Кирпич ШБ (огнеупорный шамотный)

Кирпич – неотъемлемая часть практически любого строительства. Самым распространенным и узнаваемым является привычный красный кирпич. Однако, существует еще несколько видов кирпича, применяющихся в узкоспециализированных работах.

Шамотный кирпич – особый вид кирпича, применяющийся для кладки, подвергающейся воздействию высоких температур. Данный вид с успехом применяют для кладки топок печей, дымовых труб и других конструкций, имеющих прямой контакт с огнем. Благодаря своим огнеупорным свойствам, такой кирпич способен выдержать температуру до 1800°С.

Важные показатели материала

Кирпич шамотный марок ША, ШБ и ШВ производится из 2 компонентов: огнеустойчивой каолиновой глины и мелкого шамотного порошка, добываемого из минералов на основе окиси алюминия. Компоненты смешиваются в определенных пропорциях. Из смеси изготавливаются огнеупорные изделия путем формования и термической обработки с использованием специализированного оборудования. Сделать шамотный камень в домашних условиях нереально.

В отличие от керамических и силикатных кирпичей, огнеупорный шамотный изготавливается самых разных форм:

• стандартная прямая;
• лещадка;
• подовая плитка;
• клиновидная для кладки полукруглых сводов;
• трапецеидальная;
• ребристая;
• пятовая;
• подвесная.

Схема производства шамотных кирпичей.

В частном домостроительстве чаще всего применяется прямой шамотный кирпич, остальные разновидности используются в промышленном производстве. Материал играет роль внутреннего кожуха печей различного назначения, где температура достигает 1400°С и выше. Этому способствуют особые технические характеристики материала, приведенные в описании ГОСТа 390 от 1996 г., которому он должен соответствовать:

• Максимально допустимая температура (показатель огнеупорности) для марки ША — 1690°С, ШБ — 1650°С, ШВ — 1630°С.
• Температура рабочая — 1400°С.
• Плотность огнеупора составляет от 1500 до 1700 кг/м

  3

  ;

• Стандартный камень ШБ 5 имеет вес 3,6 кг, при этом его размеры — 230х114х65 мм.
• Коэффициент теплопроводности — от 0,6 до 0,7 Вт/м°С. Для сравнения: у силикатного кирпича он равен 0,95 Вт/м°С, у керамического — 0,35 Вт/м°С.
• Объемная доля открытых пор для марок ШБ — не более 24%. Пустотелые шамотные камни не производятся.
• Максимальное сжатие, выдерживаемое штучным изделием без разрушения, — 20 Н/мм

  2

  .

Некоторые производители изготавливают огнестойкие строительные камни по собственным техническим условиям, не совпадающим с требованиями ГОСТ. Такие огнеупоры имеют другую маркировку, например, кирпич Ш 8 (отсутствует вторая буква). Литера «Ш» обозначает, что изделие имеет долю шамотного порошка не менее 30%, цифра указывает на размеры, значения которых прописаны в стандарте. Вторая буква указывает на класс по ГОСТу, например, кирпич шамотный ШБ 2 размерами 230х85х65 мм.

Стоимость

Цена шамотного кирпича складывается из множества факторов.

Помимо характеристик, которыми обладает каждое конкретное огнеупорное изделие, большую роль играет завод-изготовитель, который может устанавливать свою цену.

К примеру, Боровичский комбинат занимается изготовлением и последующей реализацией огнеупорных кирпичей марок ША-5,6 и 8. Стоимость их следующая:

• ША-5 – цена составляет примерно 51 рубль за штуку;
• ША-6 – стоимость кирпича составляет 40 рублей;
• ША-8 – такой кирпич стоит практически так же, как и ША-5 – около 50 рублей за штуку.

Марки ШБ-5 и ШБ-8 производятcя, в частности, компанией «ОгнеупорЭнергоХолдинг». Стоимость кирпича ШБ-5 составляет порядка 36 рублей за штуку. ШБ-8 чуть дороже – 24 рубля за один кирпич.

Область применения

Благодаря своей стойкости к температурным перепадам и воздействию щелочей и химических веществ, шамотный кирпич имеет широкую область применения. Он используется на промышленных предприятиях в установках, выделяющих во время горения активные химические вещества: доменные печи, котлы, топливные камеры.

Раствор, используемый при создании тепловых устройств, тоже имеет большое значение. Обычно для смешивания используют те же составляющие, что применяются в производстве кирпича. Это придает печи высокий уровень термоустойчивости.

Чтобы уложить кирпич шамотный марки ШБ–5 или ШБ–8 используется огнеупорная глина с толченым кирпичом в составе. Полученный раствор называется «Мертель» или «шамотная глина».

Перед закладкой печного оборудования следует рассчитать рабочую температуру будущей конструкции. От этого показателя зависит ширина монтажного шва между шамотными кирпичами. Чем больше рабочая температура, тем тоньше кладочный слой. Порой он не превышает 1 мм. Такая работа требует высокого уровня мастерства от исполнителя, и хорошего качества приготовленного раствора.

Вследствие этого увеличивается расход и стоимость необходимых материалов, и выбирать нужно марки изделия с более высокой устойчивостью к огню.

Несмотря на все преимущества, существуют нюансы, ограничивающие применение шамотного кирпича (отрицательные моменты):

• гигроскопичность – способность впитывать влагу. Это качество снижает прочность изделия при нагревании и увеличивает его вес.
• Низкая устойчивость к замерзанию. Лучше всего низкие температуры выдерживает шамотный кирпич марки ШБ–5, ШБ–45, ШБ–94. Не подойдет для бытовых печей ШБ–8, т. к. при непостоянной работе печь, остывая, начинает крошиться.
• Большая плотность изделий. Такой материал трудно режется, если нужно изменить изначальные размеры.
• Высокая стоимость, длительное время прогревания и необходимость в приготовлении специальной монтажной смеси.

Состав и свойства

Шамотный кирпич, являющийся наиболее распространенным видом такой продукции, состоит из следующих компонентов:

• Огнеупорная глина, имеющая желтый цвет, в отличие от красной, идущей на изготовление строительных видов кирпича. Основное химическое вещество в ее составе – SiO₂, поэтому шамотный кирпич относят к кремнеземистым огнестойкими материалам.
• Al₂O₃ – это основная добавка, которую получает огнеупорная смесь, до 70% состоящая из шамотной глины. Оксид алюминия как значительно увеличивает прочностные характеристики получаемого огнеупорного материала, уменьшая пористость, так и что очень важно, придает ему стойкость к щелочной, кислотной среде.

Готовый шамотный кирпич имеет ярко выраженный желтоватый оттенок, плотную мелкозернистую структуру. К его свойствам относят стойкость к резкому сильному нагреву, что важно при его использовании в качестве основного материала для возведения различного вида печей; а также быстрый равномерный прогрев, высокую теплоемкость, способность длительный период поддерживать комфортную температуру в помещениях после окончания топки.

Другие виды огнеупорного кирпича в основном также изготавливают из горных пород, о чем будет рассказано в следующей главе.

Свойства огнеупорных видов кирпичной продукции, имеющих важное значение при их выборе, в частности для проектной защиты корпусов различного бытового, промышленного оборудования:

На эту тему ▼

Огнеупорные материалы и их огнеупорность

• Огнестойкость. Как и все другие виды огнеупоров, жаростойкие кирпичи могут быть огнеупорными, с температурным диапазоном эксплуатации в диапазоне 1580-1770 ℃; высокоогнеупорными – 1770-2000 ℃; с высшей огнеупорностью – 2000-3000 ℃; сверх огнеупорными – больше 3000 ℃.
• Прочность на сжатие, ударную нагрузку.
• Плотность и пористость – эти свойства неразрывно связаны, так как чем выше пористость, тем ниже становится прочность огнеупорного кирпичного изделия. Выпускают как особо плотные – с пористостью до 3%, так и легковесные кирпичи, у которых этот показатель может превышать 30%.
• Степень спекания. Этот показатель выше у тех огнеупорных изделий, что были произведены при более высоких температурах.
• Влагостойкость тем ниже – до 25%, чем меньше температура спекания; и тем выше – от 3 до 7%, при высокой степени спекания.

Сфера и способ применения

Размеры шамотного кирпича.

Предназначение материала — это в первую очередь выдерживание высокотемпературных воздействий. Так что прямая сфера его применения — печи любых типов, кроме промышленных, где температура доходит до 2000°С и более. Из шамотного кирпича, как правило, выкладывается внутренняя часть топливника, взаимодействующая с открытым пламенем. На техническом языке это называется футеровкой.

Огнеупоры применяются в таких разновидностях печей:

• плавильные;
• предназначенные для термической обработки металлов (закалки);
• бытовые отопительные и варочные;
• камины, барбекю.

Особенно важно выложить топливник огнеупорным кирпичом при сжигании углей, дающих температуру свыше 1000°С, от которой керамические изделия начинают крошиться. Некоторые домовладельцы, имея такую возможность, выкладывают кирпичную печь из огнеупоров целиком. Подобные решения имеют право на жизнь, но назвать их верными нельзя.

При футеровке топливника кирпичной печки между шамотным и красным кирпичом оставляют зазор в 20-40 мм из-за разных коэффициентов теплового расширения материалов. Растворы для кладки также используют разные. Для основной кладки из полнотелого красного кирпича делается глиняно-песчаный раствор. Чтобы уложить огнеупорные камни, применяют раствор из шамотной глины, тем самым обеспечивая огнестойкость всей кладки. Ширина шва при устройстве топливника соблюдается всего 3 мм против 5 мм у тела печи.

У каминов из огнеупора можно выложить не только топливную камеру, но и свод над проемом. Для этого не обязательно резать шамотные кирпичи, клиновидные изделия продаются в готовом виде. Если конструкция камина либо печи позволяет сделать подовую часть топливника тоньше, то здесь применяются шамотные плитки соответствующих размеров. Стыки между ними тоже заделываются раствором каолиновой глины.

Виды и характеристики

Массово производятся несколько видов огнеупорной кирпичной продукции:

• Основной, так часто называют глиноземный шамотный кирпич, так как это наиболее давно производящийся, проверенный практикой вид штучной огнеупорной продукции. Немаловажным фактором является и стоимость его приобретения, обходящаяся заказчикам ниже других разновидностей этого огнеупора. Шамотный кирпич – это основной печной материал в гражданском строительстве, коммунальной инфраструктуре населенных пунктов, включая котельные, ТЭЦ.
• Углеродистый или графитовый, создаваемый на основе свободного углерода. Огнеупорность таких штучных изделий, получаемых при обжиге до 2000℃ шихты из каменноугольной смолы с графитом, просто огромна – до 3500 ℃, поэтому не удивительно что они востребованы для футеровки плавильных печей в металлургии, на предприятиях энергетики, включая АЭС.
• Кварцевый или динасовый, работающих до предельных температур эксплуатации шамотного кирпича – 1730 ℃. Их используют для футеровки промышленных отопительных агрегатов.
• Корундовый (выдерживает температуру до 1750°C) – применяют в установках, созданных для получения серной кислоты, печах с окислительной средой.
• Магнезиальный, выдерживающий длительный нагрев до 1900℃, обладает высокой механической прочностью, в том числе к истиранию, поэтому широко используется в металлургии.
• Доломитовый получают обжигом смеси оксидов Ca, Mg. Он обладает огнеупорностью до 2300 ℃.
• Хромистый, изготавливают из горной породы – хромита. Он инертен к кислой, щелочной среде, в том числе к воздействию шлаков, образующихся при варке металлических сплавов. Предельная температура эксплуатации – 2180 ℃.
• Циркониевый – изготавливаемый из минерала бадделеита, с огнеупорностью до 2700 ℃.

Основные виды огнеупорного кирпича

К их основным техническим характеристикам относят:

• Термостойкость/жаростойкость, так как этот важный параметр обуславливает диапазон применения того или иного вида огнеупорного кирпича. Например, для кладки бытовой отопительной печи или возведения сталеплавильного агрегата с кислородным дутьем обязательно потребуются разные виды кирпича.
• Низкий коэффициент теплопроводности, что не позволяет нагреваться до критических температур наружным поверхностям отопительного оборудования.
• Стойкость к резкому сильному нагреву, низкий коэффициент линейного, объемного расширения, что обеспечивает прочность, целостность кладки из огнеупорного кирпича.
• Стойкость к агрессивным средам – от кислот до щелочей, а также к радиационному излучению, что позволяет использовать кирпичные огнеупоры не только при строительстве печей – от бытовых до котлов ТЭЦ, но и при создании аппаратов, установок химической промышленности, реакторов АЭС.
• Средняя температура эксплуатации – это важная характеристика при выборе кирпича для аппаратов с длительным циклом эксплуатации.
• Тепловая инерция – способность к быстрому нагреву, медленному остыванию.
• Теплоемкость – способность накапливать тепловую энергию для последующей передачи.

Для сравнения стоит рассмотреть основные технические характеристики, различия между несколькими наиболее распространенными марками огнеупорной кирпичной продукции:

На эту тему ▼

Огнеупорный бетон

Виды и область применения

• ША – шамотный кирпич с плотностью до 2,1 т/м

  3

  , с предельной эксплуатационной температурой 1730 ℃.

• ШБ – также изделие из шамота, но с меньшей плотностью – до 2 т/м

  3

  , рабочей температурой – до 1670 ℃.

• ПВ и ПБ – полукислые шамотные изделия, содержащие много оксида кремния, имеющие плотность 1, 9 т/м

  3

  , а пористость до 30%. Такой огнеупорный кирпич медленно нагревается, долго остывает, поэтому востребован при возведении мангалов, барбекю, дымоходов печей.

• ШЛ – шамотный легковесный кирпич с расчетной плотностью 0,4-1,3 т/м

  3

  в зависимости от модификации.

Существует большое количество других марок огнеупорной кирпичной продукции, форм и размеров, поэтому для серьезных, объемных отопительных, других сооружений, эксплуатирующихся при высокотемпературных технологических режимах, требуется предварительное проектирование, советы специалистов.

Размеры, маркировка, форма

Основные виды изделий по размерам и формам

Классификация по форме:

• Прямые.
• Трапецеидальные, клиновидные, арочные – применяются для выкладки арочных проемов и сводов).
• Фасонные – нашли применение в отделочных работах.
• Подвесные – также идут на внутренние своды, но уже в мощных промышленных печах.

Со всеми существующими видами шамотного кирпича по форме и размерам можно ознакомиться в ГОСТ 8691-73.

Назначение шамотного кирпича определяется по его маркировке:

• ША, ШБ, ШАК – универсальный материал, используемый, чаще всего, для кладки топок каминов и печей. Изделия этого типа характеризуются оптимальным соотношением цены и качества.
• ШКУ – кошевой кирпич, используются для футеровки чугуновозных ковшей. Наиболее известные марки ШКУ-32, 37, 39.
• ШУС, ШВ – отличается наиболее высокой теплоемкостью, благодаря чему применяется в основном для обмуровки стен конвективных шахт и газоходов парогенераторов.
• ШАВ – назначение: футеровка вагранок.
• ШПД – необходим для кладки доменных печей, горнов.
• ШК – используется преимущественно в коксохимическом производстве.
• ШЛ – легковесный материал для футеровки печей, работающих при температуре не выше 1300 °C.
• ШЦУ – торцевые двусторонние изделия, предназначенные для кладки вращающихся печей.
• ПВ и ПБ – предназначены в основном для возведения дымовых труб, барбекю и мангалов.

Следующие за буквой значения необходимы для разделения продукции по размерам. Например, прямое изделие Ш-5 имеют габариты 230 х 114 х 65, торцевое Ш-22 – 230 х 114 х 55, ребровое Ш-45 – 220 х 114 х 45 мм.

Марка	Размеры, мм
ША-5	230 х 114 х 65
ША-6	230 х 114х 40
ША-8	250 х 124х 65
ШБ-5	230 х 114 х 65
ШБ-8	250 х 124 х 65
ШЛ-5	230 х 114 х 65
ШЛ-8	250 х 124 х 65
ПБ-5	230 х 114 х 65
ШБ-22	230 х 114 x 65/55
ШБ-23	230 х 114 x 65/45
ШБ-25	250 х 114 x 65/55
ШБ-29, 30	300 х 150 x 65/55 (65/45)
ША-22	230 х 114 x 65/55
ША-23	230 х 114 x 65/45
ША-25	230 х 114 x 65/45
ША-29. ША-30	300 x 150 x 65/55

Существуют и другие виды огнеупоров, но они более востребованы в металлургической и химической промышленности.

Производство

Сырьем для изготовления огнеупорных видов кирпичной продукции служат в основном горные породы с огнеупорностью не меньше 1580 ℃, а также возвращенные в технологический процесс мелкоизмельченные бракованные изделия, неформованные материалы, отходы.

Чтоб составить общее представление о технологическом процессе изготовления огнеупорного кирпича, стоит перечислить основные этапы его производства:

• Дробление, измельчение, просеивание исходного сырья.
• При необходимости предварительная термическая обработка.
• Приготовление шихтовой массы.
• Формование штучных изделий способами промышленного литья в готовые формы, прессования, экструзии с окончательной прессовкой.
• Обжиг/закалка сырых кирпичных изделий в газокамерных, туннельных печах.
• Складирование, упаковка готовой продукции.

Это наиболее распространенный алгоритм технологического производства, которым изготавливается основная масса такой кирпичной продукции, но часть штучных изделий – это результат распиливания, шлифовки крупных блоков огнеупоров, или горных пород, обладающих высокой огнеупорностью.

Связано это как с отличными техническими характеристиками получаемой огнеупорной продукции, так и с эстетическими соображениями, например, для кладки наружной поверхности каминов.

Какой раствор использовать при кладке?

Технология работы с шамотным кирпичом слегка отличается от технологии обычной кладки. Основное различие заключается в используемом для скрепления блоков растворе – для шамотной кладки потребуется специальная огнеупорная смесь, устойчивая к высокому температурному воздействию.

Основой такого раствора станет шамотный мертель – смесь, состоящая из шамотного песка, цемента и молотой огнеупорной глины. При использовании готовой сухой смеси понадобится чистая вода с минимальным количеством солей.

В сухую смесь добавляется вода из расчета 40 кг шамотного мертеля на 100 блоков. Раствор перемешивается до загустения, готовая смесь должна по консистенции напоминать густую сметану. Смешивать лучше всего электродрелью или специальным миксером – это значительно сэкономит время и силы.

После замешивания раствор необходимо оставить на час, затем снова тщательно перемешать. После этого можно приступать к работе.

Чем резать шамотный блок?

Для изготовления шамотных блоков нестандартных размеров на производствах используются камнерезные станки, обеспечивающие качественную резку в больших объемах и оснащенные системой подачи воды для охлаждения диска и предотвращения появления шамотной пыли.

В домашних условиях камнерезный станок – роскошь. Поэтому, для резки шамотного кирпича потребуется погрузить блок в холодную воду на 20 минут, а затем резать при помощи обычной болгарки, используя алмазный, отрезной или абразивный диск. Влага, впитавшаяся в кирпич, обеспечит легкую резку и отсутствие пыли. Перед тем как взять в руки болгарку настоятельно рекомендую ознакомиться с этой статьей >>>

Критерии выбора

Правила здесь просты – необходимо найти, выбрать качественный материал:

• Без трещин, сколов.
• При ударе качественный огнестойкий кирпич не раскалывается, слышен характерный металлический звук.
• Использование шамотного кирпича, уже бывшего в употреблении, возможно только специалистами, способными оценить его пригодность.

Нельзя также использовать сырой огнеупорный кирпич, так как при сильном нагреве он будет разрушаться.

Преимущества и недостатки огнеупорного кирпича

Как и любой другой строительный материал, шамотный кирпич имеет характерные преимущества и недостатки. К достоинствам можно отнести, прежде всего:

• высокие показатели термостойкости. Кроме этого, шамотные блоки хорошо переносят циклические температурные нагрузки;
• малая теплопроводность. Использование жаропрочных блоков позволяет существенно уменьшить температуру снаружи топочной камеры;
• незначительное объемное и линейное расширение. При нагревании размеры и форма конструкции практически не изменяются;
• медленный прогрев. За счет малой скорости нагревания рабочей поверхности кирпича, горячие продукты сгорания своевременно удаляются через дымоход;
• длительный период эксплуатации;
• высокая механическая прочность.

Среди недостатков, наиболее существенными являются:

• высокая цена. Качественный шамотный кирпич дороже обычных керамических аналогов на 50 – 200%. В связи с этим, жаростойкий кирпич целесообразно использовать исключительно для термостойкой кладки;
• недостаточная влагостойкость. При попадании влаги в структуру материала, дальнейший нагрев приводит к образованию пара, создающего внутренние напряжения в блоках, что может привести к их преждевременному разрушению;
• необходимость использования специальных клеящих смесей. Для кладки огнестойкого кирпича в качестве связующего материала используются дорогостоящие шамотные составы;
• материал плохо поддается механической обработке.

Несмотря на присущие материалу недостатки, шамотный жаростойкий кирпич является оптимальным вариантом для кладки конструкций, работающих при высоких температурах.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...