Огнеупорные плиты для печей: описываем развернуто

Классификация строительных материалов

Определение группы горючести строительного материала

Пожарная опасность строительных, текстильных и кожевенных материалов характеризуется следующими свойствами:

1. Горючесть.
2. Воспламеняемость.
3. Способность распространения пламени по поверхности.
4. Дымообразующая способность.
5. Токсичность продуктов горения.

Строительные материалы в зависимости от значений параметров горючести подразделяют по группам на негорючие и горючие (для напольных ковровых покрытий группа горючести не определяется).

НГ негорючие

Негорючие строительные материалы по результатам испытаний по методам I и IV (ГОСТ Р 57270-2016. Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть) подразделяют на 2 группы.

Строительные материалы относят к негорючим I группы при следующих среднеарифметических значениях параметров горючести по методам I и IV (ГОСТ Р 57270-2016):

• прирост температуры в печи не более 30 °C;
• потеря массы образцов не более 50%;
• продолжительность устойчивого пламенного горения – 0 с;
• теплота сгорания не более 2,0 МДж/кг.

Строительные материалы относят к негорючим II группы при следующих среднеарифметических значениях параметров горючести по методам I и IV (ГОСТ Р 57270-2016):

• прирост температуры в печи не более 50 °C;
• потеря массы образцов не более 50%;
• продолжительность устойчивого пламенного горения не более 20 с;
• теплота сгорания не более 3,0 МДж/кг.

Допускается относить без испытаний к негорючим I группы следующие строительные материалы без окрашивания их внешней поверхности либо с окрашиванием внешней поверхности составами без использования полимерных и (или) органических компонентов:

• бетоны, строительные растворы, штукатурки, клеи и шпатлевки, глиняные, керамические, керамогранитные и силикатные изделия (кирпичи, камни, блоки, плиты, панели и т.п.), фиброцементные изделия (листы, панели, плиты, трубы и т.п.) за исключением во всех случаях материалов, изготавляемых с применением полимерного и (или) органического вяжущего заполнителей и фибры;
• изделия из неорганического стекла;
• изделия из сплавов стали, меди и алюминия.

Строительные материалы, не удовлетворяющие хотя бы одному из вышеуказанных указанных значений параметров I и II группы негорючести, относятся к группе горючих и подлежат испытанию по методам II и III (ГОСТ Р 57270-2016). Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности не определяют и не нормируют.

Горючие строительные материалы в зависимости от значений параметров горючести, определяемых по методу II, подразделяют на четыре группы горючести (Г1, Г2, Г3, Г4) в соответствии с таблицей. Материалы следует относить к определенной группе горючести при условии соответствия всех среднеарифметических значений параметров, установленных таблицей для этой группы.

Г1 слабогорючие

Слабогорючие – это материалы, имеющие температуру дымовых газов не более 135 °C, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 65 %, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 20 %, продолжительность самостоятельного горения 0 секунд.

Г2 умеренногорючие

Умеренногорючие – это материалы, имеющие температуру дымовых газов не более 235 °C, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 85 %, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50 %, продолжительность самостоятельного горения не более 30 секунд.

Г3 нормальногорючие

Нормальногорючие – это материалы, имеющие температуру дымовых газов не более 450 °C, степень повреждения по длине испытываемого образца более 85 %, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50 %, продолжительность самостоятельного горения не более 300 секунд.

Г4 сильногорючие

Сильногорючие – это материалы, имеющие температуру дымовых газов более 450 °C, степень повреждения по длине испытываемого образца более 85 %, степень повреждения по массе испытываемого образца более 50 %, продолжительность самостоятельного горения более 300 секунд.

Таблица

Как аккуратно нанести жаропрочный герметик

Чтобы было удобно производить работу по ремонту печи или дымохода с помощью герметика, нужно подготовить некоторые инструменты и материалы.

Итак, потребуется:

• Строительный монтажный пистолет или шприц.
• Резиновый шпатель.
• Канцелярский нож.
• Газовая горелка и, соответственно, заправленный баллончик для нее.
• Герметизирующий состав в картридже.
• Малярный скотч.
• Резиновые перчатки.

В том случае, когда приобретается паста в тюбике, не потребуется строительный шприц, а при использовании термостойкого герметика – не нужно готовить к работе горелку и газовый баллон.

Герметизация швов между кирпичами требует особой аккуратности

При нанесении герметика на поверхности, особой аккуратности требует заполнение швов или трещин, тем более, если необходимо сохранить аккуратную внешность кладки, выполненной «под расшивку»

Для качественного проведения подобных работ целесообразно принять во внимание парочку советов опытных мастеров:

Чтобы не испачкать герметиком поверхность кирпичной кладки, разумным решением будет заклеить ее малярным скотчем, оставив только просветы по линии заделываемых швов

Чтобы герметик не попал на поверхности кирпича и, а заполнил только трещину или шов, поверхности можно заклеить малярным скотчем нужной ширины. Скотч приклеивается по линии шва, затем зазор заполняется герметизирующей пастой, примерно на один сантиметр в глубину.  При необходимости, герметик разравнивается резиновым шпателем и можно не бояться, что темный состав испачкает поверхность стены. После схватывания пасты, скотч снимается. Этот способ позволит сохранить швы в своей первоначальной ширине и не испортить темной пастой аккуратный облик кирпичной кладки.

Носик тубы обрезают так, чтобы отверстие получилось немного скошенным, а его диаметр – несколько меньше ширины заделываемых швов

Можно решить эту проблему и по-другому, без использования скотча. Для этого при подготовке тубы к работе не стоит сразу срезать её носик по максимуму. Кроме этого, срез нужно сделать под небольшим углом и так, чтобы отверстие было по размеру на 2÷3 мм меньше ширины шва — это поможет контролировать количество выдавливаемого герметика. Правда,  при таком подходе остается риск случайного попадания состава на поверхность кирпича, так что однозначно использование скотча – оптимальное решение.

Приняв во внимание указанные рекомендации, можно переходить непосредственно к процессу нанесения герметизирующего состава. Работы производятся в следующем порядке:. Первым шагом с помощью острого ножа с картриджа срезается герметичный колпачок, закрывающий тубу

Первым шагом с помощью острого ножа с картриджа срезается герметичный колпачок, закрывающий тубу.

Этот колпачок срезается полностью, на всю его ширину

• Далее, на него накручивается носик, который уже обрезается так, как было рекомендовано выше
• Следующим шагом туба устанавливается в монтажный пистолет, который готовится к работе в соответствии с особенностью его конструкции.

В работе с монтажным пистолетом необходимо опираться на инструкцию по его применению – здесь могут быть различия

Далее, перед тем, как нанести герметик в шов, трещину или просвет между кирпичом и чугунной деталью, поверхность нужно тщательно подготовить:

— Очистить от пыли и грязи.

— Слишком гладкую поверхность нужно обработать наждачной бумагой для повышения адгезии, а затем снова очистить.

— После этого поверхности обезжиривают и полностью просушивают. Чтобы ускорить этот этап работы, можно использовать для сушки строительный фен.

Заполнение шва между кирпичами жаростойким герметиком

• Когда поверхность будет сухой, можно приступать к заполнению зазора герметизирующей смесью.
• Далее, если для герметизации использовалась жаростойкая паста, то ее оставляют сохнуть на некоторое время. На упаковке обычно указывается точная продолжительность периода просушки герметика до возможности начала следующего этапа работ. Обычно этот срок — около суток.

После оговоренного инструкций отвердевания состава, его рекомендуется обжечь пламенем газовой горелки

Завершающим шагом идет обжиг отвердевшего слоя герметика с помощью портативной газовой горелки. После проведения такой обработки, материал в ходе эксплуатации будет способен выдерживать температуру до 1500 градусов.

Безусловно, для примера был показан только один из предлагаемых в продаже герметиков. Для других составов возможны некоторые отличия в технологии нанесения. В любом случае, необходимо внимательно изучать инструкцию, прикладываемую производителем.

Производство ОЛМ

Производство огнеупорных материалов начинается с подготовки сырья. Часто рабочие вручную выбирают из него загрязнения и примеси. Далее сырье размельчают и просеивают. Затем порошок и добавки смешивают в строго определенных дозировках. Смесь форматируют, сушат в естественных или специальных условиях, обжигают.

Шамотный жаропрочный кирпич

Огнестойкая продукция различается по видам сырья:

• Органические компоненты. Такие продукты производятся из минерального сырья, они способны выдерживать значительные температуры. Но не все виды. Например, пенополистиролы характеризует невысокий показатель стойкости к нагреву и огню, но из них можно сложить печь или камин с невысоким нагревом.
• Неорганические компоненты. Это самая большая группа продукции, диапазон огнеупорности которых велик. В категорию входят минеральные и базальтовые плиты, стекловолокно, ячеистые бетоны, вермикулиты, сотопласты, перлиты. Стоимость таких изделий не высока – от 300 рублей за 1 м2.
• Композитные составы. К этой группе можно отнести продукты на основе асбеста: асбестоизвестковые и асбестоцементные материалы. Сюда же относят вспененные кремнеземные продукты и некоторые другие.

Обзор рынка материалов для теплоизоляции

Дальше будут показаны сравнительные характеристики представленных в свободной продаже материалов.

Rockwool Firebatts

Благодаря симпатичной стоимости и высокой общедоступности считается самым распространенным продуктом в рассматриваемой области использования. Состав — 100% каменная (габбро-базальтовая) вата. Выпускается двух вариантов: без покрытия и с алюминиевой фольгой с одной стороны. Максимально возможная температура со стороны фольги +500°С, со стороны ваты +750°С. Размер плиты 1000*600*30 мм, плотность 100 кг/м куб.

Показатель теплопроводимости при +300°С составляет 0.088 Вт/м*К. Вариант без фольги не возгораем, с фольгой класс горючести Г1

Во время выбора данного материала принципиально важно высчитать пиковую температуру камеры сгорания, так как во время перегрева может отстать фольга и по помещению распространяется плохой запах вместе с микрочастицами волокон ваты. Плиты изолятора владеют большей гибкостью, благодаря этому устанавливаются в жёстком каркасе из металла

Вермикулит

Настоящий минерал из группы гидрослюд, слоистая структура которого при нагреве образовывает многоцветные нити. Огнестойкие материалы делают из него благодаря прессованию. Не считая камер сгорания используется в авиационной и автопроме, а еще в атомной энергетике как отражатель и поглотитель гамма-излучения. На рынке материал предоставлен 2-мя изделиями:

• VermixОгнеупор. Страна-изготовитель — Российская Федерация, показатель теплопроводимости при +300°С — 0.18 Вт/м*К, размер плиты 600*600*30 мм, плотность 300 кг/м куб, возможная температура +800°С. Среди плюсов — удобство обработки и монтажа, не потребуется жёсткий каркас. Минусы также присутствуют — материал не влагоустойчив.
• Skamolex — вермикулитовый утеплитель импортируемый из Дании. Из себя представляет объединение огнеупора и панели с элементами декора с разными решениями дизайнера. Проводимость тепла при +200°С составляет 0.16 Вт/м*К, размер плиты 1000*610*25 мм, плотность 600 кг/м куб, пиковая температура +1100°С. Плюсы: не просит следующей завершальной обработки — по принципу «поставил и забыл», применяется для футеровки камер сгорания. Из недостатков — большая цена, в зависимости от региона РФ цена плиты может быть выше в 5 раз плиты той же площади VermixОгнеупор.

На основе силиката кальция

Другой ряд термоизоляторов представляет силикат кальция — неорганическое вещество в виде соли кальция и метакремниевой кислоты. На рынке минерал представлен в следующем выполнении:

Минерит ЛВ

Ещё одна группа термоизоляторов представлена одним материалом на цементной основе. Минерит ЛВ импортируется из Дании. Размер изделия 1200*630*9 мм, плотность 1150 кг/м куб, другими словами материал очень тяжёлый, зато тонкий — экономит полезную жилую площадь. Показатель теплопроводимости составляет 0.25 Вт/м*К, чем значительно уступает рассмотренным прежде образцам.

Температура использования Минерита ЛВ до +150°С. считается легкодоступным материалом за счёт сниженной цене. Исходя из показателей, может использоваться как добавочный компонент в уже термоизолированной камере сгорания камина или печи, либо в узкоспециализированных изделиях.

Важнейшим аргументом, определяющим подбор тепловой изоляции для камер сгорания, считается хороший расчёт высокой температуры. Температура зависит от варианта топлива, объёма камеры сгорания и прочих показателей, так что обозначение этого основного параметра лучше поручить профессионалу.

Производители высокотемпературных герметиков

Термостойкие герметики есть в ассортименте большинства крупных брендов:

• Soudal Gasket Seal — высокотемпературный силиконовый герметик, который остается эластичным после полимеризации. Свойства сохраняются до +285 градусов. Он маслобензостойкий, не боится воды и антифриза. Используется в промышленности и строительстве, для котлов и кухонного оборудования, в качестве автомобильной прокладки, для формирования уплотнительный колец в двигателях и насосах.
• Penosil 1500 — термостойкий высокотемпературный герметик, который выдерживает до +1500 градусов. В основе — силикат натрия. Он подходит для печей, каминов, дымоходов, котлов центрального отопления, монтажа и ремонта другого печного оборудования. Аналогичный материал есть и у Soudal.
• Красный термостойкий герметик Tytan — это кислотный высокотемпературный герметик для обустройства швов. Рабочий диапазон — от -65 до +260 градусов. Временно масса выдерживает до +315 градусов. Первая пленка схватывается на поверхности уже через 15 минут.
• Abro Red — это красный высокотемпературный герметик прокладок для авто. Он выпускается в небольших удобных тюбиках на 85 г со съемной насадкой. Рабочий режим — до +343 градусов. Тонкая насадка позволяет сформировать прокладку до 6 мм. Маслостойкий материал выдерживает сжатие, сдвиги и растяжения.
• «Момент Гермент» — это силиконовый термостойкий клей-герметик для высоких температур, до +315 градусов. Он устойчив к ультрафиолету и озону. Хорошо сцепляется даже со слабыми и пористыми основаниями. Используется в насосах, моторах, печах, дымовых трубах. Подходит для соединения нагревающихся элементов из металла. Оттенок — красно-коричневый.
• Высокотемпературный анаэробный фланцевый герметик Permatex нужен для жестких соединений при температурах до +204 градусов. Он подходит для плотно прилегающих швов до 0,5 мм. При нанесении не вызывает коррозии и не требует подтяжки крепежа.
• Loctite 5972 — однокомпонентный резьбовой высокотемпературный герметик темно-серого или черного цвета. Вязкая паста не твердеет полностью, поэтому подходит для уплотнения. Среди преимуществ — высокая адгезия к бумаге, металлу, пластику, пробке. Он используется для коробок передач, трубопроводов, коллекторов, систем обогрева.
• DoneDeal DD6785 — термостойкий состав для выхлопных систем, глушителя и выпускного коллектора. В составе — силикат натрия, глина, синтетические волокна и стальная пудра. Он выдерживает до +1400 градусов и твердеет в течение 3 часов. В частности, он устраняет выброс продуктов сгорания и отработанных газов из трещин и повреждений глушителей.
• Victor Reinz — это автомобильный высокотемпературный герметик без растворителей в составе. Он выпускается в двух вариациях: прозрачный для диапазона от -50 до +200 градусов и серый — для +300. В составе нет кислот, поэтому его можно использовать с пластиком, пластмассой, алюминием, электрическими компонентами.
• Высокотемпературный акриловый герметик «Огнеза» используется при обустройстве систем пожаробезопасности. Он относится к огнезащитным. Максимальная температура — до +1300 градусов. Устойчивость к огню — 2 часа. Такие термостойкие герметики применяются для монтажа кабельных проходок.
• Dow Corning Q3-1566 — это герметизирующий клей для духовки, плиты и другого нагревательного оборудования. Подходит для домашних и промышленных печей, котлов, нагревателей, керамических пуансонов, масляных поддонов, химических установок.

Для обратной проблемы тоже есть решения. Это морозостойкие герметики, которые позволяют работать при -30 градусах и даже ниже. В основном, они нужны для наружных работ в суровых климатических регионах.

Классификация

Продукция, стойкая к огню выпускается в различных формах: в плитах, листами, рулонами и есть группа неформатированных материалов. Кроме этого ее подразделяют на виды и по другим признакам:

По размерам и форме:

• клиновые и прямые малых, нормальных и больших размеров;
• фасонные простые, крупноблочные, сложные, весом более 60 килограммов;
• лабораторного или промышленного назначения.

По способу производства:

• производство огнеупорных материалов посредством распилки горных пород из заготовок;
• литые, выполненные по технологии жидкого литья;
• изготовление из пластичных масс с последующей допрессовкой;
• форматирование прессованием из порошков;
• изготовленные горячим прессованием;
• изготовленные посредством термопластического прессования;
• форматированные из горячего расплава.

По температурам деформации:

• от 1580 градусов С до 1770 градусов С – обычные огнеупорные;
• до 2 тысяч градусов С – высоко огнеупорные;
• до 3 тысяч градусов С – материалы с высшей огнеупорностью;
• более 3 тысяч градусов С – сверхогнеупорные.

По степени пористости:

• поры открыты, их объем не превышает 3% — особо плотные;
• поры открыты до 10% — высоко плотные;
• поры открыты, объем до 16% — плотные;
• поры открыты, до 20% — уплотненные;
• поры открыты, до 30% — средне плотные;
• общая пористость до 45% — низко плотные;
• общая пористость до 75% — высоко пористые;
• общая пористость более 75% — ультапористые.

Разновидности по составу:

• бескислородные;
• кремнеземнистые;
• карбидкремниевые;
• алюмосиликатные;
• оксидоуглеродистые;
• стекломагнезитовые;
• глиноземнистые;
• углеродистые;
• магнезиальные;
• оксидные;
• магнезиально-известковые;
• цирконистые;
• известковые;
• хромистые;
• магнезиально-силикатные.

Базальтовый огнеупорный изолятор

Область применения

Огнеупорные неформованные материалы, штучные изделия, благодаря набору востребованных учеными, специалистами проектных, строительных организаций, производственных предприятий, применяются в различных отраслях производства, науки:

• в стекольной, цементной промышленности;
• в металлургии черных, цветных металлов;
• в энергетике;
• в авиа, ракетостроении как при создании двигателей, так и в качестве защитных сверхтермостойких покрытий;
• в атомной промышленности;
• в производственных, учебных лабораториях – муфельные печи, огнеупорная посуда.

Розлив металла в огнеупорные ванны

Так, неформованные огнеупоры используют для создания, ремонта защитных покрытий – футеровок:

• Промышленных печей нагрева, обжига сырья – высокоглиноземистые смеси, шамот.
• Печей для производства кокса – обмазки.
• Ковшей для розлива стали, чугуна – магнезиальные, кремнеземные, высокоглиноземистые, массы.
• Электроиндукционных печей – периклазовые, корундовые торкрет-массы.
• Мартенов, дуговых печей – огнеупорные металлургические порошки.

Формованные огнеупоры, в виде различных по форме, толщине, размерам штучных изделий, используют следующим образом:

• Для выкладки подовых оснований, возведения стойких к высокой температуре стен, сводов, других элементов металлургических печей, конвертеров по выплавке черных, цветных сплавов, котлов ТЭЦ.
• Для создания надежной футеровки реакторов АЭС.
• Для защиты нагреваемых до сверхвысоких температур рабочих поверхностей двигателей самолетов, ракет.

При использовании штучных изделий в ходе выполнения защитных покрытий, возведения футеровочных кладок различного по назначению оборудования швы между ними тщательно, по всему объему заполняют неформованными огнеупорными материалами, обеспечивая целостность, а после первичного обжига в процессе эксплуатации – монолитности защитного слоя.

Кроме того, неформованные огнеупоры наносят сплошным слоем на кладки из штучных изделий, повышая толщину, следовательно, теплоизоляцию, огнестойкость такого «пирога»; а также на несущий конструктив зданий, сооружений, выполненный из металла, обеспечивая надежную, многочасовую огнезащиту металлических конструкций; а также заводских, монолитных конструкций из железобетона на особо важных пожароопасных объектах защиты.

Технические и эксплуатационные характеристики

Главное свойство таких материалов – огнеупорность, которое выражает температуру, при которой начинается процесс деформации. Относительно этого значения рассматривается эффективность их использования в тех или иных целях. Кроме этого параметра рассматриваются и другие. А именно – как ведет себя огнеупор под воздействием сильного нагревания:

• изменение формы и нарушение целостности изделия под нагрузкой при повышенных температурах;
• параметры усилия на сжатие при нагревании, они отражают устойчивость структуры;
• нейтральность к химическим воздействиям.

Огнеупорный картон МКРКЛ

Стекловата

Стекловата отличается от базальтового утеплителя тем, что изготавливается из отходов стекольной промышленности и боя стекол. Технология изготовления тоже сходна с производством каменной ваты. Стекловата является более пластичным негорючим утеплителем, чем базальтовая и поэтому ее чаще применяют для утепления круглых металлических труб дымоходов.

Чтобы произвести такое утепление, нужно изготовить цилиндрический кожух для трубы. С этой целью можно применять оцинкованную или нержавеющую листовую сталь. Сначала изготавливается как бы выкройка этой детали. При этом необходимо учесть, что кожух должен закрывать утеплитель по длине трубы от верхнего ее конца до чердачного перекрытия.

После изготовления развертки кожуха на стальной трубе закрепляется утеплитель. Для этого он обматывается вокруг дымохода и закрепляется вокруг хомутами из стальной ленты. Толщина утеплителя должна варьироваться от 50 до 100 мм в зависимости от климатических условий, в которых находится здание. Выкройка кожуха монтируется поверх утепляющего материала и закрепляется болтами или заклепками.

Сверху негорючий утеплитель из базальтовой ваты или стекловаты должен быть обязательно закрыт металлическими пластинами, а сам дымоход оборудуется колпаком или дефлектором для защиты от осадков.