Материалы и растворы для печных работ: классификация и технология

Печи сооружают из различных строительных материалов. Существуют конструкции с дымоходами из металлических труб, заключённых в стальной кожух с песчаной засыпкой, а также сборные печи из бетонных и керамических блоков. Однако наиболее распространёнными являются традиционные кирпичные печи.

1. Кирпич для печной кладки: виды, требования и характеристики. Для кладки печей используют обыкновенный (глиняный) красный кирпич нормального обжига, не имеющий трещин и сколов, по размерам соответствующий ГОСТу:
- Длина: 25 см;
- Ширина: 12 см;
- Высота: 6,5 см.

Такой материал также называют красным кирпичом 1-го сорта.

На практике редко бывает так, чтобы весь кирпич, приобретённый для кладки печи, идеально соответствовал 1-му сорту. В партии часто встречается кирпич с обломанными углами, трещиноватый, пережжённый, недожжённый и отличающийся по размерам. По этой причине кирпич перед началом работ необходимо тщательно рассортировать.

Некоторые элементные части печей выкладывают из тугоплавкого или огнеупорного кирпича. В случаях, когда приобрести огнеупорный материал не представляется возможным, его заменяют тщательно отобранным обыкновенным кирпичом.

Сравнительные характеристики типов кирпича:
- Кирпич нормального обжига: имеет ровный розовый цвет. При ударе молотком издаёт чистый звонкий звук. Глухой или дребезжащий звук свидетельствует о наличии внутренних микротрещин.

- Пережжённый кирпич (железняк): отличается фиолетовым оттенком и повышенной прочностью. Он плохо поддаётся механической обработке, имеет незначительное водопоглощение и слабо связывается глиняным раствором. Используется преимущественно для кладки фундаментов и оснований.

- Недожжённый кирпич: обладает меньшей прочностью и водостойкостью по сравнению с нормальным. Категорически не пригоден для кладки дымовых труб над крышей.

- Неприменимые материалы: дырчатый, щелевой, а также силикатный кирпич для кладки печей не применяются.

Подготовка и размеры кирпича. Кирпич, бывший в употреблении, тщательно очищают от остатков раствора и сажи. Укладывать его следует задымленной стороной внутрь кладки, поскольку следы сажи способны проступать в виде ржавых пятен через штукатурку и побелку.

Весь кирпич, за исключением огнеупорного, перед употреблением необходимо погрузить в воду на 1–1,5 минуты. Сухой кирпич при соприкосновении с раствором быстро обезвоживает его, отчего резко снижается вяжущая способность смеси.

При сочетании в кладке обыкновенного и огнеупорного или тугоплавкого кирпича необходимо учитывать разницу в их геометрических размерах:
- Огнеупорный кирпич: выпускается размерами 25 × 12 × 6,5 см; 23,3 × 11,3 × 6,5 см; 25 × 15 × 6,5 см.
- Тугоплавкий кирпич: бывает размерами 23,5 × 12,3 × 6,5 см; 23 × 11,3 × 6,5 см.

Сборно-блочные печи сооружают из готовых бетонных или керамических блоков, изготовленных в заводских условиях.

2. Строительные растворы: назначение и классификация вяжущих. Различают растворы для кладки и штукатурки:
- Назначение растворов для кладки — соединить в одно целое конструкцию из кирпича, камня или других материалов.
- Штукатурные растворы предназначены для создания гладкой и прочной защитно-декоративной поверхности.

Растворы представляют собой смесь вяжущих веществ, заполнителей и воды. Вяжущие вещества подразделяют на минеральные, органические и синтетические. Для печных работ применяют только минеральные вяжущие — глину, цемент, известь и гипс.

3. Компоненты растворов и технология их приготовления. Глина. Глина является осадочной породой и состоит из частиц размером менее 0,005 мм. В чистом виде встречаемся редко — то, что обычно называют глиной, представляет собой смесь глинистых минералов и песка:
- В жирной глине содержание песка составляет до 2%;
- В тощей глине — до 30%.

Замешанная с водой глина образует густое тесто или глиняное молоко в зависимости от количества воды. При этом глина набухает и увеличивается в объёме. При высыхании глиняное тесто уменьшается в объёме и растрескивается (линейное усыхание составляет 5–12%).

Глину применяют в чисто глиняных растворах, а также в смешанных — глиняно-цементных и глиняно-известковых.

Цемент. Существует несколько разновидностей цемента, отличающихся составом и способом производства. Наиболее распространёнными являются портландцемент и глиноземистый цемент.

Портландцемент. Представляет собой порошок зеленовато-серого цвета. Исходными сырьевыми материалами для его получения являются известняк (мел) и глина. Составляющие обжигают во вращающихся печах при температуре 1400–1500 °C. Полученный цементный клинкер размалывают на специальных мельницах с добавлением активных и инертных добавок (шлаки, кварцевый песок, гипс и др.).

Затворённый водой цемент через некоторое время преобразуется в монолитное твёрдое тело высокой прочности. Показателем прочности является марка цемента, которая определяет прочность цементного раствора состава 1 ч. цемента + 3 ч. песка (по массе), достигнутую на 28-й день схватывания. Портландцемент выпускают марок 400, 500, 600 и 700.

Глиноземистый цемент. Получают из глинозема (бокситов) и извести, сплавленных в электропечах при температуре 1400 °C. Сплавленную массу дробят и измельчают в порошок на трубных мельницах. Глиноземистый цемент выпускают марок 400, 500 и 600. Марочную прочность он набирает за 3 суток. Применение в растворах и бетонах повышает их водостойкость. Промышленность также выпускает белый и цветной портландцементы, пуццолановый цемент и др.

Известь. Известь получается в результате обжига природного известняка, мела, доломита, ракушечника, содержащих в большом количестве углекислый кальций CaCO₃:

CaCO₃ → CaO + CO₂↑ (при нагревании)

При этом количество глинистых примесей не должно превышать 8%. Чаще всего обжиг производят в шахтных печах при температуре до 1200 °C. Обожжённый известняк представляет собой известь-кипелку (оксид кальция CaO).

Чтобы получить известь, пригодную для составления растворов, её гасят водой:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + Q

В зависимости от пористости кусков и температуры обжига гашение происходит с разной скоростью, поэтому известь подразделяют на быстрогасящуюся и медленногасящуюся. Гашеная известь бывает двух видов — известь-пушонка (сухой порошок) и известковое тесто.

Примечание: Для приготовления зимних и некоторых других растворов иногда используют молотую негашеную известь, отличающуюся грязно-вато-серым цветом.

- Известь-пушонку получают, когда для гашения взято воды столько, сколько требуется для химической реакции с учётом испарения от выделяющегося тепла. Используют главным образом в штукатурных растворах.

- Известковое тесто: Для его получения берут воду в количестве, превышающем объём извести-кипелки в 3–4 раза. Выход теста из хорошо обожжённого известняка составляет 3 л на 1 кг комовой извести.

В больших количествах известь гасят в специальных аппаратах — известегасилках, в небольших — вручную в творильном ящике. Загасившаяся известь стекает в яму для известкового теста через отверстие с сеткой. Для ускорения процесса используют горячую воду. При гашении быстрогасящейся извести нельзя допускать недостатка воды во избежание «перегорания» извести.

Гашение извести происходит с выделением большого количества теплоты (Q). Необходима строгое соблюдение правил техники безопасности (защита кожи, глаз и дыхательных путей).

Твердение извести происходит медленно за счёт испарения влаги и карбонизации (поглощения CO₂ из воздуха):

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

Гипс. Строительный гипс (алебастр) получают путём обжига природного гипсового камня в печах при температуре 150–170 °C. Измолотый обожжённый гипс представляет собой порошок беловато-серого цвета.

Замешанный с водой гипс быстро твердеет: схватывание начинается через 4 мин и длится от 6 до 30 мин. Для замедления схватывания в гипс добавляют замедлители (например, 1–1,5%-ный раствор животного клея) или используют горячую воду, что отдаляет начало схватывания на 15–20 мин. В печных работах гипсовый раствор применяют для оштукатуривания по горячей поверхности.

Заполнители и вода. Заполнителем служит песок — продукт разрушения горных пород. По крупности зерен пески подразделяются на:
- Крупнозернистые: 0,15–5 мм;
- Пылевидные: 0,14–0,005 мм;
- Глинистые: менее 0,005 мм.

По происхождению различают горные (овражные), речные, морские, дюнные и барханные пески. Зерна горных песков имеют угловатую форму и шероховатую поверхность, что обеспечивает наилучшее сцепление с вяжущими. Для печных растворов берут песок, просеянный через сито с ячейками 1–1,5 мм.

Вода: Растворы готовят на чистой воде, не содержащей ила, затхлого запаха и избытка растворенных солей (соли приводят к появлению высолов на поверхности печи). Оптимально подходит дождевая или чистая водопроводная вода.

Таблица. Рецептуры и способы приготовления растворов

Способы приготовления глиняного раствора:
1. При небольшом объёме работ: Глину замачивают за сутки до начала работ, доливают воду до густоты сливок. Процеживают через сито во второй ящик, после чего добавляют просеянный песок (ячейка 1,5 мм). Правильно приготовленный раствор имеет шероховатую поверхность; при похлопывании мастером должно появляться «зеркало» из жидкой глины. Раствор не должен налипать на лопату.

2. Способ Корнеева (трехъярусный): Используются три ящика, расположенные ступенями для перелива самотеком. Глину замачивают в верхнем ящике, спускают через сетку в средний для отстаивания, затем в нижнем ящике замешивают с песком.

Бетонные смеси для печных фундаментов. Для сооружения фундаментов под печи применяют бетон с добавлением до 40% бутового камня (повышенная стойкость к грунтовым водам). Заполнителем для блоков сборно-блочных печей служит щебень из обыкновенного или огнеупорного кирпича.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: П. И. Воропай

Источник: Как сложить печь

Данные публикации будут полезны начинающим и практикующим печникам, индивидуальным застройщикам и жителям сельской местности, а также широкому кругу читателей, интересующихся проектированием, кладкой, ремонтом и эксплуатацией бытовых печей.