Огнеупорный кирпич шамотный – характеристики, производство, виды

К конструкции печи предъявляются жесткие требования. Особенно это касается кирпича. Именно от него зависит целостность конструкции и безопасность эксплуатации. Правильнее всего для кладки использовать огнеупорный красный кирпич.

Виды и характеристики

Огнеупорный кирпич в зависимости от сырья, из которого он изготовлен, разделяют на виды:

  • Основной – известково-магнезиальный камень особенно широко применяется в металлургии при выплавке сталей. Не реагирует с фосфорными соединениями, но обладает самой высокой теплопроводностью и прочностью.
  • Полукислый шамотный (маркируется ПБ или ПВ) – имеет высокую пористость 24-30% и выдерживает нагрев лишь до +1580…+1670 °С, но при этом под нагрузкой он способен дольше сохранять свою форму. Это единственный вид кирпичей с содержанием Al2O3 и SiO2 от 65% и более.
  • Динасовый (ДН или ДП, если речь идет о легковесных огнеупорных блоках) – при большей жаростойкости хуже шамота переносит перепад температур.
  • Углеродистый – несколько нетипичный представитель кирпича, который на 90-92% производится из графита или кокса. Обладает очень высокими показателями прочности, но имеет крайне узкую сферу применения. Используется для строительства доменных печей.
  • Кварцевый – химически нестоек и может контактировать только с металлами. Но даже железные окислы способны вступить в реакцию с таким материалом, а уж щелочи – тем более. Зато для строительства каминных сводов, а в особенности дымового зуба он вполне годится. Плюс к этому – кварцевые блоки обладают высокой плотностью и минимальным количеством внутренних пустот.
  • Глиноземный (шамотный кирпич) – наиболее востребованный и распространенный огнеупорный материал, отличающийся от других видов высоким содержанием глины. Способен работать при температурах в диапазоне +1000…+1400 °С, при этом нечувствителен к их резким перепадам и устойчив к щелочам.

Поскольку из всех перечисленных видов кирпича именно шамотный используется в гражданском строительстве из-за своей доступной стоимости, о нем дальше и пойдет разговор.

Виды и характеристики

В производстве этих огнеупоров применяется специальная глина, а также различные добавки (графит, кокс). Все они обладают одной общей особенностью – не изменяют свойств при критичном нагреве. Технология изготовления довольно проста, сырье свободно и повсеместно добывается открытым способом, так что стоимость готовых огнеупорных блоков оказывается самой низкой. Зато технические характеристики шамотного кирпича – одни из лучших:

  • Удельный вес 1700—1900 кг/м3. Впрочем, существует огромное количество вариантов плотности таких огнеупоров от 300 до 2100 кг/м3 – в зависимости от сферы применения.
  • Огнестойкость – для наиболее распространенных марок ША и ШБ это +1250…+1690 °С. Для промышленных объектов выпускают блоки, выдерживающие нагрев до +1800 °С.
  • Прочность на сжатие 12-23 МПа.
  • Теплопроводность при средней пористости 8% – 0,62 Вт/м·°С.
  • Выдерживает циклов заморозки – от 15 до 50.

А вот водопоглощение у легковесных шамотов высокое и может достигать 25%, что нельзя назвать хорошим показателем. Но если купить плотные полнотелые камни, произведенные строго по стандарту, оно не превысит 7%.

Разновидности

Самым популярным в области строительстве считается кирпич общего назначения. В области промышленности он задействуется при кладке печей, где в качестве топлива применяется нефть, горючий газ, пылевидные смеси. Также шамотный кирпич зарекомендовал себя с положительной стороны в быту. Здесь его применяют при возведении топок и каминов разнообразной конструкции. Для огнеупорного кирпича свойственны точные габариты.

Размер печного кирпича, а так же другие данные строительного материала можно прочитать в данной статье.

Входящие в состав кирпича элементы и свойства этого изделия регламентированы ГОСТ 390-96. если сравнивать ШБ и ША, то для первого варианта характерно наличие в составе оксида алюминия в большом количестве. Этот компонент содержится в количестве 30%. Благодаря этому он способен не разрушаться под влиянием температурного режима не менее 1690 градусов.

О том как приготовить раствор для кладки кирпича можно прочитать здесь в статье.

Если рассматривать кирпич ШБ, то у него сопротивляемость влиянию от прямого пламени немного ниже и составляет только 1650 градусов. Но вот другие свойства: прочность на растяжение, температурные показатели размягчения и пористость аналогичны значениям ША. 

Еще для маркировки шамотного кирпича применяют цифры. Они говорят о размере изделия. Все они внесены в таблицу ГОСТ 8691-73. Принятые стандартом габариты представленного материала ШБ-8 составляют 250х124х65 мм. Благодаря этому удается просто и легко определить нужный объем материала для строительства камина и прочих отопительных конструкций.

Стоимость жёлтого полуторного облицовочного кирпича отражена в данной статье.

Если необходимо возводить промышленные здания, которые используют для превращения энергии сгорания топлива, то стоит применять материал с большим количеством оксида алюминия. Благодаря этому удается добиться надежной защиты различных конструкций. В области промышленности используют кирпич ША-5, габариты у которого 230х114х65 мм.

Для точного исчисления общей массы красного полнотелого кирпича в 1 м-3 стоит прочесть данную статью.

Материал больших размеров применяют в том случае, когда нужно уменьшить трудоемкости сооружения печей производственного характера, а также снизить затраты на строительство. Огнеупорный кирпич ША-8 обладает габаритами 250х124х65 мм. Благодаря этому удается сооружать установки промышленного характера в течение непродолжительного времени.

Марки ША и ШБ активно задействуют в области частного строительства и в промышленности. Если говорить об изделии ША-5, то его целесообразно применять для возведения каминов, печей. Он по сравнению с другими изделиями не поддается негативному воздействию окружающей среды. Это позволяет применять его для строительства дымохода и топливника. 

Очень важно помнить, что процесс кладки осуществляется специальным раствором. Его состав должен предполагать наличие огнеупорной глины и толченый кирпич

Толщина слоя различная для определенных температурных нагрузок. Чем выше этот показатель, тем тоньше слой. Кирпич ША и ШБ может применяться в химической, металлургической и происходит в отраслях промышленности при возведении различных топливных установок.

В статье описано какой конкретно кирпич нужен для кладки печи.

Чем меньше этот показатель, тем выше прочностные характеристики огнеупорного материала. Масса шамотного кирпича определяется его габаритами и особенностями состава. Такая величина может достигать 2,4-6 кг.

Шамотный кирпич – это уникальный строительный материл, применять который можно при сооружении топливных конструкций, где имеет место постоянный контакт с огнем. Размеры и технологические характеристики этого материала регламентированы ГОСТом и зависят от вида кирпича и входящих компонентов.

Общие сведения: материалы и характеристики жаростойких бетонов

Жаростойкий бетон – особый вид бетонного материала, который способен долго выдерживать воздействие температуры в диапазоне +1580-1770С максимум без потери эксплуатационных и механических свойств (огнеупорный бетон, в свою очередь, выдерживает недолговременный нагрев и до температуры максимум +200С).

Бетон используют в строительстве жилых и промышленных объектов. Из огнеупорного и жаропрочного бетона делают мангалы, домашние отопительные печи, сауны, бани, дымовые трубы, камины и т.д.

После достижения предельной температуры и по прошествии определенного времени жаростойкие бетоны начинают высыхать, покрываться трещинами, разрушаться.Главные свойства огнеупорных бетонов:

Общие сведения: материалы и характеристики жаростойких бетонов
  • Высокий уровень прочности
  • Надежная термоизоляция
  • Усиление эксплуатационных характеристик в процессе работы
  • Простота приготовления (дополнительный обжиг не нужен)
  • Уменьшение затрат времени, финансов, труда

Жаростойкий бетон может быть конструкционным и теплоизоляционным. По структуре бывает легким поризованным, плотным, ячеистым.

Состав плотных огнестойких растворов

Благодаря применению тяжелых смесей удается существенно сократить время на выполнение строительства и ремонта тепловых агрегатов, заметно понизить себестоимость, уменьшить объем трудозатрат.

Вяжущие

Жаростойкие бетоны производятся в соответствии с ГОСТ 20910 90. Данный документ предполагает возможность использования различных вяжущих в приготовлении раствора.

Виды вяжущего для производства:

Общие сведения: материалы и характеристики жаростойких бетонов
  • Жидкое стекло
  • Глиноземистый (сюда можно включить и высокоглиноземистый) цемент
  • Шлакопортландцемент со специальными микронаполнителями
  • Портландцемент с обязательным включением в состав микронаполнителя (тонкомолотой добавки)

В нейтральной/щелочной среде обычно применяют смесь на шлакопортландцементе и портландцементе. Для газовой кислой среды подойдет жидкое стекло. Для водородной, фосфорной, углеродной среды лучше выбирать глиноземистые и высокоглиноземистые цементы.

Возможно добавление минеральных компонентов (доменный шлак в гранулах, бой шамотного/магнезитового кирпича, лессовидный суглинок, андезит и т.д.) с целью улучшения структуры и упрочнения состава.

Заполнители

Огнеупорные бетоны предполагают введение в состав не только специальных вяжущих, но и правильных заполнителей, которые должны равномерно расширяться и таким образом выдерживать воздействие огня и высоких температур. Обыкновенные заполнители гарантируют стойкость при максимум +200С, дальше они становятся менее прочными и при +600С полностью деформируются.

Когда готовят огнеупорный бетон, состав предполагает в качестве заполнителей использование материала, который не будет разрушаться/размягчаться при высоких температурах, а также не станет причиной появления высоких напряжений во внутренней структуре монолита.

Выбор заполнителя в соответствии с температурой:

Общие сведения: материалы и характеристики жаростойких бетонов
  • +600 – 800С: горные породы (диабаз, андезит, базальт), пористые материалы из горных вулканических пород, это могут быть доменные гранулированные шлаки, бой кирпича, искусственные пористые структуры (вспученный перлит, керамзит, подойдет шлаковая пемза и т.д.).
  • +1200 – 1700С: добавляют дробленые огнеупорные материалы – хромит, шамотный кирпич, магнезит, часто выбирают корунд, обожженный каолин.
  • Возможно добавление специальных материалов, полученных посредством обжига при высокой температуре смеси огнеупорной глины и магнезита – алюмосиликаты, которые отличаются минимальной деформацией, хорошей огнеупорностью.

Технические требования

Марка огнестойкого бетона должна включать такие параметры:

  • Тип бетона: жаростойкий обозначается буквами BR
  • Вяжущее: алюминатный (А), портландцемент (Р), силикаты (S)
  • Класс прочности на сжатие/растяжение – B1-В40
  • Температура эксплуатации – ИЗ-И18

Пример: жаростойкий бетон на базе портландцемента с прочностью В20, способный выдерживать +1200С, будет обозначаться BR Р В20 И12.

Что касается плотности, то материал с показателем 1100 кг/м3 применяют в качестве теплоизоляции для ограждающих конструкций ненагруженного типа, >1400 – для возведения ограждающих несущих конструкций общественных/жилых зданий. По уровню предельной температуры бетоны могут принадлежать к одному из 18 классов: И13-И18 используют лишь для ненесущих конструкций.

Читайте также:  Монтаж шифера: цена за м2 на плоский, волновой, асбестоцементный лист

Если плотность бетона составляет 1500 кг/м3, он должен обладать водонепроницаемостью в диапазоне W-W8. Морозостойкость находится на уровне F-F75. Остаточная прочность и показатель температуры деформации при воздействии механической нагрузки напрямую зависят от вида вяжущих и точной температуры нагрева.

Общие сведения: материалы и характеристики жаростойких бетонов

Что касается класса прочности, то для напряженных жаростойких конструкций показатель должен быть минимум В30, без нагрузки – допускается минимум В12.5.

Технические характеристики огнеупорного кирпича

Главные свойства разных видов кирпичей зависят от материалов, из которых они изготавливались. Универсальным и бюджетным считается шамотный тип. Определяется размер огнеупорного кирпича из шамота согласно маркировке. Например, прямой кирпич ША-5 обладает размерами 230x114x65 мм, а торцевой клин для выкладки угловых и арочных конструкций имеет такие параметры: 230x114x65/55 мм. Приблизительный вес огнеупорного кирпича составляет от 2,5 до 6 кг. Но независимо от особенностей формы или размеров, шамотный кирпич имеет следующие технические характеристики:

  • плотность — 1700-1900 кг/м³;
  • огнеупорность — от 1300 до 1800 градусов °С;
  • предел прочности — 12–23 Н/мм²;
  • теплопроводность — 0,62 Вт/(м·°С);
  • пористость — 8%;
  • марка морозостойкости — F15-50;
  • марка прочности — М75-250;
  • водопоглощение — 25%.

Указанные особенности характерны для огнеупорных кирпичей высокого качества. Их открытая пористость составляет менее 30%, что позволяет добиться долгого срока службы. Некоторые параметры могут изменяться при незначительных погрешностях при заготовке смеси или при нарушении особенностей производства огнеупорных стройматериалов (согласно ГОСТ 8691-73 или ГОСТ 390-96).

Виды огнеупорного кирпича

Огнеупорный кирпич подразделяется на 4 вида.

  • Основной
  • Углеродистый
  • Кварцевый
  • Глиноземный

Два из них: основной и углеродистый, применяются в сталелитейном производстве. Так, основной, для изготовления которого применяется известково-магнезиальная основа, используется для производства бессемеровской стали. Углеродистый служит основным материалом для устройства доменных печей. Кварцевый кирпич, который состоит преимущественно из кварца и песчаника, не допускает соприкосновения ни с чем другим, кроме металла и огня. Особенно недопустим для него контакт с различными щелочами.

Наибольшее распространение получил глиноземный кирпич. Температурная область его применения 1000-1300 градусов Цельсия. Кроме того, он спокойно переносит многократный резкие изменения температуры. Поэтому удобен для применения в широком спектре бытовых печей. Именно из него и делается большинство бытовых топок.

Характеристики наиболее распространенных видов огнеупоров

Основная группа огнеупорных материалов включает:

  • Динасовый кирпич, состоящий на 90-95% из окиси кремния с небольшой добавкой извести. Динасы относятся к кислым огнеупорным материалам с относительно высокой пористостью в 12-16% и огнеупорностью 1650-1750оС. Прочность кирпича составляет 600 кг/см2;
  • Шамотный кирпич, изготавливается на основе огнеупорных глин и каолинов с добавлением 60-70% шамотной основы, материал выдерживает нагрев 1600-1710оС, обладает вдвое более высокой пористостью, чем динас, и прочностью 100-150 кг/см2;
  • Высоко глинозёмный кирпич изготавливается на основе природных материалов, содержащих высокий процент окиси алюминия, 50-90% от общей массы. Огнеупорный материал способен выдерживать нагрев до 1950оС без деформации и разрушения. Прочность материала, в зависимости от технологии, составляет 150-1500 кг/см2;
  • Огнеупоры на основе практически чистого оксида алюминия, с содержанием более 95%, такой материал обладает прочностью 550-2500 кг/см2 и теплостойкостью в 2000оС.

Кроме перечисленных вариантов, широко используются магнезитовые кирпичи, изготавливаемые на основе доломита путем обжига и гидратации. Магнезитовый блок обладает высокой огнеупорностью 1800 1900о С, при пористости 23-24%. Предел прочности на сжатие составляет 200 кг/см2.

Для определения тепловых потерь в облицовке из кирпича также используют показатель теплоемкости материала. Самым холодным остаётся магнезитовый и глинозёмный шамотный материал. Для их нагрева потребуется в полтора-два раза больше тепла и времени, чем на прогрев обычного карборундового и высоко глиноземного материала.

Характеристики наиболее распространенных видов огнеупоров

Огнеупорный кирпич из шамота или магнезита отлично подойдет для облицовки топочных камер, тогда как кварцевые, корундовые или высоко глиноземные огнеупоры используются для футеровки свода. Кварцевым блоком можно выкладывать печные трубы, дымоходы там, где требования жаростойкости не столь высокие, а низкая теплоемкость обеспечивает равномерный прогрев конструкции.

Основной магнезитовый кирпич используется в первую очередь в металлургии, для облицовки литейных поверхностей ковшей и печей. Динас применяется в стекловарении, в обжиговых печах, где требуется высокая прочность и способность огнеупорной обмуровки выдерживать длительный нагрев на максимальной температуре.

Глиноземные и корундовые огнеупорные кирпичи используют совместно с хромистыми и хром-магнезитовыми блоками и кирпичами для камер сгорания, где требуется высокая прочность материала.

Критерии выбора

Важными характеристиками, которые учитывается при выборе кладочного материала, являются форма, габариты и вес шамотного огнеупорного кирпича. Также рассматривается класс огнеупорности. Рассмотрим детальнее каждый критерий.

По форме различают такие образцы:

  • классические или прямые;
  • клиновидные для формирования арочных проемов;
  • фасонные различной конфигурации (выделяются разные степени сложности).

Разновидности изделий по форме

По размерам можно условно поделить изделия на габаритные и мелкие. В таблице представлена информация о том, сколько весит востребованный в частном секторе шамотный кирпич в зависимости от физических параметров.

Марка Размер (в мм) Вес 1 шт. (в кг)
ШБ 5 230*114*65 3,5
ША 5 230*114*65 3,4
ША 6 230*114*40 3,4
ША 8 250*124*65 4
Читайте также:  Как и чем утеплить загородный дом: советы эксперта

Размеры и вес кирпича ШБ 5, технические характеристики соответствуют требованиям, которые важны для возведения каминов, печей в частных домах, мангалов и барбекю. Изделия с маркировкой ША характеризуются высокой стойкостью к нагреванию. Поэтому они применяются в кладке конструкций, где температура достигает +1600 градусов по Цельсию.

Еще один критерий выбора – плотность материала. Вот несколько примеров:

  • ША – до 2100 кг/куб.м, предел нагревания – +1730 градусов по Цельсию;
  • ШБ – до 2000 кг/куб.м, выдерживает на 60 градусов меньше;
  • ШЛ – 0,4-1,3 кг/куб.м;
  • ПВ, ПБ – 1,9 кг/куб.м с показателем пористости до 30 %.

В таблице рассмотрены способы применения кирпичей в зависимости от маркировки.

ША, ШБ, ШАК Универсальный тип изделий. Продукция используется в частном секторе для возведения топочных отсеков в отопительных сооружениях.
ШКУ Футеровка ковшей для транспортировки чугунного расплава.
ШУС, ШВ Конвективные шахты, газоходы парогенераторных конструкций.
ШАВ Облицовка шахтной печи для переплавки чугуна.
ШПД Возведение печей доменного типа, горнов.
ШК Коксохимическое производство.
ШЛ Облицовка конструкций, которые эксплуатируются в условиях нагревания до +1300 градусов по Цельсию.
ШЦУ Выпускаются в виде торцевых двусторонних изделий. Применяются для кладки печей вращающегося типа.
ПВ, ПБ Актуальны для дымоходов, мангалов, барбекю.

Печники для работ в частном секторе, как правило, ограничиваются двумя типами кирпича: ША 5 и ШБ 8. Ознакомимся детальнее с их характеристиками.

Состав материала представлен тугоплавкой глиной, шамотным, коксовым и графитовым порошком. Это долговечный кирпич с низким коэффициентом водопоглощения (до 7 %). Для него характерны:

  • высокая прочность (М100, М120);
  • стойкость к перепадам температур;
  • морозостойкость;
  • инертность к кислотам, щелочам, органическим растворителям;
  • устойчивость к биологической активности, образованию высолов;
  • теплопроводность до 0,7 Вт/м*К;
  • плотность до 1870 кг/куб.м при пористости в 30 %;
  • экологичность;
  • стойкость к воздействию открытого пламени (+1300 градусов по Цельсию).

Размер продукта – 230*114*65 мм. Вес одного кирпича – 3,6 кг. Применяется материал как в частном секторе, так в металлургической, химической и стеклодувной промышленности. Кладка выполняется с толщиной шва не более 3 мм. В работе используется мертель – жаропрочный клей.

Кирпич ШБ 5

Изготавливается материал из шамота, порошковой смеси из кокса, графита и кварца (перемолотого). Также здесь присутствует глинозем – источник оксида алюминия. стандартизированный размер изделий – 250*124*65 мм, вес – 4 кг.

Базовые характеристики кирпича ШБ 8 выглядят так:

  • огнеупорность – в диапазоне +1100-+1800 градусов по Цельсию (допустимо применение для строительства плавильных печей);
  • плотность – 1700-1900 кг/куб.м;
  • теплопроводность – 0,6 Вт/м*К (быстро прогревается и медленно отдает тепло);
  • морозостойкость – F15-F50 (до 50 циклов заморозки и оттаивания).

Кроме стандартного прямого типа в продажу поступает материал в различном исполнении. Поверхность продукта гладкая, геометрия точная. Часто применяется кирпич без дополнительной декоративной отделки.

Сколько стоит такое изделие

Итак, сколько стоит печной красный кирпич керамический полнотелый и пустотелый? Цена на каменный блок зависит от марки, производителя и составляет примерно 20 рублей за одну штуку. Высокая стоимость обуславливается качеством изделия. Печной конструкции придется выдерживать огромную температуру. Поэтому кирпич для ее возведения изготавливается по высокой технологии и с необходимым составом.

Сколько стоит такое изделие

Для того чтобы приобрести кирпич по более выгодной цене, нужно проанализировать цены на определенную марку у нескольких производителей. Они могут отличаться. Но, нужно помнить, что низкая стоимость может говорить о плохом качестве изделия. Приобретать подобный продукт для кладки печи недопустимо.

Технология изготовления шамота

Шамот — огнеупорная глина, каолин, обожжённые до потери пластичности, удаления химически связанной воды и доведённая до некоторой степени спекания. Данное наименование применяется также в отношении других исходных материалов, используемых для производства огнеупоров, обожжённых до окускования смешанных с глиной порошков и стабилизации свойств материала[5].

Шамотный кирпич (рис.2.3.) изготавливают путем обжига порошка-шамота и специальной размолотой огнеупорной глины при высоких температурах. Однако если он будет передержан, то на кирпичах может появиться стекловидная пленка. Это, несомненно, придаст кирпичам большую прочность, но вот использовать его при кладке печей и каминов, или строительстве бань и саун, не стоит. Так называемый железняк плохо связывается раствором и лучше его использовать в закладке фундамента[5].

Рисунок 2.3 — Шамотный кирпич

стеклоэмаль шамот декорирование керамический

Кладка шамотного кирпича

Технология кладки шамотного кирпича имеет свои особенности, главная из которых заключается в использовании специального раствора, обладающего огнеупорными свойствами. Для домашних печей готовят глиняный раствор с добавлением песка. Качество раствора определяют, скатав из него шарик:

  • если после высыхания он разваливается, имеется избыток песка;
  • при избытке глины на поверхности шарика появятся трещины.
Кладка шамотного кирпича

Для кладки промышленных печей применяют мертели – специальные известковые растворы с содержанием цемента и огнеупорной глины. Обычно готовую сухую смесь разводят водой и выдерживают раствор в течение одного часа. Затем можно начинать кладку.