Что такое и зачем нужна футеровка печи?
Стены топочной камеры в кирпичных печах подвергаются постоянному воздействию высоких температур, поэтому для её сооружения применяют только огнеупорные материалы.
Но и они не способны выстоять перед потоком тепловой энергии, выделяющейся при горении топлива. Обычный печной кирпич со временем высыхает и может растрескаться, что повлечёт за собой медленное разрушение конструкции. Поэтому для дополнительной защиты от воздействия открытого огня проводят футерование стен топки.
Почему печь без огнеупора в топке трещит.
Хозяин этой печи пишет про прежнюю печь:
не дымила,кирпич не осыпался даже через 50-100 лет вот так раньше делали!
Только это не печи раньше так хорошо делали, а кирпич был другой.
Можно долго рассуждать, лучше был кирпич или хуже и однозначного ответа всё равно не будет.
Действительно, старый керамический кирпич лучше держал огонь.
Но, даже с этим условием, для топок применяли специальный, тугоплавкий кирпич.
Весь этот кирпич был крепкий, но кривой до безобразия.
Сложить из него ровную печь в расшивку было если не невозможно, то ужасно сложно.
Я лично складывал печь из такого, старого кирпича и после этого опыта решил больше никогда на это не соглашаться.
Теперь раскривушки никому не нужны, от печника требуют не только тепла, но и хорошего внешнего вида печи.
Здесь можно возразить упомянув печи в боярских домах. Но ребята, вы понимаете цену изразцовых печей?
Русская печь в крестьянском доме и изразцовая печь во дворце Менщикова.
Альтернатива огнеупорному кирпичу
Однако может случиться так, что шамота нет в наличии на складе, или бюджет не позволяет купить такой дорогостоящий материал. Ведь если сравнить стоимость шамота с простым керамическим рядовым кирпичом, разница будет существенная — в 2-2,5 раза.
Вопрос в том, для чего Вам огнеупорный материал. Если для строительства промышленного теплового агрегата с рабочей температурой 1500 градусов, то шамот ничто не сможет заменить. Разве что огнеупорный кирпич другого типа — динасовый, основный или углеродистый.
А вот если Вы строите обычную садовую печь или камин для дома, можно найти неплохую альтернативу шамотному кирпичу. При этом, Вы еще и сэкономите. В частных тепловых агрегатах таких, как камины, печи или мангалы, рабочая температура редко превышает 1000 градусов. Поэтому Вам подойдут материалы с огнеупорностью 1200-1500 градусов, и совсем не обязательно тратиться на дорогой шамот с максимальной огнеупорностью 1730 градусов.
Хороший способ укладки шамота на растворах разной рецептуры
Шамотный кирпич не спутаешь ни с каким другим блоком, даже с другими огнеупорами. Преимущественно желтого или даже светло–желтого цвета, с белесым оттенком. Главное отличие шамотного кирпича – большое содержание окиси алюминия в разных химических формах и модификациях.
В сравнении с керамическим кирпичом, с большим содержанием оксида железа и окиси кремния, у шамотного кирпича, есть свои особенности, влияющие на его стойкость:
- Высокая пористость поверхности блока, но поры эти очень мелкие, в них плохо проникает раствор, но хорошо – влага и воздух;
- Коэффициент теплового расширения каждого кирпича строго индивидуален, что потребует трудной и кропотливой подборки состава раствора для кладки;
- Огнеупорность и пластичность шамотного кирпича во многом зависит от режима работы печи, а не от состава раствора или способа кладки.
Совет! Для футеровки одной печи нельзя использовать шамот из разных партий или набор из случайно подобранных кирпичей, в крайнем случае, разные сорта можно перевести в бой или шамотный порошок
Метод не очень популярен среди профессиональных печников, многие его ругают за излишнюю, ненужную сложность и трудоемкость, но для любителя зачастую это единственный способ компенсировать ошибки кладки.
Шамот — хороший теплоизолятор, очень жесткий и напряженный кирпич, он с успехом выдерживает высокую температуру в течение длительного времени. Но при одном условии – постепенный прогрев и остывание, тем самым уменьшить разрушительное действие внутренних напряжений. Но на практике это возможно только для промышленных печей.
Суть способа заключается в том, что выбор, на какой смеси кладут шамот, определяется его местоположением в печи. Для поддона, боковых стенок и свода топки лучше использовать разные рецептуры раствора. Это неудобно, потребуется втрое больше времени для выполнения работы, но дает неплохие результаты. Если все положить на одном составе раствора, скорее всего, через год придется перекладывать свод топки или пояс кладки кирпича рядом с поддувалом.
В домашней печке продлить жизнь шамоту можно, варьируя толщину шва связки и состав раствора для кладки. Если печка рассчитана на дрова, например, для небольшого дачного варианта, шамот можно сложить на одном составе с 10% содержанием глины и заменить 15% песка мелким шамотным порошком.
В растворе для кладки кирпича в бане, идущем на кладку рядов под каменку и нагрев парилки, лучше уменьшить содержание шамота до минимума и увеличить вдвое содержание глины, укладку шамота выполнять «на торец» с перевязкой керамическим кирпичом на глиняном растворе.
Тепловой режим каждого из элементов печи требует применения своего раствора. Например, нет смысла использовать пропорции состава связки футеровки из шамота в приготовлении раствора для кладки дымохода из кирпича. Мало того, сама кладка даже простых печей или каминов занимает не менее пяти-семи дней, и приготовленный раствор в течение дня необходимо как можно чаще перемешивать – перебивать и корректировать на содержание влаги.
В печном деле классическим считается состав на основе глины и цементно-песчаных составов. Глина, из-за высокого содержания воды, делает раствор мягким и пластичным. Таким же примерно получается шов, поэтому ее обязательно необходимо добавлять при кладке шамотного кирпича в угловых связках, в местах подвода воздуха и отвода продуктов сгорания.
Для более холодного поддувала и нижнего ряда шамота, примыкающего к поддону, количество глины в растворе должно быть максимальным из предложенных рецептур. Обычно в смеси на две части цемента добавляют одну часть глины и две части шамотного порошка фракцией от 1мм до 0,1мм.
Если шов получается излишне ломким, в глину добавляют очень небольшое количество мытого белого песка, примерно в 1/5 от количества глины, 1/10 тонкого шамотного порошка и 15-20гр хозяйственного мыла.
Глину заливают небольшим количеством воды с растворенным мылом и в течение часа рубят штыковой, саперной лопаткой или аналогичным подходящим инструментом, добавляя песок и шамот небольшими порциями. Подобная процедура сделает глину более «легкой» и пластичной, но использовать раствор необходимо в течение не более 3-х часов.
Кладку из шамота основных стенок топки следует делать не более двух рядов в день, а первый ряд лучше вообще выдержать пару дней для выравнивания и осадки шва. Для приготовления смеси используется предыдущая методика, но песок из состава лучше исключить полностью. Укладку первых трех рядов топки желательно выполнить на смеси с добавкой жидкого стекла, и повысить содержание шамотного порошка минимум вдвое, это увеличит прочность и жесткость шва, но увеличит склонность к образованию трещин.
Как и в случае с керамикой, стойкость кладки и прочность шва зависит от качества глины. Нельзя брать очень жирную и пластичную глину, у нее большое содержание гидратированных соединений кремния и железа, что плохо сказывается на дальнейшем состоянии кладки, увеличивается усадка и появляются трещины.
Тощие сорта глины не подходят для раствора, они не дадут усадки, но и прочности не будет, раствор выкрошится в течение пары недель после застывания. Разумный баланс можно определить только практическими пробами с высушиванием и прогревом.
Совет! Степень жирности глины можно проверить практически, если погрузить подсушенный комок влажной глины в нежесткую воду и попробовать размять ее пальцами руки.
Жирная глина будет переходить в раствор, подобно мылу, тощие сорта очень плохо раскисают даже под воздействием механических усилий.
Сложность приготовления смеси для кладки связана с необходимостью поддержания необходимой консистенции раствора. Силикат натрия дает смеси повышенную адгезию, но ухудшает ее пластичность. Чаще всего вязкость состава подбирают опытным путем таким образом, чтобы высота шва под весом шамотного кирпича не уменьшалась более 10мм.
Примерно такой же состав раствора используется для дымохода из кирпича, но более вязкой консистенции.
Условия работы шамотного кирпича требуют повышенной теплостойкости соединения с минимальными размерами швов при максимально высокой прочности сцепления. Чаще всего шамотные кирпичи, укладываемые в основание топки, склеивают специфическим раствором из смеси жидкого стекла — 1часть, тонкого порошка из опила кирпича – 5 частей, шамотной глины — 2 части.
Консистенция раствора – сметанообразная, вязкие смеси – тоже неплохо, но они не дадут минимальных размеров шва, а это важно. Для проверки качества сцепления связующего кирпич увлажняют водой и набрасывают на торец небольшую порцию из замеса. Соответственно, при правильно подобранных консистенции и пропорциях раствор для шамотного кирпича не должен стекать или отваливаться с кирпичной поверхности.
В промышленности производят готовую сухую смесь для приготовления замеса под шамотный кирпич. Такая смесь называется мертель и представляет собой механическую смесь из следующих компонентов:
- Шамотная сухая пыль, как правило, получаемая при обжиге на заводах огнеупорных материалов, она более активна в сцеплении, чем порошок от размола некондиционного шамотного кирпича;
- Сухомолотой белой бентонитовой глины, с большим содержанием, до 25%, альфа-оксида алюминия;
- Сухой порошок силиката натрия или жидкого стекла;
- Пластифицирующие добавки на основе водорастворимых полимеров.
Средний расход составляет около 20 кг на сотню шамотного кирпича. При правильной консистенции дает шов в 6-8мм.
Часто встречается проблема, когда стены печи, в которой топка выложена шамотным (огнеупорным) кирпичом, начинают растрескиваться, а в периоды максимальной эксплуатации даже вспучиваться.
Причиной может стать то, что шамотный и керамический кирпичи имеют различный коэффициент линейного расширения при нагревании и различную предельную температуру нагрева. Вследствие этого их тесный контакт при эксплуатации печи может привести к разрушению кладки.
Что делать, чтобы избежать «конфликта» кирпичей:
- Выкладываем топку из шамотного кирпича.
- К кладке вплотную прижимаем базальт-картон толщиной 5 мм.
- Между базальт-картоном и облицовочным рядом кладки печи оставляем воздушный промежуток 5 мм (его можно вывести в верхних рядах в конвекционное отверстие).
Этот прием значительно увеличит теплоотдачу печи и скорость нагрева помещения, а также срок службы печи. Теперь можно будет не бояться за перекаливание кирпичей во время ее активной эксплуатации
В строительстве кирпичной печи мелочей не бывает. Если хотите, чтобы ваша печь прослужила без ремонта многие годы, то обязательно используйте при кладке основные правила, перечисленные выше.
рмнт.ру
12.02.15
Красный огнеупорный кирпич
В состав данного вида кирпичей входят:
- Огнеупорная глина (не простая).
- Кварцевый или коксовый порошок.
- Графитовая крошка.
Именно эти составляющие обеспечивают кирпичу своеобразную стойкость при сильном нагревании. Но вот что удивительно, основными компонентами здесь выступают кокс и графит, глины в таком кирпиче очень мало. Обычно красный огнеупорный кирпич устанавливают в тех местах, где печной конструкции приходится соприкасаться с открытым пламенем.
Рассчет теплопроводности стен: таблица теплосопротивления материалов
Во многих случаях при выборе материала для строительства дома мы не вникаем, каково теплосопротивление строительных материалов, а полагаемся на «народные» методики. Самые популярные из них: «как у соседа», «как раньше», «смотри, какой толстый слой», и – венец искусства – «вроде, должно быть нормально». Что ж, ваш дом – вам и решать, какому методу отдать предпочтение. Но чтобы точно ответить на вопрос, достаточно ли тепло будет в вашем доме зимой (и достаточно ли прохладно в летний зной), нужно знать теплосопротивление стены. Откуда его можно узнать, как считать теплопроводность стены и как это поможет при ответе на ваш вопрос? Давайте разберемся по порядку.
Добавки и их свойства
Для улучшения качественных характеристик готового раствора используют следующие компоненты:
- Строительный клей ПВА. Благодаря такой добавке можно значительно сократить время приготовления раствора. В продаже представлены специальные составы для моментального замешивания, однако их цена довольно высока.
- Цемент. Этот компонент также поможет раствору быстрее застыть. На пакет сухой шамотной глины потребуется не более 2 кг цемента.
- Жидкое стекло. Этот компонент, добавленный в количестве 1-3% от объема шамотного раствора, сделает смесь более пластичной.
- Поваренная соль. Ее применяют для того, чтобы увеличить прочность швов и штукатурки. Обычно такой ингредиент используется в следующей пропорции: 100-150 г соли на ведро смеси.
Применение шамотной глины в искусстве
Уникальные свойства материала понравились представителям искусства, поэтому сегодня можно увидеть самые разнообразные изделия из шамотной глины. Из неё делают сувенирные статуэтки, керамическую посуду. Изделия подойдут для украшения частного дома, кабинета, ресторана в национальном стиле.
Изделия из шамотной глины Источник goldvoice.club
Высокая пластичность материала позволяет создавать детализированные фигурки. Люди и животные с характерными чертами лица и фрагменты орнамента встречаются даже на самых маленьких фигурах. Важную роль играет и экологичность материала.
Чтобы создать статуэтку или другое художественное произведение из керамики применяют пластичную глину с добавлением шамотного песка (до 40%). Процесс начинается с разработки эскиза, составления формы и заливки материала в неё. После полного высыхания изделия будет готово.
Простой вариант тандыра из кирпича
Кирпичный вариант тандыра не считают легкой задачей, поскольку купольный свод требует опыта и сноровки. Выведение круглых стен даже цилиндрической формы, уж не говоря о сводах, является непростой задачей. Вариант тандыра на основе глиняной вкладки-кувшина еще сложнее. Но часто на дачных участках делают быстрый и бюджетный вариант печки-тандыра, применяя упрощенную «технологию». Понадобится жаростойкий кирпич, причем не обязательно новый. Можно взять керамический красный кирпич от разборки старой печи, при условии его целости. Растворную смесь с синей глиной и шерстью вполне можно заменить готовой сухой смесью для печей и каминов. Подобных жаростойких смесей на рынке изобилие, а подробная инструкция по приготовлению раствора имеется на их упаковках. Выполняя все по рецепту, можно получить пластичный раствор, удобный в работе и прочный в эксплуатации, не дающий трещин после схватывания.
Теплоемкость строительных материалов
Какими же должны быть стены частного дома, чтобы соответствовать строительным нормам? Ответ на этот вопрос имеет несколько нюансов. Чтобы с ними разобраться, будет приведен пример теплоемкости 2-х наиболее популярных строительных материалов: бетона и дерева. Теплоемкость бетона имеет значение 0,84 кДж/(кг*°C), а дерева — 2,3 кДж/(кг*°C).
На первый взгляд можно решить, что дерево — более теплоемкий материал, нежели бетон. Это действительно так, ведь древесина содержит практически в 3 раза больше тепловой энергии, нежели бетон. Для нагрева 1 кг дерева нужно потратить 2,3 кДж тепловой энергии, но при остывании оно также отдаст в пространство 2,3 кДж. При этом 1 кг бетонной конструкции способен аккумулировать и, соответственно, отдать только 0,84 кДж.
Но не стоит спешить с выводами. Например, нужно узнать, какую теплоемкость будет иметь 1 м 2 бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого сначала нужно посчитать вес таких конструкций. 1 м 2 данной бетонной стены будет весить: 2300 кг/м 3 *0,3 м 3 = 690 кг. 1 м 2 деревянной стены будет весить: 500 кг/м 3 *0,3 м 3 = 150 кг.
Таблица сравнения теплопроводности бревна с кирпичной кладкой.
Далее нужно посчитать, какое количество тепловой энергии будет содержаться в этих стенах при температуре 22°C. Для этого нужно теплоемкость умножить на температуру и вес материала:
- для бетонной стены: 0,84*690*22 = 12751 кДж;
- для деревянной конструкции: 2,3*150*22 = 7590 кДж.
Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м 3 древесины будет практически в 2 раза меньше аккумулировать тепло, чем бетон. Промежуточным материалом по теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, в единице объема которой при тех же условиях будет содержаться 9199 кДж тепловой энергии. При этом газобетон, как строительный материал, будет содержать только 3326 кДж, что будет значительно меньше дерева. Однако на практике толщина деревянной конструкции может быть 15-20 см, когда газобетон можно уложить в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.
Непригодные виды кирпича для кладки печей
Ни в коем случае нельзя пользоваться щелевыми, силикатными и пустотелыми кирпичами. Пустотелый камень не выдерживает высоких температур и при накаливании изменяет форму. Силикатный кирпич имеет плохие теплопроводные свойства. И, что самое главное, он не является огнестойким и при высокой температуре разрушается. Такие камни нужно использовать для облицовки фасадов.
Таким образом, для создания печей необходимо тщательно выбирать строительный кирпич. От этого будет зависеть стойкость конструкции, срок ее эксплуатации и безопасность жилища, в котором эта печь будет установлена.
Облицовочный
Отдельно стоит сказать об облицовочном кирпиче, который с одинаковым успехом противостоит и воде, и повышению температуры. Показатель удельной теплоемкости этого материала находится на уровне 0,88 кДж/(кг·K), при плотности до 2700 кг/м3. В продаже облицовочные кирпичи представлены в большом многообразии оттенков. Они подходят как для облицовки, так и для укладки.
Да будет огонь: выбираем кирпич и раствор для печей и каминов
Высокие температуры способны привести к быстрому разрушению материалов. Поэтому правильный выбор кирпича является основополагающим моментом при возведении домашнего очага.
КИРПИЧ
Для начала необходимо определиться с типом кирпича, потому что печной кирпич отличается от обычного жаростойкого. Он обязан выдерживать температуру выше 1000 °С и не должен растрескиваться при нагревании и резком охлаждении. Кладочный материал представляет собой искусственный камень, изготавливаемый из природных минеральных компонентов и имеющий правильную геометрическую форму. Для производства такого кирпича используют обожжённую глину, содержащую оксид алюминия, глинозём и кремнезём, шамот, а также ряд других примесей. Размеры изделий 230 × 114 или 250 × 120 см, высота 65 см.
Теплоемкость строительных материалов
Теплоемкость материалов, таблица по которой приведена выше, зависит от плотности и коэффициента теплопроводности материала.
А коэффициент теплопроводности, в свою очередь, зависит от крупности и замкнутости пор. Мелкопористый материал, имеющий замкнутую систему пор, обладает большей теплоизоляцией и, соответственно, меньшей теплопроводностью, нежели крупнопористый.
Это очень легко проследить на примере наиболее распространенных в строительстве материалов. На рисунке, представленном ниже, показано каким образом влияет коэффициент теплопроводности и толщина материала на теплозащитные качества наружных ограждений.
Из рисунка видно, что строительные материалы с меньшей плотностью обладают меньшим коэффициентом теплопроводности. Однако так бывает не всегда. Например, существуют волокнистые виды теплоизоляции, для которых действует противоположная закономерность: чем меньше плотность материала, тем выше будет коэффициент теплопроводности.
Поэтому нельзя доверять исключительно показателю относительной плотности материала, а стоит учитывать и другие его характеристики.
Контрольная работа по физике на тему «Тепловые явления» (8 класс)
Контрольная работа по теме
Какой кирпич – сплошной или пористый – лучше обеспечит теплоизоляцию здания? Ответ обоснуйте.
Какое количество теплоты требуется для нагревания стальной детали массой 200 г от 35 до 1235 0 С ? (удельная теплоемкость стали 500 Дж/кг 0 С)
Какое количество теплоты выделится при сжигании 3,5 кг торфа ? (удельная теплота сгорания торфа 1,4 10 7 Дж/кг)
Для нагревания 400 г свинца от 25 до 45 о С требуется количество теплоты 1120 Дж. Определите удельную теплоемкость свинца.
Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы в алюминиевом чайнике массой 700 г вскипятить 2 кг воды? Начальная температура воды 20 о С.(удельная теплоемкость алюминия 920 Дж/кг 0 С)
В одном стакане находится холодная вода массой 200 г, в другом – горячая вода той же массы. В каком из стаканов вода имеет большую внутреннюю энергию? Обоснуйте ответ, используя знания о молекулярном строении вещества.
Какое количество теплоты требуется для нагревания кирпича массой 4 кг от 15 до 3 о С ? (удельная теплоемкость кирпича 880 Дж/кг о С)
Сколько энергии выделится при полном сгорании 5 л нефти ? (удельная теплота сгорания нефти 4.4 . 10 7 Дж/кг).
Воду какой массы можно нагреть от 0 до 60 0 С, сообщив ей количество теплоты 500 кДж? (удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг о С)
Сколько граммов спирта потребуется, чтобы нагреть до кипения 3 кг воды, взятой при температуре 20 о С? Потерями тепла пренебречь. (удельная теплота сгорания спирта 2,7 . 10 7 Дж/кг).
Деталь при опиливании напильником нагрелась. После обработки она остыла. Какой из способов изменения внутренней энергии имел место в первом и во втором случае ?
