Какие материалы применяются для кладки печи или камина, их характеристики

materialy
Опбликовано - 14.03.2013

Краткий обзор свойств и характеристик материалов, применяемых в постройке печей и каминов. Таких как: глина, песок, известь, строительный гипс, цемент, бетон, бутовый камень, асбест, строительный войлок, толь и рубероид, гончарные или керамические трубы, печные изразцы, сталь в различных формах.

Глина – основной строительный материал при кладке печей. Обыкновенная глина (красная) – вяжущий материал, используемый для приготовления раствора при кладке печей и дымовой трубы. Прочность и качество кладки в значительной степени зависят от жирности, пластичности, усушки, максимальной температуры плавления или спекания глины.

В зависимости от количества примесей, главным образом песка, глина подразделяется на жирную, среднюю и тощую. В жирной глине содержится 2-3% песка. Замес из такой глины мягкий, пластичный, стержни при сгибании не ломаются, при высыхании трескаются. В средней глине около 15% песка, на ощупь она шероховатая, при падении на пол шарик сплющивается, но не рассыпается. В тощей глине содержится около 30% песка, она сильно шероховата, при падении на пол шарик рассыпается.

Глина при размокании увеличивается в объеме, образуя пластичное тесто. При температуре ниже 0 глина вспучивается и увеличивается в объеме, вследствие чего кирпичная кладка теряет плотность и прочность. Поэтому глиняный раствор не следует применять для кладки оголовков дымовых труб, наружных стенок дымовых и вентиляционных каналов, фундаментов под печи, камины и коренные дымовые трубы. Обыкновенную (красную) глину применяют в виде раствора (глина, песок и вода) для кладки печей из красного кирпича.

Раствор для кладки и штукатурки печей готовят на чистой воде, не содержащей взмученного ила, не имеющей затхлого запаха и растворенных солей в больших количествах. Использование для приготовления раствора воды, насыщенной солями, приводит к появлению на поверхности печи высолов в виде грязных пятен, которые выступают через побелку. Не рекомендуется использовать застоявшуюся воду из бочек и водоемов. Летом воду с температурой 10-12 градусов берут из колодца, зимой подогревают ее до 25-30 градусов. Можно применять дождевую воду. Для приготовления растворов используют и морскую воду, увеличивая при этом норму цемента на 10-15%.

Песок, применяемый в растворах для кладки печей, должен быть без примеси ила, растительных остатков и других включений. Добавляют песок к обычной глине, к огнеупорной – шамотный порошок. По крупности зерен песок подразделяется на крупнозернистый с зернами 0,15-5 мм, пылевидный – 0,14-0,005 мм и глинистый – меньше 0,005 мм. До приготовления раствора песок рекомендуется просеять через сито с отверстиями 1-1,5 мм. Пески бывают горные (овражные), речные (морские), дюнные. В качестве заполнителя для раствора, применяемого в печных работах, лучше использовать песок, который является продуктом разрушения горных пород.

Речной песок, имеющий закругленные частицы, менее пригоден для кладки печей. Зерна горных песков имеют угловатую форму и шероховатую поверхность, они обладают лучшей сцепляемостью с глиной. Дюнные и барханные пески, состоящие из очень мелких зерен, в чистом виде для приготовления растворов не пригодны.

Известь применяют для приготовления растворов, употребляемых для кладки фундаментов под печи и оголовки труб, расположенных выше крыши. На этом растворе выкладывают также коренные трубы. Используют только гашеную известь (пушонку). Негашеную известь надо погасить: ее загружают в деревянную бочку или ящик слоем 10-12 см и заливают небольшим количеством воды, перемешивая деревянной лопаткой мешалкой. Известь кипит, выделяя тепло, и увеличиваясь в объеме. Свежегашеную известь выдерживают перед употреблением не менее двух-трех недель, предохраняя от высыхания.

Известь строительная бывает кальциевая, магнезиальная и доломитовая первого, второго и третьего сортов. После обжига получается известь – кипелка. Она делится на быстрогасящуюся – не более 8 мин, среднегасящуюся – не более 25 мин и медленногасящуюся – более 25 мин.

Хранить комовую известь необходимо в сухих помещениях, так, как в сырых она постепенно гасится, превращаясь в пушонку – тонких порошок.

Строительный гипс (алебастр) получают путем обжига природного гипсового камня при температуре 150 – 170 градусов. Он представляет собой порошок беловато-серого цвета. Замешанный с водой гипс быстро твердеет. Схватывание начинается через 4 мин и длится от 6 до 30 мин. Быстрота схватывания создает неудобства при его употреблении, поэтому в гипсовый раствор добавляют замедлители схватывания (например, 1-1,5%-ый раствор животного клея). Применение горячей воды также продлевает начало схватывания гипса на 15-20 мин. При оштукатуривании печей гипсовый раствор наносят на горячую поверхность.

Цемент – гидравлическое (твердеющее на воздухе и в воде) вяжущее вещество, получаемое путем совместного измельчения клинкера и различных минеральных добавок.

Существует несколько разновидностей этого материала. Наиболее распространенными являются портландцемент и глиноземистый цемент. Портландцемент – порошок зеленовато-серого цвета. Исходными продуктами для его получения являются известняк (мел) и глина, которые обжигают во вращающихся печах при температуре 1400-1500 градусов. Полученный цементный клинкер размалывают на специальных мельницах, добавляя различные активные и инертные добавки (шлаки, кварцевый песок, гипс и т.п.)

Залитый водой цемент в течение некоторого времени преобразуется в монолитное твердое тело большой прочности. Показателем этого качества является марка цемента, которая определяет прочность раствора, состоящего из 1 части цемента и 3 частей песка (по массе), достигнутую на 28-й день схватывания. Портландцемент выпускают марок 400, 500, 600 и 700.

Глиноземистый цемент получают из глинозема (бокситов) и извести, сплавленных в электропечах при температуре 1400 градусов. Сплавленную массу дробят на куски, затем измельчают в порошок на трубных мельницах. Глиноземистый цемент выпускают марок 400, 500 и 600. Марочную прочность он набирает через 3 суток. Глиноземистый цемент, примененный в растворах и бетонах, повышает их водостойкость.

Бетон – искусственный каменный материал, получаемый из смеси вяжущего, заполнителей и воды и специальных добавок для его формирования и твердения. Твердение бетона – сложный физико-химический процесс, происходящий между вяжущим материалом и водой. Заполнители (щебень, гравий, песок) в этих процессах не учавствуют.

Вяжущие материалы (цемент, известь, гипс) после затворения водой образуют пластично-вязкую массу, которая, затвердевая на воздухе или в воде, связывает между собой зерна заполнителей и образует искусственный каменный материал.

Для изменения свойств вяжущих материалов в состав бетонов вводят добавки, которые могут быть активными минеральными наполнителями, поверхностно-активными ускорителями твердения, замедлителями схватывания, противоморозными компонентами.

Активные минеральные добавки подразделяются на природные – диатомит, трепел, опка, пепел, туф, и искусственные – доменные гранулированные шлаки, глиниты, керамзит, аглопорит и др. При смешивании в тонкоизмельченном виде с известью-пушинкой и затворении водой они образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать набирать прочность и длительно сохранять ее в воде.

Добавки-наполнители применяют для снижения расхода цемента и повышения плотности бетона. Поверхностно-активные добавки изменяют свойства поверхности, на которой они адсорбировались. Ускорители твердения способствуют быстрому набору бетоном прочности: хлорид и нитрат кальция, поташ, сульфат и нитрат натрия и др. Замедлители схватывания, наоборот, увеличивают продолжительность сохранения бетонной смесью пластичности: природный гипс, серно-кислое железо (до 1%) и поверхностно-активные вещества (животный клей, мылонафт) – до 0,3% массы цемента.

Противоморозные добавки снижают температуру замерзания жидкости, на которой замешены бетон или раствор, в результате при отридцательной температуре сохраняется незамерзшей вода, материал без обогрева набирает прочность. Такими добавками служат соли-электролиты (поташ, нитрит натрия) или смеси этих солей. Количество добавки зависит от температуры твердения бетона.

В печных работах бетон применяют для возведения фундаментов под печи, камины и коренные трубы. Легкие бетоны из керамзитобетона, перлитобетона, керамзитоперлитобетона и золобетона используют для утепления дымовых и вентиляционных каналов, выполненных из асбестоцементных труб.

Состав жароупорной бетонной смеси для блоков топливника сборно-блочных бытовых печей применяют в соотношении 1:2:2:0,33 по массе (одна часть портландцемента марки не ниже 400, две части щебня и две части песка из огнеупорного кирпича, 0,33 части пылевидных тонкомолотых добавок из шамота).

Бутовый камень – различные горные породы (известняк, доломит, песчаник, гранит и т.п.). Используется для сооружения фундаментов и очагов на открытом воздухе, применяется в качестве декоративно-поделочного материала. Может иметь неправильную (колотый, ломаный) или правильную форму (бутовая плита с двумя параллельными гранями постелями). Булыжник имеет округленную поверхность.

Подсобные материалы. При кладке печей, каминов, дымовых и вентиляционных каналов используют тепло и гидроизоляционные материалы, асбестоцементные и керамические напорные трубы, изразцы, печную проволоку и другие вспомогательные материалы.

Асбест – огнеупорный материал, который выдерживает длительный нагрев до 450-500 градусов без значительной потери прочности, обладает малым коэффициентом теплопроводности. Выпускается в виде листов (листовой асбест), картона, ткани и шнура. Применяется при печных работах по устройству противопожарных разделок, несгораемых стен и перекрытий, изоляции сгораемых материалов, изготовлении несгораемых прокладок. Используется вместо войлока для прокладки между рамками печных приборов, дверками и печной кладкой. Добавление асбеста в портландцемент значительно повышает его прочность.

Асбестоцементные трубы выпускаются длиной до 4 м, диаметр – 125-300 мм, толщина стенок – 12-20 мм. Они соединяются между собой асбестоцементными муфтами. Применяют их для облицовки дымоходов с внутренней стороны кирпичных стен, устройства дымоходов (дымовых труб), начиная с чердака и выше кровли. Для утепления трубы облицовываются кирпичом или оштукатуривают. Они не ржавеют под влиянием атмосферных осадков и не нуждаются в окраске в течение всего срока службы. Низкое водопоглощение делает их стойкими к воздействию отрицательных температур. Дополнительное устройство, предупреждающее проникновение воды в трубы (утепление, зонт), позволяет продлить срок эксплуатации труб на несколько десятилетий.

Асбестоцементные дымовые трубы имеют преимущества перед кирпичными в том, что они прочны, легки, не имеют швов, просты при сооружении. Недостатком их является низкая сопротивляемость ударам и необходимость утепления.

Строительный войлок применяют для уменьшения теплопроводности – передачи тепла от нагретых частей печи к прилегающим сгораемым конструкциям. Он плохо воспламеняется, не горит, а медленно тлеет, издавая своеобразный специфический запах. Перед применением войлок вымачивают в глиняном растворе, который предохраняет его от разведения моли и возгорания. Им изолируют разделки у печей и труб, обвертывают концы деревянных балок, проходящих вблизи дымовых каналов и разделок, кладут под предтопочные листы.

Толь и рубероид изготавливают из картона, пропитанного каменноугольной смолой или нефтяными продуктами, обсыпанного с двух сторон песком, слюдой или каменной мукой. Используют для гидроизоляции фундаментов под печи, предохраняя их от грунтовой воды. Толь укладывают на дегтевых, рубероид – на битумных мастиках.

Гончарные, или керамические трубы длиной от 350 до 700 мм, диаметром 170-220 мм, применяют для устройства дымовых труб и воздушных каналов. Их изготавливают из лучших сортов глины с последующим обжигом и глазуровкой изнутри. Соединяют отдельные звенья раструбами.

Печные изразцы изготавливают из обычной глины или из смеси огнеупорной глины и кварцевого песка. Лицевую сторону покрывают глазурью, изразцы без глазури называют терракотовыми. По форме и назначению изразцы делятся на стенные, или прямые, – для образования гладких поверхностей, фасонные – для облицовки углов.

Размеры изразцов: прямые – 220*220*50 и 200*200*45 мм, угловые – 220*220*110*50 и 200*200*100*45 мм; прямоугольные («рустик»): прямые – 205*130*45 мм; угловые – 205*130*107*45 мм.

Снизу печь облицовывают закладкой (цоколем), которую стыкуют с уступом, служащим опорой лицевым (гладким) изразцам. Необходимый рельеф теплоотдающей поверхности можно создать, применяя полочку, выступ и карниз. Над карнизом устанавливают венец.

Проволоку стальную, применяемую для перевязки и крепления печных приборов, обжигают чтобы придать ей необходимую мягкость и прочность. Топочные дверцы в печах нельзя крепить проволокой. Для этой цели служит специальные лапки из полосовой стали, изготовленные с рамками дверок.

Сталь в виде швеллеров, уголков, двутавровых балок, двутавровых балок, полосовой и круглой стали, проволоки используется при устройстве оснований под печи верхних этажей, каркасов печей, крепления печных приборов, перевязке рядов кладки печи и т.д. Листовая кровельная сталь применяется для облицовки внутренних стенок воздушных камер печей, для устройства футляров и на предтопочные листы, прибиваемые к деревянному полу перед дверкой. Сталь, применяемая для духовых камер, должна быть чистой, без ржавчины. Номер швеллерной и двутавровой стали обозначает размер изделия по высоте. Угловая (уголковая) сталь бывает равнобокая и неравнобокая. Ее размеры обозначают тремя цифрами в миллиметрах.

Круглая сталь применяется в виде стержней разного диаметра. Полосовая сталь – полосы прямоугольного сечения разной ширины и толщины. Обручная, или печная сталь – в виде ленты шириной от 12 до 100 мм, толщиной от 0,9 до 3,5 мм. Ее применяют для устройства лапок к различным дверкам, позволяющих закреплять их в кладке более надежно. Фасонную, или фигурную сталь применяют для изготовления оснований под печи, поддержания кирпичной кладки и ее связи.

Стальной проволокой толщиной 2-3 мм закрепляют печные приборы и изразцы. Она должна быть мягкой, отожженной.

Металлическая сетка применяется для обтяжки наружной поверхности печи оштукатуриванием. Она должна иметь ячейки размерами не более 10*10 мм. Сетка не только способствует удержанию раствора на стенках, но и предохраняет оштукатуренную поверхность от растрескивания при перегреве печи.

Мешковина используется для тех же целей, что и металлическая сетка. Ткань должна быть тонкой, неплотной. Мешковину накладывают на наружную поверхность печи перед оштукатуриванием.

Свойства материалов для печей.

Для сооружения печей применяются разнообразные материалы с различными свойствами. Строительные материалы обладают рядом физико-механических и химических свойств, которыми определяется степень их пригодности для сооружения отопительных устройств.

Плотность материала – масса его скелета, отнесенная к занимаемому объему (т.е. без учета пустот, пор и т.д.). Плотность воды составляет 1 г/куб.см, поэтому плотность других веществ выражают по сравнению с ней. Объемная масса – масса материала, отнесенная к объему в естественном состоянии материала. Для таких материалов, как металл, стекло, смолы объемная масса равна плотности. Для строительных материалов величины плотности и объемной массы не совпадают. Например, объемная масса свежевзрыхленного и слежавшегося песка разная. Изменяется она с увеличением влажности материала. Определяют объемную массу в воздушно-сухом состоянии.


Объемные массы некоторых строительных материалов, кг/куб.см:

Асбестоцементные листы 1900
Бетон на кирпичном щебне 2000
Войлок строительный 150
Глина 1400
Древесина (сосна) 400-600
Железобетон (среднеармированный) 2500
Засыпка из сухого песка 1600
Известь негашеная (комовая) 1000
Известковое тесто 1300-1450
Камень-песчаник 2400
Кирпичная кладка (сплошная) 1800
Опилки 250
Сталь строительных марок 7850
Стекло 2500
Чугунные изделия 7200
Шлак 1000
Цементный раствор 2000

Пористость материала определяет степень заполнения его объема порами, пустотами и дополняет плотность до единицы. Например, пористость кирпича – 1 – 0,68 = 0,32, стали 1 – 1 = 0 и т.д. Плотность и пористость материалов влияют на их прочность, водопоглощение, водонепроницаемость, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства.

Водопоглощение характеризует способность материала впитывать в себя и удерживать воду. Этот показатель выражается в процентах и определяет разность массы материала, предельно насыщенного водой, и этого же образца материала в абсолютно сухом состоянии. Например, водопоглощение глиняного кирпича в зависимости от степени обжига колеблется от 8 до 20%. Насыщенные водой материалы в значительной степени теряют прочность, объемная масса и теплопроводность возрастают.

Отношение прочности материала, насыщенного водой, к прочности сухого материала называется коэффициентом размягчения. Для тали, битума, например, он равен 1, т.е. эти материалы абсолютно водостойкие. Для кирпич-сырца, как и глинопесчаного раствора, коэфициент размягчения равен 0, т.е. в воде эти материалы распадаются. Поэтому кирпич-сырец и глиняный раствор нельзя применять при кладке фундаментов в водонасыщенных грунтах и дымовых трубах над крышей.

Прочность определяет способность материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок, температурных колебаний и других факторов. В печных устройствах внешние воздействия, которым подвержены материалы, вызывают сжатие, изгиб, срез, смятие. Каждый материал обладает пределом прочности, превышение которого вызывает разрушение предмета.

Пластичность – способность материала изменять форму без признаков разрушения под действием нагрузки и сохранять измененную форму после снятия нагрузки. Это свойство особенно имеет значение для растворов, применяемых для кладки печей, фундаментов и т.д.

Огнестойкость определяется степенью возгораемости материала и характеризует его способность выдерживать без разрушения воздействия высоких температур и воды в условиях пожара. По степени возгораемости строительные материалы подразделяются на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы при воздействии огня не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются, но могут деформироваться. Сталь, например, деформируется в значительной степени, а гранит, мрамор, силикатный кирпич полностью разрушаются. Трудносгораемые материалы под воздействием огня воспламеняются с трудом, тлеют, например, строительный войлок. После удаления источника огня тление прекращается. При тлении он издает характерный сильный запах, сигнализируя о возникновении очага пожара. Сгораемые материалы под воздействием огня воспламеняются и продолжают гореть после удаления источника огня – дерево, смолы и т.д.

Огнеупорность определяет способность материала противостоять, не разрушаясь и не размягчаясь, воздействию высоких температур в течение длительного времени. По степени огнеупорности материалы подразделяют на три группы: огнеупорные, выдерживающие действие температуры от 1580 градусов и выше (шамот, динас и др.); тугоплавкие, выдерживающие действие температуры от 1350 до 1580 градусов (гжельский кирпич); легкоплавкие, размягчающиеся при температуре ниже 1350 градусов (обыкновенный кирпич).

Растворимость – способность материала растворяться в различных жидкостях.

Антикоррозийность – способность самостоятельно или в смеси со связующими веществами предохранять конструкции от разрушения коррозией. Антикоррозийными материалами являются графит и печной лак.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>