Виды и технические особенности шамотного кирпича

Как делают шамотный кирпич?

Данный вопрос также задают довольно часто, поэтому в статье мы сочли нужным дать на него развернутый ответ. В Российской Империи огнеупорный кирпич начали использовать еще в XVII–XVIII ст. Начало его использование было обусловлено развитием технологий и необходимостью получить термостойкий материал, который мог бы использоваться в сфере промышленности.

Внешне огнестойкие кирпичи эпохи Просвещения не отличались от тех, что были использованы повсеместно, но, в отличие от них, — могли без ущерба для себя выдержать температуру 1200°C и выше.

Нашли такое решение экспериментальным путем, но с тех далеких времен в технологии производства данного стройматериала ничего принципиально не изменилось. Просто в его составе присутствовала глина, прошедшая через процедуру обжига. Она являлась основой состава. Ее содержание в изделии могло составлять 70% или даже более.

В качестве связующего материала чаще всего использовался графит (мог быть заменен коксовым порошком). Но общий стандарт был принят только в XX веке, а точнее — в 1927 г. В качестве образца был использован кирпич немецкого производства, с размерами 250×120×65.

Шамот, — материал, используемый при производстве огнеупорных кирпичей, — образуется вследствие обжига глины при высоких температурах — 1300–1500°C. Процедура эта, как правило проходит в шахтных или вращающихся производственных печах. Словом, — задача обжига — это избавление материала от пластичности и предание ему последующей огнеупорности.

Шамот можно условно разделить на два вида — «высокоотожженный» и «низкожженный». Различия их заключаются в том, что первый тип имеет степень водопоглощения — до 10%, а второй — до 25%.

Применяются изделия из шамота для внутренней облицовки каминов, дымовых труб, печей. Также материал получил достаточно широкое распространение в архитектуре и даже скульптуре (вторая половина XX века).

По внешнему виду узнать изделие из шамота достаточно легко. Оно имеет песочно-желтый окрас и слегка зернистую структуру. Такой материал можно использовать не только с точки зрения функционализма, но и эстетики. Скажем так, по внешнему виду кирпичная кладка из огнеупорных элементов выглядит довольно презентабельно. Эти кирпичи не только выполняют свою прямую функцию — накопление, сохранение и отдача тепла без ущерба для себя и деформаций, но и предают камину привлекательный аутентичный вид. В общем, если говорить проще, — это не только функционально, но и довольно красиво. Скажем так, кладка отлично впишется в дизайн уютного интерьера.

Какими свойствами должен обладать огнеупорный кирпич? Прежде всего это — устойчивость к воздействию высоких температур, что вполне логично. Без ущерба для себя материал должен быть способным выдержать множество нагреваний и остываний. Также он должен обладать низкой способностью к проводимости тепла, чтобы сохранять тепло внутри печи и/или камина. Кроме того, у материала должна быть большая тепловая инерция, чтобы он мог медленно отдавать тепло в окружающую среду, а также — большая теплоемкость, — чтобы иметь способность к накапливанию большого количества тепла.

Как правильно выбрать

Во-первых, сразу нужно сказать о том, чтобы изделие обязательно имело соответствующие сертификаты, которые подтверждают его безопасность.

Во-вторых, если вы никогда не имели дело с этим стройматериалом, перед выбором лучше посоветоваться с профессионалом, который может подсказать качественные модели.

Приобретая кирпич самостоятельно, ориентируйтесь на следующие характеристики:

1. Внешний вид изделия. Поверхность должна быть гладкой. На ней должны отсутствовать трещины, сколы или любые другие повреждения. Цвет модели также должен быть равномерным. Нельзя использовать поврежденный шамотный кирпич при укладке любого строения.
2. Соответствие указанным размерам. Некоторые недобросовестные производители указывают одни габариты, а на деле оказываются совершенно другие.
3. Звук. Простучите кирпич. Если он издает глухую вибрацию, значит, он выполнен из материалов низкого качества или же хранился в условиях, которые были ему не пригодны (например, в помещении с высокой влажностью).

Если выбираете в интернете, посмотрите внимательно на отзывы других покупателей и на фотографии, предоставленные продавцом.

В рейтинг были включены изделия, которые отличались положительными отзывами покупателей и являлись самыми популярными на рынке.

Что собой представляет

Это строительный материал, который прославился благодаря своей огнестойкости, высокой устойчивости к перепадам температур и долговечности. Обычно имеет желтый или светло-белый цвет. Строения из этого стройматериала (при правильной укладке) не деформируются со временем и не покрываются многочисленными сколами и трещинами.

Чаще всего классический шамотный кирпич успешно сочетает в своем составе шамотный порошок и огнеупорную глину (а иногда также графит, оксид алюминия и каменноугольный кокс). В процессе производства они смешиваются до однородной массы, а затем она подвергается формованию и последующей заливке в нужные формы.

Как подготовить раствор

Раствор для укладки шамотного кирпича можно приобрести готовый либо смешать самому.

Готовый раствор, на который будут класть, — шамотный мертель — представляет собой смесь шамотного песка, с добавлением воды согласно рекомендациям изготовителя, тщательно перемешать и дать настояться.

Смесь готовиться не менее часа при этом порошок набирает необходимое количество влаги. Регулярно и тщательно перемешивая смесь достигается консистенция сметаны. Раствор готов к применению. Для повышения прочности можно добавить в раствор цемент марки М300 не более 15% от общей массы.

Можно и самостоятельно подготовить раствор на основе

• воды
• шамотного песка
• молотой огнеупорной шамотной глины

Глина предварительно замачивается на 12 часов, в процессе постоянно необходимо перемешивать раствор вручную, а лучше при помощи электродрели со специальной насадкой.

После готовности глина и песок пропускается через мелкое сито и разбавляется водой с непрерывным помешиванием. Раствор достигает готовности при получении сметанообразной вязкости.

В ходе процесса укладки можно добавить в него как укрепляющую добавку 3% жидкого стекла соли или цемента.

Производство

Для производства многих строительных материалов с огнеупорными характеристиками используются глина – неорганическое ископаемое из горных осадочных пород. Глиняное сырье разнообразно. Оно представляет собой смесь:

• солей кремниевой кислоты (силикатов);
• оксидов кремния, алюминия;
• воды из подземных источников.

В осадочных породах присутствуют примеси окрашенных компонентов, присущих каждой местности.

При производстве огнеупора сырье обязательно обжигают при высоких температурах. В результате вся влага испаряется, минеральные компоненты спекаются. Продукт теряет пластичность, превращается в особо плотный камень с огнеупорными характеристиками.

Последующие стадии технологического процесса включают измельчение сырья; внесение добавок: графита, крупного коксового или кварцевого порошков; добавление небольших количеств воды (не более 10 %) до стадии образования требуемой консистенции.

Полученную массу погружают в бункер, из которого она поступает в дозатор. Сделанный из порции минеральной массы кирпич подвергают прессованию и обжигу.

Представленная технологическая схема широко распространена, хорошо отработана. Все характеристики, включая вес огнеупорного кирпича, полученного таким методом, стабилен, соответствует требованиям ГОСТ.

Виды огнеупорного и марки шамотного кирпича

В любой большой строительной компании вам предложат несколько вариантов огнеупорных кирпичей, среди которых будут углеродистые, глиноземные, основные и кварцевые

Давайте разберемся, в чем разница и на что необходимо обращать внимание

Кварцевый кирпич. Он достаточно хорош в плане огнеупорности, но стоит понимать, что он боится контакта со щелочной средой, известковыми растворами, чрезмерной влагой и оксидом металла. Он немного дешевле глиноземного кирпича, но подойдет только для строительства камина или свода печи. Для уличного мангала, барбекю, тандыра и прочего его лучше не использовать.

Углеродистые кирпичи (графитовые). Очень устойчивы к высоким температурам, состоят в основном из графита (до 90%), антрацитового порошка и углерода. Скорее всего, такой стройматериал вы не найдете в обычном магазине, поскольку кирпич используется в промышленности, обладает достаточно высокой ценой и ни разу не актуален для частного строительства.

Основные огнеупорные. Используются практически только в металлургической промышленности при изготовлении некоторых марок стали. Они обладают минимальной адгезией и очень высокой плотностью, выдерживают экстремальные температуры.

Глиноземный кирпич или шамотный огнеупорный. Это относительно недорогой строительный материал, блок, в состав которого добавляется огнеупорная глина или специальный керамический порошок – шамот. Поверхность изделия бывает похожа на стекло, если его немного передержать в печи при повышенной температуре. Адгезия с кладочным раствором намного хуже, поскольку влага и связывающие компоненты не проникают внутрь, но огнеупорность материала очень высокая. Оптимальный кирпич для строительства уличного мангала или печи барбекю.

С разновидностями огнеупорных материалов разобрались, теперь рассмотрим подробнее марки шамотного кирпича, поскольку он наиболее распространенный и оптимально подходит для частного строительства большинства огнеупорных конструкций, таких как печи и камины. В зависимости от состава шамотного кирпича и способа его изготовления, он бывает:

• ШАК, ШБ и ША. Наиболее распространенные марки шамота, которые используют строители. Максимальная температура, которую выдерживают кирпичи – 1690 С. Они относительно прочные, при расколе не образуют «трухи», не рассыпаются.
• ШВ и ШУС. Чаще всего эти виды шамотного кирпича используются для обмуровки труб на производстве, газоходов, парогенераторов. Отличная теплоемкость, но высокая цена и отсутствие ассортимента.
• Шамотный кирпич ПБ. Данная маркировка подходит для домашнего использования. Меньшая граничная температура использования, но цена ниже, примесь глины достаточно высокая, по сравнению с другими марками.
• ПВ. Шамотно-коалиновый огнеупорный кирпич, идеально подойдет для внутренней отделки печей. Выдерживает до 1300 градусов Цельсия, причем постоянной температуры, очень долговечен. По причине высокой стоимости он актуален только для внутренней кладки дымоходов.
• ШЛ. Применение шамотного кирпича такого типа очень широко, поскольку он подойдет для футеровки печей, облицовки. Легковесный кирпич (ШЛ) стоит дешевле, оказывает меньшую нагрузку на строение, обладает низким коэффициентом расширения и граничной температурой в 1300 градусов.

Каждый тип полнотелого шамотного кирпича обладает большим удельным весом и плотностью, подходит для строительства тяжелых конструкций и применяется в цокольных рядах огнеупорных сооружений. Легковесные кирпичи – это пустотелые облегченные шамоты, которые идеально подходят для облицовки и торцевых вращающихся печей (ШЦУ – двухсторонние торцевые блоки).

Плотность шамотного кирпича зависит от метода производства и обжига. Бывают следующие виды: горячепрессованные, плавленые, литые, формированные пластично, материалы полусухого формирования и термопластичнопрессованные. Все они имеют разные характеристики и подбирать надо будет согласно сфере применения.

Что такое шамотный кирпич

Шамотный кирпич – изделие, производимое из шамотной глины – материала, состоящего из глинозёма, корунда и циркона – путем обжига. Огнеупор легко узнаваем среди массы образцов – у него песочный оттенок, шероховатая пористая поверхность.

Преимущества:

• высокая термостойкость и способность выдерживать многократные нагрузки, возникающие в процессе нагревания – остывания;
• низкий коэффициент теплопроводности, благодаря чему температурный фон значительно снижен на внешней стороне нагревательного устройства, нежели внутри топочного пространства;
• имеет малый коэффициент объёмного и линейного расширения – при кладке на жаростойкий состав, обладающий схожими свойствами с основным изделием, топочная камера сохраняет свою целостность в течение длительного срока эксплуатации;
• малая скорость нагрева способствует быстрейшему отводу горячих продуктов сгорания через дымоход.

Недостатки:

• стоимость огнеупорной продукции превышает цену обычного красного керамического кирпича на 50–200%, но, так как объём используемого материала невелик – используется только для топочной камеры и дымохода, то такие затраты будут необременительны;
• недостаточная влагостойкость, повышенная гигроскопичность могут привести к разрушению кладки при резкой тепловой нагрузке при растапливании камина или печи; это объясняется быстрым нагревом теплостойкой облицовки и образованию пара, который создаст внутренние напряжения из-за возникшего давления;
• для работы с термостойкой продукцией требуется более тщательное соблюдение технических условий, по сравнению, например, с обычным кладочным блоком.

Виды и сфера применения

Область применения такой продукции довольна обширна. Основные сферы использования в зависимости от свойств:

1. Главное назначение – возведение внутреннего контура и обкладки каминов и печей в частном строительстве, дымоходов.
2. Применяется для защиты топок с учетом максимального нагрева до 1700–1800 градусов.
3. Может использоваться для промышленных конвективных шахт и установок.

Для бытовых печей и каминов одного слоя огнеупорного кирпича в топке достаточно

Существуют различные виды шамотного огнеупорного кирпича, которые разделяются по методу формовки, форме деталей и уровню пористости.

По методу формовки можно выделить следующие варианты:

• горячепрессованный,
• термопластичный прессованный,
• плавленый,
• литой.

Огнеупорные материалы разделяются на несколько видов

Форма кирпича также может быть различной, что обусловлено необходимостью сделать разные геометрические обкладки печи или камина. Встречаются следующие варианты:

1. Прямой. Используется для ровных участков.
2. Клиновый. Имеет скошенную сторону, подходит для сложных форм топок и их декорирования.
3. Арочный. Позволяет оформлять полукруглые участки печей и делать конфигурацию более плавной.
4. Трапецеидальный. Также используется для выкладки топки и отдельных участков конструкции.

При кладке бытовых печей и каминов чаще всего используется 4 формы огнеупорных блоков

Большое значение имеет правильный выбор по уровню пористости. Этот показатель определяет способность удерживать тепло и область конечного использования. Выделяют следующие разновидности:

• Очень высокая плотность. Уровень пористости не более 3%.
• Высокая плотность. Показатель не превышает 10%.
• Плотный. Зернистость колеблется в пределах от 10 до 16%.
• Уплотненный. Уровень варьируется от 16 до 20%.
• Средняя плотность. Параметры зернистости не ниже 20% и не выше 30%.
• Низкая плотность (облегченный). Пористость 30–45%.
• Легковесный. Параметр составляет от 45 до 85%.
• Ультралегковесный. Зернистость очень высока – более 85%.

Такое многообразие позволяет выбрать оптимальный вариант для конкретного участка.

Рабочие характеристики кирпичей в сравнении

Для чего нужен шамотный кирпич?

Этот вид материала самый прочный по сравнению с родственными огнеупорными видами. Он выдерживает температуру до 1800°С, обладает хорошей морозостойкостью, при резких перепадах тепловых режимов хорошо сохраняет свои характеристики. Применяется огнеупорный кирпич для кладки конструкций, которые напрямую контактируют с огнем, и строений, связанных с повышенной температурой.

Область использования велика – от топок и дымоходов, домашних печей и каминов до камер сгорания нефти и газа, доменных и заводских печей для производства стекла, фарфора, стали

При использовании шамотного кирпича в домашних условиях важно, что он не только продолжительное время выдерживает воздействие огромных температур, но обладает большой теплоемкостью – долго отдает тепло помещению

Обзор шамотного кирпича: виды, вес, размер, маркировка

Поскольку самая обычная бытовая печь прогревается примерно до 800ºС, то для ее корпуса можно использовать красный кирпич, но только в местах, не касающихся к дверцам или чугунным плитам. Металлические элементы нагреваются до максимума, и тем самым могут разрушить простой кирпич. В этих местах лучше использовать огнеупорный материал.

Огнеупоры делятся на несколько подвидов:

• основной;
• углеродистый;
• кварцевый;
• глиноземный.

Одна из разновидностей глиноземного вида – шамотный кирпич. Это распространенный материал, хорошо переносящий любые перепады температуры. Благодаря своим техническим свойствам шамотный кирпич пригоден как для частного строительства, так и в масштабах промышленности. Дальше можно подробнее ознакомиться с основными характеристиками шамотного кирпича.

Характеристики

Качественные показатели, характеризующие шамотный кирпич, строго контролируются со стороны государства. В ГОСТе прописаны показатели, отражающие вес шамотного кирпича и его размеры, состав сырья с процентным содержанием оксида алюминия, а также технологические свойства: прочность, геометрические параметры, огнеупорность, пористость.

Основные показатели приведены в таблице:

При изготовлении изделий многие производители ориентируются на собственные ТУ вместо условий, прописанных ГОСТом. Поэтому при выборе материала возникает вопрос, какой кирпич брать. Ведь по ряду характеристик изделия, произведенные по ГОСТу и по ТУ производителя, очень часто не совпадают. В таком случае лучше по возможности приобретать товар с ГОСТовской отметкой, т. к. он качественней.

Что касается геометрических параметров, в ГОСТе прописан размер стандартного прямоугольного изделия 230х113х65 мм, и это считается оптимальным материалом для строительства кирпичных сооружений. Но сегодня допустимы и другие размерные характеристики, поэтому рынок заполнен разнообразной продукцией от разных производителей.

Масса изделий также имеет различные показатели, и колеблется в диапазоне от 2,8 кг до 4,5 кг, при допустимой массе по ГОСТу – 3,7 кг. При закупке не стоит забывать об этом, т. к. от массы зависит теплопроводность материала. Для сохранения тепла в помещении нужно выбирать материал с большей массой, потому что маленький вес увеличивает его теплопроводность.

От количественного содержания в составе строительного материала оксида алюминия зависит устойчивость к влиянию химических веществ, щелочей и высокой температуры. Содержание этого элемента в составе влияет на структуру материала, делая его пористым. А пористый кирпич нагревается достаточно долго, но и остывает дольше обычного, сохраняя полученное тепло.

В то же время с увеличением пористости снижается прочность. Поэтому стоит подбирать

материал с оптимальной плотностью от 1700–1900 кг/м. Такжеплотность влияет на такие свойства, как: влагопоглощение, теплоизоляция, сцепление с монтажным раствором и вес шамотного кирпича. Определить пористость кирпича можно, всего лишь подержав различные варианты в руках.

Подведя итог, можно сказать, что при выборе такого строительного материала следует брать во внимание стандарты выпуска, размеры, массу, содержание оксида алюминия и плотность

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:

Другие характеристики

Внешне кирпич шамотный значительно отличается от других материалов этой группы песочно-желтым оттенком с красноватыми вкраплениями. Он имеет зернистую текстуру и шероховатую поверхность.

В отличие от красного кирпича он характеризуется более высокими огнеупорными свойствами. Например, кирпич ША-5 способен выдержать нагрев до 1400°С, тогда как обычный — до 1000.

Высококачественный материал является износостойким, долговечным и устойчивым к деформации. Постукивание по изделию высокого качества должно сопровождаться звонким металлическим звуком. Такой огнеупорный кирпич при ударе раскалывается на крупные куски, а не рассыпается.

Он стоит дороже, чем более привычная разновидность материала, поэтому его редко применяют для изготовления конструкции полностью. Обычно такими изделиями облицовывают только зоны, подверженные воздействию высоких температур.

На рынке представлен обширный ассортимент шамотного кирпича. Такие кирпичи могут различаться формами, габаритами, массой, теплоемкостью, теплопроводностью, абсолютно безвреден. Для удобства классификации разработана специальная маркировка. Правильный выбор такого материала, в соответствии с конкретными условиями использования, позволяет создавать конструкции, способные сохранять свои свойства на протяжении длительного времени.

Маркировка шамотного кирпича

Маркировка на шамотных огнеупорных кирпичах наносится на одной из граней изделия.

Маркировка состоит из буквенных и цифровых обозначений (от 5 до 47). Буквы обозначают физико-химические свойства стройматериала. Для маркировки шамота используют следующие буквенные обозначения:

• ША, ШБ, ШАК — шамотные блоки общего назначения, характеризуются прочностью и способностью выдерживать температуру до1690 С. Эти марки огнеупорных кирпичей востребованы среди частных застройщиков, благодаря оптимальному соотношению качества и стоимости строительного материала;
• ШВ, ШУС – шамот промышленного назначения, отличаются большой теплоемкостью, используется для возведения газоходов парогенераторов, облицовки ограждающих конструкций конвективных шахт;
• ШК – кирпич используется при строительстве промышленного оборудования по производству кокса;
• ШЛ – шамотный огнеупорный легковесный кирпич с высокой степенью пористости, широко применяется для футеровки печей, выдерживает воздействие температуры до 1300 С;
• ШЦУ – двухсторонние торцевые огнеупорные блоки из шамота, нашли применение при возведении вращающихся элементов печей;
• ПБ – шамот бытового назначения;
• ПВ – огнеупорные изделия, используемые для строительства дымоходов, внутренней части каминов.

Цифры указывают на размеры кирпича в соответствии с принятым стандартом. Например, размеры ГОСТ наиболее востребованных марок кирпичей универсального назначения, в соответствии с государственным стандартом составляет:

• кирпич шамотный ша 8 – 250х124х65 мм;
• кирпич шамотный ша 5 – 230х114х65 мм.