Печной шамот: технология производства и сфера применения

Печи и камины | №5 (70) '2014

Не так давно в сферу индивидуального домостроения в нашей стране вошло понятие печного шамота. Чем ближе и тесней отечественные печники знакомятся с ним, тем больше доверия оказывают этому материалу, идеально соответствующему своему назначению. И тем более добротной и интересной получается их конечная продукция — печи и камины.

Что же такое шамот и каковы особенности его производства? Так называют изделия на основе или с большим содержанием огнеупорной глиняной смеси, обработанной по определенной технологии, а также собственно саму эту глиняную смесь. Процесс изготовления шамота состоит из нескольких этапов. Прежде всего добываются глины специальных сортов, которые заготавливаются в кусках или прессованных брикетах.

Следующим этапом является подготовка исходной смеси, представляющей собой сочетание различных глин и добавок, например, шамотных зерен. Шамотные зерна — промежуточный продукт, который получается в результате обжига сырой глины, которая затем измельчается и при просеивании разделяется на фракции. Этот порошок и является шамотом. Шамотом называется не только сам порошок, получаемый вышеописанным способом, но и большинство разновидностей керамической продукции, имеющей его в своем рецептурном составе. Сочетание в исходной смеси различных огнеупорных глин и добавок определяет различные керамические свойства готового изделия.

Наличие шамота в рецептуре керамического материала (который называют также шамотным камнем) обеспечивает ему отсутствие или минимизацию усадки при обжиге, низкий коэффициент температурного линейного расширения, высокую степень жаропрочности и огнеупорности, отличную стойкость к температурным колебаниям.

За эти свойства шамотная керамика особенно ценится в производстве печей и каминов, а также в индустрии и промышленности, где от материала требуются жаропрочность и огнестойкость (металлургия, стекловаренное производство, обжиговые печи различного назначения).

Среди разновидностей шамотного камня выделяют печной шамот. Он обладает особым набором свойств и специально предназначен для изготовления бытовых печей и каминов. Материал является относительно новым продуктом для индивидуального печного строительства на российском рынке, хотя в странах Европы широко применяется для данных целей уже более ста лет.

Для печного шамота характерны следующие замечательные свойства. Во-первых, огнеупорность не ниже 1250–1400°С. Это значит, что материал способен противостоять, не расплавляясь, высоким температурам вплоть до указанных значений. Во-вторых, рабочая температура — до 1200°С (заметим, что рабочие температуры в топках бытовых печей, как правило, находятся в диапазоне 500–800°С, так что говорить о достижении указанного значения нет необходимости). В-третьих, исключительно низкий показатель линейного удлинения — 0,5% при нагревании до 1000°С. Четвертым замечательным свойством печного шамота является практически полное отсутствие усадки при нагреве. Его прочность в холодном состоянии равна 15 мПа.

И еще одна из характеристик, о которой необходимо сказать более подробно, — устойчивость к перепадам температур. Она исключительно важна именно для материала, из которого создаются бытовые печи.

Испытание огнем и водой

Дело в том, что в отличие от печей промышленных, работающих в режиме стабильно высоких температур, бытовая печка испытывает постоянные колебания от высоких температурных значений к низким. Эти колебания сопровождаются также постоянными изменениями влажности материала, поскольку в составе дымовых газов и в атмосфере присутствуют водяные пары, атакующие стенки топки и дымохода. Для испытаний на устойчивость к воздействиям такого рода в Германии был разработан специальный тест под названием TWB (сокращение от нем. Temperaturwechselbestandigkeit — устойчивость к перепадам температуры).

Процедура испытания такова. Вначале образец помещают в муфельную печь, где нагревают до 1000°С и выдерживают в нагретом состоянии в течение определенного времени, затем раскаленный образец перемещают в емкость с проточной водопроводной водой с температурой около 15°С, после чего погружают в воду, доводят до кипения и варят, чтобы поры материала максимально напитались влагой. Наконец, образец вновь ставят в муфельную печь с температурой 1000°С.

Результат теста TWB выражается в количестве полных циклов вышеописанной испытательной процедуры, которые материал выдерживает, не разрушаясь. У печного шамота немецкого производства характеристика TWB достигает как минимум 30, а у некоторых марок — даже 50 циклов.

Учитывая все вышеизложенное, шамот можно смело назвать идеальным печным материалом.

Марки и модули

Печной шамот немецкого производства представлен на рынке несколькими марками по плотности и жаростойкости и огромным выбором модульных элементов по форме и размерам. Разнообразие марок дает возможность подбирать материал, оптимально соответствующий будущим условиям применения. Есть шамот более плотный и тяжелый и более легкий, есть подходящий для топки, для дымовых и теплонакопительных каналов, для наружной части и т.д.

Широкий диапазон размеров и форм шамотного камня позволяет очень творчески подходить к созданию архитектурных форм печей. Ряд российских предприятий также выпускают формованную шамотную продукцию, различающуюся по огнеупорности, пористости и другим показателям и предназначенную для печей и каминов, отапливающих частное жилье. Ее доля в производстве постоянно растет, хотя исторически российские заводы-производители шамота изготовляли огнеупоры для промышленных предприятий.

В сердце камина

Еще одна значимая сфера применения шамота — футеровка металлических топок. Многие известные компании-производители каминных и печных топок традиционно отдают предпочтение печному шамоту, справедливо считая его важной составляющей конструкции. Этот материал хорошо защищает металлический корпус топки от высоких температур, существенно продлевая срок его службы. Благодаря своим физическим качествам шамот существенно повышает теплоемкость камина или печи в целом, к тому же при нагреве он не выделяет никаких вредных веществ.

Добиться максимального сгорания дров в топке, чтобы получить как можно больше тепла от одной закладки и, как следствие, минимизировать уровень эмиссии, — именно над этой задачей давно уже бьются инженеры. Особенную актуальность данная тема приобрела в последнее время, когда стало известно о новых требованиях к малым и средним источникам тепла, которые вступят силу в Европе с 1 января 2015 года. Использование шамота способствует достижению поставленных целей: применение более легкого материала для футеровки топки позволяет добиться максимального отражения температуры и тем самым существенного ее повышения в зоне горения.

Многие компании сейчас комплектуют топки теплонакопительными кольцами из шамота, которые размещаются на ее корпусе, вокруг дымоотводящей трубы. Они аккумулируют тепло дымовых газов и отдают его в помещение даже после того, как все дрова сгорели. Это помогает существенно экономить топливо.

Поскольку сейчас все хотят иметь не только эффективный, надежный и безопасный отопительный прибор, но и красивый, то большое внимание уделяется его дизайну, в том числе и дизайну футеровки. Некоторые компании-производители отмечают растущий интерес клиентов к шамоту «кирпичиками» — рельефный узор на поверхности плит имитирует кирпичную кладку. Другое новшество последних лет — черный шамот.

Этапы сборки теплонакопительной печи

Сопутствующие продукты

Печи, сложенные из печного шамота, не требуют ремонта, служат долго и исправно. И это не только потому, что сам по себе он устойчив к колебаниям температуры. Важно еще, что производитель выпускает к данному материалу совместимую с ним монтажную смесь. Она близка по составу к печному шамоту и имеет одинаковый с ним коэффициент температурного расширения. Те минимальные изменения длины, которые возникают в топке при сильных нагреваниях, происходят синхронно в шамотном камне и стыковочных швах, а потому никаких механических напряжений не возникает.

Смесь имеет и другие положительные свойства — не содержит цемента и других вредных компонентов, а потому для кожи рук печника не требуется никакой защиты. Она может до четырех недель храниться в разведенном состоянии (в закрытом виде), сохраняя все свои рабочие качества. Смесь можно разводить водой повторно, чтобы придать ей нужную консистенцию, опять же без ущерба для ее свойств. Существует также специальная быстро схватывающаяся смесь для стыковки элементов больших форматов, например, 1,0х0,5 м (есть в линейке немецких производителей и такие модули).

Текст: Елена Кулыгина

Смотрите также

Печи и камины | №5 (70) '2014 Горячий от природы
Основное преимущество талькомагнезита состоит в особой теплоемкости: она превышает соответствующую характеристику традиционного печного кирпича в 2,5–3 раза. Поэтому печи из данного камня при относительно малых габаритах способны обогреть достаточно просторные помещения...
Печи и камины | №4 (69) '2014 Чисто и эффективно
Газовый камин устроен примерно так же, как обычная печь: топливо сжигается в топке, а образующиеся дымовые газы выводятся в атмосферу через дымоудаляющую трубу. Так выглядит принципиальная схема газового камина, однако в реальной конструкции и топливного объема, и дымоходной системы есть немало особенностей...
Печи и камины | №4 (69) '2014 Альтернативная реальность
Стиль стимпанк — это новый культурный код, приобретающий все большую популярность во всех сферах жизни — от видеоигр и музыки до изобразительного искусства. Также он вдохновляет дизайнеров печей и каминов. Каминные печи стимпанк, стилизованные под машины и механизмы второй половины XIX века, часто задают ретрофутуристическую эстетику всего интерьера...