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:
В этой статье я расскажу именно об огнеупорном кирпиче, а точнее, о его самой популярной разновидности – шамоту.
Содержание:
- Технология производства
- Габариты и маркировка
- Преимущества и недостатки
- Характеристики
- Сфера применения
- Легковесный шамот
- Особенности работы с материалом
- Основные производители
- Шамотный кирпич: фото
1. Технология производства
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:
- Углеродистый кирпич;
- Основный кирпич;
- 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.
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.
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.
Сама технология включает несколько этапов:
- Приготовление сырьевой массы;
- Формование (смесь заливается в специальные формы, формовка проводится методом полусухого вибропрессования);
- 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%.
- Обжиг.
- Охлаждение.
- 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:
- Нагрев до 200 градусов. Необходим для испарения из кирпича остаточной влаги (сюда входят вода затворения, гигроскопическая вода).
- 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%.
- 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%.
- Нагрев до 1100 градусов. На этом этапе масса кирпича спекается.
- 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.
Наиболее часто в строительстве используются следующие марки шамотного кирпича:
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:
- Максимальная огнеупорность – до 1730 градусов;
- Температура начала деформации – 1300 градусов (это означает, что до достижения этой температуры материал сохраняет свои габариты и форму);
- Длительный срок эксплуатации (от 50 лет и дольше);
- Устойчивость к резким перепадам температуры;
- Низкая теплопроводность, благодаря чему кирпич медленно нагревается и медленно остывает;
- Точная геометрия параметров, так как кирпич изготовлен в заводских условиях;
- Привлекательный внешний вид (имеет песочный цвет);
- Устойчивость к образованию грибка, плесени и высолов;
- Низкая гигроскопичность;
- Высокая морозоустойчивость;
- Материал устойчив к химическим веществам, включая доменной и производственный шлак, благодаря чему шамотный кирпич используется не только в частном, но и в промышленном строительстве;
- Высокая прочность на сжатие и изгиб (марка прочности составляет М-100 – М-125);
- стойчивость к механическим нагрузкам и деформациям;
- Широкая сфера применения;
- Негорючесть и пожаробезопасность;
- Способность на протяжении длительного времени выдерживать прямой контакт с пламенем;
- Экологичность, так как в состав входят только натуральные компоненты.
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.
В промышленном строительстве шамот нашел себе применение в возведении:
- Мартеновских печей;
- Печей для переплавки никеля, кобальта, железа;
- Печей для добычи алюминия;
- Рефрижераторных установок;
- Котлов и котелен в теплоэнергетике;
- Топливных камер;
- Печей, используемых в химической, коксовой, фарфоровой, стеклодувной промышленности;
- Паровых котлов.
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.
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.
Легковесный кирпич маркируется литерами ШЛ и ШЛТ (Т обозначает наличие в составе талька).
Чаще всего легковесный кирпич используется для создания теплоизоляционного слоя при сооружении:
- Электропечей;
- Паропроводов;
- Выпарных агрегатов;
- Нагревателей;
- 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:
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».
Ниже приведен список наиболее крупных и заслуженных заводов по производству шамотного кирпича в Украине:
- «Великоанадольский огнеупорный комбинат». Заслуженно является лидером в производстве шамотного кирпича, так как его продукцию закупают в ближнем зарубежье.
- «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.
- Часояровский завод. Выпускает высококачественный огнеупорный кирпич вот уже более сотни лет.
- 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.
- «Запорожогнеупор». Выпускает огнеупорную продукцию, которая стала очень популярной не только в Украине, но и в ближнем зарубежье.
- «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.