Все, що Вам потрібно знати про шамотну цеглу... І трохи більше

Рис. 1. Шамотна цегла

Цегла була винайдена понад 5000 років тому, і з тих пір вона залишається дуже популярним будівельним матеріалом. Раніше вона існувала лише у вигляді простої будівельної цегли, яку ліпили вручну і обпалювали в простих печах. Таке виробництво цегли нагадувало приготування пиріжків.

Цегла широко використовувався для будівництва будинків і помешкань в Стародавньому Єгипті, Стародавній Греції, навіть у Стародавньому Римі. Але сьогодні технологія виготовлення цього матеріалу істотно змінилася, завдяки чому виникла можливість не тільки виготовляти його у великих масштабах (а саме – сотні мільйонів на рік, і це тільки в межах одного заводу), але і створювати нові підвиди цегли. Це, в свою чергу, розширило сферу застосування цегли.

Сьогодні існує кілька основних видів цегли:

1. Рядова будівельна;
2. Облицювальна;
3. Клінкерна;
4. Вогнетривка;
5. Силікатна.

У цій статті я розповім саме про вогнетривку цеглу, а точніше, про її найпопулярніший різновид – шамот.

Зміст

• Технологія виробництва
• Габарити та маркування
• Переваги і недоліки
• Характеристики
• Сфера застосування
• Легковажний шамот
• Особливості роботи з матеріалом
• Основні виробники
• Шамотна цегла: фото

1. Технологія виробництва

Рис. 2. Вогнетривка цегла

Серед усього різноманіття цегли шамотна відрізняється найбільшою стійкістю до високих температур, а також до температурних перепадів. По суті, вона є різновидом вогнетривкої цегли, так як існують також:

• Вуглецева цегла;
• Основна цегла;
• Кварцова цегла.

Шамотна хороша тим, що її експлуатаційні характеристики найбільш збалансовані. Крім того, вона стійка до впливу хімічних речовин і промислового шлаку, про що докладніше йтиметься нижче.

Свої унікальні фізико-технічні властивості шамотна цегла придбала завдяки складу, а також особливостям технології виробництва. Остання полягає у випалюванні глиняної суміші, до складу якої входить шамотний порошок. При температурах понад 1400 градусів цегла отримує характерний сіро-коричневий або жовтуватий колір, завдяки якому він легко пізнаваний серед безлічі інших видів цегли.

Рис. 3. Товчена вогнетривка глина.

Саме склад шамотної цегли впливає на його характеристики. Залежно від пропорції глини і порошку існують кілька сортів матеріалу. Важливий і спосіб обробки, зокрема – час запікання цеглин. Наприклад, якщо перетримати цеглу в печі, на поверхні з'явиться високоміцна плівка, що нагадує скло. Завдяки їй цегла буде міцнішою, проте менш вогнетривкою. Якщо ж проводити випал недостатньо довго, матеріал буде добре поглинати і утримувати вологу, але міцність буде невеликою. Ось чому так важливо дотримуватися технології виготовлення шамоту.

Щоб при випалі цегла не порепалася, в неї додається шамот, який представляє собою товчену вогнетривку глину. У деяких випадках кладеться грубозернистий кварц коричневого кольору, графіт або коксовий порошок. В результаті утворюються різні види цегли, які будуть мати властиві тільки їм характеристики. Однак результат залежить не тільки від вибору сировини, але і від властивостей палива для випалу і одержуваної золи.

Рис. 4. Схема виробництва шамотної цегли.

Сама технологія включає кілька етапів:

1. Приготування сировинної маси;
2. Формування (суміш заливається в спеціальні форми, формування проводиться методом напівсухого вібропресування);
3. Сушіння. В результаті цього процесу вологість цегли зменшується на 10-12%, зате механічна міцність збільшується до 0,2-0,5 Мпа. Коли цегла надходить на випал, кінцева вологість складає лише 2-4%.
4. Випал.
5. Охолодження.
6. Сортування та транспортування на склад.

Про випал слід розповісти окремо більш докладно. У шамотної цегли він значно відрізняється від випалу простої керамічної цегли. Він включає кілька етапів:

1. Нагрів до 200 градусів. Необхідний для випаровування з цегли залишкової вологи (сюди входять вода замішування, гігроскопічна вода).
2. Нагрівання до 400-600 градусів. Потрібно для розпаду каолініту, завдяки чому виділяється хімічно зв'язана вода. На цьому етапі відбувається незначна лінійна усадка в 0,5%.
3. Нагрівання до 900 градусів. На цьому етапі розкладаються карбонати кальцію і магнію, відбувається окислення сульфідів і вуглецевих домішок. Лінійна усадка становить вже 2-2,5%.
4. Нагрівання до 1100 градусів. На цьому етапі маса цегли спікається.
5. Нагрівання до 1350-1400 градусів. Цей етап триває до 6 годин підряд.

Охолодження також відбувається поступово. Спочатку температура знижується до 800-1000 градусів, для того, щоб із-за різкого падіння температури не сталося розтріскування цегли. Потім температура знижується зі швидкістю 25-45 градусів на годину.

Виготовлення шамотної цегли проводиться у відповідності з ДСТУ 390-69. В залежності від призначення цегли технологія її виробництва може зазнавати зміни. Точно також можуть варіюватися вага і розміри матеріалу. Наприклад, вага може коливатися від 2,5 до 6 кг. В даному випадку, все залежить від щільності і кількості пір у цеглі.

2. Габарити і маркування

Зате для розмірів є єдиний стандарт, якого дотримується більшість виробників:

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

Такі розміри найбільш зручні для транспортування та будівництва теплових агрегатів.

Рис. 5. Габарити шамотної цегли.

Найбільш часто в будівництві використовуються такі марки шамотної цегли:

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.

Букви, які стоять перед номером, можуть бути наступними:

• ПБ;
• ШБ;
• ША;
• ШУС;
• ШЛ.

У приватному будівництві найчастіше використовують цеглу з абревіатурами «ША» і «ШБ». Перша буква означає «шамотна», друга – приналежність до того або іншого класу вогнестійкості. Цифра позначає співвідношення сторін.

3. Переваги і недоліки

Для шамотної цегли притаманні такі переваги:

1. Максимальна вогнетривкість – до 1730 градусів;
2. Температура початку деформації – 1300 градусів (це означає, що до досягнення цієї температури матеріал зберігає свої розміри та форму);
3. Тривалий термін експлуатації (50 років і довше);
4. Стійкість до різких перепадів температури;
5. Низька теплопровідність, завдяки чому цегла повільно нагрівається і повільно остигає;
6. Точна геометрія параметрів, так як цегла виготовлена в заводських умовах;
7. Привабливий зовнішній вигляд (має пісочний колір);
8. Стійкість до утворення грибка, цвілі і висолів;
9. Низька гігроскопічність;
10. Висока морозостійкість;
11. Матеріал стійкий до хімічних речовин, включаючи доменний і виробничий шлак, завдяки чому шамотна цегла використовується не тільки в приватному, але й у промисловому будівництві;
12. Висока міцність на стиск і вигин (марка міцності становить М-100 – М-125);
13. Стійкість до механічних навантажень і деформацій;
14. Широка сфера застосування;
15. Негорючість і пожежобезпечність;
16. Здатність протягом тривалого часу витримувати прямий контакт з полум'ям;
17. Екологічність, так як до складу входять тільки натуральні компоненти.

Рис. 6. Шамотна цегла ША-5.

Єдиним незначним недоліком шамотної цегли є її більш висока ціна в порівнянні з простою рядовою цеглою. Тим не менш, це гідна плата за всі її переваги та унікальні експлуатаційні характеристики.

4. Характеристики

У таблиці нижче наведені основні характеристики шамотної цегли ША-5, яка є одним з найбільш популярних шамотних виробів.

Таблиця 1. Експлуатаційні характеристики шамотної цегли ША-5

5. Сфера застосування

Шамотна цегла використовується як у приватному, так і в промисловому будівництві. У першому випадку її використовують для спорудження:

1. Димових труб;
2. Димоходів;
3. Груб;
4. Тандирів;
5. Камінів і доменних печей;
6. Домашніх вогнищ;
7. Російських лазень;
8. Барбекю;
9. Мангалів.

Рис. 7. Камін з шамотної цегли.

У промисловому будівництві шамот знайшов собі застосування в зведенні:

• Мартенівських печей;
• Печей для переплавки нікелю, кобальту, заліза;
• Печей для видобутку алюмінію;
• Рефрижераторних установок;
• Котлів і котелень в теплоенергетиці;
• Паливних камер;
• Печей, що використовуються у хімічній, коксовій, порцеляновій, склодувній промисловості;
• Парових котлів.

Рис. 8. Промислова піч з шамотної цегли, що використовується в металургійній промисловості.

Цікаво відзначити, що перепалена шамотна цегла, що володіє низькою вогнетривкістю і високою міцністю, використовується в закладці фундаментів для приватних будинків і котеджів.

6. Легковажна цегла

Легковажна шамотна цегла найчастіше використовується в якості утеплювача. У її склад входять наступні компоненти:

• Тирса;
• Торф;
• Жирна глина;
• Інші компоненти органічного походження.

При випалюванні тирса вигорає, завдяки чому утворюються пори різного діаметра. Дана технологія виробництва дозволяє отримати матеріал високої пористості і низької щільності. Легковажна цегла має високі енергозберігаючі характеристики.

Рис. 9. Різновиди легковажного шамоту.

Головна перевага такого виробу – його екологічність, так як він виготовляється повністю з органічних матеріалів. Максимальна вогнетривкість легковажної цегли становить 1300 градусів, тобто нижче, ніж у простої шамотної цегли.

Існує кілька видів легковажної цегли:

1. Пряма;
2. Торцевий клин;
3. Ребровий клин;
4. Фасонна;
5. Трапецеїдальна.

Рис. 10. Різноманітність форм легковажної шамотної цегли.

Легковажна цегла маркується літерами ШЛ і ШЛТ (Т позначає наявність у складі тальку).

Найчастіше легковажна цегла використовується для створення теплоізоляційного шару при спорудженні:

• Електропечей;
• Паропроводів;
• Випарних агрегатів;
• Нагрівачів;
• Теплообмінних котлів.

Завдяки захисному шару з легковажної цегли тепловтрати скорочуються, також виникає можливість зменшити масу теплових пристроїв на 20-70%. При купівлі шамотної цегли для облицювання печі, час прогрівання і охолодження зменшиться в 5 разів, витрати на паливо – на 10% (для безперервно працюючих печей) або на 45% (для періодично працюючих).

7. Особливості роботи з матеріалом

Як ми вже згадували, шамотна цегла використовується для будівництва або облицювання різних теплових агрегатів. Однак для того, щоб вся кладка в цілому була вогнетривкою, кладочний розчин також повинен володіти жароміцними характеристиками.

Далеко не кожен розчин здатний витримати нагрівання до 1700 градусів. Тому для кладки із шамотної цегли використовується спеціальна суміш – мертель. У складі мертеля – все ті ж компоненти, що і в складі самої шамотної цегли.

Пам'ятайте, що в залежності від максимальної температури, яка підтримується в конструкції, буде змінюватися і товщина шару розчину. При високих температурах товщина швів кладки також повинна бути великою. Для простих печей, робоча температура яких складає всього 800-900 градусів, товщина шва може складати всього 1 мм. Дуже важливо, щоб склад мав максимальну схоплюваємість і міцність.

Мертель також має різне маркування. Наприклад, існують такі стандартні мертелі:

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

Рис. 11. Мертель МШ-28.

Абревіатура «МШ» позначає «Мертель шамотний», а цифри - % зміст алюміній оксиду в розчині. Саме алюміній оксид впливає не ступінь максимальної вогнетривкості, і чим вище його зміст, тим вище максимальна вогнетривкість. Наприклад, у МШ-28 цей показник становить близько 1600-1650 градусів, у МШ-39 – 1750 градусів.

8. Виробники цегли

Знання про те, якому виробникові довіряти, значно спрощує вибір шамотної цегли. Найкраще звертати увагу на великі компанії, які представлені на ринку протягом десятків років і мають хорошу репутацію.

Рис. 12. «Кондратівський вогнетривкий завод».

Нижче наведено список найбільш великих і заслужених заводів з виробництва шамотної цегли в Україні:

1. «Великоанадольський вогнетривкий комбінат». Заслужено є лідером у виробництві шамотної цегли, так як його продукцію закуповують у близькому зарубіжжі.
2. «Кондратівський вогнетривкий завод». Він обладнаний за сучасними стандартами. Використовуєма для виробництва шамоту сировина має високу якість. Крім вогнетривкої цегли, завод також виготовляє мулитокорундові шибертні плити для розливання сталі, а також алюмосилікатні вироби.
3. Часояровський завод. Випускає високоякісну вогнетривку цеглу ось вже більше сотні років.
4. Пантелеймонівський завод. У 2012 році він увійшов у структуру Групи Магнезит, а тому займається випуском магнезіальної вогнетривкої цегли. Втім, на ньому також виробляють і шамотну цеглу.
5. «Запоріжвогнетрив». Випускає вогнетривку продукцію, яка стала дуже популярною не тільки в Україні, але і в ближньому зарубіжжі.
6. «Актем». Виробляє шамотну цеглу, а також жаростійкі маси, обмазки та вогнетривкі бетони.

9. Шамотна цегла: фото

Нижче наведені фото камінів, печей та інших будівель з шамотної цегли.