Да будет огонь: выбираем кирпич и раствор для печей и каминов

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.

При возведении печей и каминов используют три основных типа кирпича — шамотный, печной и облицовочный. Шамотный (огнеупорный) кирпич считается лучшим для топки и дымохода печей и каминов. Если материал хорошего качества, из него можно сложить и всю печь целиком. Кирпич выдерживает температуру до 1600 °С без растрескивания и потери теплоизоляционных качеств благодаря наличию в своём составе огнеупорной глины, сохраняет свойства после многократных циклов нагрева-остывания. Кроме того, слабо реагирует на воздействие щелочей и кислотной среды. Отличить шамотный кирпич довольно просто: в его маркировке присутствует буква Ш. Камень, выдерживающий температуру до 1400 °С, помечен буквой А. Кирпич с обозначением Б кладут на участках, подвергающихся нагреву до 1350 °С.

Определить, что материал обожжён, можно по двум признакам. Во-первых, при ударе изделие издаёт громкий металлический звук и разбивается на отдельные куски без крошек, а не рассыпается. Во- вторых, имеет соломенно-жёлтый цвет. Более светлый оттенок говорит о недостаточном обжиге. Печной камень предназначен для кладки оболочки печи, именно этот тип кирпича обеспечивает равномерность прогревания очага и дальнейшего распространения тепла по всему помещению. Это полнотелый красный кирпич, имеющий высокую плотность и низкий коэффициент водопоглощения. Для печей обычно используют изделия марки М200, М250 с коэффициентом теплопроводимости не менее 0,61 Вт/(м*°C). Только в таком случае конструкция будет обладать необходимыми теплоёмкостью и долговечностью.

Для отделки печи применяют, как правило, облицовочный (декоративный камень), отличающийся широким выбором цветов и форм. Он может иметь шероховатую или гладкую поверхность, матовую или с отблеском. Фигурные элементы придают камину или печи индивидуальность и свое образный шарм. Облицовочный кирпич бывает двух видов — лицевой и нелицевой. Лицевой кирпич отличается ровной поверхностью и чёткими размерами. Кроме изделий традиционной формы производители дополнительно выпускают угловые или клиновидные элементы, камни со скруглёнными краями, с волнистой либо шероховатой поверхностью и т. д. Цвет может варьироваться от светло-жёлтого до чёрного. Чаще всего для облицовки печей и каминов выбирают именно лицевой камень. Нелицевой кирпич имеет неоднородные оттенок и структуру. Его стоимость, разумеется, ниже, но при укладке появляются некоторые трудности из-за наличия на поверхности изделий вздутий и трещин. Шамотный кирпич не используют для облицовки по причине того, что у него высокий коэффициент температурной деформации, а значит, стенки камина или печки будут сильно перегреваться.

РАСТВОР ДЛЯ КЛАДКИ ПЕЧЕЙ

Раствор для кладки печи должен обеспечивать надёжное сцепление кирпичей между собой, а также быть устойчивым к воздействию высоких температур. Уже много веков в качестве такого состава выступает смесь глины и песка. Самым простым, но и дорогим вариантом будет покупка готового раствора. Качественный продукт имеет нормальную пластичность, не трескается при высыхании, не разрушается под воздействием высоких температур. Существуют готовые смеси, компоненты которых уже очищены и просеяны, достаточно их просто перемешать миксером. Если же вы хотите сэкономить и у вас есть возможность накопать глины недалеко от места строительства, можно изготовить раствор самостоятельно. Но сначала нужно провести несложный опыт, чтобы определить оптимальное соотношение песка и глины. Компоненты просеивают и перемешивают. При этом лучше пользоваться строительным ситом с ячейками 3 × 3 мм, чтобы отсеять крупные частицы. Далее затворяют глину. Насыпают её слоем толщиной около 10–20 см и заливают водой до тех пор, пока жидкость равномерно не покроет глину. Сверху делают ещё один слой таким же образом. Через сутки в затвор добавляют песок в соотношении, полученном в результате опыта. Можно провести эксперимент, который покажет качество приготовленной смеси. На кирпич наносят слой раствора и после его высыхания с помощью мастерка проверяют прочность их сцепления. Появление трещин указывает, что необходимо изменить количество добавляемого песка.

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА

Качество одинакового по маркировке кирпича может заметно различаться. Поставьте рядом несколько разных кирпичей и постучите по ним молотком. При ударе правильный кирпич издаёт звонкий и чистый звук, похожий на звон хрустальных бокалов. Плохой кирпич будет звучать глухо, как стеклянный стакан. На изделиях не должно оставаться следов от молотка. Качественный кирпич ровный, правильной формы, не имеет сколов, трещин.

ПЕРВАЯ РАСТОПКА

Грамотно выложенная из качественного кирпича печь не коптит и служит не один десяток лет. Многое зависит от правильности первой растопки. Для этого несколько раз повторяют цикл растопки-прогорания-остывания с неполной, но равномерной загрузкой топки дровами. Циклы следует проводить с минимальным перерывом, практически друг за другом. В этом случае избыточная влага, находящаяся в кладке, постепенно испарится, а кирпич и раствор приобретут монолитность.

Виды нагрузок на различные отделы печи

Чтобы понять, какой кирпич можно и нужно применять, следует уяснить, что любой камин состоит из отдельных модулей. На каждый такой модуль действуют внешние факторы, имеющие различную природу. Поэтому и материал нужен в каждом конкретном случае различный. Печь в разных своих частях может испытывать влияние температур, механического давления, агрессивных сред, а в верхних частях неизбежно действие эрозии.

Масса печи или камина, выполненных из кирпича, может достигать нескольких тонн. Для такой конструкции требуется надежное основание. Фундамент заливается цементным раствором, а под ним находятся бетонные блоки. Но верхние слои основы выложены кирпичом, поэтому на свойства кирпича у основания камина накладываются определенные требования, связанные с его устойчивостью к механическим воздействиям.

• Фундамент возводится под полом, на глубине около 60 см. В этой зоне у некоторых домов температура в зимний период достигает отрицательных значений. Поэтому возведение фундамента для печей и каминов производится с помощью прочного и устойчивого к морозам вида кирпича.
• Топка современных каминов представлена металлической кассетой, которая вставляется в каркас. Но встречаются варианты, в которых полностью вся камера выложена кирпичом. Температура внутри топочной камеры достигает нескольких сотен градусов. Это критическое значение для большинства строительных материалов, но только не для специального шамотного вида, который имеет повышенные термостойкие качества.
• Зона в непосредственной близости к топке, где происходит передача тепла от теплого воздуха к корпусу, тоже находится под действием повышенной температуры. Однако ее показатели не такие высокие, но акцентируется внимание на теплоемкости материала. Передачу и аккумуляцию тепла лучше всех выполнит жаропрочный керамический кирпич.
• Отдельного внимания требует внешность камина. Портал может быть отделан декоративным материалом, который представлен в большом многообразии, но классическим вариантом остается фактура самого кирпича с расшитыми швами. Для того чтобы оставить эстетичную картину одного мастерства не хватит. Нужно еще, чтобы кирпич был специальный, облицовочный, а под декоративную отделку желательно подобрать варианты с множеством неровностей для усиленного скрепления раствора штукатурки или клея.
• Удивительным является то, что к печной трубе и дымоходу требования не становятся мягче. Казалось бы, температура продуктов сгорания уже не такая, как в топке, газ отдал значительную часть своей энергии, и можно дымоход выложить любым кирпичом. Но необходимо учитывать разность температуры среды внутри трубы и снаружи, постоянное действие ветра и осадков, химическую агрессию со стороны продуктов горения. Вариантом для решения данного вопроса служит двухслойная кладка из кирпичей с разными характеристиками. Внутри используется термостойкий материал, для печей и каминов снаружи – с малой теплопроводностью. Такое сочетание даст компенсацию разрушительному действию разности показателей температуры.

Кирпич в конструкции печи

Каждому кирпичу свое место. Поэтому рассмотрим печь с точки зрения кирпичей:

• топка;
• дымовая труба;
• фундамент;
• облицовка;
• дымооборот.

Фундамент несет на себе массу всей конструкции и обязан быть прочным. Но этого недостаточно, фундамент должен не давать печи отсыревать внизу, потому он обязан быть паро- и влагонепроницаем. Часть основания под полом может остыть ниже 0 градусов, поэтому фундамент обязан быть и морозостоек. Потому на фундамент понадобится первосортный кирпич, третий сорт, или клинкерный. Какой конкретно? Пройдем по списку:

• Естественно, дешевле всего, второй вариант (третий сорт).
• Если печь тяжелая и высокая, то желательно использовать первый сорт.
• В местах с продолжительными морозами лучше всего использовать клинкер.

Температура в топке бывает более 1100 гр., а это для керамического кирпича предел, так как он начинает плавиться. Нагрузки на топку небольшие, их на себя берет тело печки. Но топка обязана быстро принимать много тепла и передавать его облицовке и дымообороту. Потому топку делают из шамота, его теплопроводность очень велика.

Кирпичный зуб

Для начала кирпичный зуб обязан быть прочен. Но главное – он обязан хорошо отражать тепловые лучи; как правило, камин обогревает излучением, а наклонная часть зуба – тепловое зеркало.

С учетом этого, кирпичный зуб – это одно место, где можно посоветовать кварцевый кирпич. Еще недавно строители его избегали, так как он плохо колется. Но сегодня, когда в распоряжении есть болгарка с алмазным резаком, это больше не проблема.

Сама дымооборотная часть с огнем не контактирует, но дымовые газы нагреты до 500 градусов. Именно в дымообороте газы и догорают. Кроме того, в дымооборотной части скапливается и основная часть тепла от протопки, а передавать его надо постепенно, чтобы хватило до следующей закладки. Поэтому тут один вариант – первосортный кирпич.

Задача облицовки в теплоотдаче тоже важна, но больше всего она принимает в ее дыхании. Также, на облицовке обязана прочно держаться отделка, этого добиться не так-то легко: под декоративной облицовкой несколько раз в сутки бывает +130-150, а снаружи комнатная температура +17-26. С учетом этих требований, желательно облицевать печь кирпичом второго сорта: его теплоемкость достаточна, пористость обеспечит равномерное дыхание печи, а она же вместе с шершавой поверхностью – великолепное сцепление с любым раствором.

Дымовая труба. Температура тут может быть от +500 до -45, влажность – от 15-25 до 99%. Не исключены и атмосферные осадки. Механические нагрузки, как правило, ветровые, любого направления и вида. При этом труба обязана быстро нагреваться, так как печь будет слабо наращивать тягу, а это приведет к повышенному осаждению сажи и перерасходу топлива. Выводы такие:

• В условиях обычной эксплуатации – первосортный кирпич.
• Если есть старый модуль из печи, пропитанный сажей – это наилучший вариант. Но укладывать межигорку можно лишь изнутри, так как темные пятна через время просочатся через любую отделку.
• В районах с суровым климатом – укладка из двух слоев: изнутри клинкерный, а снаружи – пустотелый первосортный.

Кирпич для русской печи

Здесь выбор имеет некоторые особенности:

• Под печи делается из керамического огнеупорного кирпича: подового либо аналогов.
• Вся печь полностью укладывается из первосортных керамических кирпичей.
• Все порядовки печей рассчитаны на модуль 230х125х65.

Термин «подовый» имеет двойной смысл. Для начала, как уже указано, из него кладут поды голландской и русской печей. А также, поддоны с заготовками подового кирпича устанавливают на нижнюю полку стеллажа или на под обжиговой печи с другими. За счёт этого подовый модуль равномерней прогревается и охлаждается при обжиге, и его качество выходит отменным.

В продаже этот кирпич находится отдельно. Из его аналогов себя отлично показал гжельский огнеупорный кирпич. Еще недавно славился и боровичский, но сегодня на него множество нареканий: утратил морозостойкость.

Выбор и отбраковка

Однозначно непригодные для печи модули отбраковываются по таким признакам:

• С сильными заусенцами и задирами от резки, с видимыми трещинами, с посторонними включениями .
• С размерами, которые не соответствуют модулю.
• Который имеет следы выделения газов после обжига в форме круглых раковин с гладкой поверхностью внутри.
• Вздутые, сильно пережженные, с проступающими на гранях пятнами, покоробленные.

Сорта кирпичей

Сортировка делается таким образом:

• Первый сорт – умеренно обожженный, с достаточным размером пор, их количеством и плотностью. Расцветка – ярко насыщенная от красного до немного желтоватого, поверхность – ровная. Звук во время простукивания молотком – звонкий и металлический. Следы отреза – без задиров; грани не крошатся. Часто на гранях видны сплошная пленка или иридирующие пятна.
• Второй сорт – немного недожженный. Пористость повышена, морозостойкость слабая, теплоемкость ниже, чем у первосортного. Признаки: ненасыщенный цвет, большее количество тонне. Звук во время простукивания – короткий и четкий, но глухой. Возможно некоторое выкрашивание ребер и небольшие задиры от отреза. Радужной пленки нет; если она присутствует, то от пластификаторов; этот модуль отбраковывается.
• Третий сорт – умеренно пережженный. Плотный, но очень хорошо проводит тепло и мало порист. Не сильно морозостоек, но для фундамента подходит. Довольно прочный на сжатие, но остальные нагрузки удерживает плохо. Признаки: очень темный цвет. Звенит во время простукивания, но ребра часто раскрошены и рез рванный.

Какими бывают печи?

Таким образом, нужно выбирать для каждой конкретной печи с учетом ее особенностей и назначения. Назначение печи в загородном доме может быть разным, но выделяют четыре основных типа. Виды печей из кирпича:

• варочные (барбекю, очаг),
• отопительные (пример – так называемая «голландская»),
• варочно-отопительные («русская», «шведская»),
• узкоспециального направления (пример – каменка, гаражная, для отопления теплицы).

Наиболее распространенными вариантами в нашей стране являются отопительные и отопительно-варочные варианты. Отопительные печи из кирпича, как и следует из названия, применяются для отопления помещений. Они отличаются наиболее высокой теплоотдачей, является отличным источником тепла и при правильном эксплуатировании способны отапливать достаточно большие площади. Однако есть и минусы: их постройка дело дорогостоящее, кроме того, они занимают много места и требуют обустройства фундамента. Несмотря на некоторые не особо значительные недостатки, именно данная разновидность наиболее востребована в домах и коттеджах загородного типа.

Керамический кирпич для кладки печи

Изготовленный на основе природных глин, керамический кирпич имеет отличную совместимость с глиняным раствором, прочность его достаточна для печной кладки. Но из многочисленных видов глиняного кирпича далеко не все подходят для кладки печей и дымоходов.

Щелевой и пустотелый кирпич для печей не применяют. Воздух – изолятор, а не проводник тепла, и блок с воздушными пустотами не имеет нужных свойств теплопроводности. Они не накапливают и не передают тепло в помещение. Вторая особенность поведения пустотных кирпичей при нагреве – проявление трещин и разрушений при термоударах, под воздействием температурных перепадов. Внутренние пустоты становятся при термоударах концентраторами недопустимых напряжений, с последующим быстрым разрушением.

Для облицовки дымохода выше уровня кровли применение пустотелого кирпича допускается, при условии, что внутренние каналы под облицовкой выложены из полнотелого кирпича. Минимальная марочная прочность кирпича для дымохода М150.

Для печных работ применяется только обожженный керамический кирпич. Сырцовые разновидности категорически непригодны, при нагреве и остывании печи сырец просто рассыпается. Отличить сырцовый кирпич просто, по внешнему виду. Изготавливают кирпич из глиняного сырья обычной атмосферной сушкой и применяют в районах с жарким сухим климатом. Мастера-печники утверждают, что сырец слишком гигроскопичен, и раскисает от «дыхания» печки даже в сухих помещениях.

Основных методов формования кирпича два – пластическое формование(2) и полусухое прессование (1). Второй метод дает кирпич с гладкой поверхностью и отличной геометрией благодаря технологии – прессованию глиняной массы в формах с отжимом водных излишков до влажности около 10%, и только затем обжигу при высоких температурах. Кирпич, изготовленный методом полусухого прессования, не годен для печных работ по причине недостаточной пористости, жаростойкости и теплопроводных свойств.

Технология пластического формования отличается тем, что глина применяется не обезвоженная, а в состоянии естественной влажности – более 20%. Глиняное сырье подается в экструзионные установки, в которых формуют пластическую массу, а затем нарезают на блоки и подвергают высокотемпературному обжигу. Получаемый кирпич возможно отличить по цвету – он имеет оттенки, а также заметно, что кирпич «вырезан», по виду характерных бороздок и линий на его поверхностях.

Имеется еще одна технология изготовления кирпича – шликерный способ, применяемый в технологиях производства фаянсовых и фарфоровых изделий. Кирпичи, изготовленные по этой технологии, очень дорогие, штучные, применяются в отделке и имеют характерную высокоточную форму. Применяют для изготовления шликера жидкие глиняные составы, заливая их в формы. Если кратко о технологии: связующее шликерных кирпичей приобретает прочность в результате сушки, а не спекания. Регулярные термоудары в печи приводят к тому, что кирпич шликерного литья просто рассыпается. Для печных работ недопустим ни кирпич, изготовленный шликерным способом, ни кирпич полусухого прессования.

Отделка дымоходов или каминов из кирпича сухого прессования возможна, но отделы, контактирующие с огнем или прилегающие к топке и внутренним каналам дымоходов — такого подхода не потерпят. Так же нельзя выкладывать из этого материала и основу массива печи.

Особенности использования кирпича для печей

Печной кирпич должен быть геометрически правильным. Каждый печник знает цену необходимости соблюдения пропорций и ровности швов при выкладке печи или камина. Второй важный фактор, на который следует обратить внимание при кладке кирпичной печи, – степень качества строительного раствора. Кладка должна выполняться с учетом толщины шва 5 мм, поэтому небрежность здесь недопустима. В основном печной кирпич кладется на раствор глиняного типа с добавлением в него цемента. Лучше всего использовать цемент ГЦ-50 или ГЦ-40, так как его технические характеристики идеально подходят именно для таких целей.

Работу по кирпичной кладке лучше доверить специалисту высокого уровня, так как низкоквалифицированный печник может выполнить работу ненадлежащим образом, что приведет к дальнейшим бытовым проблемам или возникновению аварийной ситуации.

Процесс кладки

Пошаговый порядок обустройства кирпичной печи:

1. Изготовление фундамента. Самый простой и надежный вариант — трубный или свайный. Опоры заглубляются ниже точки промерзания почвы, на оголовках устанавливается железобетонная плита.
2. Сухая укладка. Камни раскладываются на основании с учетом швов и подгоняются по размерам. Такой прием позволяет вести монтаж непрерывно, не тратя времени на подрезку.
3. Выведение первого уровня. Он делается сплошным высотой в 3 яруса. Сначала укладывается гидроизоляция, а уже на нее слой раствора толщиной 5 мм.
4. Формирование стен с отверстиями для поддувала, топки и каналов для лежака, если это предусмотрено проектом. Дверки крепятся сразу на проволоку, которую пропускают на 3 кирпича по сторонам с перепадом на 1 уровень.
5. Выполнение верхней панели. Она делается кирпичной или проем над топкой закрывается стальной плитой.
6. Строительство дымохода. Одновременно в него вмуровывается водогрейный котел или обогревательный контур.

После завершения кладки печь должна выстояться 7-10 дней, после чего она протапливается и отделывается.

Еще на этапе проектирования нужно принять оптимальное решение относительно типа, размера и места установки печи. Существуют сложности с выбором настоящего и качественного кирпича, так как рынок наводнен подделками. Если кладка очага особых проблем не доставляет, то обустройство фундамента и проход дымохода через крышу — вопросы серьезные и требуют вдумчивого подхода.