В строительной отрасли существует немало направлений, в которых главная роль отводится уникальным характеристикам огнеупорного кирпича, основной упор делается на высокой жаростойкости и способности выдерживать длительный нагрев. Печи, камины, дымоходы — это всего лишь малая часть конструкций, требующих использования качественного жаростойкого материала.
Разновидности огнеупорных материалов
Промышленность выпускает 12-16 основных разновидностей огнеупорных материалов в виде плит, блоков, кирпичей, поддонов, фасонных изделий и деталей, в большей части рассчитанных на использование в промышленном оборудовании, печах и энергоустановках. В номенклатуру огнеупоров широкого применения входит 8 разновидностей кирпича, из которых только 2-3 наименования используются в бытовом строительстве.
Свойства и характеристики огнеупорного кирпича в первую очередь зависят от химического состава сырья, используемого при производстве кирпича. Существует четыре основных класса огнеупорных материалов:
- Кремнеземистые огнеупоры;
- Огнеупорные материалы на основе алюминий-силикатов;
- Углеродистые огнеупорные блоки и кирпичи;
- Огнеупоры на основе окислов тугоплавких металлов.
Последние два класса огнеупорных кирпичей практически не применяются для постройки бытовых печей, облицовки камер горения, изготовления огнеупорной и термостойкой арматуры дымоходов и каналов удаления продуктов горения. По сути, это специализированный класс огнеупорных материалов, используемых преимущественно в промышленности.
Например, углеродистые блоки изготавливают из смеси графитового порошка, кокса и смолы. После высокотемпературного обжига углеродистые блоки выдерживают нагрев до 1800оС, но только в восстановительной среде. Чемпионами в линейке огнеупорных кирпичей считаются блоки, изготовленные из окислов хрома, циркония, тантала и молибдена. Огнеупоры из спеченных окислов способны выдержать нагрев до 1900-2000оС без потери несущей способности материала.
Характеристики распространенных видов кирпича
Основная группа огнеупорных материалов включает:
- Динасовый кирпич, состоящий на 90-95% из окиси кремния с небольшой добавкой извести. Динасы относятся к кислым огнеупорным материалам с относительно высокой пористостью в 12-16% и огнеупорностью 1650-1750оС. Прочность кирпича составляет 600 кг/см2;
- Шамотный кирпич, изготавливается на основе огнеупорных глин и каолинов с добавлением 60-70% шамотной основы, материал выдерживает нагрев 1600-1710оС, обладает вдвое более высокой пористостью, чем динас, и прочностью 100-150 кг/см2;
- Высоко глинозёмный кирпич изготавливается на основе природных материалов, содержащих высокий процент окиси алюминия, 50-90% от общей массы. Огнеупорный материал способен выдерживать нагрев до 1950оС без деформации и разрушения. Прочность материала, в зависимости от технологии, составляет 150-1500 кг/см2;
- Огнеупоры на основе практически чистого оксида алюминия, с содержанием более 95%, такой материал обладает прочностью 550-2500 кг/см2 и теплостойкостью в 2000оС.
Кроме перечисленных вариантов, широко используются магнезитовые кирпичи, изготавливаемые на основе доломита путем обжига и гидратации. Магнезитовый блок обладает высокой огнеупорностью 1800 1900о С, при пористости 23-24%. Предел прочности на сжатие составляет 200 кг/см2.
Тепловые потери
Для определения тепловых потерь в облицовке из кирпича также используют показатель теплоемкости материала. Самым холодным остаётся магнезитовый и глинозёмный шамотный материал. Для их нагрева потребуется в полтора-два раза больше тепла и времени, чем на прогрев обычного карборундового и высоко глиноземного материала.
Огнеупорный кирпич из шамота или магнезита отлично подойдет для облицовки топочных камер, тогда как кварцевые, корундовые или высоко глиноземные огнеупоры используются для футеровки свода. Кварцевым блоком можно выкладывать печные трубы, дымоходы там, где требования жаростойкости не столь высокие, а низкая теплоемкость обеспечивает равномерный прогрев конструкции.
Основной магнезитовый кирпич используется в первую очередь в металлургии, для облицовки литейных поверхностей ковшей и печей. Динас применяется в стекловарении, в обжиговых печах, где требуется высокая прочность и способность огнеупорной обмуровки выдерживать длительный нагрев на максимальной температуре.
Глиноземные и корундовые огнеупорные кирпичи используют совместно с хромистыми и хром-магнезитовыми блоками и кирпичами для камер сгорания, где требуется высокая прочность материала.
Шамотные огнеупорные кирпичи
Из всего перечисленного ассортимента огнеупорных материалов для домашних целей используют преимущественно шамот и динас. Большинство каменщиков и печников предпочитают работать с динасовыми огнеупорными кирпичами только в случае, если размеры камеры горения печи требуют применения материалов повышенной прочности, в остальных случаях большая часть огнеупорной обмуровки выкладывается из шамотного кирпича.
Работать с динасовым кирпичом достаточно сложно по ряду причин:
- Огнеупорный материал сложно резать или колоть на меньшие фрагменты. Единственным инструментом, способным справиться с твердой и плотной матрицей, является дорогостоящий алмазный диск;
- При размере огнеупорного кирпича 230х114х65 мм вес одинарного блока в 1,5-2 раза выше, чем у шамота или кремнистого огнеупорного камня. Материал выпускают в виде блока с прямоугольными гранями, но по ГОСТ № 1566-96 огнеупорный кирпич фото может быть и клиновидной формы.
- Несмотря на высокую контактную прочность огнеупорного кирпича, в качестве строительного материала динас не очень подходит, так как при неправильном обращении легко раскалывается на куски.
Кроме того, изготовители динаса могут не придерживаться норм ГОСТа, а руководствоваться ТУ, разработанными на основе требований заказчика. Нередко излишки таких огнеупоров попадают на рынок под стандартной маркировкой и часто становятся причиной возникновения проблем при выполнении футеровки, рассчитанной под стандартный размер огнеупорного кирпича.
Шамот тип кирпича
В зависимости от плотности и химического состава, огнеупорный кирпич шамот делится на четыре класса огнеупорности, от самого легкого, с максимальной температурой 1580оС, до тяжелого с Т=1750оС. В отличие от динаса, огнеупорный кирпич из шамотной смеси обладает почти в 3 раза меньшим коэффициентом теплового расширения. Это значит, что топочная камера из шамота имеет меньше шансов дать трещину, чем при любом другом виде огнеупорного материала.
Шамотный кирпич изготавливают из смеси каолина и шамотной глины. В отличие от динаса, состоящего на 98% из кварца, содержание окиси кремния находится в пределах 55-60%, для окиси алюминия – 30-45%. Термостойкий блок не боится резких тепловых ударов, скачков температуры и воздействия агрессивной среды.
Если кому-либо придет в голову потушить водой камин с топочной камерой из шамота, очаг, скорее всего, останется цел, без трещин. Для огнеупорной облицовки из кирпича других марок термический удар может стать причиной полного выхода из строя.
Популярная марка
Наиболее популярная марка шамотного кирпича, используемого для обмуровки стенок и поддона топки в домашнем печном строительстве, — «ША 5», для дымохода используют огнеупоры марки ПБ. Размер и вес шамотного огнеупорного кирпича определяется ГОСТом № 8691-73, согласно которому материал выпускается в 11 типоразмерах. Длина кирпича составляет от 230 мм для легкой серии до 340 для наиболее тяжелых марок материала. Ширина и высота – 65-105 мм и 40-75 мм соответственно.
Как и в случае с огнеупорным динасом, на рынке присутствует шамотный кирпич с очень большим разбросом по весу. При верхней норме для одинарного блока в 3,7 кг может встречаться огнеупорный материал в 2,9 кг и 4,1 кг, что говорит о нестандартной величине пористости. Легкие материалы отлично подходят для сводов топок печей, тяжелые огнеупорные кирпичи применяют в деталях дымоходов и камер с наибольшим показателем газовой и тепловой эрозии.
Маркировка жаростойких блоков
Сведения о марке термостойкого материала и его производителе наносятся на каменный блок в виде круглого клейма. Наибольшим спросом для самодеятельного строительства пользуются марки ША, ШБ, ШВ, ПВ.
«Ш» обозначает материал, в данном случае шамот, вторая буква — класс огнеупорности. Отличие между марками жаростойкого кирпича марки ША от ШБ заключается в том, что «А» рассчитана на максимальную температуру 1350оС, серия «Б» выдерживает нагрев до 1400оС.
Если в маркировке жаростойкого блока приводится сокращенное обозначение типа «Ш5», то это означает, что материал был выпущен не в рамках требований ГОСТа, а на основе технических условий завода-производителя огнеупоров.
Цифра внутри маркировки определяет геометрические размеры блока. В данном случае пятерка по ГОСТу №8691-73 соответствует габаритам 230х114х65 мм. В том же документе приведены все основные формы и габариты стандартного блока и фасонных изделий, используемых для футеровки камер и топок. Последние две буквы являются кодировкой наименования производителя термостойких блоков.
Вырезать вручную деталь нестандартной формы из огнеупорного шамота еще труднее, чем из динаса. Некоторые кустари используют мокрый способ нарезки блоков. Для этого нужно всего лишь обработать поверхность мыльным раствором и в процессе резки абразивным диском подавать воду в зону резания. Способ достаточно сложный и требует умелого обращения с болгаркой. Кроме того, чрезмерное увлажнение шамота может привести к деградации матрицы.
При этом кирпич не режут в полный профиль, как металл или обычный керамический блок, а прорезают на глубину 20-25 мм по контуру линии реза. Далее в пропил вставляют клин из алюминия или твердой древесины и резким ударом откалывают необходимую часть блока. Правда, на то, чтобы отрезать часть огнеупорного кирпича, иногда уходит целый диск.
Подведем итоги
Еще более запутанная ситуация с огнеупорами иностранного производства, особенно китайского и турецкого производства. В которых вместо буквенно-цифрового кода указывается клеймо производителя с номером партии. Тем более что шамотный кирпич всегда легко отличить от других марок огнеупорных кирпичей по нежно-кремовому и песочному оттенку поверхности.
