Шамотный кирпич польза и вред
Прежде чем ответить на главный вопрос — вредный ли шамотный кирпич, необходимо понять, что это за строительный материал, в каких областях и конструкциях применяется и из каких компонентов производится.
Чаще всего шамотный кирпич используется при сооружении печей и каминов.
Обычный кирпич, используемый в строительстве, не подходит для конструкций, которые постоянно подвергаются действию высоких температур. Для подобных условий применяются кирпичи из огнеупорных материалов, самым популярным из которых является шамотный кирпич. Без его использования сложно представить и частное, и промышленное строительство.
Особенности
Специфичный песочно-желтый окрас и крупнозернистая структура делают шамотный кирпич легко узнаваемым. Необычные свойства материалу придает технология изготовления, в ходе которого исходное сырье формуется и обжигается при высоких температурах. Причем их уровень на каждой стадии в обязательном порядке строго контролируется.
Изготавливается шамотный кирпич из особого сорта глины.
Высокие показатели (теплоемкость и огнестойкость) достигаются особым составом исходного сырья. Шамотный кирпич изготавливают из специальных марок глины (которые и носят название «шамот») с применением некоторых добавок, в частности, оксида алюминия. Именно он «отвечает» за прочность и стойкость строительного материала и, самое главное, пористость, от которой напрямую зависит теплоемкость шамотного кирпича.
Понятно, что чем больше добавляется оксида алюминия, тем выше пористость материала и, соответственно, ниже прочность. Найти баланс между этими двумя показателями — самое главное в производстве шамотного кирпича, да и теплоемкость от этого тоже зависит.
Недостатки
Исходя из вышесказанного, можно сделать однозначный вывод — миф о вредности шамотного кирпича не имеет под собой никакого фактического обоснования. Более того, трудно даже просто объяснить причину его возникновения. Вполне возможно, что материал невольно «пострадал» из-за того, что само производство шамотного кирпича, как и большинства других строительных материалов, особенно до прихода современных технологий, зачастую не являлось образцом для подражания защитникам окружающей среды.
Как бы то ни было, опыт многолетней эксплуатации материала позволяет однозначно утверждать, что при воздействии высоких температур (даже предельно высоких) не происходит выделения абсолютно никаких вредных для человека веществ. Трудно ожидать иного, особенно учитывая то, что при производстве шамотного кирпича применяется материал, в экологической чистоте которого сложно усомниться, а именно глина. Можно даже провести параллель с глиняной посудой, которая сопровождает человека множество сотен лет.
Возможные формы шамотного кирпича.
Означает ли это, что шамотный кирпич не имеет недостатков? Конечно же, нет. Можно отметить несколько основных:
- Блоки шамотного кирпича трудно обрабатывать и резать из-за высокой прочности. Этот минус частично нивелируется многообразием форм блоков шамотного кирпича, позволяющих добиваться практически любых дизайнерских изысков без резки материала.
- Даже в одной партии изделия заметны отклонения в размерах кирпичей, а добиться большей унификации блоков проблематично из-за особенностей технологии производства.
- Дороговизна материала в сравнении с обычным кирпичом. Избежать этого недостатка также невозможно: условия эксплуатации требуют применение подходящего материала. Использование обычного, не огнеупорного кирпича резко снижает срок службы конструкции либо требует применения дополнительных средств его обработки.
Характеристики
Шамотный кирпич просто незаменим в сфере частного строительства при возведении печей и каминов. Но для того, чтобы конструкция эксплуатировалась долгие годы, необходим качественный материал. Это особенно актуально именно для частников, так как крупные промышленные предприятия имеют больше возможностей по контролю применяемых в строительстве материалов.
И-за высокой прочности шамотный кирпич сложно резать и обрабатывать.
Все показатели шамотного кирпича — от прочности до морозостойкости, от пористости до плотности строго регламентируются государственными стандартами. Стоит отметить, что в последние годы часть производителей при производстве шамотного кирпича руководствуется собственными техническими условиями. В результате по ряду параметров возможны некоторые расхождения. Поэтому при приобретении материала необходимо в обязательном порядке проверять сертификат соответствия на качество продукции.
Следует обратить особое внимание на вес кирпичей. Чем он меньше, тем выше теплопроводность и, соответственно, ниже теплоемкость. Оптимальная масса огнеупорного блока определена ГОСТом в пределах 3,7 кг.
Виды и маркировка
Современные заводы-производители предлагают большое количество самых различных видов шамотного кирпича, которые различаются по массе и форме, технологии производства и степени пористости.
Стандартными по форме прямым и арочным блоками разнообразие форм шамотного кирпича далеко не заканчивается.
Большое распространение получили трапецеидальный и клиновидный, способные удовлетворить любые требования к конструктивным элементам.
В зависимости от показателя степени пористости, шамотный кирпич может варьироваться от особо плотного (менее 3% пористости) до ультралегковесного (пористость — 85% и более).
Основные характеристики очень просто определить по маркировке огнеупорного кирпича, которая в обязательном порядке наносится на каждый блок. В настоящее время выпускаются следующие марки:
- ШВ, ШУС.
Теплопроводность шамотного кирпича этих разновидностей позволяет применять их в промышленности — для футеровки стен газоходов парогенераторов и конвективных шахт.
Размеры и огнеупорность разных марок шамотного кирпича.
- ША, ШБ, ШАК.
Самые универсальные и в силу этого популярные огнеупорные блоки, используемые в большинстве своем частниками. Применяются особенно часто при кладке каминов и печей. Могут использоваться при температурах до 1690 градусов. Кроме того, обладают высокой прочностью.
- ШК.
Используются при строительстве агрегатов по производству кокса.
- ШЛ.
Легковесная разновидность материала, используемая для футеровки печей с относительно невысокой температурой нагрева — не более 1300 градусов. Небольшой вес огнеупорных блоков достигается ростом показателя пористости.
- ПВ.
Используются при строительстве дымоходов. Также могут применяться для кладки внутренних каминных стен.
- ПБ.
Чаще всего используются в конструкциях бытового назначения, примером такой конструкции может быть печь-барбекю.
//www.youtube.com/watch?v=HrJ-oXlbD5U
Именно маркировку при приобретении материала необходимо изучать в первую очередь, что позволит любому строителю выбрать именно тот вид шамотного кирпича, который наиболее подходит для особенностей конструкции. А изучив приведенную информацию, любой может быть уверен в том, что шамотный кирпич не представляет никакой опасности для человека, а тем более мифического вреда.
В практике моей работы печником я часто сталкивался с высказываниями о вреде для здоровья шамотного кирпича. Утверждалось, что он содержит якобы в себе
тяжелые металлы, которые выделяются при нагреве. Такие мнения я слышал не только от заказчиков, но и от печников. В частности, один печник, работавший
также кочегаром, советовал использовать для футеровки бытовых печей отработанный шамотный кирпич, взятый из печей, установленных в кочегарках при
замене футеровки. Предполагалось, что все вредные вещества там уже выгорели.
Для выяснения этого вопроса и походил по многим сайтам в интернете. Большинство авторов придерживаются мнения о безвредности шамотного кирпича.
Правда на одном сайте я встретил утверждение, что при изготовлении шамотного кирпича в него добавляют фенольные соединения, которые, однако,
полностью выгорают в процессе его обжига при температуре 1300°С. При этом утверждается что шамотные кирпич вполне применим при выпечке на его
поверхности пиццы, хлеба(1). В другом месте я сталкиваюсь с утверждением, что «ученые доказали,» что шамотный кирпич при нагреве выделяет токсичные
вещества. Какие ученые, в каких лабораториях проводили подобные исследования и пришли к таким выводам, автор не указывает (2). Такое заявление
напоминает фразу «ученые доказали, что Бога нет.»
На другом сайте я нахожу аналогичное, но прямо противоположное первому утверждение, что ученые провели исследования и пришли к выводу, что шамотный
кирпич никаких вредных веществ не выделяет (3). О том кто, где и какими методами это установил, также не сообщается. Поэтому нам остается лишь
принимать на веру то, или иное утверждение.
Для того, чтобы все таки прояснить этот вопрос я обратился к техническому документу (4) в котором содержится информация о составе глин используемых
для производства кирпичей, в том числе и шамотного.
Все виды глин содержат следующие компоненты:SiO2, Al2O3 + TiO2, Fe2O3, CaO, MgO, SO3, K2O + Na2O. Содержание этих веществ различно в разных видах глин.
Наибольшее содержание Al2O3 (глинозема) в огнеупорных глинах. Именно глинозем обеспечивает огнеупорность. Кроме этих основных, содержатся и другие
примеси в количестве 8-18% в огнеупорных глинах, 4-13% в тугоплавких и 3-15% в легкоплавких. Могут быть и органические примеси которые выгорают при
обжиге.
Таким образом, состав огнеупорной глины не отличается сколько-нибудь значительно от других видов и не наблюдается наличие токсических
компонентов.
Теперь рассмотрим, какие добавки могут использоваться при производстве кирпича (5).
Существует несколько групп добавок.
1. Добавки для снижения жирности глины, отощающие. Это может быть песок, шамот иногда в сочетании с выгорающими элементами (шлаки, древесные опилки).
Иногда уголь, топочные шлаки, зола с ТЭЦ.
В качестве выгорающих добавок используют также антрацит, коксовую мелочь.
2. Пластифицирующие добавки. Более жирная глина, вытяжки из соломы, торфа, сульфитно-спиртовая барда.
Как видим здесь нет каких либо вредных компоненов.
При изготовлении классического шамотного кирпича, который используют при строительстве бытовых печей,(3) используется шамотная глина (70%), кокс и
графитовый порошок (30%).
Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что нет никаких оснований считать, что шамотный кирпич в бытовых печах может нанести вред
здоровью людей.
Источники:
1. https://chemport.ru/forum/viewtopic.php?t=114275#p872684
2. https://www.forumhouse.ru/threads/28401/
3. https://kubkirpich.ru/o-kirpiche/sostav-ogneupornogo-kirpicha.html
4. https://studfiles.net/preview/3731850/page:2/
5. https://yaneuch.ru/cat_35/dobavki-v-glinu-dlya-kirpicha/43214.1278484.page1.html
Вокруг вопроса применения шамотного и керамического кирпича в печном деле ходит очень много разных споров, слухов, домыслов и легенд. Например, часто встречается мнение, что шамотный кирпич радиоактивный, что его использование вредно для здоровья.
Издавна принято, что печь кладется из керамического кирпича, а топка футеруется шамотным. Сейчас же можно встретить печи, камины, барбекю полностью сделанные из шамотного кирпича, да что уж таить – сам использую именно шамотный кирпич в работе.
Давайте попробуем все-таки разобраться, что здесь к чему, сравнить эти 2 вида кирпича и определить их области применения.
Для начала несколько теоретических моментов.
Теплопроводность – способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхностях. Теплопроводность характеризуется количеством теплоты (Дж), проходящей в течение 1 ч через образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м2, при разности температур на противоположных плоскопараллельных поверхностях в 1 К.
Теплоемкость – способность материала при нагревании поглощать теплоту. Теплоемкость определяется отношением количества теплоты, сообщаемого телу, к соответствующему изменению температуры
Пористость – степень заполнения объема материала порами, измеряется в %
Плотность кирпича определяется массой кирпича на единицу его объема
Морозостойкость – способность материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание в водонасыщенном состоянии без признаков разрушения
| Характеристика | Шамотный кирпич | Керамический кирпич |
| Плотность кг/м. куб. | 1910 | 1950-2050 |
| Морозостойкость | 15-50 | 15-75 |
| Пористость, % | 24-30 | 8 |
| Теплоемкость, кДж/кг С | 1,04 | 0,9 |
| Теплопроводность, Вт/м С | 0,84 | 0,5-0,7 |
| Коэф. линейного расширения, а.10+6, I/град С | 5,3 | 3-5 |
А теперь давайте попробуем порассуждать о возможности применения шамотного кирпича.
1. Шамотный кирпич будет быстрее прогреваться и стенки кирпича будут более горячими, но при этом остывает он по времени почти столько же,сколько и керамический. В подтверждение этому опыты Евгения Колчина. Это очень удобно, например, в облицовках каминных топок.
2. Сам по себе шамотный кирпич имеет правильную геометрическую форму где любая из 6 граней может быть лицевой(точнее 5 – ложок с клеймом не подойдет) – с этим преимуществом не может поспорить керамический кирпич(там их всего 3). Данный факт позволяет работать почти без брака.
Так же наличие шамотных блоков (ШБ 94, ШБ 96) в некоторых моментах упрощают работу и увеличивают возможность использования шамота (полки, декоративные элементы)
3. Давайте обратимся к Европейскому опыту. Дополнительные теплонакопительные элементы(включая дополнительные дымообороты) для Brunner, Jotul, Schmid, Olsberg делают из шамота. Немецкая компания Wolfshoeher Tonwerke выпускает шамотные элементы для дымооборотов и теплонакопительных печей. Мало кто обращает внимание, но даже есть специальный класс – печные топки: их можно подключать только через систему дымооборотов.
4. Конечно, коэффициент расширения у шамотного и керамического кирпича разный, потому перевязывать их настоятельно не рекомендуется. Это еще раз подтвердил опыт Евгения Колчина.
5. Очень часто бытует мнение, что шамотный кирпич при нагревании выделяет вредные вещества или вообще радиоактивен. Последнее еще в теории(и только в теории!) как-то возможно, так как все зависит от места добычи глины, но вот в первое верится с трудом. Скорее всего, причина возникновения слуха о выделении вредных веществ в следующем. Шамотный кирпич – один из видов огнеупорных материалов(подгруппы алюмосиликатных огнеупоров: полукислые, шамотные и высокоглиноземистые; а есть еще динасовые, муллитовые и др. огнеупоры), а их очень много, изготавливаются они разным способом. Возможно, что при нагревании некоторых из них и выделение вредных веществ, но это не относится к шамотному кирпичу, так как он предназначен для бытового использования.
6. Еще одним недостатком шамотного кирпича можно назвать его меньшую, по сравнению с керамическим кирпичом, морозостойкость. Многи скажут, что для барбекю он не подойдет. Я не так давно работаю печником, но то, что было сделано на улице мной 3-5 лет назад бес признаков разрушения. Да и всегда можно защитить шамотный кирпич лаками или тем же жидким стеклом
Шамотный кирпич ША-6 Сухоложского огнеупорного завода
Шамотный кирпич один из видов огнеупорного кирпича, который широко распространен в быту. Из шамотного кирпича изготавливают камины и печи, но чаще его применяют для сооружения только топочных ниш в бытовых печах. Конечно, большая часть производимого заводами шамотного кирпича уходит на оборудование печей промышленного назначения.
Хотелось бы разобраться в том, как шамотный кирпич производят, откуда берутся его огнеупорные свойства и экологичен ли он.
Состав кирпича довольно прост, хоть и может отличаться у разных производителей. Основу кирпича составляет шамот, которым называют обожженную до состояния потери пластичности и удаления из состава воды огнеупорную глину. Шамот измельчают и добавляют в смесь в количестве не менее 30-40% от общей массы. Вторым ингредиентом служит собственно высушенная и измельченная до порошка огнеупорная глина. Далее в состав могут добавляться другие ингредиенты, например, коксовый или графитовый порошок, различные добавки для придания прочности до момента запекания и т.д.
Шамотный заполнитель для кирпичей ША и ШБ
В процессе изготовления шамотный кирпич проходит несколько стадий обработки.
1. Формование. Подготовленную массу делят на брикеты с помощью полусухого прессования или пластичного формования. Так или иначе, кирпич увлажняется, и его отправляют на вторую стадию – сушку.
2. Сушка необходима, так как без неё в кирпиче остается слишком много влаги, которая при обжиге будет резко испаряться и может разорвать и разрушить кирпич. Поэтому по окончании сушки влажность кирпича не должна превышать 2-4%.
Обжиг шамотного кирпича
3. Собственно обжиг. Процесс выпекания кирпича очень энергозатратен, так как требует больших температур на протяжении длительного времени. Кирпич в печи проходит несколько стадий. Первая- это нагрев до 200-600 градусов Цельсия. Во время постепенного нагрева удаляются остатки влаги вплоть до химически связанной воды. Дальнейший нагрев до температуры 900 градусов приводит к распаду карбонатов магния и кальция, к окислению сульфидов и углеродных примесей. На следующей стадии в 1100 градусов начинается процесс спекания изделий, который достигает своего пика при температуре 1400 градусов Цельсия и длится примерно шесть часов.
Во время обжига очень важно соблюсти все временные и температурные условия, так как в случае «недожога» кирпич не приобретает свои огнеупорные качества. А в случае «пережога» у шамотного кирпича появляется стекловидная пленка на поверхности, которая делает невозможной качественную футеровку печей. Дело в том, что сцепление кирпича с огнеупорными растворами при кладке очень сильно ухудшается, и это в процессе нагрева и охлаждения неизбежно приводит к растрескиванию швов.
4. Последняя стадия изготовления шамотного кирпича – это охлаждение. Как известно, при охлаждении предметы сжимаются, поэтому в процессе охлаждения кирпич теряет в объеме. Процесс остывания кирпича после обжига очень важен, ведь резкие перепады температур могут повредить изделия. Кирпич не сразу достают из печи, он постепенно остывает примерно со скоростью 35 градусов Цельсия в час.
Шамотный кирпич достают из печи после обжига
Технология производства шамотного кирпича не сильно отличается от производства обычного керамического кирпича, если не считать более высокие температуры обжига и состав, поэтому данный кирпич вполне можно считать одним из самых экологичных. Бытующее среди обывателей мнение о вредности данного материала не имеет под собой каких-либо подтвержденных наукой оснований. По этой причине из шамотного кирпича зачастую строят печи для выпекания хлеба, мангалы, тандыры и другие приспособления для приготовления пищи.
Расскажите в комментариях, применяли ли Вы шамотный кирпич у себя в быту или, может быть, сталкивались с ним по роду профессии…