Материалы для строительства печи
Для устройства печей и каминов применяют материалы, обладающие такими физическими свойствами, как огнеупорность и тепловое расширение, поскольку отдельные части печей в процессе топки могут прогорать, а также расширяться неодинаково, в результате чего кладка разрушается. Последнее особенно относится к изделиям из металла. Учитывая большое тепловое расширение металла, его ограниченно применяют в печных работах, особенно внутри кладки.
В печных работах не используют сгораемые и трудносгораемые материалы и материалы, способные плавиться при более высоких температурах, а также материалы, деформирующиеся от нагревания.
Камень . В основном это песчаник, известняк и бутовый камень. Их применяют для кладки фундаментов под печи. Очевидно, что лучше всего для устройства фундаментов применять постелистые, плоские камни или бутовую плиту – они плотно укладываются и надежно сцепляются с раствором.
Кирпич . Искусственный камень, получаемый из глины с последующим пластическим или полусухим прессованием, сушкой и обжигом. Это основной материал для кладки печей. Есть несколько разновидностей кирпича, но не все они годятся для печных работ.
Кирпич глиняный обыкновенный, или красный, после сушки обжигается при температуре от 800 до 1000 °С. В процессе обжига отдельные частицы глины плавятся и связывают всю массу кирпича в одно целое, придавая ему прочность. Глина при обжиге изменяется в цвете – становится красной или, как говорят, кирпичной.
При температуре выше 1000 °С глина плавится, в результате чего темнеет и покрывается стекловидной пленкой получается пережженный кирпич, или железняк. Он очень прочный, плохо колется и слабо связывается с раствором. Для печной кладки такой кирпич непригоден. Его применяют для устройства фундаментов.
Если температура не превышает допустимых пределов, получается нормально обожженный кирпич соответствующей пористости. При простукивании он издает чистый металлический звук, хорошо колется и поддается теске, при падении не рассыпается, а раскалывается на крупные куски.
При недостаточной температуре обжига получается алый, или недожженный, кирпич (недожег) с бледно-розовой окраской. При простукивании он издает глуховатый звук, падая, рассыпается на мелкие куски, очень порист и сильно поглощает воду. В печных работах его можно использовать только в неответственных местах.
Кирпич изготовляют размером 250х120х65 мм, с некоторыми допусками, которые зависят от прессования. При пластическом прессовании могут быть допуски по длине 4 мм, по ширине и толщине 3 мм, при полусухом прессовании соответственно 3 и 2 мм. Масса кирпича в пределах 3,5 – 3,8 кг. Марка на сжатие – 300, 250, 200, 150, 125, 100 и 75 кг/см2.
Кирпич должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда, с прямыми ребрами и углами, с четкими гранями и ровными лицевыми поверхностями, без сквозных трещин и т. д. Объемная масса обыкновенного кирпича – около 1800 кг/м3. В кубическом метре сплошной кладки укладывается около 380 кирпичей.
Можно ли использовать кирпич, бывший в употреблении?
Если при разборке печей кирпич не потерял свою форму и прочность, его можно употребить вторично, но с обязательной очисткой от раствора и сортировкой. В зависимости от состояния такой кирпич применяют для кладки фундаментов и разделок труб, которые затем оштукатуривают.
Кирпич со зданий, сложенных на известковом растворе, для кладки печей непригоден. Его используют для кладки фундаментов и дымовых труб над крышей.
Нельзя применять для кладки печей и дымоходов силикатный, пустотелый и дырчатый кирпич.
В топках печей и первом дымовом канале, где температура очень высокая, красный кирпич быстро разрушается и печь приходится ремонтировать или перекладывать. В таких местах следует применять тугоплавкие кирпичи, изготовляемые из глин повышенной огнестойкости и прочности. Наибольшую прочность и повышенную огнестойкость имеет белый по цвету, ровный гжельский и боровичский кирпич. Он выдерживает температуру от 900 до 1000 °С, его применяют для облицовки топливников печей, в которых сжигают дрова и торф.
Огнеупорный шамотный кирпич выдерживает температуру до 1600 °С. Им облицовывают, или футеруют, топливники печей, предназначенных для сжигания каменного угля. Изготовляют его путем смешивания шамота-порошка из обожженной и размолотой огнеупорной глины. Размеры этого кирпича 250х123х65 и 230х113х65 мм. Как правило, тугоплавкий и огнеупорный кирпичи на чертежах и рисунках обозначают штриховкой в клеточку.
Подовый кирпич в основном применяют для выстилки пода в хлебопекарных и русских печах. Чтобы получить более гладкую поверхность и уменьшить количество швов, его изготовляют размером 225х225х70 мм из обыкновенной или огнеупорной глины.
Глина обыкновенная (или красная). Представляет собой остатки выветрившихся горных пород, состоящих из мельчайших частиц в виде чешуек. Она встречается в сухом или слегка влажном состоянии с примесью песка, извести, слюды и т. д. В зависимости от количества примесей глина подразделяется на жирную, среднюю и тощую. В жирной глине содержится 2 – 3 % песка, в средней – около 15 и тощей – около 30 %. Глина может впитывать большое количество воды, увеличиваясь при этом в объеме и образуя тесто. При высыхании объем ее уменьшается и на поверхности образуются трещины.
При нагревании глины от 400 до 700 °С она сперва отдает воду. Потом становится пористой, постепенно плавится или спекается. При замерзании глина вспучивается и увеличивается в объеме.
Тесто из глины пластично, легко принимает и сохраняет приданную форму. Пластичность глины зависит от размера частиц глиняного вещества, примесей и других причин. Усушка глины средней пластичности – 6 – 8 %, тощей – меньше 6 %.
Чистую от примесей глину применяют для изготовления огнеупорных изделий.
Обыкновенную (красную) глину применяют в виде раствора (глина, песок и вода) для кладки печных массивов печей из обыкновенного красного кирпича.
Гжельскую и другие тугоплавкие глины применяют для кладки стен топливника и первых каналов печей.
Из огнеупорной глины выкладывают стены топливника и первый восходящий канал в печах, работающих на антраците, каменном угле или жидком топливе.
Песок. Его используют как заполнитель в глиняных растворах для кладки печей. Он должен быть чистым, не иметь примесей ила, извести, растительных остатков и других загрязняющих веществ. Лучшим песком является горный с шероховатыми поверхностями. Речной песок менее пригоден, так как его зерна имеют гладкую форму – он хуже сцепляется с глиной. Загрязненные пески промывают.
Песок добавляют в обыкновенную и тугоплавкую глины, и особенно в жирные. Чем жирнее глина, тем больше добавляется песка, и наоборот. В огнеупорные глины вместо песка добавляют шамот.
Песок, добавляемый в растворы, должен быть мелким, с зернами величиной не более 1 мм, что дает возможность получить самые тонкие швы, тем самым повышая прочность кладки печей.
Вода. Лучшей водой для кладки печей считается дождевая и речная. В воде не должно быть примесей солей, кислот и щелочей. Жесткая вода в печном деле нежелательна.
Известь. Она бывает кальциевая, магнезиальная и доломитовая первого, второго и третьего сортов. После обжига получается комовая 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 сараях на сухом дощатом полу. В сырых местах она постепенно гасится, превращаясь в пушенку – тонкий порошок. Лучше всего известь-кипелку погасить в тесто, которое в надлежащих условиях может храниться десятками лет, улучшая при этом свои вяжущие свойства.
Известь применяют для приготовления растворов, употребляемых для кладки фундаментов под печи и оголовки труб, расположенных выше крыши. На этом растворе выкладывают коренные трубы высотой до двух этажей.
Цемент. Это гидравлическое вяжущее вещество большой прочности. Производят пять марок цемента с пределами прочности 300, 400, 500, 550 и 600 кгс/см.
Цементы бывают: портландцементы и портландцементы с минеральными добавками, шлакопортландцементы, а также быстротвердеющие портландцементы и шлакопортландцементы. Они быстро схватываются по сравнению с глиной и известью. Начало схватывания – не ранее 45 мин, конец схватывания – не позднее 12 ч. Из цемента приготовляют растворы или добавляют цемент в глиняные и известковые растворы для придания прочности.
Хранят цемент в сухих местах в специальной таре – при соприкосновении с воздухом цемент снижает вяжущие качества.
В печных работах цементные растворы применяют для тех же целей, что и известковые.
Бетон. Это высокопрочный искусственный материал. Для получения бетонной массы приготовляют смесь цемента, мелких и крупных заполнителей, затем затворяют ее водой. Если в бетон вставить стальную арматуру или стальную сетку, получится железобетон.
