Раствор для кладки печи: как изготовить своими руками или выбрать готовый?

Кладочный раствор (КР) для печи связывает между собой кирпичи, образуя из них конструкцию определенной формы, которая во время нагрева и охлаждения испытывает сильную температурную деформацию.

Поэтому раствор для кладки кирпичной печи сильно отличается от других кладочных цементных растворов, не рассчитанных на высокие температуры. Любая ошибка, допущенная при создании такого раствора, резко сокращает срок службы печи до ремонта, а также может стать причиной отравления дымом или пожара.

Разберемся, какой раствор нужен для укладки кирпича для печи в доме или бане, как приготовить печную песчано глиняную смесь своими руками и в каких пропорциях брать компоненты.

Для чего нужен кладочный раствор?

Любую кирпичную печь создают из отдельных элементов подобно конструктору, соединяя их друг с другом различным способом. Проникая в поры кладочного материала, КР связывает его с другими элементами сначала легко рвущимся пластичным слоем, а после высыхания по своей прочности приближается к кирпичу, что обеспечивает прочность всей конструкции.

Тем не менее, чем больше площадь соприкосновения, тем выше прочность готовой кладки, поэтому раствор не может заменить правильного расположения укладываемого материала.

Что происходит со смесью в печи?

После замешивания с раствором происходят 5 процессов, протекание каждого из которых напрямую зависит от состава раствора для кирпича.

Вот эти процессы:

1. Впитывание в кирпич.
2. Высыхание.
3. Нагрев.
4. Охлаждение.
5. Перегрев (результат перетопа).

Впитывание в кирпич

КР – это смесь трех основных компонентов:

• глины;
• песка;
• воды.

Глина – основной (вяжущий) элемент кладочного раствора, после высыхания она обретает прочность, сопоставимую с кирпичом, но сильно меняется в размерах, а также покрывается трещинами из-за неравномерной потери влаги. Песок является пластификатором и своего рода арматурой, которую охватывает со всех сторон глина. Вода же играет роль растворителя, переводя глину из твердого в жидкое состояние.

Во время нанесения на кирпичи водный раствор глины проникает в поры и после высыхания образует надежное соединение, прочность которого зависит от физических свойств глины и цельности структуры, образованной после потери воды.

Если в КР мало песка, то в процессе высыхания глина потрескается, а значит прочность кладки окажется заметно меньше ожидаемой. Кроме того, возрастет вероятность появления утечки дыма или подсоса воздуха, ведь часть трещин может оказаться сквозной.

Недостаточное количество воды лишит КР возможности полноценно проникать в поры, а значит снизит прочность кладки. Такое же происходит, если перед укладкой кирпича на место его забыли смочить водой – будучи очень гигроскопичным, он сразу же впитает часть жидкости из раствора, лишив его возможности проникнуть в поры, образовав устойчивую связь.

Если же воды слишком много, из-за чего КР представляет собой подобие кефира, то любой дефект физической формы кирпича приведет к нарушению кладки, ведь там образуется незаполненный раствором участок, а это утечка дыма или подсос воздуха.

Именно поэтому, чем хуже геометрия кирпича (подробней о том, как выбирать кирпич читайте тут), тем более густым должен быть кладочный раствор. При этом чем тоньше шов между кирпичами, тем меньше он подвержен температурной деформации, а значит легче переносит даже перегрев.

Высыхание

Во время сушки печи происходят те же процессы, что и при высыхании глины в естественных условиях. Чем меньше в ней пластификатора, тем сильней образование трещин и выше вероятность утечки дыма или подсоса воздуха. Но и избыток пластификатора не полезен, ведь он снижает прочность готовой кладки.

Процесс сушки занимает несколько недель, поэтому начинается после того, как КР проник в поры, образовав в них устойчивую связь. На этом этапе очень важна неподвижность всей конструкции, ведь даже малейший сдвиг разрушит монолитность сохнущей глины, а кладочный раствор покроется трещинами.

Нагрев

Во время нагрева КР, равно как и любое другое твердое тело, увеличивается в размерах под действием температурного расширения, которое зависит от пропорций исходных компонентов и в среднем коэффициент температурного расширения (КТР) составляет 6,5*10^-6/1С.

Примерно такое же температурное расширение у красного полнотелого глиняного кирпича, поэтому нагрев до этой температуры не приводит к критической разнице геометрических размеров и отслаиванию раствора от камня.

При этом нагреваются раствор и кладочный материал с одинаковой скоростью, ведь кирпич благодаря большой массе выступает в роли своеобразного теплоаккумулятора или теплового конденсатора, который впитывает в себя излишне тепло, тем самым замедляя общий нагрев. Этот эффект напрямую связан с тем, на какую из сторон печного кирпича направлено тепло.

Наименьшая скорость нагрева там, где огонь или проходящие раскаленные газы воздействуют на «тычок», то есть наиболее маленькую сторону кирпича, а наивысшая скорость нагрева там, где жар соприкасается с «постелью», то есть наиболее длиной и широкой стороной.

Поэтому при штатном нагреве температурное расширение кирпича и раствора можно считать одинаковым, ведь разница настолько несущественна, что не влияет на прочность крепления шва к кирпичу, а значит не разрушает кладку.

Охлаждение

Во время охлаждения все процессы, сопровождающие нагрев, протекают в обратную сторону. После окончания топки движение газов по дымоходам прекращается и они перестают влиять на температуру тела печи, а единственным источником тепла становятся сами кирпичи, разогретые до сотен градусов.

Поэтому кладочный раствор постоянно находится под их влиянием, а значит скорость температурного расширения, пусть даже отрицательного, одинакова и не влияет на прочность тела печи.

Перегрев

Если печь перетапливают, то кирпичи получают увеличенный запас тепла и нагреваются до заметно более высокой температуры, к примеру, вместо четырехсот градусов до восьмисот. Чем выше температура кладки, тем сильней разница в температурном расширении кирпича и раствора, поэтому для кладки высокотемпературных участков используют специальный огнеупорный раствор (мертель).

Кроме того, полнотелый красный кирпич, как и обычный КР, плохо переносит нагрев до температуры свыше семисот градусов и начинает разрушаться из-за внутреннего теплового расширения. Поэтому для кладки наиболее жарких участков печи или камина, например, топки, применяют кирпич и огнеупорную жаростойкую смесь на основе шамотной глины с максимально близким КТР.

Требования

При возведении печи от фундамента до дымовой трубы используют как минимум 3 типа растворов, к каждому из которых предъявляют собственные требования:

Изготовление своими руками

Изготовление цементно-песчаного раствора ничем не отличается от того, который делают для кладки рядного (стенового) кирпича, то есть на 3 части песка берут одну часть цемента и 0,3–0,75 частей воды. Количество воды зависит как от одинаковости размеров кладочного материала, так и от использования пластификаторов. Для повышения стойкости к влаге можно добавить жидкого стекла.

Поэтому достаточно высыпать содержимое мешка в чистую емкость, добавить требуемое количество воды и тщательно перемешать до образования однородной массы. Это относится как к обычному, так и высокотемпературному кладочному раствору.

Самостоятельное же приготовление обычного или высокотемпературного глинопесчаного раствора (ГПР) гораздо сложней. Во-первых, необходимо решить, где взять глину, а во-вторых, разобраться, как ее правильно приготовить и замесить. Если вы покупаете уже готовую к применению глину, расфасованную по мешкам, то на каждом мешке указано, сколько песка и воды требуется добавить для получения кладочного раствора.

Если же вы накопали глину в своем огороде или вам ее привезли с другого участка, то в процессе приготовления КР вам нужно будет выполнить эти действия:

1. Подготовить глину.
2. Подготовить песок.
3. Определить оптимальное соотношение глины и песка.
4. Соединить компоненты и перемешать до получения однородной массы.

Приготовление глины

Поговорим о приготовлении глины, о том, как определить ее жирность, в каких пропорциях навести и как проверить готовую смесь.

Глина расположена под плодородным (гумусовым) слоем почвы, поэтому высока вероятность содержания в ней различного мусора, от мелких, а порой и крупных камней, до растительных остатков. Эти вещества, попав в кладочный раствор, резко ухудшат его прочность.

Ведь КТР камней, вне зависимости от их размера, гораздо выше, чем у кирпича или КР, а значит при нагреве кладки такой камень разрушит ее. Остатки органики, под воздействием температуры в сотни градусов обуглятся и образуют пустоты, через которые возможны утечка дыма или подсос воздуха.

Чтобы подготовить глину, выполните эти операции:

1. Высушите ее.
2. Измельчите.
3. Просейте.
4. Замочите.
5. Отмучьте.
6. Удалите избыток воды.

В подавляющем большинстве случаев выкопанная из земли глина обладает слишком высокой влажностью, поэтому ее невозможно нормально измельчить и просеять.

Затем измельчите ее легкими ударами молотка или лопаты, дробите массу до тех пор, пока размер самых крупных кусков не станет меньше одного сантиметра.

Измельченный материал просеивайте через сито с размером ячеек 10х10 мм, так вы отделите от глины крупные камни и остатки растений. Затем высыпайте просеянный грунт в емкость с ровным дном и заливайте водой так, чтобы он был полностью ей покрыт. Через 2–3 часа, когда глина раскиснет, перемешивайте ее, превращая в жидкую однородную массу.

Тщательно перемешайте раствор и через минуту переливайте его в другую емкость, зачерпывая ведром или другой емкостью на 2–3 см выше дна и процеживая через сито с размером ячеек 1х1 мм.

Этот процесс выполняют дважды и называют отмучиванием глины. После второго переливания смеси оставьте ее на сутки, чтобы вяжущее вещество осело на дно, затем осторожно, стараясь не поднимать осадки, вычерпайте или слейте воду. Эту операцию выполняйте 3–4 раза, пока глина по консистенции не будет походить на густую сметану.

Подготовка песка

Чтобы подготовить песок, просейте его через сито с размером ячеек 5х5 мм, чтобы удалить попавшие в него камни и иной мусор, например, экскременты животных. После этого его можно использовать для приготовления раствора.

Но если есть возможность, приобретайте промытый речной или карьерный песок, в нем почти нет камней и если использовать его сразу же после покупки, то можно обойтись без просеивания.

Определение оптимальных пропорций

Поскольку глина из разных мест отличается по жирности, то и оптимальная пропорция для каждого материала будет своя. Чтобы определить ее, сделайте 4–6 пробных растворов с соотношением глины и песка от 1:1 до 1:5, затем слепите из них шарики диаметром 5 см и оставьте их сохнуть на защищенном от сквозняков и солнца месте. Время сушки трое суток.

Затем выполните две проверки:

• осмотрите все шарики – те, которые потрескались, содержат слишком мало песка;
• целые шарики поднимите на высоту 1,5 и отпустите, чтобы они упали на твердую поверхность, например, бетон, те, которые разобьются, содержат слишком много песка.

Если уцелели несколько шариков, то поднимите их на высоту 2 м и снова уроните на твердую поверхность. Уцелевший шарик сделан из раствора с оптимальными пропорциями песка и глины.

Соединение и перемешивание

Определившись с оптимальными пропорциями, насыпайте в глиняный раствор необходимое количество песка, затем перемешивайте с помощью мощной дрели с соответствующей насадкой. Перемешивайте раствор до получения однородной массы, затем регулируйте количество жидкости.

Помните, толщина шва должна превосходить максимальную разницу размеров между кирпичами на 2–3 мм, поэтому при необходимости отстаивайте раствор, чтобы убрать из него лишнюю жидкость, или добавляйте воду.

Где брать глину?

Для строительства недорогих печей используют глину, выкопанную в ближайшем карьере или огороде, но главный минус такого подхода в том, что ее химический состав неизвестен.

Если в ней много извести, то коэффициент теплового расширения окажется заметно выше, чем у кирпича, а значит кладка быстро разрушится. Кроме того, не всегда есть возможность посетить карьер или огород, а покупать готовую смесь для кладки кирпича нет никакого желания.

Покупать глину, расфасованную в мешки, очень дорого, ведь она стоит не намного дешевле кладочного раствора, поэтому можно обратиться к тем, кто возит ее грузовиками и набрать у них несколько мешков материала за пару сотен рублей.

Если же вы хотите сделать огнеупорную кладочную смесь своими руками, то придется покупать фасованную глину, ведь найти ее в карьере или огороде непросто. Стоимость двадцатикилограммового мешка составляет 400–1000 рублей, в зависимости от производителя и места покупки.

Еще одним преимуществом мертеля является оптимальное соотношение песка и глины, а значит вам уже не придется экспериментировать с ней.

Можно ли самому сделать огнеупорную смесь?

Если вы по каким-то причинам не желаете использовать готовый мертель, то можно купить шамотную глину, стоимость двадцатикилограммового мешка которой составляет 400–4000 рублей, а также приобрести мелкий промытый песок.

Будьте внимательны, выбирая такую глину, ведь нередко в мешке с надписью «глина шамотная» находится мертель. Чтобы проверить содержимое, читайте инструкцию на упаковке. Если там написано, сколько песка добавить, то перед вами именно глина, если же указано лишь количество воды, то мертель.

Таким образом, необходимо внимательно разобраться, что добавляют в глину, как ее подготовить и развести.

Срок хранения готового раствора

Время жизни цементного раствора составляет 45–120 минут, после чего в нем начинаются процессы схватывания (гидратации), в результате чего цемент, под воздействием воды, превращается в бетонный камень. Время жизни ГПР не ограничено, ведь химического преобразования глины не происходит, она лишь постепенно теряет влагу.

Когда глинопесчаная смесь становится слишком густой, достаточно добавить немного воды и перемешать, после чего он снова готов к применению. Поэтому готовый раствор можно хранить годами без потери его свойств, добавляя в него перед применением воду.

Можно ли использовать мертель?

Температурное расширение шамотного кирпича немного меньше, чем у красного и составляет 5*10^-6/1С. Мертель обладает максимально близким к этому КТР, поэтому использовать его для кладки красного кирпича можно, ведь максимальный нагрев не превышает 700 градусов.

Однако при перетопе мертель ведет себя гораздо хуже обычного ГПР, к тому же, обходится во много раз дороже. Все это позволяет сделать вывод – мертель менее надежен при кладке тела печи (красный кирпич) и эта смесь обходится заметно дороже, поэтому лучше использовать его только как раствор для кладки шамотного кирпича и внешних стенок печи.

Цементный раствор для кладки тела печи и шамотного ядра

КТР цементно-песчаного раствора почти в 2 раза выше, чем у красного кирпича и составляет 1*10^-5/1С, поэтому даже при несильном нагреве кладка будет покрываться трещинами из-за различного температурного расширения.

Поэтому использовать растворы на основе цемента можно только для кладки кирпичей, расположенных ниже зоны нагрева, то есть дна зольной камеры и фундамента, а также верхней части дымовой трубы, потому что нагрев кирпичей там не превышает 100 градусов.

Кладка фундамента и верхней части дымовой трубы

Кладочные растворы на основе обычной и высокотемпературной глины обладают меньшей прочностью, чем цементные, а также крайне плохо противостоят сырости и воде, поэтому подходят только для кладки тела печи и проходящей через чердак части дымовой трубы.

Попытка сложить из этого раствора верхнюю часть печи приведет к ее разрушению после первого же дождя.

Можно ли использовать известковый раствор?

Растворы на основе извести и цемента обладают высоким КТР, поэтому их нельзя применять в местах сильного нагрева. Зато для кладки фундамента и верхней части дымовой трубы применение известкового раствора идеально, цемент придает смеси прочность после застывания, а известь делает их более пластичными, благодаря чему работать с ними гораздо комфортней.

Что лучше – самодельная или готовая смесь?

Самодельный кладочный раствор на основе глины крайне требователен к правильному соотношению основных компонентов, что занимает несколько дней и требует серьезных физических усилий, зато обходится крайне дешево.

Поэтому его предпочтительней применять при строительстве печей простых конструкций без всяких украшений и с последующим оштукатуриванием или кожухованием (обшивкой металлом). Если же вы хотите сделать печь сложной конструкции с красивыми швами, лучше использовать готовые смеси, это обойдется заметно дороже, зато качество кладки и ее внешний вид будут гораздо лучше.

Средняя стоимость одного мешка (20 кг) готового кладочного раствора, например, от российской компании Терракот составляет 600 рублей, то есть покупка одного килограмма обойдется в 30 рублей.

Для возведения печи потребуется 5–30 мешков, в зависимости от ее типа и качества кирпича, поэтому расходы на раствор вряд ли превысят 20 тысяч рублей.

Стоимость кладки примитивной деревенской «Шведки» редко превышает 40 тысяч рублей, поэтому использовать дорогую смесь нет никакого смысла, однако цена возведения красивой эффективной печи нередко обходится в 500 тысяч рублей и выше, поэтому нет никакого смысла экономить на растворе.

Нужны ли другие ингредиенты?

Кладочный раствор для тела печи и шамотного ядра делают только из песчано глинистой смеси, ведь она обеспечивает достаточную прочность и оптимальный КТР. Любые добавки увеличивают КТР, а значит ухудшают качество кладки и сокращают срок службы всей конструкции. А вот в смеси для возведения фундамента или наружной части дымовой трубы можно добавлять различные ингредиенты.

К примеру:

• известь делает раствор более пластичным;
• цемент увеличивает прочность и делает раствор термостойким;
• жидкое стекло повышает устойчивость к влаге.

Как сделать раствор для обмазки/штукатурки печи?

Основное отличие кладочного и штукатурного растворов заключается в количестве песка – кладочный материал медленно теряет влагу, ведь с двух сторон он закрыт кирпичами, смесь для обмазки прилегает к печи лишь одной стороной.

К примеру, оптимальное соотношение ГПР для кладки составляет 1:3, а для штукатурки 1:4–1:5.

В деревнях печи нередко обмазывают не глинопесчаными растворами, а смесью конского или коровьего навоза с соломой. После высыхания такая смесь полностью теряет неприятный запах, а при появлении трещин в кладке успешно блокирует прорыв дымовых газов и подсос воздуха благодаря своей пластичности.

Видео по теме

В видео ролике показан процесс подготовки и замеса раствора из глины с нужными пропорциями для кладки каминов и кирпичной печи, в том числе, в бане:

В следующем видео показано, как приготовить лучший раствор для ремонта печей из кирпича, который подойдет и для кладки некоторых их частей:

Заключение

Качественный кладочный раствор является одним из залогов появления эффективной надежной печи.

Теперь вы знаете:

• на какие растворы кладут печи опытные печники;
• какие кладочные растворы (смеси) лучше использовать при строительстве печей;
• какие требования предъявляют к таким смесям;
• что происходит к ними во время топки печи;
• как самому делать раствор и приготовить для него глину;
• какую глину используют и чем ее заменить;
• что лучше – использовать готовые смеси или делать их самому.