Шамотная глина: способ применения

Шамотная глина: способ применения

Шамотной называют каолиновую глину, в процессе производства подвергающуюся тепловой обработке. Этот материал может применяться для самых разных целей. Чаще всего его используют в качестве кладочного раствора при сооружении печей и каминов. Также шамотная глина применяется для их оштукатуривания. Иногда этим материалом отделывают стены жилых и хозяйственных помещений изнутри или снаружи. Конечно же, использовать шамотную глину нужно правильно.

Технические характеристики

Обжигается глина шамотная огнеупорная в специальных печах-барабанах при очень высокой температуре. В процессе обработки из нее испарится вся влага. В результате она становится похожей на камень. На заключительном этапе куски глины размалываются в мельницах до мелкого или крупного зерна. Согласно нормативам, шамотная глина должна иметь следующие характеристики:

• влагопоглощение – около 7.8 %;
• размер зерна – в среднем 1.9 мм;
• влагосодержание – не более 5 %;
• огнеупорность – 1530-1839 0 С.

Основным достоинством шамотной глины является то, что она не дает усадки. А следовательно, кладочные швы и штукатурка при высыхании не растрескиваются.

Как правильно замесить

Продается этот материал в строительных магазинах обычно под названием каолин. Наиболее востребована темная шамотная глина. Для печей и каминов, а вернее, для их кладки, она подходит просто идеально, повторяя цвет кирпича. Оштукатуривание чаще производят светло-кремовым или белым каолиновым составом. Замес глины производится следующим образом:

• Порошок насыпается в какую-нибудь подходящую по размеру емкость.
• Сверху наливается теплая вода. После этого глину нужно оставить настаиваться в течение трех суток. Это повысит пластичные свойства обожженного материала. В магазине продается специально подготовленная глина, трехдневного настаивания не требующая. Однако стоит такой материал дороже.
• Далее глина тщательно размешивается. Для получения нужной консистенции можно добавлять в смесь как немного глины, так и воды. На качестве готового раствора это никак не отразится.

По истечении трех суток глина тщательно перемешивается с водой.

Как сделать кладочный раствор

Если глина нужна для сооружения печи или камина, в нее следует добавить кварцевый шамотный песок в пропорции 1х2. Обычный подмешивать не рекомендуется. Дело в том, что простой песок имеет больший коэффициент расширения, чем шамотная глина. Для кладки печей он поэтому совершенно не годится. При его использовании в последующем, в процессе эксплуатации топки, в швах могут появиться трещины. Речной песок для шамотного раствора также не подходит. Он не обеспечивает должного уровня сцепления всех элементов. Кроме шамотного песка в настоявшуюся глину обязательно нужно добавить немного строительного клея ПВА. Иногда в раствор для повышения его прочности подсыпают немного цемента. Однако в этом случае снижается уровень максимально допустимой температуры внутри печи.

Часто кладочный раствор замешивают и по другой технологии. В этом случае используется по одной части шамотной и голубой глины и 4 части огнеупорного песка. В этом случае получается очень пластичный и при этом качественный состав.

Способность выдерживать высокие температуры – это то, чем отличается глина шамотная. Применение растворов на ее основе, помимо этого, позволяет собирать очень прочные конструкции. Используются шамотные составы, однако, только при кладке разного рода печного оборудования из огнеупорного кирпича. Для обычного красного они не подходят. Причина в той же разнице в коэффициенте температурного расширения. Обычный кирпич кладут на простую глину, смешанную с песком.

Готовый шамотный раствор должен свободно сползать с мастерка, не пачкая его. Конечно же, не допускается присутствие в смеси комьев, сгустков и посторонних включений.

Добавки

Шамотная глина, способ применения которой описан выше, – материал для приготовления раствора очень неплохой. Однако, помимо клея ПВА, для улучшения характеристик готовой смеси можно использовать также:

• Поваренную соль. Она повышает прочность швов и штукатурки. Добавляют ее обычно в количестве 100-150 гр. на ведро.
• Жидкое стекло. Эта добавка повышает пластичность раствора. Процентное ее соотношение к объему шамотной смеси – 1-3 %.

Использование для оштукатуривания

В этом случае раствор готовится немного по-другому. Состав его должен быть таким:

• портландцемент – 1 ч.;
• шамотная глина – 2 ч.;
• песок карьерный – 7 ч.

Вода добавляется в таком количестве, чтобы готовый раствор приобрел консистенцию сметаны. Поскольку обожженная глина имеет гораздо меньшую пластичность, чем обычная, штукатурный слой из нее обязательно нужно укреплять с помощью специальной металлической сетки. Наносится раствор обычным способом – при помощи шпателя.

Огнеупорный кирпич

Для изготовления этого востребованного строительного материала также часто используется шамотная глина. Способ применения каолиновой смеси при кладке печей и каминов был рассмотрен нами выше. Огнеупорный кирпич, как вы помните, кладется исключительно на шамотном растворе. В результате получается конструкция, способная выдерживать температуру до 1600 0 С.

Поскольку стоит шамотный кирпич намного дороже обычного, его чаще всего используют для изготовления только тех частей печи или камина, которые непосредственно соприкасаются с огнем: топок, дымоходов. Также из него делают разного рода производственные установки для металлургической, химической и обрабатывающей промышленности. Это могут быть котлы, доменные печи, топливные камеры.

Где еще применяют

В последнее время очень модным стало использовать шамотную глину для изготовления разного рода экологически чистых декоративных элементов, используемых в интерьере и ландшафтном дизайне. Это могут быть, к примеру, разного рода скульптуры, чаши, облицовка, ограждения и т. д. В этом случае шамотная глина обычно просто добавляется в простую. Это придает изделиям монументальности.

Виды шамотной глины

На настоящий момент в строительных магазинах можно приобрести два основных вида этого материала. Обычная обожженная глина изготавливается из каолина. Вторую разновидность делают их отбракованного шамотного кирпича. Его просто разбивают на куски, а затем перетирают в порошок разной зернистости. Отличить первую разновидность от второй не слишком сложно. На упаковке с глиной из кирпича обязательно проставляется маркировка в виде буквы «У», что означает «утилизация». Этот материал нельзя использовать в ответственных работах. Также шамотная глина может различаться по крупности зерна и влажности.

Состав глины

Состав глины существенно различается для разных видов данного природного сырья. Глина относится к тонкодисперсным осадочным горным породам с размерами частиц в тысячные доли миллиметра. В составе глин – монтмориллониты, каолиниты, гидрослюда, часто имеются минералы кварца, полевого шпата, карбонатов и железистых пород, а виды и количество органики в глиняных пластах перечислить невозможно. По минералогическому составу можно упрощенно подразделить глины на две группы: мономинеральную беложгущуюся каолинитовую для тонкой керамики и полиминеральную красножгущуюся для строительной керамики. Но для того, чтобы делать кирпич из глины на частном участке, вникать в тонкости минералогии не обязательно, так же как и определять наличие свободного кварца, кальция, гипса, гидроксидов железа и так далее в глиняной пробе. При решении заняться кирпичным бизнесом можно заказать анализ сырья в стройлаборатории и получить данные испытаний по ГОСТ (не только состав глины, но и число пластичности, прочность образцов-балочек на изгиб, кубиковую прочность на сжатие и т.п.). Для изготовления небольшой партии самодельного кирпича существуют несложные стандартные проверочные тесты, уж не говоря об эмпирическом опыте поколений.

По части свойств глин вкратце: понятно, что данное сырье способно образовывать с водой пластичные массы, которые можно деформировать, при этом после снятия усилий не появятся трещины и разрывы, а после сушки сохранится приданная форма. Глина может быть камнеподобной, и не размокать в воде, или размокать очень плохо (плотные хрупкие породы с естественной влажностью от 3 до 9%). Имеются глины, дающие при обжиге пучение, увеличение объема заготовок и выраженную ячеистую структуру. По спекаемости (способности глин к образованию после обжига твердого прочного черепка без видимой черноты-пережога) природные глины также различны. Кроме этого, природные глины всегда содержат песок, которого может быть 0%, 2-3%, или же все 30%. Количество песка в составе глины – основной показатель при подборе глиняного сырья для изготовления кирпича.

Глина для кирпича

Перед тем, как развивать собственное производство кирпича на участке, имеющееся сырье – глину — проверяют на пригодность. Лабораторные исследования глинистого сырья дороги, но вполне оправданы при решении начать свое производство из имеющихся в наличии больших запасов природных глин. Для дома и сада изготовить прочный кирпич можно, ориентируясь на выполняемые собственноручно простые тесты, как старые, так и «приближенные к гостовским» (условно). Старинные методы проверки как правило удивительно точны, но в тоже время требуют не только аккуратности, но и опыта, а также недюжинной интуиции. Стандартное тестирование проходит дольше, по принципу домашней лаборатории. Но вместе с тем и проще, поскольку имеется алгоритм. Первым делом образцы глины просушивают. Забор образцов следует выполнить из разных участков пласта (при решении добывать глину самостоятельно, лесную или карьерную), а что касается закупленной глины – то чаще всего все параметры уже есть, и обозначены на упаковках с глиняным порошком.

Последовательность домашнего теста природной глины после просушки образцов:

• Растирают сухие комья глины до тонкого порошкообразного состояния. В лабораториях такой порошок требуется просеивать через сита, но для домашних исследований актуально брать пробу полностью.
• Порошок помещают в прозрачные сосуды (чаще в один, но лучше сделать контрольный). Заливают чистой водой и тщательно перемешивают. Это не так просто сделать, поэтому чаще глиняный порошок заливают водой и оставляют на 1-3 дня, с периодическим взбалтыванием и перемешиванием. Глина должна «разойтись» в воде, и находится во взвешенном состоянии (суспензия). Визуально – глиняный раствор будет мутным, непрозрачным, без осадка, глина будет «висеть» в воде.

Далее взвесь отстаивают до полной прозрачности воды в сосуде. На это уходит от часа до 3 и более часов, смотря по виду и составу глины. После этого замеряют толщины слоев – их отлично видно в колбах (банке, другом сосуде из стекла или прозрачного пластика). Песок – самая тяжелая часть взвеси, будет на дне. Далее по высоте – собственно глиняная часть, а все что выше – ил, всевозможные легкие примеси, возможно (и крайне нежелательно) органика. Главный замер – это осадочная часть песка, замерить можно линейкой. Показатель процента песка, вычисленный по толщинам слоев, позволяет вполне точные прогнозы – годится ли данная глина на кирпич и домашнюю черепицу. Весовая доля песка в глине при этом не должна превышать 25-30% общего веса пробы. Минимальное количество песка – от 15%.

Жирные глины напоминают пластилин, и легко различаются от тощих глин визуально.

Количество песка в глине при опыте можно определить и по виду образца-колобка диаметром 50 мм, скатанного вручную из замоченной и сформованной, но не высушенной глины:

1. Тощие глины. Если шар тактильно шероховат, а при падении с высоты около одного метра на твердое основание рассыплется – значит, глина тощая и содержит песка не менее 25-30%. Чтобы формовать и обжигать кирпич, к такой глине нужна добавка жирной глины, пластификатора, упрочняющих полимеров.
2. Глины средние. Песка – в пределах от 10% до 25-30%. Шероховатость образцов также ощущается, но главное – если без усилия уронить образец (падение должно быть всегда с высоты в 1 м и на твердое гладкое основание), то колобок не рассыплется по типу песчаного, а может сплющиться или расколоться на крупные части. Такие глины могут оказаться идеальными для домашнего кирпича.
3. Жирная глина. Песка – всего лишь до 10-12%. Даже визуально чувствуется жирность, пластичность и вязкость глины. Колобок мягкий, как тестяной, при стандартном падении превращается в гладкую ровную лепешку без трещин. Если скатать жгут-стержень, видны пластичные качества глины – нет изломов, образец можно гнуть как угодно, сворачивать кольцом. Но после того как жгуты просушены, на них проявляются глубокие, даже сквозные трещины. Тощие же глины крайне трудно сформовать «жгутиком» и колечком, а после сушки образец останется гладким и в то же время покажет сильную хрупкость.

Самые вредные примеси глин определяются визуально – это растительные остатки (корни, ветки, камни, включения мела и извести). Все эти включения резко снижают итоговые качества кирпичей, делают слишком сложной обработку глин. Обжигать и сушить изделия из грязных и замелованных глин попросту невозможно.

Следует отметить еще один народный метод испытания глин – очень старинный и удивительно точный. Процесс вначале совпадает с замесом глины и изготовлением колобков: вымешивают глину до однородности, чтобы тесто было крутым и в то же время пластичным, а в конце замеса не липло к рукам. Далее шарики-образцы диаметрами 50 мм не сушат и не разбивают, а аккуратно «плющат», разместив между пластиковыми, фанерными (виднее всего между стеклянных) пластинами до тех пор, пока колобок из глины не покажет глубокие трещины.

Все образцы трескаются по-разному:

• При появлении трещины на стадии сжатия в ¼ диаметра шара (соответствует для колобка радиусом 2,5 см расстоянию между опорными пластинами в 40 мм) можно уверенно утверждать, что глина слишком запесочена, тощая и непригодна для обжига.
• Колобок дал трещину при сдавливании ан 1/3 своего диаметра (расстояние между пластинами соответственно 35 мм) – глину можно обжигать, она относится к средней по параметру жирности.
• Мягкая и пластичная жирная глина даст трещину только когда колобок сожмут на ½ диаметра (всего 25 мм между опорными пластинками). Лучшими считаются не средние глины, хотя и имеют стандартный показатель количества песка, а именно жирные. При добавке речного песка из жирных глин делают отличные кирпичи, не боящиеся пережога, прочные и ровные.

Обычно простых тестов на жирность достаточно для подбора состава глины и/или определения их пригодности. Что касается второго важного компонента смеси – песка, то лучше всего песок промывать, так исключается пыль и часть органики. Визуально определить в песчаной пробе наличие камней, примесей растительной и животной органики несложно, и понятно, что грязный песок для кирпича не годится. Илистые примеси можно увидеть, затворив пробу песка водой, после отстоя. Мел, известь, ил, камни и органика – фатальны для итоговой прочности кирпича, и выявить их в песке и исключить намного проще, чем из глины, достаточно промыть и просеять речной (реже берут карьерный) песок.

Можно ли использовать шамотную глину на улице

В строительстве применяется несколько видов скрепляющих материалов. Одним из самых распространённых можно назвать цементный раствор, но его использование ограничено факторами внешней среды: влажностью, температурой и т. п. Если же необходимо выбрать материал для службы под воздействием высоких температур, то универсальное решение – шамотная глина, инструкция по применению которой доступно изложена в статье.

Что такое шамотная глина

Шамот является самым экологичным огнеупорным сырьём. Прежде чем разобраться, как с ним работать, необходимо выяснить, что из себя представляет этот строительный материал и какими достоинствами и недостатками обладает.

Огнеупорная глина состоит из таких элементов, как кварц, алюмооксидная керамика, оксид кальция, оксид железа, оксид натрия и оксид магния

Из чего состоит и как выглядит

Первоосновой шамота является каолиновая глина, которая образуется в результате оседания частиц разрушенных горных пород. Массу серой каолиновый глины подвергают термической обработке при высоких температурах – порядка 1300-1500 Co, в следствие чего она теряет практически всю воду, скрепляющую её молекулы, и глина спекается. После такой обработки каолин приобретает бурый оттенок и по физическим свойствам становится подобен камню. В готовый вид шамот приводят с помощью металлических валиков, которыми дробят куски обожжённого каолина.

Чем выше температура обжига каолиновой глины, тем меньше воды остаётся в составе шамота, благодаря чему материал теряет свою пластичностью и не подвергается кардинальным физическим и химическим изменениям при термическом воздействии. Иными словами, из-за потери воды шамот практически не расширяется при нагреве. По поглощению влаги шамот разделяют на:

• Высокоотожжённый. Водопоглощение – от 2 до 8%.
• Низкожжённый. Водопоглощение – от 20 до 25%.

Водопоглощение — количество влаги, которое способен впитать в себя и удерживать в порах материал. Данная характеристика выражается в процентах как разница массы сухого материала и насыщенного влагой. К примеру, если сухой материал имеет массу 1 кг, а полностью насыщенный (больше он жидкости впитать не способен) — 1100 грамм, то его водопоглощение – 10%.

Все виды шамотной глины выдерживают примерно одинаковую температуру, при которой не подвергаются её разрушительному воздействию — 1800 Co. Выдержанная температура зависит от конечного материала, в котором был использован шамотный порошок: концентрации в нём глины, воды, удерживающих веществ и иных химических реагентов. Производители могут (но не обязаны) указывать точную максимальную эксплуатационную температуру глины на мешке, добавляя при этом детальный состав для замешивания.

Шамотная глина отлично подходит для кладки шамотного кирпича, так как оба материала обладают одинаковым коэффициентом линейного расширения

Также у глины есть ещё одна характеристика – влажность. Чем она выше, тем пластичнее материал, а следовательно – чувствительнее к термическому воздействию. Влажность, как и максимальную температуру, могут указывать на упаковке, но обычно на эту характеристику не обращают внимания, поскольку разница небольшая – от 4 до 7%. Кроме того, шамот различается по размеру частиц: для добавления в состав кирпичей используется мелкозернистый, а для декоративной отделки – крупнозернистый.

Для чего нужна

Шамотная глина – материал с широким спектром использования. Её термическая стойкость особо ценится в строительстве, а красивый бурый цвет и необычная фактура – в дизайне интерьера и художественной лепке. Основными областями применения шамота можно назвать:

1. Создание огнеупорных строительных материалов;
2. Оформление помещения с помощью шамотной штукатурки;
3. Лепка статуэток и сувениров из шамотной массы со специальными примесями.

Шамотный кирпич является огнеупорным, и маркируется буквой «Ш»

Шамотный порошок добавляют в цементные смеси, шпаклёвку, а также он может являться основой для кирпичей. В результате такой продукт приобретает огнеупорные свойства, но при этом значительно возрастает и его цена. Огнеупорные кирпичи (“Ш” – такая маркировка на них обязательно должна присутствовать) способны выдерживать полторы тысячи градусов, благодаря чему они служат основным материалом для печей, но выкладывать из них всю конструкция не имеет смысла, так как это влетит в копеечку. Важно отметить, что для топок нужно применять не только огнеупорный кирпич, но и шамотный раствор для их соединения.

Шамотная штукатурка благодаря своей фактуре подходит для современного дизайна интерьеров как самостоятельный художественный инструмент – можно заметить, что её применяют не только для удаления неровностей, но и просто для оформления поверхности.

Из шамотной глины изготавливают керамическую посуду и декоративные статуэтки

Если добавить в шамотную глину добавки, в число которых входит вода, влагоудерживающие реагенты и пластификаторы, то она станет податливым материалом для ручной лепки. Из такой смеси можно вылепить не только статуэтку или декоративную фигурку, но и художественно оформить рамку или небольшой предмет интерьера, который можно будет обжечь в печи. Чем выше температура запекания, тем темнее и хрупче получаются фигуры. После запекания их можно покрыть глазурью и расписать.

Преимущества и недостатки

Этот материал не вызывает противоречий как у профессиональных строителей, так у любителей выполнять бытовую работу своими руками, поскольку он практически незаменим при изготовлении печей и различных топок. Явными минусами шамотная глина не обладает, но это не исключает её отрицательных свойств. К достоинствам материала можно выделить:

• Отличную термостойкость;
• Надёжность и продолжительный срок сохранения прочности при профессиональной кладке;
• Экологическую чистоту материла;
• Наличие микропор для прохождения пара, что также препятствует расширению кладки и её разрушению;
• Высокий уровень адгезии.

Минусов меньше, да к тому же они характеры для многих качественных материалов:

• Высокая стоимость, поскольку производство такой глины технологически сложнее и опаснее, чем изготовления обыкновенной строительной глины;
• Шамотная пыль попадает в дыхательные пути, поэтому при работе необходимо использовать респиратор.

Адгезия — физический процесс слипания разнородных тел под воздействием межмолекулярных сил.

Инструкция по применению

Примерный расход шамотной глины при кладке — 25 кирпичей на 20 кг сухой смеси или же 100 кг раствора на 1 м3 кладки. Раствор можно приготовить самостоятельно, используя относительно небольшой перечень материалов и инструментов. Очень важно совершать все действия последовательно, поскольку в противном случае состав получится некачественный, что приведёт к скоротечному разрушению кладки, что особенно опасно в условиях открытого огня.

Как развести шамотную глину для кладки печи

Использовать только шамотный песок для состава нельзя из-за плохой пластичности. Его нужно разбавить иным подходящим материалом: например, обычной глины или очищенным каолином. В первом случае соотношение продуктов должно быть 2:1 (первая цифра — шамотный песок), а во втором — 4:1. Особой разницы, кроме расхода материалов, между вариантами добавления либо обыкновенной глины, либо каолиновой, нет.

Очень важно понимать, что для приготовления шамотного состава нельзя использовать обыкновенный песок, поскольку он расширяется при термическом воздействии и подвергает кладку постепенному разрушению. Кроме того, песок плохо соединяется с компонентами состава, что существенно сокращает срок службы кладки и уменьшает её надежность. Как специальную добавку в шамотной смеси можно встретить портландцемент. Если температура в топке печи не будет достигать высоких температур — выше 700-800 Co, то его использование целесообразно, поскольку портландцемент увеличивает прочность смеси, но снижает огнеупорные свойства. Кроме того, в состав можно добавить небольшое количество крошки из стекловолокна, чтобы придать ей прочности.

Разводить смесь необходимо в ограниченном количестве, так как через 48 часов раствор затвердеет

Примерный порядок приготовления смеси с применением каолина таков:

1. Из вышеописанного соотношения выводится нужное количество каолинового песка. Он продается точно в таких же мешках, что и шамотный песок, только имеет не бурый, а белый цвет. Именно каолиновый песок послужит основой для смеси наряду с шамотом.
2. Шамотный песок смешивается в одной таре с каолиновым и постепенно разбавляется водой. В этом время важно размешивать смесь, чтобы распределить молекулы воды между молекулами вещества. На данном этапе смесь готовится по примерному соотношению. Воду нужно добавлять небольшими порциями, чтобы не испортить состав. Когда необходимое количество воды добавлено, смесь необходимо оставить на три дня, чтобы она могла впитать всю влагу и приобрести нужную консистенцию, которая должна быть подобна консистенции сметаны.
3. По прошествии срока, нужно проверить качество получившегося состава и его густоту. Если он слишком жидкий, то в него добавляется смесь из каолинового и шамотного песка в том же соотношении — 2:1, если же он слишком густой, то добавляется вода небольшими порциями.
4. Поверхность, на которой планируется проведение работ, нужно обработать. Для этого используется специальная пластиковая строительная сетка и небольшой шпатель с огнеупорной шпаклёвкой. Последней покрывается обрабатываемая поверхность: сверху кладётся слой (или несколько слоев) сетки, после чего на поверхность наносится ещё один слой огнеупорной шпаклёвки. Когда работа по подготовке поверхности закончена, нужно дождаться высыхания шпаклёвки.

В магазине шамотную глину можно купить в двадцатикилограммовом мешке, которого хватит для укладки до 30 кирпичей

Важно отметить, что слой состава не должен быть очень большим, поскольку в таком случае тепло будет медленно отводиться и накапливаться в стенках топки. Это приведёт к тому, что та сторона, которая находится ближе к пламени, будет нагрета гораздо сильнее, чем та, которая дальше, из-за чего возникнет разница в скорости движения молекул в веществе, и оно покроется трещинами. Чем больше будет слой состава между кирпичами, тем выше вероятность печального исхода, поэтому нужно следить за тем, чтобы между кирпичами было не больше 2-3 см скрепляющего состава. В данном случае это позволит не только уменьшить расход смеси, но и продлить срок службы кладки.

Как приготовить раствор для штукатурки

Из шамота можно изготовить не только составы для огнеупорной кладки, но и штукатурку для оформления и ремонта стен или в качестве промежуточного скрепляющего звена между стеной и облицовочным материалом. Кроме того, шамотная штукатурка применяется для придания дополнительной надёжности печной кладке — ей обрабатывают рабочую поверхность, чтобы улучшить сцепление малопластичной смеси с поверхностью. Также шамотной шпаклёвкой покрывают задние стенки печей, которые, как правило, выходят в другие комнаты, чтобы создать заслон для тепла и уменьшить нагрев поверхностей.

Раствор из шамота рекомендуется использовать в тех случаях, когда следует получить идеально ровную поверхность

Для приготовления штукатурки нужны те же ингредиенты: шамотный песок, карьерный песок и портландцемент. Составляющие необходимо замешать в пропорции 7:2:1, где 7 частей карьерного печка, 2 шамотного и 1 портландцемента. Для улучшения качества штукатурного состава можно добавить соль — примерно 100 г на 8 л шпаклёвки.

Смесь нужно замешивать аккуратно, обращая особое внимание на то, сколько воды было добавлено в состав. Если он стал слишком бледным и по консистенции похож на блинное тесто, то это некачественный материал, который можно исправить только добавлением вышеописанной смеси в том же процентном соотношении. Хорошая шамотная штукатурка имеет консистенцию не очень густой сметаны. Она должна быть примерно такой же, как и шамотная смесь для кладки, но при этом пластичнее и податливее последней.

Работа со штукатуркой происходит по стандартному принципу: используется несколько шпателей разного размера и длины, а так же серпянка (специальная сетчатая лента, которая применяется для придания прочности швам и лучшего соединения шпаклёвки с поверхностью). Слой шпаклёвки нельзя делать толстым, поскольку тепло будет отводиться медленнее, что отрицательно скажется на надёжности всей кладки.

Сколько сохнет шамотная глина

Опытные мастера говорят, что в большой печи может содержаться целая бочка жидкости. Она находится в составе, которым заделывают все швы конструкции и прочно скрепляют кирпичи между собой в единую надёжную термическую систему. Для того чтобы удалить из только что сложенной печи всю влагу и дать шамотному составу полностью высохнуть, необходимо не просто ждать, а постепенно и медленно топить печь небольшим количеством дров, тем самым помогая влаге выходить из пор глины. При этом важно соблюдать температуру окружающей среды — глина содержит в себе большое количество влаги при температуре ниже 10 Co, которая снаружи выглядит светлой и сухой.

Для ответственных работ не следует применять растворы шамота с маркировкой «У» (утилизационный)

Чтобы выгнать эту влагу из состава, нужно поддерживать температуру за пределами печи в районе 18-20 Co. Топить печь нужно 2 раза в день очень малым количеством дров — примерно по 4 полена каждый раз. Такой режим работы у печи должен быть примерно в течение 6-10 дней (зависит от размеров печи и глубины кладки) летом и около 2-3 недель зимой. Пока конструкция полностью не высохнет, печкой пользоваться нельзя!

В заключение стоит сказать, что совершенно необязательно прибегать к услугам опытных каменщиком-печников, чтобы сложить конструкцию для которой, в большинстве всех случаев, и применяется шамотная глина. Однако если домовладелец не уверен, что у него получится, а расходовать материал на эксперименты жалко, то лучше обратиться к профессионалам.

Глина → Кирпич → Печь

В данной статье я хочу описать свой опыт по работе с глиной, изготовление из неё кирпичей (в формате 1:6) и создание уменьшенной модели типовой отопительной печи ПТО-2300.

Введение

Начнем с детства. Я вырос в доме с печным отоплением. Рубка дров, топка печи, языки пламени в топке, шум ветра в трубе зимой, нюансы регулировки тяги поддувалом и печными заслонками я вобрал в себя с малых лет. Вернуться к возможности снова посидеть у огонька, подбросить дровишек удалось лишь в взрослом возрасте. В это же время родилось желание разобраться с конструкцией печей; их видами и предназначением; особенностями эксплуатации; отличием и преимуществами/недостатками одного типа отопления от другого.

Уменьшенный формат, некая миниатюризация, выбрана осознанно — при том же познавательном эффекте мы выигрываем в сроках, объемах используемых материалов, прилагаемых усилиях, затратах на транспортировку, требуемых площадях и т. п. А увеличить масштаб можно всегда.

Глина

Древнейший природный ресурс, открытый человечеством. Из нее строили все, что угодно: стеновые и кровельные материалы, печи, дома, конструкции и сооружения, бытовой и кухонный инвентарь, игрушки, поделки, произведения искусства. Есть она везде, добыть её можно в любой местности, имеющиеся запасы огромны.

За несколько месяцев исследований мне удалось найти в ближайших окрестностях три глиняных карьера (и ещё о трех-четырех потенциально-возможных я узнал, но не посещал). В них я накопал глину разного качества и цвета. Ещё два вида очищенной профессиональной глины для лепки я приобрел в магазине. Цветовая палитра глин в природе очень разнообразна — от белой и черной — до всего спектра красно-желтой, а так же зеленой, синей и т. п. Кстати, зеленая глина встретилась мне первой всего лишь в 200 метрах от дома!

Самое важное, если вы начнете добывать глину самостоятельно — это её очистка от песка, органических примесей, мусора и иных включений. Для обозначения этого процесса придуман специальный термин — отмучивание. Технология очень проста: накопанную глину растворяют в воде и пропускают через ряд сит с все более и более мелкой ячейкой. Крупные частицы отделяются, а на выходе имеем взвесь с мелкодисперсными частицами глины. После отстаивания, слива лишней воды и окончательного высыхания глины получаем сырьё для дальнейших экспериментов.

Хранить готовую глину в полиэтиленовых пакетах (без потери нужной влажности) можно годами. А так этот продукт не портится вообще — со временем она становится лишь лучше.

Кирпичи

Слепив несколько кирпичей вручную, я понял, что это излишне трудоемкий путь. К тому же разброс по размерам получался слишком критичным. Надо было браться за изготовление формы, вводить стандарты.

Параллельно с изготовление формы я «прочесывал» Интернет, статьи и книги на предмет того, по какой технологии можно массово и быстро делать кирпичи. Самая древняя и простая — ручная формовка. Экструдирование глиняной массы при помощи шнеков или гидравлических толкателей тоже рассматривалось, но эти слишком амбициозные планы были оставлены на будущее 🙂

Прикинул, что на печь требуется около 300 полных кирпичей (или, примерно 500 с половинками, четвертинками и прочими частями). Стандартно, за час-полтора у меня получалось делать около 20-25 кирпичей. Т.е. около 18-22 вечера за трамбовкой глины в форму и выпрессовыванием готового изделия на полку для сушки — и полный комплект изделий для сборки печи готов!

Я использовал достаточно плотную, твердую глину, разравнивал все складки-неровности, параллельно нарезал четвертинки-половинки (и ещё прикидывал потребность в них). Поэтому данный процесс и растянулся. Поштучное единичное производство — самое времязатратное.

Закон «Квадрата — куба»

Пример: Реальный стандартный кирпич имеет размеры 250х120х65 мм и массу 3600 грамм. Плотность кирпича получается равной 1846 килограмм на метр кубический.
Уменьшим его размеры примерно в 6 раз. Получим линейные размеры 42х20х11 мм и массу равную 17 граммам.

Т.е. изменение линейных размеров в соотношении 1:6 привело к изменению веса в соотношении 1:211. Эксперимент может повторить у себя дома любой желающий.

Выводы практические (применительно к моему эксперименту) — масса всей модели печи составит не более 5-6 кг. Что очень удобно для постройки, переноса и хранения. Кирпичи подобных размеров еще не миниатюрны (пинцет и лупа не нужны), но уже и не «циклопические» — таскание лишних тяжестей и выделение полкомнаты на «стройку» не потребуется. Все собирается быстро и удобно на столе или подоконнике.

Обжиг

Обжиг — пока не трогаю. Для кладки с избытком хватает прочности кирпича-сырца. Обжиг же требует доступа к огню, печам. Говоря языком IT — эти работы можно выделить в отдельную подсистему и исследовать позже. А пока считаем, что в методе Обжиг() стоит временная «заглушка», которая всегда возвращает «true».

Я начал создание печи с изучения теоретического и практического опыта человечества. По данной теме уже все давно детально проработано — топливо стоит дорого и сжигать его затратно (во всех отношениях). Поэтому люди пришли к ряду оптимальных конструкций, позволяющих получать максимум тепла с единицы дров, угля, торфа и т. п.

В качестве образца я выбрал типовую отопительную печь ПТО-2300

• масса — 1260 кг
• площадь теплоотдающих поверхностей — 5,5 м. кв.
• конвективная система — колпаковая
• дымовая труба — насадная
• вид отделки — расшивка

• при однократной топке — 1400 Вт
• при двукратной топке — 2300 Вт

• при однократной топке — 1600 Вт
• при двукратной топке — 2500 Вт

• кирпич керамический — 210 шт.
• кирпич шамотный — 76 шт.

Топливник, как правило, делается из шамотного кирпича (в моей модели это кирпич белого цвета), а теплообменник (или система каналов, массив печи, запасающих тепло) — из красного кирпича. Необходимость применения шамотного кирпича вызвана высокими температурами, образующимися при горении.

Под разные виды топлива требуется топливник разных размеров, формы и конструкции. И разная подача воздуха. В случае сжигания каменного и бурого угля, торфа требует топливник поменьше и обязательно наличие поддувала — подача воздуха снизу, через колосники.

Я проектировал печь под дровяное отопление, поэтому взял размеры топливника побольше и выбрал подовый тип сжигания дров. В нашей местности бытовые печи углем и торфом не топят (их попросту нет в наличии) — используют исключительно дрова.

Сама кладка очень проста. Если не использовать связывающий раствор, а просто набирать конструктив печи по рядам, конечно. Кирпичик к кирпичику, кирпичик к кирпичику… Мы ведь делаем модель, а не реальный образец, верно? Значит о расшивке швов можно не беспокоиться. К тому же, возможно в будущем захочется обжечь эти кирпичи или использовать их в другом проекте.

Кстати, печники говорят, что правильно спроектированная печь не требует раствора для того, чтобы все её элементы держались вместе, единой монолитной конструкцией. Т.е. заделка швов нужна лишь для обеспечения герметичности и защиты людей от поступления продуктов сгорания в жилое помещение.

Внизу печи я сделал шанцы — сообщающиеся с помещением небольшие тепловоздушные каналы в подтопочной части, через которые циркулирует воздух обогреваемого помещения. Шанцы повышают теплоотдачу печи и устраняют перегрев пола, на котором установлена печь.

Фурнитура

Изначально я хотел фрезеровать топочную и прочистную дверцу из дюралюминия, а вьюшечные задвижки вырезать из жести. Потом передумал и быстро собрал и склеил эти детали из картона. Попасть в размеры и подогнать внешний вид по этой технологии намного проще и быстрее. Покрываем все глянцевой краской из баллончика, ждем высыхания — получаем нужные нам изделия.

Колосниковая или подовая печь?

Изначально, в давние времена, все печи строились подовыми. В процессе эволюции человек усовершенствовал печь добавив в неё колосник (для сжигания разного вида топлива). По поводу того, какую печь строить — колосниковую или подовую ведутся жаркие дискуссии.

В колосниковых топках дрова укладываются на колосник (колосниковую решётку). Колосник, соответственно, служит дном топки. Через колосник подаётся первичный воздух для горения на топливо.

В подовой печи дрова укладываются на под. Подом называют глухой пол топливника. В подовой топке первичный воздух подаётся через дверцу топливника.

Я открыл ряд преимуществ именно подовой топки (по сравнению с колосниковой, при использовании дров в качестве топлива):

• из печи исчезает холодное ядро (воздуховод под колосником). Весь массив печи прогревается более равномерно
• дрова сгорают почти полностью, выше КПД, больше тепла получаем
• образуется меньше сажи и золы
• низ печи нагревается не только пламенем но и тлеющими углями
• обеспечивается низкий уровень конденсата в дымоходе, не течет деготь. Нет поступления в трубу несгоревших частиц топлива.
• горение в этом случае происходит сверху вниз, топливо сгорает медленнее, равномернее, т.к. горит только верхний слой, а не вся масса (как при колосниковом горении)

Проектирование в 3D

Перед началом работ я сделал полную модель печи в программе трехмерного моделирования. Я пользуюсь FreeCAD (но подойдет любая другая, конечно). Это дало возможность увидеть предстоящий «объем работ», изучить нюансы кладки, представить трудоемкость отдельных операций и визуализировать желаемый результат. И, конечно, сам процесс 3Д проектирования мне очень понравился сам по себе.

По срокам: на создание модели печи ушло четыре-пять вечеров (по полтора-два часа работы в среднем). И это с учетом отработки технологии виртуальной кладки. Во второй раз, думаю, я справился быстрее. К сравнению, на саму реальную работу я потратил раз в десять больше времени. Налицо преимущества трехмерного моделирования и проектирования.

Если нет возможности воплощать задумку вживую — можно сделать её виртуально. Мозгу все равно, работать ему с образом или его реальным воплощением. Удовольствие (эндорфины) мы получаем почти то же самое.

Как приготовить раствор глины для кладки печи?

Отопительные и варочные печки, барбекюшницы, банные топки и камины – неотъемлемый атрибут любого загородного дома. Они обеспечивают функционирование стильных жаровен и создают тепло в жилых строениях, радуя своих владельцев долгие годы. Что нужно, чтобы кирпичная печь надежно служила? Следует, прежде всего, позаботиться о качестве используемых при строительстве материалов и правильно подобрать ингредиенты кладочной смеси. От этого зависит срок службы всего отопительного сооружения. Заполнение швов печи качественным раствором, а также футеровка предотвратит попадание в помещение угарных газов. Далее разберем как приготовить раствор глины для кладки печи.

Термостойкий ремонтный состав Paladium. Термостойкий порог 250°C, масса 5 кг. Ремонт сколов + приклеивание плитки для печей и каминов.

Применение огнеупорных растворов для кладки печей из кирпича

Больше 20% объема кладки в печи приходится на кладочный раствор. Экстремальный температурный режим эксплуатации более 1000°С в топке предъявляет особые требования к рецептуре и компонентному составу строительных смесей. Огнеупорные и огнестойкие глинопесчаные растворы (ГПР) в наибольшей степени этим требованиям соответствуют. Вяжущим веществом растворов является кусковая или толченая глина. Она бывает разных цветов, которые меняются в процессе обжига. Светло-серая глина под воздействием высоких температур приобретает белый цвет. Красная, обязанная своим цветом примесям оксида железа Fe₂O₃ во влажном состоянии коричневая. Существует кембрийская серо-голубая и глины другой цветности.

Вместо природного компонента широко используются производные материалы от сырца глины – шамотный порошок и мертель. В качестве наполнителя применяется обычный кварцевый песок. Смесь для кладки печи из кирпича разводится смягченной водой, лучше использовать воду из скважин или дождевую. В процессе работ понадобятся суспензии разной густоты: растворы с пастообразной, сметанообразной и молочной консистенцией.

Карьер по добыче глины. Как приготовить раствор глины для кладки печи?

Жаростойкие и огнеупорные кладочные или облицовочные составы применяют не везде. Они используются только для кладки и штукатурки частей печи с температурой выше 400°С. Воздействию высоких температур в пределах 1600°С подвержены топливник, теплоаккумулирующая часть печи и дымоход. Для их возведения применяется специальная глина для кладки печей. Для кладки остальных частей печи – фундамента, распушки дымохода и трубы подойдут известковые или цементные растворы общестроительного назначения.

Виды глины

Глина – вторичная горная порода, образовавшаяся в результате выветривания разрушенных скальных пород. Осадочная порода состоит из диоксида кремния (SiO₂) и оксида алюминия (Al₂О₃), называемого глиноземом. Глина имеет тонкую дисперсионную структуру, размер породообразующих кристаллов не превышает 0,005 мм. В химическом составе этого алюмосиликата присутствуют минеральные примеси и пигментирующие ионы хромофоров разной валентности. Они придают определенный цвет породе, наиболее часто применяются белая (каолин) и красная глины. Минерал с 38% содержанием диоксида кремния и 62% оксида алюминия называют вяжущим компонентом с 100% показателем жирности. Этот комплексный параметр определяет весь набор свойств: пластичность глины, адгезию (способность прилипать к плоскости кирпича) и дисперсность в замоченном состоянии. От него зависит огнеупорность, пористость и способность выдерживать статические нагрузки при термических воздействиях.

Изделия шамотные огнеупорные общего назначения ГОСТ 390-96.

Часто встречаются тощие глины – минералы с примесями песка и органики гумусового слоя, называемые суглинками. Находятся залежи пластов глины в окружающей среде повсеместно. Даже, копнув на глубину 0,5 м практически в любом месте, можно наткнуться на глиняный слой. Традиционными местами разработок являются поймы рек и озер, где обнажения глин часто представляют террасы из пластов минерала многометровой толщины. В каждом конкретном случае пригодность глины к использованию проверяется взятием пробы и субъективной проверкой ее природных качеств.

Гораздо проще использовать готовые ингредиенты или пакованные фасовки в виде сухих смесей. Они продаются по доступной цене и, благодаря гарантированной рецептуре состава, идеально подходят для печного строительства. Следует только учитывать, что порошковые формы аккумулируют конденсат из окружающей среды и быстро портятся после промокания. Герметичная упаковка 20 кг крафт пакета, действительно, способна предохранить глиняный помол от проникновения влаги достаточно долго. Но не бесконечно и только на определенный срок. Поэтому использовать сухие смеси надо не позже 6 месяцев от даты изготовления. Температура хранения не должна быть ниже +5°С.

Шамотная глина молотая, термостойкость до 1600°C, масса 20 кг. Время затвердевания до 48 часов при температуре +8°C — +25°C. ООО «Производственное предприятие Быт-Сервис», г.Подольск, ул.Плещеевская, д.11А.

Шамот производится из белой каолиновой глины, которую обрабатывают в печах до степени потери пластичности (спекания). После размельчения кусков получают молотую шамотную глину. Шамотный песок часто используется в качестве наполнителя совместно с огнеупорной глиной, заменяя собой кварцевый песок. Популярностью пользуются марки ПШБМ, ПШБА, ПШБТ.

Мертель МШ-28. Как приготовить раствор глины для кладки печи?

Мертель – смесь обожженной молотой огнеупорной глины (белой) и шамотного порошка. В мертель достаточно добавить воду и он готов к использованию в качестве раствора для кладки печи из кирпича. Применяется для связывания огнеупорных изделий в кладке шамотного кирпича и заполнения швов. Наиболее популярной маркой является МШ-28.

Характеристики однокомпонентных сухих смесей для приготовления ГПР:

При строительстве печей используется 4 вида составов на основе глин для кладки печей:

• растворы для внутренней кладки тела печи и дымохода;
• смеси для внешнего контура;
• печные штукатурки и обмазки для футеровки;
• глиняное молоко.

Для кладки внутренних элементов с температурами эксплуатации 1200–1750°С, дымоходов из огнеупорного кирпича и футеровки топливного отделения используют самый термостойкий раствор. Он готовится из мертеля или порошка огнеупорной глины – каолина с добавлением кварцевого песка или шамотного порошка. Песок отощает глину до определенной степени жирности. Это уменьшает шовную усадку раствора при отвердении. Для предотвращения растрескивания швов в состав также добавляются армирующие волокна.

Наружный контур выкладывается из красного керамического кирпича и рассчитан на температуру 450–850°С. Раствор готовится из шамота красной глины для кладки печей. В уличных постройках швы прокладываются проволокой, а смесь должна содержать цемент, асбест или специальные добавки. Для обустройства теплоизоляции и пожарной отмостки применяют глиняное молочко.

Как приготовить раствор глины для кладки печи?

Если в качестве основы раствора будет использоваться кусковая глина, она предварительно в течении 1–1,5 дней вымачивается в воде. Гораздо быстрее готовятся растворы из порошковых глинистых ингредиентов.

Чтобы конструкция печи получилась прочной, растворы из печных сухих смесей готовят в выверенных пропорциях, обеспечивающих нужную пластичность и густоту:

• вода мягкая, с минимальным содержанием минеральных солей, кислот и щелочей;
• оптимальная температура воды +15°С, окружающего воздуха не ниже +5°С;
• смешиваем в емкости 1 часть порошка глины и 3 части просеянного песка, добавляем 1 часть воды;
• Тщательно размешиваем дрелью со специальной насадкой или мастерком, после 10 минут выдержки повторяем процедуру, при необходимости добавляем воду.

Готовить раствор рекомендуется порционно в количестве, достаточном для предстоящего в ближайшие часы, объема работ.