Читайте в статье
Огнеупорные шамотные кирпичи (ШК) используют для футеровки топливников (создания шамотного ядра) дровяных и угольных печей, это продлевает срок службы этих конструкций до капитального ремонта и повышает их коэффициент полезного действия (КПД).
Для того, чтобы футеровка долго служила, шамотные кирпичи должны соответствовать определенным требованиям, прописанным в различных нормативных документах.
Для чего нужен шамотный кирпич?
Максимальная температура, которую выдерживает ШК, составляет 1500–1800 градусов (зависит от марки), благодаря чему сгорающие в топке печи дрова или уголь не способны критически навредить футеровке, чего нельзя сказать о стенках из керамического кирпича (КК).
Жаростойкость керамического кирпича даже высокопрочных марок, так называемого «печного», не превышает 800 градусов, тогда как температура дров при правильном горении составляет 900, а угля 1000–1100 градусов, что заметно больше.
Чем ШК отличается от керамического и «печного»?
В Российской империи выпускали особый вид КК, который называли «печным», он отличался более высоким качеством и повышенной жаростойкостью, однако стоимость его производства была такова, что позволить постройку печи из этого материала могли лишь состоятельные люди.
Но даже такой кирпич подходил для строительства лишь кирпичных печей, а в угольных быстро разрушался, поэтому требовался новый материал, с немного другими свойствами — с более высокой жаростойкостью, каким и стал ШК.
После футеровки им топливника угольной печи ее уже не требовалось чинить каждые 2–3 года, что означало, что при соблюдении режима топки шамотный кирпич служил 10–30 лет.
Основные характеристики ШК
Основными характеристиками шамотного кирпича, которые наиболее важны для печников, являются:
- жаростойкость;
- геометрические размеры;
- форма.
Жаростойкость, то есть способность переносить высокие температуры без разрушения, зависит от химического состава ШК и прописана в «ГОСТ 390-2018 Межгосударственный стандарт Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения».
Таблица 1. Зависимость жаростойкости от марки
Марка | Тип | Максимальная температура градусов Цельсия |
ШАК | Шамотные | 1710 |
ША | Шамотные | 1690 |
ШБ | Шамотные | 1650 |
ШВ | Шамотные | 1630 |
ШУС | Шамотные | 1580 |
ПКБ | Полукислые | 1670 |
ПКВ | Полукислые | 1580 |
Геометрические размеры и форма прописаны в «ГОСТ 8691–2018 Изделия огнеупорные общего назначения. Форма и размеры».
Согласно этому документу, формой шамотных кирпичей, за исключением клиновых, является прямоугольный параллелепипед, клиновый же является изделием с шестью гранями, из которых две противолежащие имеют форму трапеции, остальные — прямоугольника.
Размеры же зависят от обозначения (марки) ШК и составляют для нормального кирпича:
- длина 230–345 мм;
- ширина 114–150 мм;
- толщина 40–100 мм.
Помимо нормального (одинарного) размера, встречаются следующие:
- Полуторный – ширина увеличена в 1,5 раза.
- Двойной – ширина увеличена в 2 раза.
- Трехчетвертной – длина составляет ¾ от длины нормального.
- Лещадка – толщина вдвое меньше, чем у нормального.
- Плита – длина и ширина намного больше этих параметров нормального кирпича.
Допустимые отклонения размеров зависят от класса кирпича и составляют 2–5 мм по каждой стороне. Допустимые отклонения формы составляют 1,5–3 и также зависят от класса.
Как его применяют?
Поскольку основным применением шамотного кирпича является футеровка топок кирпичных (КП) и металлических (МП) печей, то ШК укладывают на ложок или постель, собирая из них стенки необходимой формы.
Нужен ли для этого специальный раствор? Да, для соединения элементов друг с другом используют специальную смесь для кладки (www.ozon.ru), которая сильно отличается от традиционного кладочного раствора.
Поскольку прочность на сжатие у керамического и шамотного кирпича примерно одинаковы, часть печников строит печи полностью из ШК.
Однако такие печники не учитывают более высокую теплопроводность этого материала, из-за чего стенки КП нагреваются гораздо сильней, то не только делает ее опасной для людей и имущества, но и снижает теплоемкость, ведь она быстрей отдает тепло.
Поэтому подавляющее большинство специалистов все же применяют ШК для футеровки топки.
Способы отделения футеровки от тела КП
Поскольку коэффициент температурного расширения (КТР) КК и ШК сильно отличается, перевязывать друг с другом ряды из разных материалов нельзя, это быстро приведет к появлению трещин и последующему разрушению печи.
Поэтому применяют различные способы разделения тела печи футеровки топливника, например;
- бумажным картоном;
- воздушной прослойкой;
- базальтовой ватой.
Установка во время кладки отопительного прибора между телом печи и шамотным ядром бумажного картона толщиной 2–5 мм надежно отделяет стенки из разных материалов, полностью исключая их воздействие друг на друга, а после первой же топки картон выгорает и остается тонкая воздушная прослойка.
Если толщину воздушной прослойки увеличить до сантиметра или более, то через нее можно подавать вторичный воздух (ВВ), улучшающий сгорание топлива и дожиг дымовых газов.
Проходя вплотную к раскаленной поверхности ВВ нагревается и, попав в зону активного горения гораздо меньше снижает температуру пламени, а значит, воздействует на огонь более бережно, чем холодный воздух.
Если между футеровкой и телом печи установить базальтовую или каолиновую вату, то резко упадет паразитное излучение тепла обратной стороной шамотных кирпичей, а значит, их внутренняя поверхность нагреется заметно сильней, что повысит КПД печи и улучшит сгорание топлива и дожиг дыма.
Если же при этом футеровку уложить на постель, то можно вырезать в ней каналы для подачи ВВ, благодаря чему печь станет еще более эффективной.
Армирование
Поскольку шамотное ядро находится в зоне действия высокой температуры, то влияние разницы КТР кирпичей и раствора максимально, поэтому высока вероятность отслаивания раствора от кирпича.
Поскольку никакого воздействия на футеровку не подразумевается, то особой беды в отслаивании раствора нет, однако неудачно брошенное полено может выбить кирпич или лещадку со своего места, после чего топке потребуется ремонт.
Чтобы снизить вероятность такого развития событий, кладку ШК армируют различными способами, о наиболее интересных из которых рассказывают в этих видеороликах:
Методов армирования тела печи гораздо больше, но для футеровки подходят только эти способы.
ШК или лещадка – что лучше?
Оба материала предназначены для защиты тела печи от температуры, при которой разрушается КК, причем, для достижения максимального эффекта основную и шамотную кладку разделяют либо воздушной прослойкой, либо базальтовой ватой или картоном.
Какой размер кирпича выбрать для футеровки топки?
Поскольку кладка тела печи и шамотного ядра не должны быть связаны, то наиболее важными параметрами при выборе размера являются:
- доступность ШК;
- соответствие размеру топки.
Далеко не во всех гипермаркетах и даже печных магазинах есть настолько большой выбор шамотного кирпича, чтобы можно было подобрать идеально подходящий размер, поэтому чаще приходится использовать то, что доступно.
При таком подходе возрастает расход материала из-за многочисленных подрезок, но если вы умеете работать с программами для создания порядовок (Порядовка), например, СкетчАп (www.sketchup.com), то сможете сократить расход ШК за счет грамотно составленного чертежа.
Как пилить и колоть ШК?
Теперь нужно понять, чем можно пилить или резать такой материал. Колоть шамотный кирпич можно с помощью обычной кирки каменщика (www.vseinstrumenti.ru), однако лучше использовать станок для резки камня (krasnodar.kuvalda.ru) или болгарку (углошлифовальную машину, УШМ) с диском по камню, ведь эти инструменты дадут более аккуратный срез.
Подробный процесс резки и колки ШК показан в этих видео:
Процесс кладки кирпича
Технология кладки КК и ШК во многом сходна, однако из-за меньшей пористости работать с шамотным кирпичом сложней, ведь к нему хуже прилипает раствор.
Чтобы сделать хорошую кладку, поступайте так:
- Сначала выкладывайте всю топку на сухую, чтобы подрезать кирпичи по размеру.
- Распределяйте их так, чтобы толщина шва составляла 1–2 мм.
- Перед укладкой тщательно очищайте материал от грязи и пыли.
- После выкладывания на сухую, обязательно замачивайте кирпичи на несколько минут, как только они перестанут пускать пузыри, их можно использовать.
- Раствор делайте чуть жиже, чем обычно, по консистенции похожий на жидкую сметану.
- Перед установкой площадку и прилегающую к ней поверхность кирпича грунтуйте раствором и снимайте излишек, чтобы толщина слоя составляла примерно 0,1 мм.
- Наносите раствор на обе поверхности.
- После установки кирпича на место, пристукивайте его киркой каменщика или молотком, а также проверяйте по уровню, правильно ли он встал, если выровнять не получается, переклеивайте.
- Если кирпич неровный, увеличивайте толщину швов так, чтобы толстый слой был только напротив кривого участка, а в остальном толщина шва составляла 1–2 мм.
- Если не получается сделать стенку с толщиной швов 1–2 мм из целых кусков ШК, используйте обрезки, лучше сделать лишний рез болгаркой или станком, чем увеличивать толщину шва.
Как заменить ШК?
Если шамотный кирпич треснул или получил иные повреждения, из-за которых уже не может эффективно защищать кладку тела печи, то меняйте его, для чего поступайте так:
- Дождитесь остывания топки до температуры 40–50 градусов.
- Удалите из нее всю золу.
- С помощью зеркала и фонарика осмотрите всю кладку, возможно нужно менять еще какие-то элементы.
- Обломком ножовочного полотна (www.ozon.ru) или ножом для резки пластиковых листов (www.ozon.ru) (возможно, потребуются оба инструмента) удаляйте раствор вокруг требующего замены элемента. Если сделать это через открытую топочную дверцу или снятую варочную поверхность не получается, разбирайте кладку тела печи, чтобы получить доступ.
- Полностью освободив кирпич, вынимайте его, осторожно поддевая с двух сторон обломками ножовочного полотна и вытаскивая из кладки по чуть-чуть.
- Удалив поврежденный элемент, очищайте посадочное место от остатков старого кладочного раствора.
- Тщательно увлажняйте посадочное место и замачивайте новый кирпич.
- Устанавливайте кирпич на сухую, если он не входит, подрезайте его, если он меньше необходимого, из второго такого же кирпича делайте вставки требуемого размера.
- Еще раз увлажняйте посадочное место и новые элементы.
- Грунтуйте поверхности кладочным высокотемпературным раствором.
- Наносите слой раствора на посадочное место и новый кирпич.
- Вставляйте новый ШК на его место.
- Удаляйте излишки раствора.
Что делать, если растрескались швы внутри топки?
Если все кирпичи целые, но из-за перетопа или неправильного выбора кладочного раствора все швы внутри топки растрескались, то поступайте следующим образом:
- Вокруг каждого кирпича удаляйте раствор, как описано выше, примерно на половину или ¾ ширины шва. Не очищайте больше двух кирпичей сразу
- Удаляйте пыль из шва.
- Тщательно смачивайте расшитый шов.
- Делайте раствор более жидким, чем для кладки. Если печь работает на дровах, то используйте мертель (baucenter.ru) затворенный водой с добавлением 3–5% жидкого стекла.
- Заполняйте очищенные швы раствором, любым удобным способом заталкивая его как можно глубже, например, с помощью пистолета для герметика (krasnodar.leroymerlin.ru) и обломка ножовочного полотна.
- Удаляйте излишки раствора.
- Обмажьте топку изнутри этим же раствором, толщина слоя 0,5–2 мм.
- Если возможно, высушите печь в течение месяца, благодаря чему после первой нормальной протопки обмазка спечется и превратится в монолитную корку, дополнительно защищающую швы.
Сколько нужно ШК для постройки печи?
Обычно для футеровки топливника хватает 40–70 шамотных кирпичей вне зависимости от размера самой печи, однако, для защиты горнила (русской печи) может потребоваться 100–200 кирпичей.
Если же помимо топки вы хотите футеровать еще и первый канал, то тут тоже потребуется 100–200 единиц материала.
Можно ли отделать им печь?
Чисто технически, такая отделка вполне возможна, только зачем?
Если уж хочется сделать внешний вид кирпичной печи более необычным, обложите ее изразцами или плиткой из жадеита (подойдет любой другой жаростойкий отделочный камень).
Заключение
Шамотный кирпич, благодаря высокой жаростойкости, защищает топку КП от разрушения, вызванного воздействием высоких температур. Чтобы такая защита была эффективной и долговечной, футеровку необходимо правильно монтировать, используя для этого соответствующий кладочный раствор и тщательно подгоняя по размеру каждый кирпич.