Кирпич — самый распространенный строительный материал. Среди огромного ассортимента существуют виды кирпича, которые помимо механической прочности, обладают устойчивостью к высоким температурам. Это искусственный камень изготовленный из шамотной глины, называемый шамотным кирпичом или среди печников просто шамотом.
Особенности и состав огнеупорного кирпича
Основное отличие, которое и определяет сферу его применения — способность не терять своих характеристик под воздействием высоких температур. Шамот производится из белой каолиновой глины путем ее обжига и дальнейшего помола. Именно шамот является основой для производства шамотного кирпича и других огнеупорных изделий. В состав шамотной глины входят оксиды металлов:
— Алюминия (AL2O3)
— Кальция (СаО)
— Калия (К2О)
— Магния (MgO)
— Натрия (Na2O)
— Железа (Fe2O3)
Именно шамот является основой для производства большинства современных огнеупорных материалов включая шамотный кирпич. Его доля варьируется от 15 до 70% в общей массе огнеупорных материалов. Помимо основных компонентов — шамотного порошка и тугоплавкой глины, в состав добавляются различные ингредиенты. Чаще всего добавляют кварцевый песок, кокс и графит. Технические характеристики конечного продукта напрямую зависят от его химического состава и времени обжига.
Основные виды огнеупорного кирпича
Характеристики и технологические свойства огнеупорных кирпичей четко регулируются государственными нормативными актами. Согласно этим документам подобная продукция разделяется на 4 основных вида:
Углеродистый. Для изготовления данной разновидности в смесь из шамотного порошка и тугоплавкой глины добавляется графит или же кокс. Формование блока осуществляется путем прессования. Используется, чаще всего, для обустройства доменных печей.
Кварцевый. В качестве добавки используется кварцевый песок. Эта разновидность характеризуется высокой плотностью, благодаря чему дольше сохраняет тепло. Существенным недостатком кварцевого шамотного кирпича считается отсутствие устойчивости к действию кислотных и щелочных сред.
Глиноземный шамотный. Это наиболее распространенная разновидность огнеупорных блоков. Этот вид наиболее универсален и имеет широкую сферу применения. Относительно простой состав и процесс производства делают его доступным и добавляют популярности.
Основной. Изготавливается на основе извести и магнезиального состава. Основной тип огнеупоров выдерживает наиболее экстремальные температуры. Основная сфера применения лежит в области металлургической промышленности.
Все виды огнеупорного шамотного кирпича обладают следующими характеристиками:
Способность к противостоянию высоким температурам, не меняя при этом своих прочностных качеств.
Обладают тепловой инерцией. Шамотный кирпич достаточно быстро нагревается и медленно остывает.
Имеют сравнительно небольшой коэффициент линейного расширения. То есть, при переменах температурного режима блоки сохраняют свои габаритные размеры. Показатели изменения объема варьируются в пределах 0,5 — 1%.
Маркировка и размеры шамотного кирпича
Изделия маркируются буквенными обозначениями. Так, первой стоит литера Ш. Согласно ГОСТу такая маркировка свидетельствует о наличие в составе материала алюмосиликатной глины. Вторая буква относит материал к определенному классу огнеупорности. Разница между классом А и классом Б — небольшая. Она варьируется в пределах 50 С. Так, если кирпич марки ША выдерживает температуры в 1350 С ,то марка ШБ может выдерживать температурный режим в 1400 С.
Из наиболее распространенных марок стоит отметить:
1. ША, ШБ, ШАК. Максимальная температура, которую выдерживают данные изделия, составляет 1650 С.
2. ШЛ. При изготовлении такой марки шамотного кирпича в состав добавляется торф, опилки или же другие вещества органического происхождения. При термической обработке эти вещества выгорают, оставляя в массе воздушные поры. Таким образом получают пористый материал с низкой плотностью. Облегченный шамот способен выдерживать температуру до 1800 С.
Типовые размеры
Габариты шамотных блоков могут быть самыми разнообразными. Только в государственных стандартах насчитывается более сотни типоразмеров. Это связано с тем, что блоки используются для устройства печей, каминов, промышленных доменных печей, имеющих различную геометрическую форму. Подгонка по месту кладки, в связи с прочностными характеристиками шамотного кирпича — достаточно сложна. Наиболее часто встречаются следующие варианты форм:
Прямоугольная. Длинна стандартных изделий прямоугольной формы может быть 230 и 250 мм. Ширина — 115 — 125 мм. Высота — 6о и 65 мм.
Клиновидная. Наиболее распространенные параметры клиновидных блоков — 230*114*65/45 мм.
Арочная. В виде трапеции. Трапецеидальный блок чаще всего выпускается с параметрами 250*124*65/45 мм.
Форма блока и его плотность влияют на его вес. Вес стандартных изделий варьируется в пределах — 2,8-6 кг. Он зависит от вида глины, плотности и пористости блока. Государственный стандарт допускает пористость таких изделий в достаточно широком диапазоне. Так, блоки с особой плотностью имеют не более 3% пустот, а у сверхлегких блоков процент пустот может составлять до 85%.
Особенности укладки шамотных блоков
Для кладки огнеупорных блоков используются растворы на основе шамотной глины, которая выступает в роли вяжущего. Использование других вяжущих веществ, типа цемента, гипса — недопустимо. Современная промышленность выпускает для подобных целей шамотный мертель. Он представляет собой порошок из измельченной огнеупорной глины. Смесь маркируется литерами МШ и цифрами, которые отображают процентное содержания оксида алюминия. Цифровое значение может варьироваться от 28 до 39. Чем больше процентное содержание оксида алюминия — тем большие температуры способен выдерживать застывший раствор.
Раствор для кладки можно приготовить самостоятельно. Для этого используют смесь огнеупорной глины песка и воды. Огнеупорную глину необходимо выдержать в воде не менее 3 суток. После замачивания ее перемешивают и протирают через сито с размером ячейки 33 мм. Песок лучше использовать горный. Глину с песком в пропорции 61 перемешивают в сухом виде, после чего разбавляют водой до нужной консистенции.
Толщину шва кладки варьируют в зависимости от температурного режима, в котором будет эксплуатироваться огнеупорный блок. Чем выше температура — тем меньше шов. Толщина шва кладки составляет от 1 до 4 мм. При кладке блока необходимо учитывать что шамот имеет очень низкую адгезию к любым смесям, включая глину. Именно по этой причине шамотный кирпич не используется для возведения несущих конструкций. Низкая адгезия к растворам не гарантирует прочности соединения.
Линейное расширение шамотного блока отличается от аналогичного свойства обычного керамического кирпича. По этой причине перевязка этих материалов в одной кладке недопустима. При сооружении печей, каминов, барбекю и других конструкций, между керамическими и шамотными блоками оставляют температурный зазор. В некоторых случаях зазор заполняется негорючим материалом в виде песка, базальтовых плит, каолина или же асбеста.
Такой зазор делается для того, чтобы конструкция дольше сохраняла тепловую энергию. Миф о том, что если кирпич огнеупорный — он должен отражать тепло. Однако, стойкость к огню выражается у шамотного блока только в долговечности и минимальном расширении при нагреве. Что касается такого параметра как теплопроводность — она в два раза выше, нежели у аналогов из керамики. То есть, шамотный блок пропускает тепло в два раза больше чем обычная керамика.
Основные критерии выбора шамотных блоков
Рынок кирпича разнообразен и насыщен. Несмотря на кажущуюся простоту самостоятельно выбрать правильный материал достаточно сложно. В этом разнообразии лучшим соотношением теплофизических характеристик к стоимости и качеству обладает группа, относящаяся к шамотным полукислым кирпичам. Они обладают следующими характеристиками:
Маркировка : ШАК, ШУС, ПБ, ША, ШБ, ПВ, ШВ
Температурный предел, после которого изделия начинают терять свои характеристики составляет 1300 С
Имеют плотную и однородную структуру по всему объему изделия
Что касается цвета, то в этом вопросе не существует каких либо стандартов. Изделия могут отличаться по оттенку от сетло — серого до рыжеватого. Наиболее часто встречается кирпич желтого песочного цвета.
