Жаростойкие печные смеси: обзор

Строительство домашней печи - сложное мероприятие, которое требует применения специфических материалов. В статье «Огнеупорный кирпич: выбор и кладка» мы уже рассмотрели особенности выбора огнеупорного кирпича. Теперь необходимо рассмотреть особенности жаростойких песчаных смесей. Эти смеси представляют собой вяжущий раствор, который обладает высокими огнеупорными свойствами и обеспечивает монолитность конструкции печи.

Требования к печным смесям

Печная смесь должна обладать устойчивостью к высоким температурам и к огню, эти свойства могут выражаться по-разному.

• Жаростойкость – способность вещества при воздействии высоких температур сохранять целостность структуры и не терять несущую прочность.
• Жаропрочность – при воздействии высоких температур материал не только не теряет структурной целостности, но и выдерживает механические нагрузки.
• Огнеупорность – более общее понятие, предполагает способность материала сопротивляться воздействию высоких температур. Огнеупорный материал бывает как жаропрочным, так и жаростойким. Также огнеупорность характеризуется вязкостью материала и устойчивостью к агрессивному влиянию окружающей среды (газов от сгорания топлива).

Для печных смесей главными параметрами являются жаростойкость и огнеупорность, так как механическим воздействиям кладка практически не подвергается.

Виды смесей для кладки печи

При кладке стен дома в большинстве случаев используется цементно-песчаный раствор. При строительстве печи такой раствор пойдет только на элементы, не подверженные воздействию высоких температур, так как цемент обладает недостаточной жаростойкостью и огнеупорностью. Кладка топки и всех прилегающих к ней элементов производится с использованием жаростойких смесей.

• Глиняная смесь – самый простой вид печной смеси, изготовить его можно своими руками, используя бесплатное сырье из земли. На большую печь накопать сырья с участка сложно, придется покупать глину или сразу готовую смесь. Глина обладает хорошей пластичностью, поэтому печники часто практикуют кладку руками без использования кельмы. Затвердевшее вещество приобретает прочность и устойчивость к огню.

 

Главный параметр глины как строительного материала – жирность. Жирность определяется содержанием оксида алюминия (Al2O3) и диоксида кремния (SiO2). Оксид алюминия также влияет на огнеупорные свойства глины, чем больше его в процентном соотношении, тем выше температуру может выдержать изделие. Приобретая материал у непроверенных продавцов или занимаясь самостоятельной добычей, необходимо проверять качество сырья. Глина не должна содержать большого количества песка или органических примесей (корни растений, гумусовые включения). Серая глина обладает высокими огнеупорными свойствами, а потому годится для кладки топки.)

 

 

• Глина может быть красной из-за содержания железа, каолиновая глина имеет белый цвет. Для топки лучше выбрать белую, серую или желтую глину.

  Известковый раствор также применяется в печном деле. Основной ингредиент для раствора – известковое тесто (продукт гашения извести). В качестве сырья для теста используется негашеная известь и вода. Известковое тесто лучше приобретать в готовом виде, приготовление в домашних условия – процесс трудоемкий, требующих особых знаний, при этом можно нанести вред здоровью. Известковый раствор в печном деле применяется при кладке фундамента печи и при изготовлении распушки дымохода. Раствор готовится добавлением к одной части теста трех частей песка и воды.

 

Известковое тесто замешивается до консистенции сметаны с помощью дрели-миксера.)

Фундамент печи несет на себе основную нагрузку сооружения, а тепловое воздействие на него минимальное, поэтому глиняный раствор при кладке не используют. Распушка располагается в месте прохождения трубы через крышу. Этот элемент дымохода позволяет избежать нагревания потолка от трубы. При этом в этих местах иногда появляется конденсат, от которого могут потрескаться швы из глиняного раствора, поэтому распушку тоже кладут на раствор на основе известкового теста.

• Цементно-известковый раствор – фактически представляет собой более прочную разновидность известкового раствора. К тесту и песку добавляют одну часть цемента. Такой раствор подходит для кладки фундамента печи, если речь идет о тяжелой конструкции, требующей повышенной прочности.
• Цементно-песчаный раствор – вязкая субстанция из песка и цемента для кладки стен. В печном деле такой раствор используется на конструкциях, которые не подвержены воздействию высоких температур (уличная часть дымохода). Цемент смешивается с песком и водой. Пропорции зависят от марки прочности M300, M400 и M Чем выше марка прочности, тем меньше цемента можно добавлять в раствор. M500 смешивается в соотношении 1 часть цемента и 4 части песка. M400 – 1:3, M300 – 1:2,5.

Кладку фундамента печи можно производить на цементно-песчаный или цементно-известковый раствор.

Основные компоненты

Для приготовления жаростойкого печного раствора потребует песок, вода и глина. Глина должна иметь среднюю жирность. На профессиональном языке глину называют жирной, тощей и нормальной. Жирная имеет риск потрескаться, а тощая плохо держит форму и со временем начнет крошиться.

 

Пригодность глины к кладке определяют путем сжатия шарика между двумя деревянными дощечками. Материал должен сжаться и не пойти трещинами (сжатие не меньше 30% от объема до появления трещин).

Еще одним важным ингредиентом является песок. Для кладки топки используется белый кварцевый песок (доля глины в нем составляет не более 2%), желтоватый песок для приготовления огнеупорной смеси использовать не рекомендуется. Песок должен иметь фракцию до 1 мм. Желательно использовать монофракционное сырье, такой песок состоит из одинаковых кварцевых зерен округлой формы. Полифракционный песок имеет смешанный размер зерен - подобрать нужное количество для смеси будет сложнее.

Для работы с песком подойдет совковая лопата.

Песок можно добыть своими силами, если поблизости имеется подходящий источник. Если песок взят на берегу реки, то он не должен содержать крупных частиц органики, таких как ил или водоросли. Мелкие организмы в нем все равно будут присутствовать, поэтому собственный песок необходимо предварительно подготовить. На производствах его обычно подвергают температурной обработке. Собственными силами песчаную массу нужно промыть водой. Предварительно песок пропускают через сито с ячейками 1 – 1,5 мм.

Сито может самых разных форм, наиболее распространенный вариант – прямоугольное строительное сито.

Пропорция песка выбирается на основе жирности глины. Обычно ингредиенты смешиваются в соотношении одна часть глины к трем или двумя частям песка. Для самоконтроля можно замешать пробную порцию раствора. Для проверки из глины с разным количеством песка раскатывают цилиндрические колбаски, которые после подсушивания оборачивают вокруг черенка лопаты или другого цилиндрического объекта. Нормальный для кладки раствор трескается на поверхности, внутри колбаска остается сырой. Отсутствие разрывов говорит о том, что раствор получился слишком жирным, на тощем растворе появляются большие разрывы на всю глубину. Воду для смеси лучше брать слабокислую со средним уровнем жесткости. В жидкости не должно содержаться водорослей или других органических элементов. При попадании в раствор даже небольшая доля органики в будущем внесет вклад в разрушение кладки

Печной раствор своими руками

Перед началом приготовления раствора глину сутки вымачивают в небольшом количестве воды. После этого добавляется вода, с помощью небольшой палки с лопатообразным окончанием перемешивают глину с водой до консистенции сметаны. Для проверки достаточности количества воды можно использовать кельму. Кельма не должна оставлять разрывов, за инструментом должен оставаться ровный пластичный след (борозда). Готовую смесь просеивают через сито с крупными ячейками. После этого добавляем в раствор песок и тщательно перемешиваем.

Дрель-миксер обеспечивает равномерное перемешивание. Благодаря этому в растворе не останется полостей с «глиняным молоком».

Использование дрели-миксера позволит существенно упростить процесс смешивания. Дрели бывают как специализированные, так и в виде простой насадки на дрель или перфоратор, которые работают на низких оборотах. Готовый раствор не должен прилипать к пальцам, а на его поверхности не должна натекать вода (шлам). Для кладки топки часто используют пропорцию глины и песка один к одному. В смесь при этом добавляют шамотный порошок.

Заводские жаростойкие смеси

В готовых печных смеся все вышеописанные процедуры уже сделаны на заводе. Нет необходимости искать нужную пропорцию песка и глины. Большинство жаростойких смесей просто заливаются водой и перемешиваются. Количество воды тоже не придется подбирать: оно указано на упаковке. Опытным печникам такие смеси могут и не понадобиться, а для новичка при кладке печи своими руками жаростойкая смесь окажется полезной. Главный недостаток использования жаростойкой смеси – более высокая общая цена на постройку печи.

Существенным преимуществом готовых смесей является наличие в их составе ингредиентов, которые обычно не используются при приготовлении кладочного раствора своими руками. К таким компонентам относятся пластификаторы и шамотная крошка.

Готовые печные смеси на основе измельченных огнеупорных ингредиентов называются мертели. Они разделяются на шамотные, полукислые, муллитовые и муллитокорундовые. При кладке домашних печей используются только шамотные смеси. Остальные применяются при производстве доменных печей, вагранок, боровов и др. Подробнее остановимся на шамотных смесях.

Шамот – это огнеупорный материал, которые получается в результате обжига шамотной глины. Материал подвергается воздействию высоких температур до тех пор, пока полностью не потеряет пластичность и влагу. После этого шамот измельчают в порошок, смешивая с различными сортами глины, получают разные жаростойкие смеси. Мертели относятся к термотвердеющим, то есть свои огнеупорные свойства приобретают только после высокотемпературного обжига.

Марка смеси обозначается буквой М, буква Ш расшифровывается как «шамотная». Цифра в маркировке указывает на размер доли оксида алюминия (Al2O3) в составе, а соответственно и на огнеупорные свойства материала. Марки МШ 39 и МШ 36 обладают огнеупорностью не ниже 1730 градусов, МШ 31 – 1690 МШ 28 – 1650.

 

При всех своих достоинствах готовые смеси имеют и определенные ограничения. Во многих смесях не предусмотрено повторное замешивание, если весь запас раствора не был израсходован. Кладка не может производиться при отрицательных температурах. Раствор из готовой смеси из-за добавления пластификаторов будет сохнуть дольше. Приготовленную смесь нужно выработать за один раз.Ручной замес многих жаростойких печных смесей невозможен, потребуется обзавестись специальным миксером.

 

 

Приготовить подходящую для кладки жаростойкую смесь можно только с использованием качественных материалов с соблюдением оптимальных пропорций ингредиентов. Готовые смеси в этом отношении проще, но и затраты на строительство возрастают. При кладке печей могут применяться различные смеси: известковые, известково-цементные, цементно-песчаные. Для элементов печи, подвергающихся высокотемпературному воздействию, используют только жаростойкие смеси.