Как правильно класть шамотный кирпич?
Многие печники, самостройщики и даже заказчики, реализующие мои проекты, интересуются – как правильно класть шамотный кирпич. Мне часто приходится отвечать на вопросы: на каком растворе класть шамот, как приготовить этот раствор, можно ли использовать для кладки шамотного ядра такую-то смесь, какой толщины делать швы и многие другие. Я занимаюсь проектированием печей для кулинарии — русских, помпейских, мангалов, плит под казан и т. п. В качества топлива в моих печах используются сухие дрова. Температура внутри топливника вряд ли может превысить 800 оС. Это слишком высокая температура, чтобы ее выдержал современный керамический кирпич, поэтому внутрення часть топливников во всех моих проектах выполняется из шамотного кирпича, который необходимо укладывать на смесях с аналогичными физико-химическими свойствами. Наиболее распространенная смесь для кладки огнеупорного кирпича — мертель МШ-28, представляющий собой смесь порошка огнеупорной глины и молотого шамота (обожженой шамотной глины). Мертель спекается при температуре от 1200 оС, которая без специальных ухищрений не может быть достигнута в дровяной печи. Поэтому если кладку вести на мертеле, затворенном на обычной воде, то он постепенно высыпается из шва, что негативно влияет на прочность изделия и газоплотность швов. Для устранения этого недостатка в воду, используемую для затворения кладочной смеси, добавляют жидкое стекло (силикат натрия или кальция). Швы получаются более прочными и не подвержены высыпанию.
В состав мертеля входит огнеупорная глина, которая после высыхания раствора связывает частички заполнителя (молотого шамота). Для того, чтобы эта связь была прочнее, глину перед употреблением следует насытить водой. Производители рекомендуют растворам, затворенным на готовых смесях, выстоять в течение нескольких (от шести) часов. Если в жидкость добавлено жидкое стекло, то раствор должен находиться в герметичной емкости. Непосредственно перед применением раствора, для обеспечения его требуемой консистенции (жидкая сметана) в него следует добавить некоторое количество жидкости и еще раз тщательно перемешать.
Шамотные кирпичи в том виде, как они поступают на объект, покрыты хорошим слоем шамотной пыли, также на них могут осесть различные загрязнители. Адгезия загрязненного кирпича к раствору плохо прогнозируема, как правило, хуже чем у чистого. Поэтому перед укладкой шамотный кирпич должен быть очищен от загрязнений. Не стоит его замачивать, достаточно протереть чистой влажной тряпочкой. См. видео, начиная с 1 мин. 50с.
После завершения грунтовки поверхностей на них наносится раствор и кирпич осаживается (пристукивается киянкой или молотком). При этом толщина швов должна быть не более 3мм.
Для демонстрации необходимости грунтовки кирпича и оценки влияния на качество шамотной кладки добавления жидкого стекла был проведен эксперимент. Было склеено 9 образцов из пластин Боровичевского шамотного кирпича ШБ-8 размером 250х20 мм на мертель МШ-28, затворенный на смеси воды и жидкого стекла. Содержание жидкого стекла в жидкости, используемой для затворения мертеля, было – 0, 5, 10, 25, 50, 90, 100 объемных процентов. Для всех концентраций жидкого стекла были сделаны образцы, склеенные по «правильной» технологии, т. е. протирка влажной тряпкой, грунтовка жидким раствором мертеля, склеивание методом выдавливания. Образцы были высушены в течение месяца
Зачем штукатурить печь
В состав материалов русской печи входят:
- глина;
- огнеупорный (шамотный) кирпич;
- железо (дверцы, решетка, колосники).
Каждый имеет свою температуру нагревания, расширения, теплопроводность.
Да, действительно допускается оставлять печь без отделки, но уже спустя короткое время потеряет аккуратный вид по цветным швам. Если кладка выполнялась на скорую руку, то начнут появляться трещины.
Кроме того, процедура актуальна в таких случаях:
- Печь выложена неаккуратно. Смесь поможет выровнять уголки, бока.
- Старое покрытие начало трескаться, отпадать.
- Для повышения прочности стен – увеличится их толщина.
- Улучшения теплоемкости. В бане или доме дольше будет сохраняться тепло.
- Швы заполнялись смесью на натуральной основе, из-за чего там поселились насекомые.
- В помещении изменили дизайн интерьера, поэтому мебель нужно оформить в соответствующем стиле.
- Повышает уровень пожарной безопасности. Не дает через щели в кирпичной кладке проникать в дом угарному газу, дыму.
Маркировка
Для удобства классификации и простоты в выборе этого строительного материала, была разработана маркировка, благодаря которой можно сразу определить свойства материала. Она отражает размеры изделий, температурные свойства и технические характеристики.
Наиболее популярные марки шамотного кирпича: ША, ШБ, ШАК, ШУС, ШВ, ПВ и ПБ.
На примере бруска с маркировкой ШБ 5 СЛ расшифруем данные от производителя.
Ш – буква, говорящая о принадлежности изделия к виду шамотных алюмосиликатных кирпичей; Б – кирпич, выполненный по требованиям ГОСТа, и относящийся к классу огнеупорности Б. Существует также класс А.
Шамотный кирпич класса А выдерживает температуру до 1350 С, а класс Б – 1400 С.
Отметка о ГОСТе гарантирует соответствие строительного изделия перечню из заданных параметров: целостность, соблюдение размеров, прочность, температура эксплуатации.
Если на этом месте находится цифра, без присутствия буквы после Ш, значит, что шамотный кирпич был произведен по ТУ производителя.
Сама цифра означает геометрические параметры, указанные в таблице ниже. Т. е. наш пример соответствует размерам 230х114х65 мм.
СЛ – указывает на производителя изделия. СЛ здесь – Сухоложский огнеупорный завод, а БГ – Богдановичский.
Есть и более глубокая классификация внутри каждой марки: по форме, размеру, теплопроводности.
Таблица с распространенными видами шамотных кирпичей, согласно ГОСТу 8691-73:
Кроме стандартной прямоугольной формы кирпича шамотного, существует еще трапециевидная и клиновая.
Так что же делать?
Для кладки шамотного кирпича используют специальный глиняный раствор. Многие из вас слышали о нем, кто-то видел, и лишь единицы работали с ним. Поэтому я расскажу о его особенностях.
Я рекомендую использовать так называемые жирные образцы данного вида смеси, так как при высыхании они всего лишь немного растрескиваются. От этого никуда не деться, потому что добиться максимально приемлемой консистенции у вас не получится. Эталона в данном вопросе не существует, и мы можем только бесконечно стараться приблизиться к идеалу.
Глина должна быть не обыкновенная, которую вы нашли на озере возле родительского дома, а огнестойкая. Из такой еще в древности делали посуду, которая застывала при термообработке в печи. Она имеет светло-коричневый цвет и довольно твердая в нормальном состоянии. Перед покупкой проконсультируйтесь у знакомых, которые сталкивались с подобной проблемой, о месте приобретения, чтобы не попасть на некачественное сырье.
Немного выше я вспоминал про доброжелателей, которые не имеют ни малейшего представления об этом вопросе. Несколько раз я натыкался на статьи, в которых было написано, что дымоход можно делать при помощи растворов стандартного вида. Это правдиво, но только не весь, а лишь его верхнюю часть. На расстоянии полутора метра от места, где сосредоточен огонь, все должно быть обработано именно глиняным видом. О последствиях я расскажу немного позже.
Характеристики огнеупорного кирпича
Очень много подделок данного вида камня присутствует на просторах современного интернета. В связи с этим я сразу же хочу вас обезопасить и посоветовать приобретать его только в специализированных магазинах, строительных гипермаркетах или других таких местах, в которых вы сможете его потрогать и оценить качество.
Первое, что вам нужно знать — это то, что он обязательно должен иметь бежевый цвет. Оттенок не должен быть блеклым или, наоборот, насыщенным, это свидетельствует о браке или обмане. Вес каждого кирпича составляет примерно три килограмма. Материал не должен иметь полостей или каких-либо других отверстий. Попадание воздуха чревато понижением показателей термостойкости и, следовательно, приводит к негодности продукта. Размеры стандартного образца не превышают 25 сантиметров в длину, 12 в ширину и 6,5 в высоту.
Проверить его способности в магазине вы, увы, не сможете, поэтому хотя бы поинтересуйтесь у продавца информацией по данному вопросу. Если он ответит, что предоставляемый ими на продажу шамотовый кирпич имеет высокую термостойкость и низкую теплопроводность, то вы с легкостью можете отдать предпочтение обсуждаемому виду материала. Именно такой продукт вам потребуется.
Используемые виды
теплопроводность кирпичной стены
Актуальность именно такого выбора подтверждается его неоспоримыми преимуществами. Среди них экологичность, морозостойкость, пожароустойчивость — и все это уже не говоря о прочности и долгой службе, которая подразумевается априори
Наряду с этим при возведении объектов важно учитывать теплопроводность кирпичной стены
В настоящее время активно распространены несколько видов. Среди них выделяют следующие:
Подобные блоки могут быть самой различной формы и фактуры. Похожи они только своими геометрическими параметрами. На самом деле различия гораздо глубже:
- В составе керамического лежит глина и различные добавки.
- Силикатный получают из кварцевого песка, извести и воды.
Теплопроводность красного кирпича (керамического типа) имеет настоящее народное признание. И это неспроста: он встречается в самых различных интерпретациях (пусто- и полнотелый, облицовочный и имеющий интересную фактуру), но каждое из них будет уникальным и подойдет для возведения любого типа зданий.
Замешивание и проверка качества
Сначала в корыто насыпается глина. Ее следует залить водой в небольшом объеме. Глину оставляют на период от шести часов до двух суток, чтобы она размокла. На протяжении этого времени ее перемешивают. Например, можно надеть резиновую обувь и потоптать глину. Воды нужно брать 1/4 часть от имеющегося объема сырья. Далее добавляется просеянный песок. Всю смесь перемешивают лопатой. Проверить консистенцию можно по поведению массы. Если раствор с лопаты сползает медленно, то перемешивание можно завершить. Для определения пластичности следует слепить небольшой жгутик длиной 20, а толщиной 1,5 см. Его следует соединить вокруг пятисантиметровой деревянной заготовки. Вытягиваться жгутик должен равномерно. Если он порвался, то концы должны быть острыми. Если на сгибе отсутствуют трещины, то раствор слишком жирный. Соответственно, при наличии многочисленных разрывов масса «тощая». Во втором случае следует добавить глину, а в первом – песок. В результате необходимо получить на сгибе несколько небольших трещинок.
Сколько воды в раствор?
На этом этапе определяем точное количество воды и уточняем долю песка в растворе. Дело в том, что нормальная жирность раствора – понятие довольно-таки растяжимое. Наше дело, раз уж беремся работать для себя, добиться в пределах оптимума жирности его максимальной прочности и газоплотности.
Для продолжения испытаний из остатка глины делаем пробный замес. На подготовленном песке, см. ниже, и хорошей воде! Способ тот же, что и для проб на жирность, см. выше. Не забудьте перед добавкой песка глиняную массу продавить сквозь сито!
Сразу после замеса проверяем текучесть раствора. Если ложбина за кельмой рвется (поз. 1 на рис.), воды нужно добавить. Если заплывает (поз. 2), нужно раствор отстоять, а выдавленный шлам (поз. 4) аккуратно слить в мерную посуду. Сравнив объем шлама с количеством воды, которым изначально затворялась глина, получим точную ее дозу на рабочий замес. Если же воды пришлось сразу точно в меру, за кельмой потянется ровный след с четкими краями, поз. 3.
Осталось уточнить долю песка. Это делается омакиванием кельмы. В случае пережиренного раствора, тощие мы исключили ранее, на кельме останется сплошной струйчатый слой, поз. 5, тогда нужно добавить песка. Самый лучший раствор – чуть-чуть зажиренный, от него на кельме остается тонюсенький слой с узорными разводами, сквозь который просвечивает металл, поз. 6.
Как сложить топку печи своими руками
Топка печи состоит из поддувала (зольника) с дверцей, колосниковой решетки и топочной камеры (топливника) с дверцей.
Размеры определяются исходя из объема дров для одновременной загрузки. По ширине топочная камера равна её дверце или немного шире с обеих сторон.
Высота топливника должна способствовать полному сгоранию топлива, что достигается наличием в камере свободного места после загрузки дров. Рекомендуемая высота 80—100 см.
Справка. Глубина печной топки должна вмещать горючий материал по длине, иных ограничений нет.
Топочная камера соединяется с зольником посредством колосниковой решетки. Последняя предназначена для подачи воздуха во время горения и сбора золы. При установке решетки необходимо её заглубить ниже уровня топочной дверцы, чтобы не допустить выпадения на пол горящих углей.
Топливник должен иметь скосы в направлении колосников для перемещения золы в поддувало. Зазор между кладкой и колосниковой решеткой должен быть не менее 5 мм, чтобы исключить разрыв кирпича в результате разности расширений кирпичного материала и металла при высокой температуре.
Выбор материалов для кладки и перекрытия, чем обработать конструкцию
Конструкция изготавливается из глиняного красного кирпича с облицовкой (футеровкой) огнеупорным материалом
При выборе кирпичного материала необходимо обратить внимание на то, чтобы он не был пережжёным или с трещинами. Качественный кирпич, подходящий для печной кладки, имеет ровные грани, острые кромки и равномерный цвет, при постукивании раздается чистый почти металлический звук
Внимание! Силикатный кирпич для строительства устройства не подходит. Потребуются следующие материалы:
Потребуются следующие материалы:
- красный кирпич — для стен;
- огнеупорный и клиновидный (шамотный) кирпич — для футеровки и формирования перекрытия;
Фото 1. Огнеупорный кирпич, использующийся для кладки топки печи. Перед применением материала необходимо убедиться в его целостности.
- глина, песок, вода — для раствора;
- чугунная колосниковая решетка;
- дверцы топочной камеры и поддувала;
- стальные полосы или проволоки — для крепления дверок;
- асбестовый лист — для несгораемой прокладки между кладкой и дверцами.
Для соединения печной кладки можно купить готовую смесь или приготовить раствор самостоятельно. В зоне высоких температур применяются составы исключительно из красной глины, песка и чистой воды. Качество раствора зависит от вязкости, пластичности и жирности глины. Песок для постройки должен быть без грязи и примесей.
Подготовка инструментов
Изготовить конструкцию своими руками позволит необходимый набор инструментов:
печной молоток;
- мастерок — для нанесения раствора;
- большая емкость — для приготовления раствора;
- строительный уровень — для контроля правильности кладки;
- измерительные приборы — линейка, рулетка, угольник;
- отвесы — для определения наружного контура.
Как правильно перекрыть топку и сделать свод кирпичной печи
Для возведения топки должна быть определена точная схема будущей печи и заложен фундамент со слоем гидроизоляции.
Перед кладкой на раствор нужно собрать конструкцию без него — для точной подгонки кирпичей по размеру.
Поэтапно постройка выглядит так:
- Готовят раствор.
- Первый ряд укладывают на фундамент без зазоров и образуют под печи.
- На втором ряду начинают формирование зольника и крепление его дверцы. Для этого размечают центр будущей топки и размещают поддувало строго под ним. Через отверстия в рамке дверцы пропускают гибкую проволоку и скручивают её концы жгутом. Проволочные жгуты закрепляют в слое кладки.
- Формируют контур поддувала и место укладки колосниковой решетки.
- Закрепляют топочную дверцу при помощи проволоки. Рамку дверцы изолируют прокладкой из негорючего материала.
- Формируют стены топливника и свод с отверстием для подсоединения дымохода.
- Выполняют футеровку топочной камеры огнеупорным кирпичом.
Важно! При постройке нельзя перевязывать простой кирпич и огнеупорный из-за разного коэффициента расширения. При нагревании такая кладка лопнет
Как правильно приготовить глиняный раствор
Шамотную глину перед использованием замачивают. Материал заливают водой, чтобы она полностью покрывал глиняный порошок. Ингредиенты тщательно перемешивают, чтобы не осталось комочков и сухой глины в углах сосуда. Емкость герметично укрывают и оставляют на три дня.
Этапы изготовления: развести смесь для строительства своими руками
Для приготовления понадобится большой сосуд, холодная вода, мешалка, миксер, шамотная глина, шамотный песок (щебень) или кварцевый песок. Существуют разные рецепты составов из шамота:
- 1 мера шамотной глины, 2-4 меры шамотного песка, щебня;
- 1 мера шамотной глины, 3-5 мер кварцевого песка.
Количество воды и берут точно в соответствии с инструкцией от производителя шамота. Температура в помещении — от плюс 5 градусов и выше (до плюс 60 градусов).
- В емкость насыпают глину.
- Поверх глины насыпают наполнители (песок, щебень).
- Поверх сухих ингредиентов наливают воду.
- Массу перемешивают лопаткой или строительным миксером.
- Емкость закрывают, чтобы избежать излишнего испарения воды, и оставляют на трое суток.
- Через указанное время пасту еще раз тщательно перемешивают и приступают к кладке.
Справка. Готовые шамотные смеси разводят согласно рекомендациям производителя. Сложные составы, в которые входят химические добавки, стекловолокно, термостойкие клеи, пластификаторы, цемент, не требуют длительного замачивания. Такие растворы готовы к работе уже через 20-25 минут после замешивания.
Так, чтобы подготовить к работе «Смесь кладочную глино-шамотную жаропрочную» от производителя Terrakot, понадобится емкость, миксер, мешалка, чистая прохладная вода. На килограмм порошка берут 240 мл воды, в соответствии с инструкцией на пакете.
- Смесь из мешка насыпают в бак.
- В сосуд наливают воду, раствор замешивают лопаткой и миксером.
- Пасту выдерживают 20 минут, еще раз перемешивают и используют для кладки. При необходимости в нее добавляют немного воды, чтобы добиться нужной консистенции раствора.
Результаты испытаний (шамот)
Протокол испытаний. Февраль 11
Огнеупорный строительный материал
Обозначение пробы: ША-5
Размеры: 230 x 114 x 66,5 мм
Вес: 3,56 кг
Цвет: желтоватый
Влагопоглощение, плотность и открытая пористость
| Сухой вес, г | Влажный вес, г | Вес под водой, г | Влагопоглощение, % | Плотность, г/см3 | Открытая пористость, % |
| 28,80 | 31,75 | 17,92 | 10,24 | 2,082 | 21,33 |
| 32,12 | 35,46 | 20,02 | 10,40 | 2,080 | 21,63 |
| 33,58 | 37,12 | 20,92 | 10,54 | 2,073 | 21,85 |
| 24,50 | 27,12 | 15,28 | 10,69 | 2,069 | 22,13 |
| 28,16 | 31,16 | 17,55 | 10,65 | 2,069 | 22,04 |
| Среднее значение: | 10,51 | 2,075 | 21,80 |
Прочность на изгиб, мПа
| Расстояние между опорами, мм | Высота, мм | Ширина, мм | Разрушающая нагрузка, Н | Прочность на изгиб, мПа |
| 50 | 19,61 | 25,70 | 844 | 6,40 |
| 50 | 20,54 | 25,80 | 1054 | 7,26 |
| 50 | 19,71 | 25,94 | 825 | 6,14 |
| 50 | 18,81 | 26,10 | 754 | 6,12 |
| 50 | 19,16 | 25,99 | 795 | 6,25 |
| Среднее значение: | 6,44 |
Анализ расширения-усадки
| a max | a сред. | a 200°C | a 573°C | DL max | DL 1000 |
| 8,81 | 7,20 | 8,81 | 7,33 | 0,593-1018°С | 0,591 |
Устойчивость к перпадам температур, циклы 10, 16, 30
Безопасность конструкции
Нарушение технологии печной кладки на любом этапе строительства может привести к опасности при использовании топки. Главной ошибкой может стать неправильная закладка фундамента.
Основные признаки неисправностей, которые возникают при неверно заложенном фундаменте:
- Разрушается свод топливника.
- Выпадают дверцы.
- Высыпается горящий уголь.
- Кирпичная кладка трескается насквозь по всей площади печи.
- Приходят в негодность дымовые трубы.
Топить печь в таком состоянии нельзя — высока угроза появления пожара и отравления людей дымовыми газами. Поломки, вызванные именно непригодным фундаментом, исправить невозможно. Придется разбирать печь целиком и строить все элементы заново.
Характеристики огнеустойчивой глины
Особенности изготовления, упаковки, транспортировке, хранения огнеустойчивого шамота установлены ГОСТ 3226-93 «Глины формовочные огнеупорные. Общие технические условия», 6137-2015, 6137-8 «Мертели огнеупорные алюмосиликатные. Технические условия».
В водонепроницаемых пакетах при правильном складировании и хороших условиях глина сохраняет свои качества на протяжении трёх лет
Важно, чтобы заводские упаковки сохраняли свою целостность. Шамот может стать непригодным из-за чрезмерно влажного воздуха, низких температур
При попадании воды огнеупорная глина затвердевает.
- Для разных целей (изготовления сувениров, посуды, строительных материалов и растворов) выпускается шамотная крошка размером 0,3 – 2,4 мм прочностью 12 – 24 Н/кв. мм.
- Жаростойкость материала очень высокая: свыше 1800 градусов.
- Высокообожжённые глины обладают влагопоглощением до 10 %, низкообожжённые поглощают 24 % влаги. Допустимый уровень влажности – 5%.
Кладочные огнеустойчивые растворы затвердевают на второй день. Высыхают полностью, каменеют на 28-й.
Приготовление раствора для кладки шамотного кирпича
Огнеупорная кладка проводится только на песчано-глинистом растворе или же без него совсем.
Смесь для раствора для огнеупорной кладки можно приобрести готовую. Она носит название шамотного мертеля, а можно приготовить ее самостоятельно.
Таблица соотношений компонентов раствора с учетом швов.
Шамотный мертель представляет собой специальный сухой тонкоизмельченный огнеупорный порошок. Чтобы получить готовый раствор, его достаточно смешать с определенным количеством воды, тщательно перемешивая с помощью электродрели или промышленного миксера. Его консистенция по своей густоте должна напоминать консистенцию сметаны. Готовому раствору необходимо дать время около часа для того, чтобы он настоялся.
После этого его нужно еще раз перемешать. Чтобы повысить его прочность, рекомендуется добавить в него портландцемент в пропорции около 1/6 части по соотношению со всей массой.
Главное требование к такому раствору его состав должен быть максимально приближен к составу, а также к шлако- газо- и огнестойкости огнеупорного кирпича, который будет на него класться.
Несмотря на то что использование мертеля поможет сэкономить время и силы, кладка на него, изготовленного из такого порошка, может показать нежелательно высокий уровень усадки, соответственно, лучше всего приготовить его своими руками.
Для приготовления огнеупорного раствора для кладки понадобится:
- молотая огнеупорная глина,
- шамотный песок,
- вода.
Процесс замешивания раствора несложен, но требует ответственного подхода.
Станок для резки кирпича и камня.
Огнеупорную глину необходимо замочить на срок от 12 часов до 3 дней в таком количестве воды, чтобы она покрыла глину полностью. Глину нужно периодически перемешивать.
По истечении этого срока необходимо протереть замоченную глину через сито с делением ячеек 3х3 мм.
После этого добавляется песок, который предварительно был просеян через сито с мелкими ячейками.
Идеальная пропорция раствора одна часть огнеупорной глины к двум частям шамотного песка.
Когда глина с песком будут тщательно перемешаны, нужно добавить воду. Вода добавляется небольшими порциями, а раствор постоянно размешивается. Добавлять воду нужно до тех пор, пока раствор не приобретет густую сметанообразную консистенцию.
Для того чтобы увеличить прочность раствора, можно добавить в него 100-150 г соли на ведро раствора, полмастерка цемента марки 150 или же около 3% жидкого стекла.
Преимущества
По сравнению с традиционным цементно-песчаным раствором или красной глиной, клей для огнеупорного кирпча обладает следующими достоинствами:
- Устойчивость к воздействию внешней среды и химических соединений.
- Пластичность, что позволяет заполнять небольшие сколы на кирпиче и корректировать кладку в течении 5-15 минут после нанесения.
- Сохранение толщины швов, благодаря чему усадка практически отсутствует.
- Термостойкость готовой конструкции близка к 1400 °С.
Состав клея у различных производителей может немного отличаться, но во всех смесях присутствуют: цемент, шамотные волокна, песок, минеральные добавки и синтетические компоненты. Сегодня на рынке популярна продукция Профикс, Терракот и Scanmix Fire.
