Азы печного дела
Материалы
В печном деле применяются разнообразные материалы, прежде всего каменные, которые отличаются своими свойствами, в частности удельным и объемным весом, пористостью, прочностью, водопоглощением, теплопроводностью, морозостойкостью и др.
Объемный вес – это вес 1 м материала, который находится в естественном состоянии (оценивается вместе с пустотами и пр.) и измеряется в килограммах на метр кубический. Удельным называется вес материала, который находится в предельно сжатом состоянии, то есть без пустот и т. п. Единицей измерения удельного веса является грамм на сантиметр кубический. Отсюда понятно, что непористые материалы имеют одинаковый удельный и объемный вес в отличие от пористых, у которых объемный вес больше удельного.
Пористость представляет собой степень заполнения объема материала порами – мелкими ячейками, которые заполнены воздухом. Он же занимает и более крупные полости, которые называются пустотами. Пористость оказывает существенное влияние на другие свойства материалов, в частности, чем больше пористость, тем меньше объемный вес, прочность и теплопроводность материала, но водопоглощение при этом возрастает.
Теплопроводность – способность материала проводить через толщу своего объема тепло. Между пористостью и теплопроводностью существует прямо пропорциональная зависимость: чем меньше в материале пор, тем он теплопроводнее; чем их больше, тем хуже теплопроводность. Это объясняется тем, что в порах находится воздух, который, как известно, плохо проводит тепло. В отличие от него вода обладает хорошей теплопроводностью, поэтому пористые материалы, погружаясь в нее, начинают лучше проводить тепло. По этой причине в домах с влажными стенами (кирпичными, деревянными и др.) всегда холодно.
Наилучшей теплопроводностью обладают металлы, худшей – опилки, асбест, пробка, поэтому последние относятся к теплоизоляторам и используются для утепления конструкций. Показателем теплопроводности является ее коэффициент, например у кирпичной кладки он составляет 0,70 ккал/с*ч*°С.
При нагревании материалы способны поглощать тепло, а при охлаждении, наоборот, отдавать. Это свойство материалов называется теплоемкостью, которая в каждом конкретном случае оценивается по удельной теплоемкости, например у кирпичной кладки она составляет 0,21 ккал/кг*°С.
Отрицательным свойством строительных материалов является их способность впитывать воду, то есть водопоглощение, поскольку при этом материалы существенно утрачивают свою прочность, например прочность влажного кирпича составляет не более 75 % от его же прочности в сухом состоянии.
Материалы, которые попеременно претерпевают замораживание и оттаивание, должны обладать необходимой прочностью и морозостойкостью. В полной мере это относится к уличным очагам. Морозостойкость представляет собой способность материала, пропитанного водой, противостоять замораживанию до –15° С и оттаиванию, которые повторяются многократно, и при этом не выказывать признаков разрушения и не снижать свою прочность. Морозостойкость измеряется циклами.
Прочность – это свойство материала сопротивляться разрушению, несмотря на воздействие различных нагрузок. Но при этом в нем возникают напряжения сжатия, на изгиб и др. О прочности материала судят по величине напряжения, которое его разрушает. Оно называется пределом прочности (единица измерения: килограмм на сантиметр квадратный). Чтобы охарактеризовать прочность таких материалов, как кирпич, бетон, цемент, раствор, они проходят маркировку, например марка М 50 означает, что материал разрушается при нагрузке 50 кг/см2.
При кладке печей, которые должны подвергаться воздействию высоких температур, важным свойством строительных материалов является их огнеупорность. Поскольку части печей испытывают различные температуры, то они кладутся из разных материалов, например для наружных стен используется обыкновенный глиняный кирпич, а для кладки топливника, в котором будет сжигаться уголь, – шамотный, который рассчитан на температуру 1700 °С. При использовании в качестве топлива дров применяется тугоплавкий кирпич, выдерживающий температуру 900 – 1000 °С.
Для печной кладки необходимы всевозможные приборы, приспособления и материалы с разными физическими свойствами. Из последних особое значение имеют огнеупорность и тепловое расширение, так как отдельные части печной конструкции находятся в зонах с неодинаковыми температурами и в соответствии с этим по-разному расширяются, несмотря на то что это могут быть одни и те же материалы. В частности, длина метрового стального прутка при температуре 100 °С возрастает на 1,2 мм. Если нагревание продолжить, то и расширение также увеличится. Именно по этой причине металлические элементы не должны располагаться внутри кладки. Кроме них, исключаются сгораемые, трудносгораемые и плавящиеся при высоких температурах материалы, а также те, которые склонны к деформации при нагревании.
Строительные материалы делятся на вяжущие вещества (воздушные и гидравлические) и заполнители. К первым относятся глина, известь, цементы, гипс; ко вторым – песок, шамот, гравий.
Воздушные вяжущие вещества, находясь в тестообразном состоянии, твердеют на воздухе. Это глина, воздушная известь, гипс и др. Гидравлические вяжущие начинают твердеть на воздухе, и процесс этот продолжается в воде. В результате их прочность только увеличивается. В эту группу входят гидравлическая известь, цементы и др.
Глина обыкновенная (красная) относится к естественным материалам, является остатками выветрившихся горных пород и состоит из тончайших чешуек. Она залегает в виде грунта, может находиться как в сухом, так и во влажном состоянии, содержать примеси песка, слюды, извести или быть в чистом виде. Цвет глины зависит от примесей, которые в ней содержатся. Например, каолин, глина белого цвета, получается из полевого шпата. В ее составе практически отсутствуют окислы железа.
Кирпич изготавливается из глины и тяжелых и средних суглинков, количество глинистых частиц в которых составляет 30 – 20 %, песка – 70 – 80 % и 20 – 15 и 80 – 85 % соответственно.
От содержания в глине глинистого вещества зависит ее пластичность. По этому признаку глина подразделяется на жирную, среднюю и тощую. В первой количество песка составляет 2 – 3 %, во второй – примерно 15 %, в третьей – приблизительно 30 %.
Чтобы проверить пластичность глины, из нее необходимо скатать жгутики длиной 200 – 250 мм и диаметром 15 – 20 мм.
Глина тем пластичнее, чем меньше радиус дуги, образованной согнутым жгутиком. Пластичный материал легко мнется пальцами, не прилипает к ним.
При избыточной пластичности в глину вводятся заполнители, в частности песок или обожженная, измельченная в порошок глина. Если, наоборот, пластичность глины оценивается как недостаточная, она освобождается от примесей, то есть отмучивается.
Для производства кирпича или кладочного глиняного раствора используются средние по пластичности глины с добавлением песка.
Отличительной чертой глины является ее способность впитывать в больших количествах воду, в результате чего она разбухает и превращается в тесто (причем тощие глины впитывают влагу активнее, чем жирные), имеющее специфический запах. Когда количество воды, которое может впитать глина, достигает максимума, она перестает поглощать и пропускать воду, поэтому глины используются для гидроизоляции (из них выполняются глиняные замки). После высыхания объем глины сокращается, и ее поверхность покрывается трещинами.
Если нагреть глину до 400 – 700 °С, то она начнет отдавать воду, приобретет пористость, в конечном итоге расплавится и спечется. На этом ее свойстве основано производство кирпича.
При температуре 0 °С и ниже глина вспучивается, и ее объем возрастает.
Глиняное тесто характеризуется пластичностью, поэтому оно может принимать любую форму и сохранять ее.
Пластичность глины определяется размером частиц, наличием примесей и др. Из свободной от примесей глины изготавливаются огнеупорные изделия. По степени огнеупорности глины делятся на огнеупорные, температура плавления которых составляет 1580 °С, тугоплавкие (1350 – 1580 °С) и легкоплавкие (менее 1380 °С). Например, чистый каолин имеет температуру плавления 1780 °С.
Кладка печей ведется на глиняном растворе, состоящем из глины, песка и воды. Тугоплавкие и огнеупорные глины предназначаются для кладки стен топливника, первых дымовых каналов.
Строительная известь изготавливается в процессе обжига известняка в специальных печах и бывает кальциевой, магнезиальной, доломитовой. Кроме того, она различается по сортам. По окончании обжига (он проходит при температуре 1100 – 1200 °С), в процессе которого происходит разложение углекислого кальция, что сопровождается выделением углекислого газа, и образуется окись кальция в виде комовой извести, носящей название извести-кипелки.
Комовая известь классифицируется на три группы:
1) быстрогасящаяся;
2) среднегасящаяся;
3) медленногасящаяся.
Гашение первой происходит в течение 8 мин. с момента начала процесса, второй – не более 25 мин., а третьей – более 25 мин.
Комовую известь необходимо держать в сухом месте и не менее чем в 50 см от уровня земля, поскольку она отличается повышенной гигроскопичностью, поэтому в сырых помещениях или под открытым небом впитывает влагу из воздуха и самопроизвольно гасится. Лучше всего хранится известковое тесто, получаемое в результате гашения комовой извести. В таком виде и при соответствующих условиях она может находиться очень долго, причем не только не утрачивая своих свойств, а, напротив, улучшая их.
Если известковое тесто смешать с песком, то получится известковый раствор, который находит применение при кладке фундамента под печь, оштукатуривании и пр. Известь бывает воздушная и гидравлическая.
Цементы относятся к вяжущим, обладающим высокой прочностью. Для изготовления цемента применяются мергели (природный материал) или искусственная смесь известняка и глины. Сначала сырье обжигается в специальных печах, причем до тех пор, пока оно не спечется и не превратится в клинкер. Его вместе с необожженным гипсовым камнем (2 – 5 %) и гидравлическими добавками измельчают в тонкий порошок, который и известен как цемент. Его прочность на сжатие составляет 600 кгс/м2.
Цементы делятся на портландцементы, шлакоцементы и т. д. По сравнению с известью и глиной цемент схватывается очень быстро. После затворения его водой этот процесс начинается примерно через 45 мин. и заканчивается приблизительно через 12 ч. По этой причине нельзя готовить цементный раствор впрок – только такое количество, которое может быть израсходовано в течение 45 мин.
Цементы вводятся в известковые и глиняные растворы и придают им необходимую прочность.
Как и известь, цемент следует хранить в сухом месте в плотно закрытых мешках.
Сырьем для производства гипса служит гипсовый камень (осадочная горная порода), который обжигается при температуре 120 – 160 °С и может измельчаться перед обжигом или после него. Гипс, затворенный водой, схватывается очень быстро. По этому признаку он подразделяется на быстро твердеющий (А), нормально твердеющий (Б) и медленно твердеющий (В) с началом схватывания 2, 6 и 20 мин. и окончанием процесса 15 и 30 мин. соответственно. Гипс, как и цемент, не следует разводить в больших количествах.
Заполнители (отощающие материалы) бывают холодными и теплыми. В первую группу входят песок, гравий и щебень. Их объемная масса больше объемной массы воды. Ко второй относятся шлаки, керамзит, пемза и др. Их объемная масса меньше объемной массы воды или равна ей. Характерно, что они состоят из большого количества микроскопических пор. При их введении в раствор последние приобретают легкость и пониженную теплопроводность. Холодные заполнители используются в печной кладке, теплые – для теплоизоляции труб, в штукатурных растворах и пр.
Заполнители подразделяются на мелкие, средние и крупные. Чтобы получить заполнитель с фракциями необходимого размера, его просеивают сквозь сито с ячейками разной величины.
Песок играет роль заполнителя в глиняном растворе. Как и глина, он не должен содержать примесей ила, растительных остатков и пр. Если количество глины в песке составляет 3 – 10 %, то он называется глинистым; если это количество доходит до 10 – 15 %, то он превращается в супесок. В случае загрязнения песок промывается.
Пески в соответствии с размером зерна подразделяются на мелкие (до 1 мм), средние (1 – 2 мм) и крупные (2 – 5 мм).
Различается горный, овражный, речной, морской и озерный песок. Речной располагается по берегам и на дне рек и в наименьшей степени загрязнен глиной или илом. Он бывает средне– и крупнозернистым, его частицы имеют округлую форму, вследствие чего хуже сцепляются с глиной, поэтому для печной кладки такой песок пригоден меньше всего. Он находит применение в штукатурных и кладочных растворах, бетонных смесях.
Горный и овражный песок мелкий, его зерна угловатые, с шероховатой поверхностью, что важно для хорошей связи с вяжущими веществами. Этот песок имеет примесь глины.
Для печной кладки и изготовления кирпича наилучшим является горный песок, поскольку, будучи мелким, он обеспечивает тонкие швы (2 – 3 мм) между рядами. Перед тем как добавить такой песок в известковый и цементный раствор, его обязательно облагораживают, то есть промывают, чтобы освободить от примесей.
Морской и озерный песок по характеру зерен напоминает речной, кроме того, он загрязнен солями, которые плохо сказываются на прочности вяжущих материалов, в частности цемента. Если он и используется в строительных целях, то предварительно тщательно промывается.
Для изготовления шамота применяются огнеупорные глины, каолин, которые подвергаются обжигу при температуре 1300 – 1400 °С, после чего измельчаются. Предпочтительно, чтобы зерна шамота имели остроугольную форму. При введении шамота в глину материал приобретает ряд положительных свойств: у него уменьшаются усадка и усушка, повышается термическая и химическая стойкость.
При производстве шамотных изделий или огнеупорного раствора вместо песка в огнеупорную глину вводят 30 – 70 % шамота (иногда до 93 %).
Гравий относится к осадочным крупнообломочным горным породам, представленным в виде округлых частиц, что ухудшает его связь с вяжущими материалами. Гравий бывает мелким (размер зерна от 5 до 20 мм), средним (20 – 40 мм) и крупным (80 – 150 мм).
Щебень – сыпучий материал, полученный в результате дробления горных пород, гравия и пр. Его частицы отличаются угловатой формой и шероховатыми поверхностями, благодаря которым он хорошо сцепляется с вяжущими.
Гравий и щебень вводятся в состав бетонных растворов и используются для заложения фундаментов, в том числе и под печи.
Вода – еще один компонент, который используется в печном деле. Она должна быть чистой, не содержать солей, кислот, щелочей. Использования жесткой воды лучше избегать, особенно это касается воды из луж или других загрязненных источников.
При кладке печей применяются как естественные, так и искусственные материалы. К первым относится бутовый камень (это общее название таких каменных пород, как песчаник, известняк, туф и др.), из которого чаще всего выполняется фундамент. Бутовый камень подразделяется на несколько разновидностей:
1) рваный, не имеющий определенной формы;
2) булыжник;
3) постелистый;
4) бутовые плиты.
Бутовый камень бывает легким и тяжелым. Если он получается из легких пород, таких как ракушечник, известняк или вулканический туф, то его прочность на сжатие составляет для первого 4 – 50 кгс/м2, для последних – 35 – 150 кгс/м2. Для камней из тяжелых пород этот показатель колеблется в пределах 100 – 1000 кгс/м2.
Для ровного основания в большей степени подходят постелистый камень или бутовая плита, поскольку они укладываются достаточно плотно и крепко связываются с раствором.
Искусственным материалом является кирпич, который производится из глины посредством сухого или пластического прессования с последующими сушкой и обжигом. Это основной материал, из которого выполняются печи.
Помимо окислов железа, глины могут содержать крупные камнеобразные фрагменты и различные примеси, которые подлежат обязательному удалению. Примеси сульфатов и гипса после специальной обработки переходят в разряд нерастворимых. Если от них не избавляться, то на кирпиче появятся выцветы, налет, что снижает качество материала.
Чтобы получить хороший кирпич, требуется соответствующее сырье. При недостаточной обработке глиняной массы кирпич оказывается слоистым и подверженным трещинообразованию.
Есть несколько разновидностей кирпича. Это прежде всего обыкновенный глиняный кирпич (его еще называют красным, поскольку содержит окислы железа, придающие кирпичу характерный цвет), который после сушки проходит стадию обжига при температуре 800 – 1000 °С. Кирпич-сырец первоначально высушивается 8 – 12 дней, после чего подвергается обжигу, который осуществляется в три этапа: в виде выпаривания, дегидратации и спекания. На это уходит еще примерно 8 – 12 дней. Далее кирпич столько же времени отпускается, то есть постепенно остывает. Форсировать этот процесс нельзя, так как качество кирпича может резко ухудшиться.
В высушенном кирпиче-сырце еще остается много гигроскопической влаги, которая на первых стадиях обжига выпаривается. Из материала активно выделяется пар, кирпич как будто дымится. При этом необходимо строго соблюдать технологию и не допускать снижения тяги, в противном случае кирпич запаривается, размягчается и деформируется. Постепенно температура повышается до 200 °С, после чего влаги в кирпиче практически не остается.
Чтобы удалить различные летучие вещества, содержащиеся в исходном сырье (глине), необходимо осуществить дегидратацию (обезвоживание и окисление) кирпича, для чего температура увеличивается до 700 °С. При этом из глины испаряется химически связанная вода, выгорают сера и уголь, закись железа трансформируется в окись.
После названных этапов температура в камере становится еще более высокой и доводится до уровня, необходимого для обжига. Она повышается настолько, что вещества, содержащиеся в глине, расплавляются и спекаются, в результате чего глиняный брусок превращается в единое целое и приобретает соответствующую прочность. При этом глина изменяет свой цвет на красный, кирпич получается нормальной пористости, при постукивании по нему молотком издает чистый металлический звук, при падении не рассыпается, а разлетается на крупные куски, поддается колке и теске.
Но в процессе обжига в отдельных участках камеры температура превышает необходимые значения или, напротив, не дотягивает до них. В первом случае глина плавится чрезмерно, темнеет, покрывается стеклообразной пленкой. Так получается пережженный кирпич, или железняк. Он отличается повышенной прочностью, с трудом колется, плохо сцепляется с раствором и оказывается непригодным для печной кладки. Как правило, он используется для устройства фундаментов.
Кирпич, который образуется во втором случае, приобретает бледно-розовую окраску, бывает очень пористым, поэтому сильно впитывает воду, нередко покрыт тончайшими трещинами, отчего при падении рассыпается на мелкие фрагменты, издает глухой звук. Такой кирпич называется алым или недожженным. Для печной кладки он не подходит, и применение его ограничено: как правило, им выкладываются неответственные участки печи.
Нормально обожженный кирпич имеет стандартные размеры 250 Ч 120 Ч 65 мм (допуски имеются, но они незначительные, в частности для кирпича пластического прессования по длине они составляют 4 мм, по ширине и толщине – 3 мм; для кирпича полусухого прессования – 3 и 2 мм соответственно).
Кирпич весит 3,5 – 3,8 кг, по прочности на сжатие различаются следующие марки: м300, 250, 200, 150, 125, 100, 75 кг/м2.
Качественный кирпич по форме является параллелепипедом, отличается прямыми ребрами, хорошо оформленными прямыми углами, ровными гранями, без трещин, сколов и других дефектов. Объемная масса кирпича равна 1700 кг/м2. 480 кирпичей образуют 1 м2 сплошной кладки, в зависимости от толщины швов это количество может уменьшаться в той или иной степени: чем толще швы, тем это более заметно.
Кирпич от старых печей может быть использован повторно, если его качества не изменились в худшую сторону. Он обязательно сортируется, очищается от раствора и применяется для кладки фундамента и разделки труб.
Кирпич, полученный при разборке кирпичных стен, непригоден для кладки массива печи и применяется только при заложении фундамента и выполнении тех частей труб, которые возвышаются над крышей.
В топливнике печи и в первом дымовом канале температура бывает особенно высокой, и от нее обыкновенный глиняный кирпич быстро разрушается, что влечет за собой необходимость ремонтировать печь.
Поэтому для кладки в таких ответственных местах используется тугоплавкий кирпич, изготовленный из особых глин, которые отличаются высокой огнестойкостью и прочностью (как правило, по названию местности, где глина добывается, дается наименование и кирпичу). Такие качества характерны для гжельского кирпича, топливник из которого выдерживает температуру 900 – 1000° С.
Огнеупорный гжельский кирпич предназначается для футеровки топливников. В состав тугоплавкой глины входит мелкий кварцевый песок (поэтому глина называется песчанкой), при этом какие-либо щелочи отсутствуют. Кирпич из такого сырья получается ровным, прочным, огнестойким, белого цвета.
Еще более огнестойким считается боровичский кирпич, который производится из шамота – порошка из обожженной и измельченной огнеупорной глины. Кирпич, полученный из такого сырья, называется шамотным и рассчитан на температуру до 1700 °С.
Размеры шамотного кирпича отличаются от обыкновенного глиняного и составляют 250 Ч 123 Ч 65 и 230 Ч 113 Ч 65 мм.
Подовый – еще одна разновидность кирпича, который производится из огнеупорной или обыкновенной глины.
Под в печах, предназначенных для выпечки хлеба, выполняется из брусков, которые имеют такие размеры: 225 Ч 225 Ч 70 мм, что объясняется необходимостью сократить количество швов и добиться более ровной и гладкой поверхности (это облегчает перемещение форм с хлебом и другой посуды).
Не подходят для печного дела силикатный, пустотелый и поризованный кирпичи.
Еще один искусственный строительный материал – это бетонные камни, образующиеся после отвердения бетонного раствора, в состав которого входят цемент, заполнители и вода. Бетон используется для заложения фундамента под печь. В соответствии со свойствами заполнителей различаются холодные, теплые и жаростойкие бетоны.
Все компоненты бетонной массы должны быть чистыми. При наличии примесей и загрязнений материалы промываются.
Производится бетон разных марок и густоты. В зависимости от последнего свойства уплотнение бетона бывает различным. Жесткая бетонная смесь нуждается в сильном уплотнении; пластичная, то есть менее густая и более подвижная, утрамбовывается меньше; литая масса заполняет опалубку без дополнительных усилий, но ее необходимо штыковать во избежание образования воздушных карманов. Густота бетона определяется количеством добавленной воды.
Ее избыток приводит к тому, что смесь расслаивается, вследствие чего прочность бетона уменьшается.
Если в бетонный раствор положить арматурные прутки, получится железобетон.
Чтобы сэкономить цемент, в раствор вводятся заполнители, которые должны быть правильно подобраны по размеру. Если гравий, песок и щебень будут представлены фракциями разного размера, то в растворе не останется пустот. Считается, что объем пустот в песке, гравии и щебне не должен превышать 37, 45 и 50 % соответственно. Чем меньше пустот в крупном заполнителе (щебень и гравий), тем меньше понадобится песка и цемента.
Чтобы получить заполнитель необходимого размера, его просеивают через сито с ячейками диаметром 80, 40, 20, 10, 5 мм (для щебня и гравия) и 5; 2,5; 0,5; 0,3; 0,15 (для песка).
Бетон разных марок содержит определенное количество каждого компонента. Поскольку фундамент под уличную печь заливается, то есть используется очень пластичный раствор, то приводим соответствующие составы, рассчитанные на применение портландцемента М 400, причем на первом месте цемент, на втором песок, на третьем гравий (щебень):
1) бетон М 75 – 1 : 3 : 4,4;
2) бетон 100 – 1 : 2,6 : 4,2;
3) бетон М 150 – 1 : 2 : 3,5.
При приготовлении бетонного раствора все составляющие отмеряются массовыми частями. Методика одинакова для всех разновидностей бетона (холодного, теплого, жаростойкого), поэтому представим ее на примере первого.
Отмеренные заполнители и вяжущее помещаются в ящик или на боек, где перемешиваются в сухом виде в такой последовательности. Сначала песок насыпается грядкой, на него цемент, после чего компоненты перемешиваются (гарцуются) до получения однородной массы. Далее к ней добавляется крупный заполнитель (гравий или щебень), с которым они также перемешиваются, потом смесь затворяется водой (состав поливается из лейки, а не из ведра) и перелопачивается до тех пор, пока масса не станет однородной и достаточно густой (количество воды зависит от того, какой консистенции нужен раствор). В таком виде она готова к применению и должна быть использована в течение часа.
Прочность и надежность кладки печи в немалой степени зависят от качества раствора и бетона, которые при этом используются.
Раствор представляет собой смесь, составленную из вяжущего (их может быть и несколько), заполнителя и воды и применяющуюся для связывания материалов печи в единое целое.
Растворы классифицируются на простые (глиняные, цементные, известковые) и сложные, или смешанные. В состав первых входят одно вяжущее и один заполнитель, что обозначается формулой 1 : 1, в которой на массовую часть вяжущего (первая цифра) приходится такое количество заполнителя (вторая цифра). В формулах сложных растворов на первом месте стоит цемент (одно вяжущее), на втором известковое или глиняное тесто (второе вяжущее), а на третьем заполнитель, например 1 : 1 : 6. Нередко массовые части обозначаются не целыми единицами, а десятыми долями, например 1 : 2,5.
Основное качество раствора – пластичность, от которой зависит, насколько удобно будет осуществлять кладку. Жирные растворы относятся к более пластичным, но после их высыхания не исключено появление трещин. Тощие растворы трудны в использовании и не отличаются необходимой прочностью. Наиболее предпочтительными являются растворы средней пластичности (нормальные), которые лишены перечисленных недостатков тощих и жирных растворов, то есть обеспечивают прочную связь элементов кладки, не покрываются трещинами и дают наименьшую усадку. Густота раствора определяется тем количеством воды, которое вливается для затворения смеси. Во избежание засорения растворы хранятся в закрытой емкости. Поскольку известковые, цементные и сложные растворы содержат щелочь, то при работе с ними необходимо защищать кожу рук, используя рукавицы, и брать раствор кельмой.
Для кладки печей используется глинопесчаный раствор. Оптимальный состав получается из кирпича-сырца, который размачивается в воде, перемешивается и процеживается сквозь сито с мелкими ячейками. В него не требуется добавлять песок; воды должно быть столько, чтобы раствор получился нужной густоты. Начинающему мастеру трудно по внешним признакам определить качество глины и подобрать оптимальный состав из глины и песка, это под силу только опытному печнику. Но можно провести тестирование, чтобы точно определить, какое количество песка следует добавить в глиняное тесто.
Для этого надо взять пять порций глины, например по 0,5 л, затворить ее водой для получения крутого глиняного теста, которое следует вымесить до такого состояния, чтобы оно перестало липнуть к рукам. В подготовленное таким образом тесто необходимо добавить разное количество песка: в первую порцию не вводить вообще, в остальные – 10, 25, 75 и 100 % соответственно.
Самый простой способ проверки состоит в том, чтобы из образцов скатать по 2 – 3 шарика и такое же количество лепешек и оставить их на 8 – 10 дней в помещении, где нет сквозняков. По прошествии этого времени можно оценить результаты. Если лепешки не покрылись трещинами, а шарик, брошенный с высоты 75 – 100 см, не рассыпался, то образцы считаются подходящими.
Более серьезная проверка проводится двумя способами. При первом из глины надо скатать 2 – 3 шарика диаметром 50 мм, поместить их между двумя дощечками и давить, пока они не пойдут трещинами. По характеру трещин можно судить о пластичности глиняного раствора:
1) шарик из тощей глины практически при первом усилии распадется на части;
2) глина малой пластичности при сжатии примерно на четвертую или пятую часть диаметра даст крупные трещины;
3) шарик из средней по пластичности глины при сжатии на треть диаметра покроется такими же, как в предыдущем случае, трещинами;
4) образец из высокопластичной глины даже при сжатии до половины диаметра образует лишь тонкие узкие трещины.
При приготовлении глиняного раствора предпочтение следует отдать глине средней пластичности. Остальные можно использовать, предварительно добавив в жирную глину песок, а в тощую – жирную глину.
При испытании вторым способом из глины скатываются жгутики диаметром 15 – 20 мм и длиной 200 – 250 мм. Далее можно либо попытаться их растянуть, либо обвить вокруг деревянного стержня диаметром 40 – 50 мм.
На то, что глина тощая, укажет следующее: жгутик практически не растягивается, при разрыве оставляет неровный край, а при попытке накрутить его на стержень покрывается многочисленными трещинами.
Если глина имеет среднюю пластичность, то она растягивается и плавно обрывается. Толщина в этом месте составляет 15 – 20 % от диаметра жгутика. Обвитый вокруг стержня, он дает мелкие трещины.
Жгутик из жирной глины отлично растягивается, а разорвавшись, оставляет острый кончик. При сгибании никаких трещин на нем не обнаруживается.
Но однократный опыт не может служить критерием выбора. Испытания надо повторить 2 – 3 раза. В конечном итоге это поможет взять именно ту глину, которая лучше всего подойдет для приготовления глиняного теста и для кладки печи. Глина средней пластичности устойчива к температуре 800 – 1000 °С, сохраняет прочность и не выделяет вредных веществ. Особенно важно, что при нагреве и охлаждении глина в равной мере с кирпичом изменяет свой объем, благодаря чему кладка не разрушается в течение длительного времени.
Итак, глина для приготовления раствора выбрана. Теперь нужно отмерить необходимое количество, чтобы продолжить дело.
Потребность в растворе исчисляется литрами или ведрами (объем 10 л). Для 100 штук кирпича, укладываемого на пласть (в плашку, как говорят профессионалы), при разной толщине швов потребуется различное количество раствора: при шве толщиной 10 мм понадобится 40 л, при 9 мм – 36 л, при 8 мм – 32 л, при 7 мм – 28 л, при 6 мм – 24 л, при 5 мм – 20 л, при 4 мм – 16 л, при 3 мм – 12 л, при 2 мм – 8 л. Эти данные могут служить ориентиром при кладке любой печи, хотя для русской необходимо больше раствора.
Поскольку необходимо стремиться к тому, чтобы делать швы минимальными, то компоненты раствора (песок и глину) следует просеять через сито с размером ячеек 3 Ч 3 мм (при отсутствии такого в магазине его можно изготовить самостоятельно из жести или алюминия; для этого в листе нужного размера проделываются отверстия диаметром 3 мм (их надо располагать максимально близко друг к другу), после чего лист прибивается к раме).
Чтобы приготовить раствор, глина помещается в емкость (ящик или бочку), заливается водой, разминается и оставляется для набухания на 1 – 2 дня. Потом перемешивается, при обнаружении комков ее следует еще сутки продержать в емкости. По прошествии этого времени из глины приготавливается глиняное тесто, для чего достаточно влить в емкость с ней воду. Полученный состав должен иметь консистенцию сметаны. Далее тесто надо процедить и оставить в таком состоянии (чем больше пройдет времени с момента затворения, тем будет лучше качество глиняного теста).
Перед тем как приступить к кладке, необходимо приготовить рабочий раствор, для чего, отмерив нужное количество глиняного теста, его надо смешать с просеянным песком, причем не следует сразу же всыпать все количество заполнителя.
На лист железа слоями выкладываются глиняное тесто и песок, затем тщательно перемешиваются. Если потребуется, можно добавить воды. Определить, насколько правильно приготовлен раствор, поможет простой тест: на металлическую лопату набирается порция раствора, после чего ему позволяется свободно сползти с нее. Если раствор не растекается, а плавно съезжает с лопаты, то все выполнено точно.
Есть и другие способы проверки качества раствора:
1) для этого необходимо иметь стальную кельму, на которой нет остатков какого-либо раствора (предпочтительно взять новый инструмент), набрать небольшую порцию подготовленного состава и бросить его обратно в емкость. Если на кельме ничего не задержалось, то раствор тощий и содержит много песка; если следы раствора на кельме присутствуют, то он нормальный; если же на ней остался слой раствора, то он жирный и нуждается в добавлении песка. Этот способ работает, если раствор имеет консистенцию сметаны. Если он слишком жидкий или густой, эта проверка ничего не покажет;
2) достаточно нанести на кирпич слой раствора толщиной 5 мм, разровнять его и оставить на 5 – 10 мин.
Если по истечении этого времени раствор пойдет трещинками, то он нормальный. Крупные трещины укажут на повышенную жирность раствора, а их отсутствие – на то, что раствор тощий;
3) можно нанести на кирпич раствор, распределить его слоем толщиной 5 мм и прижать, положив сверху другой кирпич. Через 2 мин. попытаться поднять стопку, держа ее за верхний кирпич. Если он удержится и не отпадет, то раствор пригоден для работы.
Можно довериться и ощущениям: качественный раствор напоминает густую сметану, при растирании пальцами возникает ощущение шероховатости от песчинок (если он больше похож на скользкую массу, в которой встречаются одиночные песчинки, то это плохой раствор, который не следует использовать). Перед работой необходимо еще раз процедить раствор. Поскольку он не будет израсходован за раз, то его надо держать в закрытой емкости, чтобы вода не испарялась.
Марка глиняного раствора низкая: в сухом виде составляет 4 – 8 кгс/см2, во влажном – не более 2 кгс/см2. Но повысить прочность печной кладки поможет введение в глиняный раствор либо поваренной соли, либо портландцемента. На десятилитровое ведро требуется 100 – 250 г соли или три четверти литра портландцемента М400.
Прежде чем добавить в раствор новые компоненты, соль растворяется в воде, а цемент затворяется водой и в виде жидкой массы вливается в рабочую смесь. Но при этом необходимо помнить, что раствор с солью может храниться длительное время, а цементный должен быть использован в течение 45 – 60 мин.
Приготовление раствора из непросеянных материалов является менее трудоемким и требует меньше времени. Однако если в первом случае продолжительное приготовление компенсируется быстротой кладки, то здесь все будет наоборот. И это надо учитывать. Тем не менее, поскольку такой способ практикуется, мы уделим ему некоторое внимание.
Примерно за 1 – 2 дня до приготовления раствора глина заливается водой, размачивается, комки растираются. Потом на боек грядкой насыпается необходимое количество песка, в ней проделывается канавка, которая заполняется соответствующим количеством глины, после чего смесь перелопачивается, то есть песок с краев подсыпается к глине и перемешивается.
Работу следует продолжать до тех пор, пока смесь не станет гомогенной (однородной). Далее ее надо собрать в середине (ширина полосы составляет 300 – 350 мм, высота – 200 – 250 мм) и порубить лопатой, чтобы окончательно разбить крупные фрагменты, если такие остались. Удары должны проходить смесь насквозь и отделять от нее тонкие пласты. Когда все комки будут измельчены, в нее вливается такое количество воды, чтобы получилось тесто, по консистенции напоминающее густую сметану. Последний раз вода добавляется перед кладкой.
Несмотря на предпринятые меры, нельзя исключить наличие комков, крупных частиц, камешков и т. п. Это создает ощутимые неудобства в работе, поскольку в процессе кладки приходится извлекать из раствора посторонние предметы. Кроме того, из него нельзя положить тонкий слой. Его толщина будет не менее 8 – 10 мм.
При изготовлении фундамента из камня или кирпича их приходится заливать раствором (известковым, цементным, цементно-известковым), благодаря которому они образуют монолитную плиту. На ней можно вести кладку печи. Компоненты (известковое тесто и заполнитель) в известковых растворах соотносятся в следующей пропорции: 1 : 1; 1 : 1,5; 1 : 2; 1 : 2,5; 1 : 3; 1 : 3,5; 1 : 4.
Чтобы приготовить известковый раствор, в известковое тесто вливается вода, вся масса перемешивается до однородного состояния, после чего в нее добавляется заполнитель (песок), причем не весь сразу, а постепенно, небольшими порциями, иначе качественно перемешать состав невозможно. Известковый раствор без ухудшения его свойств можно держать несколько дней. А если загустеет, нужно просто разбавить его водой.
Цементный раствор отличается высокой прочностью, но при этом и жесткостью, вследствие чего медленнее отвердевает. Затворенный раствор необходимо использовать в течение часа. Цемент (не менее М400) и заполнитель (песок) берутся в соотношении от 1 : 1 до 1 : 6. Однако следует учитывать, что раствор, приготовленный в пропорции 1 : 4, довольно жесткий, с трудом наносится и распределяется по поверхности кирпичей.
Для приготовления раствора в сухом виде соединяются цемент и песок, гарцуются и просеиваются сквозь сито, после чего смесь затворяется водой и перемешивается.
Сложный цементно-известковый раствор включает в свой состав два вяжущих (цемент и известковое тесто) и заполнитель (песок): 1 : 1 : 6, 1 : 2 : 8, 1 : 2 : 9, 1 : 2 : 11, 1 : 3 : 15. Введение известкового теста в цементный раствор сделало его более пластичным и легким в работе. Он используется для кладки фундамента печи.
Приготовить данный сложный раствор можно разными способами.
1. Сначала песок и цемент соединяются и в сухом виде гарцуются. Отдельно в известковое тесто вливается вода до получения известкового молока, которое потом процеживается. Этим молоком и затворяется цементно-песчаная смесь.
2. Можно приготовить известковый раствор из песка и известкового теста, потом в него добавить цемент и при необходимости воду. В готовом виде раствор должен иметь консистенцию густой сметаны.
Помимо названных материалов, в печном деле используются и другие, в частности для отопительных печей и каминов нужны керамические и асбоцементные трубы, изразцы. Поскольку для сооружения уличных печей и каминов они не актуальны, то мы не будем касаться данной темы. Но зато кратко расскажем об изделиях из стали, которые применяются в виде уголков, швеллера, тавра и двутавра, полос, прутков и др.
Уголки применяются для устройства стяжек, на них опирается решетка гриля или топочная плита мангала. Они бывают равно– и неравнобокими и обозначаются тремя цифрами: первые, например 25 Ч 25 Ч 3 мм, вторые – 75 Ч 50 Ч 8 мм. Уголки различаются и сечением: чем толще и шире полка, тем уголок прочнее, надежнее, тем большую нагрузку может выдержать.
Фасонные и фигурные стальные изделия (швеллер, тавр и др.) выполняют функции основания, на которые укладывается кирпич.
Круглая сталь – это прутки разного диаметра, поверхность которых бывает гладкой и рифленой. Они предназначаются для армирования фундамента под печь, выполнения решетки гриля.
Листовая сталь (используется и черная, и оцинкованная) идет на изготовление печных зонтиков и бывает разной по толщине, ширине и длине.
Находит применение и стальная проволока, различная по своим параметрам, ею, например, прикрепляются печные приборы.
В качестве штырей, связывающих кладку, используются гвозди длиной 100 – 150 мм.
Поскольку на улице можно сложить не только мангал или камин, но и печь, то для нее потребуются и специальные печные приборы, в частности дверки, которые могут быть топочными, поддувальными, прочистными, вьюшными. Топочная дверка предназначается для закрывания топочного отверстия. При отсутствии поддувала через нее можно регулировать количество поступающего воздуха. Дверка состоит из рамки и полотна, которое крепится к рамке двумя петлями и закрывается на крючок. Обыкновенная дверка выполняется из чугуна или стали (первую надо будет приобрести, вторую можно изготовить и самостоятельно, если имеются навыки работы с металлом). Топочные дверки имеют следующие размеры: 294 Ч 270, 368 Ч 274, 224 Ч 270, 230 Ч 260, 224 Ч 220, 160 Ч 220 мм.
Печной задвижкой перекрывается труба. Этот прибор отливается из чугуна и имеет такие размеры: 322 Ч 454, 266 Ч 396, 233 Ч 385, 302 Ч 345, 192 Ч 450, 192 Ч 340 мм.
Для кухонного очага и печи требуется верхний настил, который производится из чугуна и может иметь разный вид, например плиты без конфорок или цельной плиты с одной или двумя конфорками. Последние состоят из колец, вынимая которые можно изменять величину отверстия в плите в соответствии с размером, например, казана. Размер плиты без конфорок – 710 Ч 410 мм, такая же плита может иметь два отверстия диаметром 244 и 184 мм и т. д.
Колосниковая решетка – еще один чугунный элемент плиты, который бывает следующих размеров: 380 Ч 252, 300 Ч 252, 250 Ч 252, 250 Ч 180, 140 Ч 180, 120 Ч 140 мм.
Перечисленные печные аксессуары представлены на рис. 1.
Перед подачей на стол переложить шашлык на блюдо и украсить зеленью петрушки. На гарнир предложить крупно нарезанные овощи.
Инструменты
Рис. 1. Печные приборы:
а – обыкновенная дверка; б – стальная дверка; в – печная задвижка; г – плита с конфорками; д – колосниковая решетка
Как и для других видов работ, для печного дела предназначается определенный набор инструментов (рис. 2).
Раствор расстилается и подрезается кельмой. Печной молоток отличается от обычного тем, что состоит из головки, у которой с одной стороны имеется боек, с другой – заостренная лопатка, и служит для колки и отески кирпича (с этой целью может использоваться и «болгарка»), пробивания отверстий (это можно сделать и с помощью зубила), разрушения кирпичной кладки (для последнего используется и кувалда) и пр. У молотка-кирочки боек отсутствует, поскольку с его помощью не забиваются гвозди, а раскалывается кирпич, разрезается плитка (если отсутствует плиткорез). Его концы заточены по-разному – один более тупой, другой более острый, поскольку первым намечается линия тески кирпича, а другим она выполняется.
Рис. 2. Инструменты для кладки печей:
а – молоток-кирочка; б – печной молоток; в – правило; г – деревянная лопата; д – строительный уровень; е – мочальная кисть; ж – плоскогубцы; з – цикля; и – стукальце; к – чертилка; л – рашпиль; м – угольник; н – отвес; о – кувалда; п – зубило; р – кельма; с – расшивка
Правило помогает проверять правильность кладки (для этого применяется и угольник) и играет роль линейки.
Для уборки мусора используется металлическая лопата, а для замеса раствора – деревянная. В процессе кладки необходимо постоянно контролировать ее вертикальность и горизонтальность. Для этой цели служат строительный уровень и отвес.
Мочальной кистью (шваброй) мастер затирает поверхность кладки. Нередко требуется перекусить проволоку, загнуть ее конец, что удобнее делать с помощью плоскогубцев.
Керамические плитки легко разрезаются циклей, а для их разметки предназначается чертилка, для опиливания – рашпиль.
Отрезок полудюймовой трубы, которым печник ударяет по ножу, называется стукальцем. Для процеживания раствора необходимо сито. Поскольку печи нередко имеют достаточную высоту, то для их кладки используются подмости. Они состоят из козелков (рис. 3), на которые кладется настил из прочных досок.
Инструмент хранится в ящике, для доставки кирпича и раствора предназначается тачка.
Технология
Прежде чем приступать к кладке печей, необходимо разобраться в терминологии. С этой целью предлагаем небольшой словарь.
Арка – верхний проем русской печи.
Барбекю – очаг с дымовой трубой.
Выдра – утолщение, которое устраивается на дымовой трубе и предназначается для защиты кровли в этом месте от осадков.
Душник – особое место, где можно подсоединить дополнительный очаг, например самовар.
Рис. 3. Козелок
Дымообороты – специальные каналы, которые выкладываются в массиве печи и по которым происходит движение дымовых газов.
Дымосборник – часть печи или камина, в котором аккумулируются дымовые газы перед отведением в дымовую трубу.
Дымоход – это канал, находящийся выше печи, через который отводятся дымовые газы.
Зуб (газовый порог) – часть топливника камина, русской печи или их дымосборников, благодаря которому не происходит «опрокидывание» тяги в топке при отсутствии дымовых каналов.
Колосниковая решетка (колосник) – деталь пода, через которую к топливу подводится воздух, необходимый для горения, и удаляется зола.
Колпак – часть печи, которая по форме напоминает перевернутую вверх дном емкость.
Мангал – открытый очаг (без дымовой трубы).
Оголовок трубы – верхняя часть дымовой трубы, которая возвышается над крышей.
Опечье – основание русской печи. Участок до пода.
Перекрытие – верхняя часть печи, которая перекрывает дымообороты.
Печурка – углубление в русской печи, через которое в помещение поступает тепло, кроме того, в нем можно сушить небольшие предметы.
Под – так называется нижняя полость топливника, где находится топливо (в русских печах используется для выпечки хлеба).
Подвертка – нижняя часть дымооборотов, место, где дымовые газы перемещаются из одного канала в другой. Верхняя часть дымооборотов, служащая для тех же целей, называется перевалом.
Поддувало (зольник) – канал, через который воздух поступает под колосник. Кроме того, в него просыпаются зола и несгоревшие частицы топлива.
Подпечье – нижняя часть русской печи, предназначенная для хранения дров и различного инвентаря.
Подтопок – в русской печи небольшой топливник, на котором разводится огонь для приготовления пищи (горнило растапливается не всегда).
Портал – проем топочной камеры камина.
Распушка – утолщение на дымовой трубе; выполняется в противопожарных целях.
Свод (потолок) – это плоскость, которая ограничивает топливник сверху.
Топливник (топка, топочная камера) – часть печи, в которой происходит сжигание топлива. Его конструкция должна обеспечивать полное сгорание. В русской печи он называется горнилом.
Топочное отверстие – проем, через который закладывается топливо, осуществляется чистка топливника, контролируется горение.
Топочное пространство – полость топочной камеры, сам топливник.
Хайло (прогар) – отверстие в своде или стенке топливника, через которое дымовые газы поступают в дымообороты (в каминах для этой цели предназначается дымосборник).
Шесток – в русской печи участок между наружной стенкой топливника и наружной лицевой частью печи.
Щека – боковая передняя стенка топливника русской печи.
Сложить печь без знания основных правил, которые соблюдаются при выполнении печных работ, невозможно. Коротко сформулируем их.
1. Класть печь можно только при наличии постоянной или временной кровли. Дело в том, что в процессе работы используется глиняный раствор, который может вымываться из швов. Помимо этого, кирпич пропитывается избыточной влагой, что также нежелательно.
2. Между кладкой кирпичной стены и кирпичной печи есть существенное различие. Кладке таких важных частей печи, как топливник или дымоход, предшествуют подбор и раскладка всех рядов насухо, при этом кирпич сразу подгоняется по размеру и форме с учетом перевязки швов. Если кирпич стандартный и мастер располагает порядовками, то раскладку можно опустить. Те части печи, которые выкладываются сплошными рядами, можно также осуществлять без предварительной раскладки.
3. Печь должна быть удобной в кладке и не вызывать затруднений при эксплуатации.
4. Площадь сечения дымовых каналов, колосника, хайла, перевалов, дымоходов, дымовой трубы и задвижек должна быть одинаковой.
5. Запрещается перевязка кладки очага с перегородками, которые могут примыкать к ним.
6. Основание любого очага должно быть прочным и надежным.
7. Перевязка швов – обязательное условие кладки.
8. Толщина швов не должна превышать 5 мм, для шамотного кирпича – 3 мм.
9. Внутренние поверхности любых очагов не подлежат оштукатуриванию, кроме того, кирпич в них не должен иметь сколов и быть отесанным.
10. Использовать металлические детали при кладке нежелательно, поскольку это влечет за собой преждевременное разрушение печи. Исключение составляют те детали, которые непосредственно не контактируют с огнем и дымовыми газами (например, стальные уголки используются для крепления полок над плитой очага).
11. Для сооружения печей, каминов следует применять только полнотелый кирпич марки М125 (не ниже).
12. Не разрешается перевязывание кладки, выполняющейся из обыкновенного глиняного и шамотного или тугоплавкого кирпича, поскольку они имеют разные размеры и коэффициенты теплового расширения, а также швы. Кроме того, и растворы для них используются неодинаковые (для шамотного кирпича замешивается раствор на основе шамотной глины и песка).
13. Запрещаются использование очагов для целей, не предназначенных для них (например, для сжигания строительного мусора); отделка очага легковоспламеняющимися материалами; эксплуатация неисправного очага.
Чтобы сложить печь, следует научиться читать чертежи. Тогда вы сможете разбираться в них, точно зная, в какой последовательности класть кирпичи, как выполнить дымоход и топливник, в каком месте установить печной прибор и т. д.
Чертеж – это изображение в данном случае сооружения, которое осуществлено в определенном масштабе и позволяет понять особенности его устройства (этим отличается от рисунка). Строительные чертежи включают общий вид, фасад, план и разрез того, что изображено на нем. Помимо этого, на чертеже обязательно имеется указание, называющееся спецификацией, на то, какие материалы и оборудование потребуются.
Масштаб – это отношение длины предмета на чертеже к длине, которую данный предмет имеет в действительности, например масштаб 1 : 10 означает, что предмет или сооружение уменьшены в 10 раз, то есть 1 см на чертеже соответствует 10 см в натуре (это еще одно отличие чертежа от рисунка, так как последний не изображает предмет в масштабе, поэтому по рисунку нельзя судить о настоящем размере предмета или сооружения).
На чертежах печей представлены продольные и поперечные разрезы, порядовки (само название указывает на то, что это порядок кладки каждого ряда). Для наглядности проиллюстрируем сказанное примером (рис. 4).
Обратите внимание на то, что материалы, из которых возводится печь, заштрихованы по-разному: кладка из обыкновенного глиняного кирпича показана сплошной наклонной штриховкой, из шамотного кирпича – штриховкой в мелкую клеточку.
По изображению фасада, то есть передней стенки, видно, как выглядит печь в готовом виде, в каком месте находятся дверки и задвижки, сколько рядов имеет печь, сколько кирпичей помещается в ширину печи (два целых, либо целый и две половинки, либо четыре четвертинки); каков характер отделки (в частности, расшивка швов).
Рис. 4. Чертеж печи
Помимо фасада, на чертеже изображены разрезы по А-А и Б-Б, а также горизонтальные порядовки (в данном случае показаны только восемь разрезов, но, как правило, представляются все) рядов 1, 5, 6, 15, 20, 25, 31, 35.
По вертикальному разрезу А-А можно судить о внутреннем устройстве печи. Например, видно, что фундамент выполнен из бутового камня, на котором лежат 2 кирпичных ряда; жирная линия указывает на наличие гидроизоляционного слоя. Выше расположен зольник с дверкой, над которым размещается колосниковая решетка (под ней отверстие, выполненное в поду топливника). Далее показаны топливная дверка и система дымооборотов, из которой понятно, что дымовые газы сначала поднимаются по жаровому каналу вверх, затем поворачиваются на 180°, спускаются вниз, совершают еще один поворот на 180° (на уровне перекрыши топливника), после чего по подъемному каналу попадают в дымовую трубу.
Разрез показывает высоту всей печи, размеры топливника, толщину стенки дымохода (в половину кирпича), материал, из которого выполнены отдельные элементы печи (стенки и перекрыша топливника – из шамотного кирпича).
На вертикальном разрезе Б-Б показано внутреннее устройство сооружения, в частности размер топливника и дымоходов в другом направлении, толщина стенок печи и то, как выполнена перекрыша над топливником (посредством напуска кирпича над 13-м рядом и перекрытия его в 15-м ряду) и всей печи (из 3 рядов кирпича).
Из порядовок становится понятным место каждого кирпича в ряду.
Во избежание ошибок в процессе кладки следует сверяться с чертежом.
Под тяжелые печи и очаги необходимо устраивать фундамент. Если вес конструкции не превышает 750 г, то можно обойтись и без него. Плоскость фундамента, которой он опирается на грунт, называется подошвой. Для массивных конструкций, таких как отопительные печи, подошва заглубляется на различную высоту – от 20 до 50 см. Для уличных печей и каминов, которые не бывают такими массивными, она обычно не превышает 20 – 30 см.
Фундамент выполняется из бутового камня, железняка и бетона различных марок. В сухом грунте для кладки применяется известковый раствор, во влажном – цементный.
Чтобы заложить фундамент, делается разметка, с помощью колышков обозначаются его границы, после чего выкапывается котлован, величина которого в каждую сторону должна быть примерно на 50 мм больше, чем размер подошвы. Его дно тщательно выравнивается и уплотняется, если грунт слабый. Первый ряд выкладывается из каменного боя насухо, вдавливается в грунт трамбовкой, потом заливается жидким раствором. Далее кладка ведется правильными рядами с перевязкой швов, при этом для наружных рядов применяется более густой раствор (они выполняются под лопатку), для внутренних – более жидкий (под забутку). Для основной кладки используется раствор 1 : 3 – 1 : 6. Чтобы сэкономить цемент, нередко берется смешанный раствор из цемента, известкового теста и песка (1 : 2 : 8 или 1 : 1 : 9).
Фундамент легче выкладывать из кирпича, поскольку этот материал имеет стандартные размеры. Кладка камня отличается большей сложностью, поскольку приходится подбирать камни одинаковой толщины, величина же их может быть различной. Чтобы кладка была ровной, камни отесываются. В процессе работы камни надо осаживать молотком. Прочность ее значительно возрастет при осуществлении перевязки швов, поэтому камни и кирпич надо класть, перемежая тычки и ложки. Кроме того, кладка периодически проверяется на горизонтальность и при необходимости выравнивается раствором.
Если роль фундамента выполняет бетонная плита, то для нее выполняются опалубка, армирование и заливка раствора, на котором можно вести кладку через 5 – 7 дней, когда бетон достаточно отвердеет.
Помимо всего, что было сказано, необходимо иметь представление и о кладке, тем более если вы планируете построить кирпичное сооружение: камин, мангал или барбекю (для краткости будем говорить просто «печь», поскольку все перечисленное является ее разновидностями).
1. Печная кладка должна быть прочной, иметь тонкие швы, прямые углы, строго горизонтальные ряды и гладкую поверхность, хотя некоторые отклонения допускаются, в частности по вертикали, но не более 10 мм на всю высоту печи, неровности наружных стен – не более 5 мм, при отделке изразцами допуск еще меньше – 2 мм.
2. Если вы хотите просто переложить печь, не разрушая старого фундамента, то его необходимо осмотреть и, если потребуется, отремонтировать. При закладке нового фундамента следует принять во внимание несколько факторов: пожарную безопасность (поблизости не должно быть деревянных строений, в том числе заборов; труба печи не должна перекрываться ветками деревьев или находиться под электрическими проводами); соседей, которых не должен беспокоить дым от вашего очага (это имеет особое значение при возведении стационарной печи).
3. Когда место для печи определено, выполняется разметка под фундамент, после обозначения периметра колышками осуществляются необходимые работы по его возведению.
4. После того как выложен первый ряд кирпичей (сначала желательно разложить их насухо, чтобы была возможность подобрать кирпичи, проконтролировать соблюдение перевязки швов, учесть их толщину (поэтому первоначально кирпичи выкладываются на некотором расстоянии друг от друга, которое при необходимости корректируется, потом выполнить кладку на растворе), необходимо еще раз удостовериться в правильности его формы. Для этого с помощью шнура проверяются диагонали (рис. 5): если они равны, значит, фундамент и соответственно ряд имеют прямоугольную форму.
5. Кладка первого ряда осуществляется по уровню и следующим образом: сначала настилается раствор под один из угловых кирпичей, потом под второй угловой кирпич кладется толстый слой раствора, на него кирпич, после чего на оба устанавливается правило и второй кирпич осаживается до соответствующего горизонтального уровня. Далее таким же способом кладутся остальные угловые кирпичи, а затем и промежуточные. Надо сказать, что если фундамент выполнен по всем правилам, то и с кладкой кирпича проблем не будет.
6. Далее в процессе кладки каждый ряд проверяется на вертикальность стен и горизонтальность рядов (рис. 6), это важно для того, чтобы иметь возможность сразу при обнаружении отклонений их ликвидировать.
Рис. 5. Проверка прямоугольности первого ряда кладки
7. От того, из какого кирпича ведется кладка, зависит и толщина швов. Если это обыкновенный глиняный кирпич, то швы не должны превышать 3 – 5 мм, для шамотного кирпича они еще тоньше – не более 3 мм, об этом уже упоминалось выше. При кладке трубы допускается толщина шва из известкового или сложного раствора до 10 мм. Но в любом случае швы (и вертикальные, и горизонтальные) должны быть целиком заполнены раствором. Это еще одно требование пожарной безопасности, так как сквозь незаполненные толстые швы могут вылетать искры. Помимо этого, в них нередко возникают трещины, сквозь которые в печь проникает холодный уличный воздух, что приводит к охлаждению дымовых газов, нарушению тяги и дымлению.
Рис. 6. Контроль вертикальности и горизонтальности кладки
8. В процессе кладки внутренние и наружные поверхности постоянно очищаются от раствора, излишек которого выступил из швов. Его надо срезать кельмой. Кроме того, внутренние плоскости протираются мочальной кистью или хотя бы мокрой тряпкой. Размазывать раствор по поверхности топливника или дымовых каналов строго запрещается, поскольку раствор, высохнув, отлетает от стенок и падает в каналы, засоряя их и вызывая дефекты при эксплуатации печи.
9. Необходимо стремиться к тому, чтобы все внутренние поверхности (трубы, дымовые каналы, топливник) были идеально ровными и гладкими, поскольку погрешности в виде углублений и выпуклостей препятствуют продвижению дымовых газов, что негативно сказывается на работе печи.
10. Повороты, углы в обязательном порядке скругляются, а сужения и расширения должны быть плавными. Все это в совокупности улучшает тягу и, соответственно, функционирование печи.
11. Хотя применять металлические детали нежелательно, но в ряде случаев им нет замены; при использовании таких деталей следует принять превентивные меры против их отрицательного влияния на кладку. В частности, колосниковую решетку от топочного отверстия должны отделять 1 – 2 ряда, то есть 70 – 140 мм (толщина кирпича плюс слой раствора), а между ней и кладкой следует оставить зазор, как минимум, 5 мм. При отсутствии этого металл, расширяясь при нагревании, будет постепенно расстраивать кладку. Кроме того, колосники должны иметь небольшой наклон (20 – 30 мм), чтобы несгоревшие частицы топлива самостоятельно скатывались на решетку от задней стенки, а его прорезям необходимо располагаться вдоль топливника.
12. Если на печь укладываются чугунные детали, это делается на глиняном растворе и обязательно проверяется по уровню.
13. Перед кладкой кирпич сортируется. Наиболее качественный (без сколов, трещин) идет на выполнение топливника, свода и дымовых каналов. Дефектный кирпич, а также отесанный или сколотый не должен ориентироваться внутрь топливника или каналов, так как при высокой температуре они будут разрушаться, что влечет за собой возникновение пожароопасной ситуации.
14. Только в том случае, если кирпич имеет одинаковую толщину, швы получаются минимальными (это превращает массив печи в прочный монолит).
15. Не рекомендуется класть печь в зимнее время. Но если этого не избежать, то раствор и другие материалы должны иметь температуру, как минимум, 5° С.
16. По завершении кладки печь необходимо просушить, причем желательно отвести на естественную сушку 10 – 12 дней. Если приходится ускорить процесс, то следует осторожно протапливать печь сухой стружкой, щепой и т. п. Определить, что печь полностью просохла, вы сможете по такому признаку: на ее поверхности перестанут появляться влажные пятна, а на задвижке – конденсат.
17. Даже когда печь готова к эксплуатации, не следует сразу же загружать ее максимально возможным количеством топлива. Для первого раза достаточно 20 – 25 %, для второго – 30 – 40 %, для третьего – 60 – 70 % и так далее, пока не выйдете на полную норму.
Кладка уличных очагов не отличается от кладки обычных каминов. Чтобы защитить от нагрева наружные поверхности, используются вермикулит или каолиновая вата, из которых образуется теплозащитный слой толщиной 100 – 150 мм, иногда она доходит до 250 мм, что зависит от назначения уличного очага.
Кроме того, теплоизоляционный слой позволит аккумулировать максимальное количество тепла внутренними поверхностями печи, что и требуется для приготовления пищи. Кладка уличной печи представлена на рис. 7.
Если на участке устанавливается русская печь, то необходимо правильно выполнить кладку топливника (горнила). Для него желательно использовать качественный полнотелый кирпич, еще лучше, если это будет огнеупорный или шамотный.
Рис. 7. Кладка уличной печи:
1 – расширительный шов; 2 – шамотный или тугоплавкий кирпич; 3 – обыкновенный глиняный кирпич; 4 – теплоизоляция; 5 – топливо; 6 – шампур; 7 – дымовые газы; 8 – дымовой канал
Свод печи выкладывается на кружала (о том, как сделать кружала и выложить свод, см. далее), причем они не разбираются по окончании кладки, а выжигаются.
Основание топливника (под) надо теплоизолировать, чтобы уменьшить потери тепла и увеличить теплоаккумуляцию. В первую очередь выкладывается основание, для которого используются бруски (лучше, если они будут из лиственницы) сечением 100 Ч 100 мм, обработанные антисептиком. Для прочности они скрепляются скобами. По периметру подготовленного таким образом основания выкладываются 2 ряда полнотелого кирпича, а промежуток между ними заполняется блоками, изготовленными из керамовермикулита, которые послужат теплоизолятором между деревянным основанием и кирпичным подом топливника.
После этого по периметру опять поднимаются 2 ряда, а середина между ними засыпается кварцевым песком в смеси с битым стеклом.
Далее по периметру выполняются еще 2 ряда, а участок между ними заполняется без раствора подовым кирпичом, который надо тщательно притирать друг к другу, укладывать строго горизонтально, контролируя свою работу с помощью уровня. В последнюю очередь подшлифуется кирпичом и крупнозернистым абразивным бруском.
Следующий этап – изготовление и установка кружал, выполнение свода. При этом по наружному периметру кладется печной кирпич, а пространство между наружным периметром теплоизолируется вермикулитом или каолиновой ватой, над сводом устраивается песчаная засыпка толщиной 250 мм, которая перекрывается 3 рядами качественного кирпича. Все, о чем шла речь, наглядно показано на рис. 8.
Рис. 8. Теплоизоляция горнила уличной русской печи (разрез А – А):
1 – брус; 2, 7 – кирпич; 3 – керамовермикулит; 4 – вермикулит; 5 – кружало; 6 – свод
Внутренняя поверхность дымосборника уличного очага (русской печи, камина, барбекю) должна выполняться максимально ровно, без каких-либо выступов, стесываний и т. п. Дымосборник представляет собой усеченную пирамиду, и стенки его выполняются с наклоном 30° (рис. 9).
Кладка достаточно сложная, но обеспечивает качественное функционирование очага.
Если следовать упрощенному варианту и выкладывать дымосборник ступеньками, постепенно выпуская кирпич и сужая конструкцию, то неровная внутренняя поверхность впоследствии создаст проблемы, поскольку на ней будет оседать сажа, что значительно ухудшит тягу.
При выполнении дымосборника-пирамиды надо пользоваться «болгаркой», чтобы аккуратно подгонять грани кирпича.
Рис. 9. Кладка дымосборника уличной печи (русской, камина, барбекю)
Помимо того, чтобы правильно сложить уличную печь, ее еще нужно красиво отделать. Как правило, это осуществляется в процессе кладки. Например, наружные стены выкладываются качественным красным или глазурованным кирпичом. Очень эффектно смотрится отделка печи натуральным камнем: бутовым, гранитом и др. Чтобы это осуществить, еще на стадии возведения печи необходимо теплоизолировать нагревающиеся поверхности от наружной кладки, поскольку на горячей плоскости никакая отделка долго не продержится.
Если предполагается облицовка природным камнем, то наружная стенка выкладывается из полнотелого печного кирпича, который хорошо связывается с облицовочными материалами. Чтобы облицовка долго радовала глаз, на поверхность кирпича и камня непосредственно перед декорированием необходимо нанести клей ПВА, а потом камень, смазанный цементным раствором, прикладывается к печи. Работать необходимо именно в такой последовательности. Добавлять клей в кладочный раствор нельзя.
Если камень тяжелый, он потребует дополнительной фиксации с помощью анкеров, которые заделываются в кладку. С внутренней стороны камней выпиливаются пазы под анкера, к которым облицовка крепится проволокой или стальными пластинами.
Чаще всего печь кладется из кирпича, поэтому необходимо различать его стороны и части (рис. 10).
У стандартного кирпича шесть сторон, из которых две самые большие называются постелями (соответственно верхней и нижней), а остальные поверхности – это грани: две длинные называются ложковыми, две маленькие – тычковыми (в дальнейшем ряды так и именуются: ложковые и тычковые). Грани образуют ребра (на их качество следует обращать внимание при кладке).
Рис. 10. Обыкновенный глиняный кирпич: его размеры (указаны в миллиметрах) и части:
а – целый; б – трехчетвертка; в – половинка; г – четвертка; 1 – тычок; 2 – верхняя постель; 3 – ребра; 4 – ложок
Чтобы можно было осуществлять перевязку швов (рис. 11), от которой зависит прочность печи, применяются как целый кирпич, так и его части. Оптимальной является перевязка швов в 1/2 кирпича, но при использовании трехчетверток и половинок разрешается минимальная перевязка в 1/4 кирпича.
Рис. 11. Правильная перевязка швов
Класть кирпич можно по-разному (рис. 12), поскольку стенки печи могут иметь различную толщину (рис. 13).
Если кирпич поставить на ребро, то кладка будет осуществляться в 1/2 кирпича, следовательно, и стенка получится самой тонкой. Чаще всего кладка ведется в 1/2 кирпича, когда он кладется плашмя. При этом необязательно использовать целый кирпич: такую же толщину дадут две четвертки, уложенные на ребро. При стенке в 3/4 кладка ведется в 1/2 кирпича плюс 1/4, то есть кирпич ставится на ребро.
Кладка в 1/2 кирпича с полным перекрытием швов возможна, если две четвертки поставить на ребро, при этом один ряд должен быть выше другого на 5 – 6 см и их швы не должны совпадать.
Стенку в кирпич можно получить, если чередовать тычковые и ложковые ряды, при этом первые укладываются поперек стены, вторые вдоль, для перевязки швов применяются трехчетвертки.
Рис. 12. Положение кирпича в кладке:
а – плашмя в 1/2 кирпича; б – на ребро в 1/4 кирпича; в – стоймя
Рис. 13. Выполнение стенок печи разной толщины:
а – в 1/4 кирпича; б – в 1/2 кирпича; в – в 1/2 кирпича (в 1/2); г – в 3/ 4 кирпича; д – в 1/2 кирпича (1/2 с перекрытием швов); е – в кирпич
Чтобы кладка получилась прочной и надежной, между внутренними и наружными стенками через каждые 2 – 3 ряда следует выполнять замки (рис. 14).
В процессе кладки часто возникает необходимость изменить форму (в частности, при кладке свода или арки) или размер кирпича. В таких случаях мастера прибегают к колке и теске кирпича, качество которых напрямую зависит от навыка и практики. Если вы планируете заниматься кладкой печей профессионально, то необходимо научиться делать это с помощью молотка-кирочки. Такое умение особенно пригодится, если во время работы из-за отсутствия поблизости электрической розетки не будет возможности воспользоваться «болгаркой».
Чтобы расколоть нормально обожженный кирпич, не требуется делать на нем насечки – достаточно просто наметить линию. Если на кирпиче имеются тончайшие трещины, то насечка обязательна, иначе ровно расколоть его не удастся. Насечка выполняется по всему периметру на глубину 5 мм. При этом кирпич должен находиться в левой руке (поперек ладони), и молотком-кирочкой, который удерживается в правой руке, наносится удар (их может быть и несколько), после которого он раскалывается. Чтобы линия получилась ровной, лезвие молотка должно быть направлено к плоскости кирпича или к линии раскалывания под углом 90°. При другом угле кирпич раскалывается произвольно.
Рис. 14. Выполнение в кладке замков
Недостаточно знать, как наносятся удары, при этом нужно правильно держать кирпич в руке (рис. 15) и принять соответствующее положение (рис. 16).
Иногда необходимо расколоть кирпич не поперек, а вдоль. Как это сделать, показано на рис. 17.
Рис. 15. Поперечное раскалывание кирпича: а – правильное; б – неправильное
Рис. 16. Положение человека при колке кирпича
Рис. 17. Продольное раскалывание кирпича
Если необходимо отесать кирпич, то его надо поставить на полусогнутую левую ногу и удерживать левой рукой. Сторона отески должна быть направлена к человеку (рис. 18).
Сначала тупым концом молотка-кирочки выполняется грубая отеска, при которой наносятся сильные удары, потом частыми и не столь сильными ударами производится окончательная отеска.
Чтобы сложить печь, необходимо научиться правильно класть кирпич, тем более что от этого зависит ее прочность. Конечно, имеют значение качество кирпича и раствора, то, как намочен кирпич и др. Если массив печи выглядит как единое целое, то качество кладки высокое, а стенки будут газонепроницаемыми. Если не перевязывать швы, то кладка распадется на отдельные сегменты и о прочности печи можно даже не упоминать.
Рис. 18. Положение человека при теске кирпича
Чтобы кладка получилась надежной и красивой, кирпичи раскладываются в соответствии с порядовками, подгоняются по форме и месту, после чего можно замачивать как отдельные кирпичи, так и все сразу. Для этого используется деревянный ящик (подойдет и корыто), длина которого совпадает с количеством кирпичей в ряду.
Старые мастера предпочитают наносить раствор рукой (в настоящее время это делать не рекомендуется), применяя кельму только при кладке наружных рядов. Объясняется это тем, что печник на ощупь определяет качество раствора, особенно в тех случаях, когда он не процежен сквозь сито. Кроме того, мастер перемешивает раствор, извлекает посторонние предметы, например камешки (здесь можно и пораниться). При использовании кельмы это сделать затруднительно, но зато безопасно, хотя иногда приходится снимать уже положенный на место кирпич, убирать то, что ему препятствует, и повторять кладку. Но преимущество приме нения кельмы состоит в том, что раствором можно покрыть сразу несколько кирпичей, что существенно ускоряет процесс. Поскольку эти способы существуют, представляем оба (рис. 19).
Процесс кладки происходит следующим образом:
1) раствор накладывается на уже уложенные кирпичи;
2) разравнивается рукой;
Рис. 19. Последовательность кладки кирпича при нанесении раствора: а – рукой; б – кельмой
3) вынутый из воды предварительно замоченный кирпич подносится к ряду;
4) при этом его задняя часть слегка приподнята. Он опускается передней гранью на раствор, продвигается вперед таким образом, чтобы раствор, попав на тычок, оказался придвинутым к ранее уложенному кирпичу;
5) кирпич плотно прижимается, а выступивший излишек раствора удаляется. Для этого раствор должен иметь такую консистенцию, чтобы при нажиме на кирпич он легко выдавливался из швов; если он густой, то это сделать невозможно, как и размазать его по кирпичу тонким слоем.
Можно поступить и по-другому:
1) правой рукой набирается из емкости раствор, одновременно левой рукой достается из воды кирпич;
2) раствор расстилается тонким слоем, на который укладывается новый кирпич. Он несколько раз перемещается назад и вперед, после чего прижимается к ранее уложенному кирпичу достаточно сильно, чтобы выдавить излишек раствора;
3) раствор убирается обеими руками;
4) тут же берется очередной кирпич, на тычок и пласть которого наносится раствор;
5) новый кирпич прижимается к тычковой грани уложенного кирпича, прижимается; излишек раствора, выступивший в швах, снимается руками.
При использовании кельмы надо действовать немного иначе:
1) раствор кладется на кирпичи предыдущего ряда;
2) выравнивается по краю ряда;
3) равномерно и тонким слоем распределяется по пласти;
4) наносится на тычковую грань кирпича;
5) кирпич прижимается к ранее уложенному, и излишек раствора срезается кельмой.
Если кирпич, из которого выполняется печь, не замачивается, а только споласкивается в воде, то кладку надо вести любым из описанных способов, но гораздо быстрее. Дело в том, что сухой кирпич быстро впитывает влагу из раствора, и тот, в свою очередь, становится более густым, в связи с чем его невозможно распределить тонким слоем, поэтому швы получаются более толстыми и разными. Но и передерживать кирпич в воде не следует, иначе печь придется просушивать очень долго. Вполне достаточно 10 – 15 с., в течение которых из кирпича перестают выделяться пузырьки воздуха. Шамотный кирпич, в отличие от обыкновенного глиняного, не замачивается, а только споласкивается для удаления пыли, которая помешает сцеплению его поверхности с раствором.
Швы, которые образуются между кирпичами в процессе кладки, могут выполняться по-разному. Если планируется оштукатурить наружную поверхность печи, то швы делаются впустошовку, то есть раствор не доходит до края кирпича примерно на 5 – 10 мм. Благодаря этому штукатурный раствор заполняет эти полости, значит, существенно улучшается адгезия. Если печь не предполагается покрывать штукатуркой, то швы заполняются раствором целиком и вместе со стеной образуют одну плоскость. Такой способ называется швом вподрезку. Но совсем не обязательно оставлять швы в таком виде. С помощью расшивки им можно придать различную форму (рис. 20).
При кладке печей топливники перекрываются сложными и простыми по форме перемычками, вид которых определяется размером топочного отверстия или пролета. Если перемычка имеет полукруглую форму, то она называется арочной; если перекрытие выполняется между стенами, то это свод. Эти две конструкции применяются, когда оформляются большие пролеты или отверстия.
Рис. 20. Виды швов:
а – впустошовку; б – вподрез; в – выпуклый; г – вогнутый
Незначительные по размеру пролеты перекрываются перемычкой из одного или двух кирпичей, которые могут укладываться разными способами: горизонтально, плашмя или с некоторым подъемом.
Количество кирпичей обязательно должно быть нечетным. Тогда средний из них замыкает конструкцию и называется замковым. Иногда количество кирпичей может быть четным, в этом случае замковыми являются 2 кирпича.
Перемычка опирается на кирпичи, которые называются пятами. От обычных они отличаются тем, что им придается соответствующая форма (отесываются под соответствующим углом).
Пространство, которое перекрывается, независимо от способа, как это делается, называется пролетом. Выполняя перемычку, следует иметь в виду, что все швы при кладке всегда направлены к центру и работа ведется одновременно с обеих сторон. Арки выкладываются высокими и низкими.
Высота подъема арки (свода) называется стрелой подъема.
Чтобы выложить перемычку, в первую очередь изготавливается шаблон пят. Каждый раз шаблон меняется, поскольку высота арки или свода бывает различной.
Если топливник узкий и пролет составляет не более 420 мм, то выполняется треугольный свод (рис. 21), при котором кирпичи укладываются с подъемом кверху, после чего кладка стенок продолжается, поскольку они должны прижать пяты к предыдущим рядам.
Рис. 21. Треугольный свод, перекрывающий узкий топливник
При отсутствии стенок конструкция окажется недостаточно прочной и устойчивой, что может закончиться смещением пят под распирающим воздействием свода и его разрушением. Для предотвращения негативного развития событий пяты следует стянуть брусками из стали (тавровой, квадратной и др.) и связать жгутом из проволоки. Чтобы проволока не перегорела, жгут помещается внутрь кладки (рис. 22).
Конец ознакомительного фрагмента.