Фото 1. Шамотный кирпич

Рис. 1. Шамотный кирпич

Кирпич был изобретен более 5000 лет назад, и с тех пор он остается очень популярным строительным материалом. Ранее он существовал только в виде простого строительного кирпича, который лепили вручную и обжигали в простых печах. Такое производство кирпича напоминало готовку пирожков.

Кирпич широко использовался для строительства домов и жилищ в Древнем Египте, Древней Греции, даже в Древнем Риме. Но сегодня технология изготовления этого материала существенно изменилась, благодаря чему возникла возможность не только изготавливать его в больших масштабах (а именно – сотни миллионов в год, и это только в пределах одного завода), но и создавать новые подвиды кирпича. Это, в свою очередь, расширило сферу применения кирпича.

Сегодня существует несколько основных видов кирпича:

  1. Рядовой строительный;
  2. Облицовочный;
  3. Клинкерный;
  4. Огнеупорный;
  5. Силикатный.

В этой статье я расскажу именно об огнеупорном кирпиче, а точнее, о его самой популярной разновидности – шамоту.

Содержание:

1. Технология производства

Рис. 2. Огнеупорный кирпич

Рис. 2. Огнеупорный кирпич

Среди всего многообразия кирпича шамотный отличается наибольшей стойкостью к высоким температурам, а также к температурным перепадам. По сути, он является разновидностью огнеупорного кирпича, так как существуют также:

  1. Углеродистый кирпич;
  2. Основный кирпич;
  3. Кварцевый кирпич.

Шамотный хорош тем, что его эксплуатационные характеристики наиболее сбалансированы. Кроме того, он устойчив также к воздействию химических веществ и промышленного шлака, о чем подробнее речь пойдет ниже.

Свои уникальные физико-технические свойства шамотный кирпич приобрел благодаря составу, а также особенностям технологии производства. Последняя заключается в обжиге глиняной смеси, в состав которой входит шамотный порошок. При температурах более 1400 градусов кирпич получает характерный серо-коричневый или желтоватый цвет, благодаря которому он легко узнаваем среди множества других видов кирпича.

Рис. 3. Толченая огнеупорная глина.

Рис. 3. Толченая огнеупорная глина.

Именно состав шамотного кирпича влияет на его характеристики. В зависимости от пропорции глины и порошка существуют несколько сортов материала. Немаловажен и способ обработки, в частности – время запекания кирпичей. Например, если передержать кирпич в печи, на поверхности появится высокопрочная пленка, напоминающая стекло. Благодаря ей кирпич будет более прочным, однако менее огнеупорным. Если же проводить обжиг недостаточно долго, материал будет хорошо поглощать и удерживать влагу, но прочность будет небольшой. Вот почему так важно соблюдать технологию изготовления шамота.

Кирпич

Чтобы при обжиге кирпич не растрескался, в него добавляется шамот, представляющий собой толченую огнеупорную глину. В некоторых случай кладется крупнозернистый кварц коричневого цвета, графит или коксовый порошок. В результате образуются различные виды кирпича, которые будут иметь свойственные только им характеристики. Однако результат зависит не только от выбора сырья, но и от свойств топлива для обжига и получаемой золы.

Рис. 4. Схема производства шамотного кирпича.

Рис. 4. Схема производства шамотного кирпича.

Сама технология включает несколько этапов:

  1. Приготовление сырьевой массы;
  2. Формование (смесь заливается в специальные формы, формовка проводится методом полусухого вибропрессования);
  3. Сушка. В результате этого процесса влажность кирпича уменьшается на 10-12%, зато механическая прочность увеличивается до 0,2-0,5 Мпа. Когда кирпич поступает на обжиг, конечная влажность составляет всего 2-4%.
  4. Обжиг.
  5. Охлаждение.
  6. Сортировка и транспортировка на склад.

Про обжиг следует рассказать отдельно более подробно. У шамотного кирпича он значительно отличается от обжига простого керамического кирпича. Он включает несколько этапов:

  1. Нагрев до 200 градусов. Необходим для испарения из кирпича остаточной влаги (сюда входят вода затворения, гигроскопическая вода).
  2. Нагрев до 400-600 градусов. Требуется для распада каолинита, благодаря чему выделяется химически связанная вода. На этом этапе происходит незначительная линейная усадка в 0,5%.
  3. Нагрев до 900 градусов. На этом этапе разлагаются карбонаты кальция и магния, происходит окисление сульфидов и углеродных примесей. Линейная усадка составляет уже 2-2,5%.
  4. Нагрев до 1100 градусов. На этом этапе масса кирпича спекается.
  5. Нагрев до 1350-1400 градусов. Этот этап длится до 6 часов подряд.

Охлаждение также происходит постепенно. Сначала температура снижается до 800-1000 градусов, для того, чтобы из-за резкого падения температуры не произошло растрескивания кирпича. Затем температура снижается со скоростью 25-45 градусов в час.

Изготовление шамотного кирпича проводится в соответствии с ГОСТ 390-69. В зависимости от предназначения кирпича технология его производства может претерпевать изменения. Точно также могут варьироваться вес и размеры материала. Например, вес может колебаться от 2,5 до 6 кг. В данном случае, все зависит от плотности и количестве пор в кирпиче.

2. Габариты и маркировка

Зато для размеров есть единый стандарт, которого придерживается большинство производителей:

  • 230х114х65 мм;
  • 250х123х65 мм;
  • 300х150х65 мм.

Такие размеры наиболее удобные для транспортировки и строительства тепловых агрегатов.

Рис. 5. Габариты шамотного кирпича.

Рис. 5. Габариты шамотного кирпича.

Наиболее часто в строительстве используются следующие марки шамотного кирпича:

  1. ШБ 5;
  2. ШБ 9;
  3. ШБ 22;
  4. ШБ 44;
  5. ШБ 47.
  6. ША-5;
  7. ША-6;
  8. ША-8;
  9. ША-9;
  10. ША-10;
  11. ША-22;
  12. ША-23;
  13. ША-25.

Буквы, которые стоят перед номером, могут быть следующими:

  • ПБ;
  • ШБ;
  • ША;
  • ШУС;
  • ШЛ.

В частном строительстве чаще всего используются кирпичи с аббревиатурами «ША» и «ШБ». Первая буква означает «шамотный», вторая – принадлежность к тому или иному классу огнеупорности. Цифра обозначает соотношение сторон.

3. Преимущества и недостатки

Для шамотного кирпича свойственны такие преимущества:

  1. Максимальная огнеупорность – до 1730 градусов;
  2. Температура начала деформации – 1300 градусов (это означает, что до достижения этой температуры материал сохраняет свои габариты и форму);
  3. Длительный срок эксплуатации (от 50 лет и дольше);
  4. Устойчивость к резким перепадам температуры;
  5. Низкая теплопроводность, благодаря чему кирпич медленно нагревается и медленно остывает;
  6. Точная геометрия параметров, так как кирпич изготовлен в заводских условиях;
  7. Привлекательный внешний вид (имеет песочный цвет);
  8. Устойчивость к образованию грибка, плесени и высолов;
  9. Низкая гигроскопичность;
  10. Высокая морозоустойчивость;
  11. Материал устойчив к химическим веществам, включая доменной и производственный шлак, благодаря чему шамотный кирпич используется не только в частном, но и в промышленном строительстве;
  12. Высокая прочность на сжатие и изгиб (марка прочности составляет М-100 – М-125);
  13. стойчивость к механическим нагрузкам и деформациям;
  14. Широкая сфера применения;
  15. Негорючесть и пожаробезопасность;
  16. Способность на протяжении длительного времени выдерживать прямой контакт с пламенем;
  17. Экологичность, так как в состав входят только натуральные компоненты.
Рис. 6. Шамотный кирпич ША-5.

Рис. 6. Шамотный кирпич ША-5.

Единственным незначительным недостатком шамотного кирпича является его более высокая цена в сравнении с простым рядовым кирпичом. Тем не менее, это достойная плата за все его преимущества и уникальные эксплуатационные характеристики.

4. Характеристики

В таблице ниже приведены основные характеристики шамотного кирпича ША-5, который является одним из наиболее популярных шамотных изделий.

Таблица 1. Эксплуатационные характеристики шамотного кирпича ША-5

Габариты 250х114х65 мм
Массовая доля алюминий оксида от 30%
Огнеупорность от 1690 градусов
Пористость открытая до 30%
Предел прочности при сжатии 15 Н/мм2
Температура начала размягчения при удельной нагрузке 0,2 Н/мм2 1300 градусов
Вес 3,4 кг
Количество кирпича на поддоне 330 шт.

5. Сфера применения

Шамотный кирпич используется как в частном, так и в промышленном строительстве. В первом случае его используют для сооружения:

  • Дымовых труб;
  • Дымоходов;
  • Груб;
  • Тандыров;
  • Каминов и доменных печей;
  • Домашних очагов;
  • Русских бань;
  • Барбекю;
  • Мангалов.
Рис. 7. Камин из шамотного кирпича.

Рис. 7. Камин из шамотного кирпича.

В промышленном строительстве шамот нашел себе применение в возведении:

  1. Мартеновских печей;
  2. Печей для переплавки никеля, кобальта, железа;
  3. Печей для добычи алюминия;
  4. Рефрижераторных установок;
  5. Котлов и котелен в теплоэнергетике;
  6. Топливных камер;
  7. Печей, используемых в химической, коксовой, фарфоровой, стеклодувной промышленности;
  8. Паровых котлов.
Рис. 8. Промышленная печь из шамотного кирпича, используемая в металлургической промышленности.

Рис. 8. Промышленная печь из шамотного кирпича, используемая в металлургической промышленности.

Интересно отметить, что пережженный шамотный кирпич, обладающий низкой огнеупорностью и высокой прочностью, используется в закладке фундаментов для частных домов и коттеджей.

6. Легковесный кирпич

Легковесный шамотный кирпич чаще всего используется в качестве утеплителя. В его состав входят следующие компоненты:

  • Древесные опилки;
  • Торф;
  • Жирная глина;
  • Другие компоненты органического происхождения.

При обжиге опилки выгорают, благодаря чему образуются поры разного диаметра. Данная технология производства позволяет получить материал высокой пористости и низкой плотности. Легковесный кирпич имеет высокие энергоэффективные характеристики.

Рис. 9. Разновидности легковесного шамота.

Рис. 9. Разновидности легковесного шамота.

Главное преимущество такого изделия – его экологичность, так как оно изготавливается целиком из органических материалов. Максимальная огнеупорность легковесного кирпича составляет 1300 градусов, то есть ниже, чем у простого шамотного кирпича.

Существует несколько видов легковесного кирпича:

  • Прямой;
  • Торцевой клин;
  • Ребровой клин;
  • Фасонный;
  • Трапецеидальный.
Рис. 10. Разнообразие форм легковесного шамотного кирпича.

Рис. 10. Разнообразие форм легковесного шамотного кирпича.

Легковесный кирпич маркируется литерами ШЛ и ШЛТ (Т обозначает наличие в составе талька).

Чаще всего легковесный кирпич используется для создания теплоизоляционного слоя при сооружении:

  1. Электропечей;
  2. Паропроводов;
  3. Выпарных агрегатов;
  4. Нагревателей;
  5. Теплообменных котлов.

Благодаря защитному слою из легковесного кирпича теплопотери сокращаются, также возникает возможность уменьшить массу тепловых устройств на 20-70%. При покупке шамотного кирпича для облицовки печи, время прогревания и остывания уменьшится в 5 раз, расходы на топливо – на 10% (для непрерывно работающих печей) или на 45% (для периодически работающих).

7. Особенности работы с материалом

Как мы уже упоминали, шамотный кирпич используется для строительства или облицовки различных тепловых агрегатов. Однако для того, чтобы вся кладка в целом была огнеупорной, кладочный раствор также должен обладать жаропрочными характеристиками.

Далеко не каждый раствор способен выдержать нагрев до 1700 градусов. Поэтому для кладки из шамотного кирпича используется специальная смесь – мертель. В составе мертеля – все те же компоненты, что и в составе самого шамотного кирпича.

Помните, что в зависимости от максимальной температуры, которая поддерживается в конструкции, будет меняться и толщина кладочного слоя. При высоких температурах толщина швов кладки также должна быть большой. Для простых печей, рабочая температура которых составляет всего 800-900 градусов, толщина шва может составлять всего 1 мм. Очень важно, чтобы состав имел максимальную схватываемость и крепкость.

Мертель также имеет различную маркировку. Например, существуют такие стандартные мертели:

  1. МШ-28;
  2. МШ-31;
  3. МШ-36;
  4. Мш-39.
Рис. 11. Мертель МШ-28.

Рис. 11. Мертель МШ-28.

Аббревиатура «МШ» обозначает «Мертель шамотный», а цифры - % содержания алюминий оксида в растворе. Именно алюминий оксид влияет не степень максимальной огнеупорности, и чем выше его содержание, тем выше максимальная огнеупорность. Например, у Мш-28 этот показатель составляет около 1600-1650 градусов, у МШ-39 – 1750 градусов.

8. Производители кирпича

Знание о том, какому производителю доверять, значительно упрощает выбор шамотного кирпича. Лучше всего обращать внимание на крупные компании, которые представлены на рынке на протяжении десятков лет и имеют хорошую репутацию.

Рис. 12. «Кондратьевский огнеупорный завод».

Рис. 12. «Кондратьевский огнеупорный завод».

Ниже приведен список наиболее крупных и заслуженных заводов по производству шамотного кирпича в Украине:

  1. «Великоанадольский огнеупорный комбинат». Заслуженно является лидером в производстве шамотного кирпича, так как его продукцию закупают в ближнем зарубежье.
  2. «Кондратьевский огнеупорный завод». Он оборудован по современным стандартам. Используемое для производства шамота сырье имеет высокое качество. Помимо огнеупорного кирпича, завод также изготавливает муллитокорундовые шибертные плиты для разливки стали, а также алюмосиликатные изделия.
  3. Часояровский завод. Выпускает высококачественный огнеупорный кирпич вот уже более сотни лет.
  4. Пантелеймоновский завод. В 2012 году он вошел в структуру Группы Магнезит, а потому занимается выпуском магнезиального огнеупорного кирпича. Впрочем, на нем также производят и шамотный кирпич.
  5. «Запорожогнеупор». Выпускает огнеупорную продукцию, которая стала очень популярной не только в Украине, но и в ближнем зарубежье.
  6. «Актем». Производит шамотный кирпич, а также жаростойкие массы, обмазки и огнеупорные бетоны.

9. Шамотный кирпич: фото

Ниже приведены фото каминов, печей и других построек из шамотного кирпича.

Шамотный кирпич фото - 1.
Шамотный кирпич фото - 2.
Шамотный кирпич фото - 3.
Шамотный кирпич фото - 4.
Шамотный кирпич фото - 5.
Шамотный кирпич фото - 6.