 %. Barva si zachovává své ohnivzdorné vlastnosti po dobu až 15 let. Nebobtnavé hmoty po nanesení na betonovou vrstvu ztvrdnou a při zahřátí nezvětšují svůj objem. Barvy na bázi polymerů a vermikulitu se používají k ošetření podlah, stěn a sloupů jak ve výrobě, tak v maloobchodních centrech potravin.

Impregnace a přísady

Roztoky obsahující sodné sklo se používají k zajištění toho, aby si materiály zachovaly svou pevnost v podmínkách požáru. Nanášejte na betonový povrch štětcem. Existují i ​​bezrozpouštědlové impregnace na vodní bázi s plnivy (organickými i anorganickými), které při výrazném zvýšení teploty chrání natíraný povrch před přímým působením ohně s pěnovou strukturou tepelně izolační vrstvy. Certifikovaným zástupcem je Piro-Safe Flammoplast SP-A2.

Jiné způsoby požární ochrany

Pro zvýšení požární odolnosti železobetonových konstrukcí během výrobního procesu se do betonu přidává vlákno s bodem tání 160°C. Tento proces vytváří v dutině betonu póry a kanály, kterými se pára uvolňuje, čímž se snižuje tlak a napětí uvnitř konstrukce. Pro zajištění protipožárních ukazatelů je povrch ošetřen hluboce zpracovaným čedičovým stavebním materiálem – minerální vlnou. Čedičové vlákno odolává teplotám až 1000˚C a zvyšuje požární odolnost betonových konstrukcí jím chráněných. Limit požární odolnosti je 240 minut a záruční doba je až 25 let. Tento typ ochrany zajišťuje společnost JSC “Tizol”, jejíž zkušenosti na trhu protipožární ochrany jsou 15 let.