Шамотная глина для печи: инструкция приготовления

Для строительства бани, русской печи, каменки в бане незаменим огнеупорный кирпич и раствор, сырьем для которых служит особым образом обработанный минерал «каолинит». Рассмотрим, что такое шамотная глина, ее виды, состав, технологию получения и использование.

Что такое шамотная глина

Шамотные глины — производное природного сырья, достаточно редкого вида ископаемого минерала (гидрогенизированного алюмосиликата каолинита). Название «Каолин» он получил по местности в Китае, где был впервые обнаружен. Китайский каолиновый фарфор — несравним ни с чем, расцвет производства его пришелся на 600-900 года н.э. Долгое время технологию производства хранили в строжайшей тайне, но затем ее заново открыли в Европе.

Так что шамот — прямой родственник фарфора!

В России основные месторождения каолинита разрабатываются в Новгородской обл. (Малиновецкое, Окладневское), Свердловской и Челябинской обл. (Журавлиный Лог, Невьянское, Полетаевское, Чекмакульское, Кыштымское, Еленинское), Дальнем Востоке (Святогорское). Особо чистые и белые сорта каолина идут на производство красок, эмалей, посуды.

Шамот или каолин-сырец в естественном виде состоит из:

• 89…92% породообразующего минерала каолинита;
• 5-7% кварцевого песка;
• до 4% микроклина;
• малого содержания неупорядоченного смектита и алюмокремнегеля.

Огнеупорные качества шамот приобретает после обжига во вращающейся или шахтной печи при t=1300…1500°С. Сырье предварительно обогащают различными добавками, смешивают до однородности, подготавливают на ленточном, пальцевом или другом прессе, удаляя воду, затем загружают для термообработки в печи в виде естественной массы или брикетами. В результате отжига влага уходит полностью, масса превращается в песок.

Степень спекания определяет водопоглощение:

• высокообожженный имеет от 2…3 до 8…10%;
• низкообожженый — 20…25%.

Полуфабрикат дробят в песок фракцией до 2 мм, вносят добавки из огнеупоров для уменьшения пластичности и усадки. Полученный шамотный порошок используется для производства огнеупорного кирпича, клинкера, жаропрочных бетонов и кладочных растворов, массы для создания различных керамических изделий.

Свойства и особенности материала

После обработки шамотные глины приобретают следующие потребительские характеристики:

• минимальное водопоглощение — не более 6%;
• высокая прочность = 12…24 Н/ мм2;
• гигроскопичность;
• хорошую адгезию к любым материалам;
• малую усадку при высыхании;
• гигиеническую и санитарную безопасность.

Материал сохраняет исходные свойства в течение 3-х лет при правильном хранении — в сухом помещении с температурой 15…25°С.

Физические свойства шамотной глины:

1. Пластичность. Увлажненный песок шамота принимает заданную форму при небольших усилиях. Степень пластичности зависят от химического состава сырья и размера зерен. При добавлении таких отощителей, как кварц или шамотный песок, обычные глины снижают пластичность.
2. Связующая способность. Мелкодисперсные частицы шамота сами по себе не пластичны, но пластинчатая структура частиц шамотной глины придает материалу способность связываться между собой.
3. Воздушная усадка. Определяется отношением веса просушенной смеси к исходному материалу в процентах, у шамотной глины этот показатель колеблется от 5 до 11%, причем чем пластичнее сырье, тем больше процент усадки.
4. Огневая усадка. Выражается в изменении объемов заготовки после процесса обжига и составляет 3…6%. Объясняется способностью в жидком состоянии максимально сближать и обволакивать все частицы компонентов смеси. Усадка происходит в диапазоне температур от 600 до 1400°С, при превышении температурного максимума усадка прекращается.
5. Огнеупорность. Температура плавления шамотных глин 1580°С.
6. Температура спекания. Шамотная глина утрачивает способность впитывать влагу без расплавления сырья, так же зависит от пластичности сырья.

Основные достоинства шамота — огнестойкость и малая усадка при обжиге особенно востребованы при строительстве жаропрочных конструкций и изделий.

Плюсы и минусы материала

Достоинствами шамота являются:

• жаропрочность;
• низкое водопоглощение — не более 5%;
• прочность;
• химическая стойкость;
• долговечность;
• морозостойкость.

У материала есть существенные недостатки:

1. Энергоемкость производства.
2. Токсичность производства. Сложный технологический процесс идет с использованием токсичных добавок (смолы фенола), сопровождается выделением сернистых и фенольных соединений, а шамотная пыль при несоблюдении правил безопасности работниками приводит к профессиональному заболеванию — силикозу.
3. Особые правила использования. Шамотные растворы требуют длительной сушки и зависят от влажности среды — не менее 3…4 и до 12 суток, при меньшей выдержке состав не наберет заявленной прочности.
4. Высокая цена. Сложность и энергозатратность производства, цена сырья обуславливают внушительную стоимость конечного продукта.

Несмотря на минусы, шамот — незаменимый материал для строительства промышленных предприятий. Он предназначен для производств, где технологический процесс предполагает использовать высокие температуры (металлургия, энергетика), а также гражданских объектов — бань, печей, парных, саун, каминов и дымоходов к ним.

Виды глины

В производстве шамота используется несколько видов ископаемых каолиновых глин:

• высокоглинозёмистые;
• корундовые;
• цирконовые.

Исходное сырье состоит из:

• кварца;
• алюмооксида;
• оксидов кальция, магния, натрия, железа.

Наличие связующих добавок определяет качество сырья (в процентах):

• истощенное содержит до 21;
• в плавном содержится 19…48;
• связующее — 55.

Характеристикам степени содержания окислов алюминия в сырье для замешивания растворов:

• полукислые до 25%;
• основные от 26 до 38%;
• высокоосновные — более 40%.

Готовый порошок шамота согласно актуализированному ГОСТ 3226-93 «Глины формовочные огнеупорные» разделяют на марки:

• П — прочная;
• С — средне прочная;
• М — мало прочная;
• 1 — высоко связующая;
• 2- средне связующая;
• 3 — мало связующая.

Кроме общегосударственного стандарта, предприятия выпускают порошок шамота по собственным ТУ.

По нормам у шамота 4 сортности:

• особый — для производства фарфора;
• I и II для изготовления санитарного фаянса;
• III сорт идет на приготовление растворов, керамики.

При покупке обращайте внимание на букву Ш в артикуле товара — так маркируется наиболее качественный материал.

Как используется шамотная глина

Порошкообразная шамотная глина используется как сырье для производства:

• огнеупорных изделий — кирпича, труб;
• строительной сантехники;
• клинкерного кирпича и плитки;
• сухой смеси для приготовления кладочного и штукатурного огнеупорного раствора;
• лепки интерьерных и ландшафтных керамических изделий, украшений.

Отожженная шамотная глина — чистый продукт в санитарно-гигиеническом отношении, изделия из нее применяются без возрастных ограничений. Цвет песка чаще всего светло-серый, но может быть розовым, красным, синим, а в изделиях — от чисто белого до терракотового, поверхность может быть покрыта глазурью. (Читайте статью на тему «Гашеная известь в строительстве: виды, применение, особенности»)

Огнеупорный шамотный кирпич — материал, предназначенный для внутренней облицовки печек, каминов, дымоходов и дымовых труб. Шамотный кирпич не только устойчив к высоким температурам (способен выдержать температуру 1400-1800°С), к воздействию химических веществ (щелочей, извести), но и прекрасно проводит тепло, быстро прогревая помещение. В зависимости от физико-химического состава и температуры применения кирпичной кладки используются марки ШАК, ША, ШБ.

Как работать с шамотной глиной правильно

Разводим шамотную глину правильно

Как и обычные строительные сухие смеси, порошкообразную шамотную глину разбавляют водой. Для приготовления раствора нужна объемная посуда с низкими бортами и широким плоским дном — старая ванна, корыто. Так как шамот в чистом виде не пластичен, для возвращения эластичности вносят добавки в пропорции 4:1. Ингредиенты перемешивают до однородности и разводят водой, добавляя ее небольшими порциями, перемешивая строительным миксером или используя дрель со специальной насадкой. Пропорции выбирают соответственно поставленной задаче. Смесь оставляют на 3 суток для созревания. Готовый раствор по консистенции выглядит как пластилин.

Подготовка поверхности

Перед началом работ подготавливают поверхности: очищают от старых набелов или лакокрасочных покрытий, обеспыливают, крепят армирующую сетку, грунтуют адгезионным составом. Увлажнять кирпич перед оштукатуриванием не нужно. Для усиления адгезии и прочности вместо проволочной арматурной сетки в раствор добавляют фибру — нарезанную металлическую проволоку или стекловолокно. Через 3-4 дня можно приступать к основным работам.

Для возведения стен, каркаса, в качестве добавки используют цемент, для кладки топки печи или каменки в парной подойдет красная глина, в раствор для оштукатуривания стен и потолка вносят цементно-известковые составы. В глину для лепки добавляют каолин.

Безопасность использования бани обеспечит полное заполнение швов раствором и правильная сушка конструкции: выстроенную печь протапливают 2 раза в день, забрасывая в топку 4 небольшие полена в течение недели или 10 дней. Зимой протапливание выполняют 3 недели.

Приготовление штукатурного раствора из шамотной глины

В емкость с крошкой шамота медленно добавляют воду, пока она полностью не покроет основу, затем настаивают 3 суток. В выстоявшуюся массу добавляют кварцевый песок в соотношении 2(песок):1(шамот) для кладки дымохода и 3:1 для тела печи. Готовую смесь пробивают миксером до состояния густого крема.

Правильная консистенция — раствор прилипает к поверхности, не стекая. Для повышения эластичности можно добавить жидкое стекло, для быстроты схватывания — эмульсию ПВА. Для усиления конструкции используют состав соотношением 2:7:1:1 (глина, песок, цемент, клей).

Рекомендуемый слой штукатурного состава — 10…12 мм, поверхности выравнивают правилом или средним шпателем.

Керамические изразцы, интерьерные вазы и безделушки изготавливают из смеси шамотного песка и красной глины соотношением 4 (шамот):6 (глина). После затворения водой смесь выдерживают 2 суток, для увеличения пластичности вводится 3% жидкого калийного или натриевого стекла. Обжиг выполняют в специальной печи при температуре 1300°С. (Читайте статью на тему «Гидроизоляция бани своими руками правильно — изнутри и снаружи»)

При работе стоит соблюдать меры предосторожности: нужна хорошая вентиляция, защитные очки или щиток, чтобы пыль не попала в глаза, пользоваться спецодеждой.

Профессионалы считают, что для печных или отделочных работ нельзя использовать шамотный песок без пластифицирующих добавок, так как такой штукатурный состав не будет достаточно эластичным, с ним трудно будет работать, а при сушке он растрескается. В смесь обязательно добавляют каолин или глину, увеличивающие эластичность.

Как приготовить глину самостоятельно

Обычная красная глина встречается повсеместно. Для приготовления материала, годного для строительства или гончарного дела придется найти «свое» месторождение. Глина залегает в увлажненных или низких местах. Если в окрестностях есть кирпичный завод, долго искать глиняные копи не придется.

Инструкция по приготовлению шамотной глины

Выкопанные зимой в карьере пласты надо выдержать на морозе в течение суток — двоих, чтобы убрать влагу, глина потом в теплом помещении рассыпается в песок. Если заготовку проводят в теплое время года, пласты надо разрезать струной на кубики с гранью 3-4 см или настрогать ножом на тонкие пластины, высушить. Высушенные заготовки разбивают в песок киянкой. Тонкие пласты можно положить между двух слоев ткани и пройтись по ним скалкой. Третий способ — использовать терку.

Полученный полуфабрикат высыпают в ведро или другую объемную тару с горячей водой, накрывают полиэтиленом и отставляют на 5…8 часов для набухания. Далее строительным миксером или дрелью с насадкой смесь перемешивается в течение 10…15 минут, меняя направление вращения для получения максимальной однородности. С помощью магнита из раствора выбирают металлические включения, их выбрасывают. Магниты можно расположить на стенках ведра, они притянут металлический мусор. В результате получают раствор — шликер.

Затем производят фильтрацию шликера через сито с мелкими ячейками. Сито погружают в воду и слегка потряхивают, разбивая куски на более мелкие частицы. (Читайте статью на тему «Штукатурка по пеноплексу: критерии выбора, технология»)

В отфильтрованную смесь вводят добавки:

• доломитовую муку для пористости;
• жидкое стекло для снижения водопоглощения.

Обогащенный шликер обезвоживают. Для этого нужна гипсовая форма или любая другая с подогревом. Внутрь укладывают хлопковую ткань, заливают профильтрованный и очищенный от органики шликер, накрывают крышкой. Гипс интенсивно вытягивает воду из смеси, но быстрее это происходит при t=40…60°С. Массу необходимо 2-3 раза в сутки прокалывать. Когда смесь приобретет консистенцию затвердевшего пластилина, ее извлекают из формы.

Полученный состав вылеживают 2…3 недели в помещении с высокой влажностью. Готовую массу нарезают на удобные для использования куски, заворачивают их в полиэтилен, хранят в прохладном помещении с повышенной влажностью, чтобы не пересушить.

Глина шамотная жаростойкая

Для получения огнеупорного кладочного раствора глину собственного приготовления смешивают с шамотом и песком. Одно ограничение: нельзя использовать речной песок, годится каолин в пропорции 2:1 или 4:1.

Подготовка штукатурного раствора:

• в емкость с плоским дном засыпают шамот (2 части) и песок (7 частей);
• заливают водой, чтобы она полностью покрыла сыпучую смесь;
• настаивают 3 суток;
• вносят портландцемент (1 часть на 2 — шамота);
• разбивают строительным миксером до консистенции густой сметаны.

Работа с огнеупорной штукатуркой аналогична штукатурке обычным составом.

Советы и рекомендации

По мнению профессионалов, использовать один шамот нельзя — он не пластичен, различными добавками раствору придают новые свойства:

• Для увеличения прочности добавляют в качестве фибры стекловолокно, в огнеупорные составы нельзя добавлять речной песок или портландцемент, это уменьшает температурный максимум до 800С.
• Употребление в качестве добавки клея ПВА уменьшает время созревания смеси.
• Пластичность увеличит добавка не более 3% от объема жидкого стекла.

Перед покупкой необходимо удостовериться в качестве, выяснить срок годности и условия хранения материала.

Полученный штукатурный состав нужно использовать в течение суток. При большом объеме работ стоит использовать несколько емкостей с созревающим в разные сроки раствором. На вопрос о том, сколько сохнет штукатурка ответить однозначно нельзя — все зависит от толщины и условий сушки, обычно это от 1 до 12 суток. (Читайте статью на тему «Ремонт бани своими руками: как обновить старую баню»)

Коротко о главном

Так для чего нужна шамотная глина? Шамот, порошок промышленного производства, незаменима при строительстве печей, каменок, дымоходов. Несмотря на высокую стоимость, обойтись без него нельзя. При самостоятельном изготовлении кладочных и штукатурных растворов необходимо придерживаться пропорций ингредиентов, рекомендованных инструкцией по применению производителя, использовать специальный инструмент.

Если вы сомневаетесь в своих силах — обратитесь к специалистам-печникам, затраты окупятся долговечностью, безопасностью и правильной работой печи, а баня вам подарит заряд здоровья и бодрости.