Глина для кладки печей: инструкция по изготовлению

Качественная глина для кладки печей – одно из самых важных условий надежности и долговечности будущего отопительного сооружения, Глина может быть приобретена в специализированном магазине или добыта собственноручно. Но в любом случае необходимо не только уметь ее правильно подобрать, но и соответствующим образом подготовить к кладочным работам.

Существует немалое количество различных сортов глин, и далеко не каждый из них подойдет для кладки печи. Поэтому и стоит разобраться в том, из чего состоит это вещество, какими качествами оно должно обладать, чтобы его можно было применить для строительных работ такого рода.

Что из себя представляет глина?

Казалось бы, смешной вопрос — каждому из нас это природное ископаемое известно с детства. Тем не менее, далеко не все знают компонентный состав глины и ее специфические свойства,применяемые в строительной практике.

Состав глины

Минеральные составляющие глины могут по своему процентному составу существенно различаться, но во всех ее типах обязательно присутствуют вещества из таких групп, как монтмориллониты и каолиниты или другие слоистые алюмосиликаты. Этот вид природного материала содержит в себе различные примеси в виде песчаных и карбонатных частиц, но основной его состав — это оксид алюминия – до 39%, каолинит – порядка 47% и вода 14%.

Во многом состав глины зависит от способа и места ее образования. Так, выделяются остаточные и осадочные глины.

• Остаточные глины образуются при выветривании горных непластичных пород и преобразования их в пластичные каолины.
• Осадочные глины формируются в результате переноса выветриваемых природных продуктов и оседания их в определенном месте. Это могут быть глины, образовавшиеся на океаническом, морском или речном дне, а также на континентальной части. Морские породы разделяются, в свою очередь, на прибрежные, лагунные и шельфовые.

Глина не является редким минеральным веществом, и достаточно широко распространена по планете. Найти ее можно практически повсеместно, поэтому глину никак нельзя назвать дорогостоящим материалом.

Основные свойства глины

Глина представляет собой микрозернистое вещество, и независимо от места ее образования, она отличается своими характеристиками от других природных ископаемых. Благодаря своим свойствам она может быть использована не только в строительстве, но и в других областях жизнедеятельности человека.

• Глина быстро впитывает влагу и под ее воздействием разбухает, при этом приобретая водостойкость, то есть способность не пропускать воду.
• Вторым, не менее важным положительным качеством минерала является его пластичность, благодаря которой он может принимать любые формы.
• При высыхании глина приобретает высокую прочность. Благодаря этому качеству и водонепроницаемости, ее часто используют для обустройства полов в подвалах или устройства «замков» вокруг, например, колодцев или фундамента дома.
• Кроме этого, очень немаловажными качествами этого материала являются высокая адгезия раствора и его газоплотность.

В зависимости от пропорций ингредиентов в составе глины, она может иметь разную степень жирности. А точнее сказать – она бывает тощей, нормальной жирности и очень жирной.

Глина для печной кладки

Глину для печной кладки, уже в очищенном и измельченном виде можно приобрести в специализированном магазине, и использовать для приготовления раствора. При этом нужно учитывать, что для кладки всего ста кирпичей, имеющих стандартный размер 250x120x65 мм и положенных плашмя или на «постель», будет необходимо 20 литров раствора, который помещается в двух ведрах.

На возведение же всей печи, в зависимости от ее размера и модели, может потребоваться от 550 до 2500 штук кирпичей, не учитывая кладки дымоходной трубы и устройства фундамента. Поэтому, подсчитав расходы на необходимое количество всех материалов, вполне можно задуматься о том, чтобы сэкономить хотя бы на глине и песке для раствора, тем более, что их можно найти буквально под ногами, выехав загород.

Если будет решено провести этот несложный процесс подготовки таких материалов самостоятельно, то непременно возникнут некоторые вопросы:

• Где можно накопать глину и найти песок, тем самым сэкономив достаточно значимую сумму?
• Как можно определить качество материала и его пригодность для печного раствора?
• Как правильно составить раствор, исходя из той жирности глины, которую удалось найти?
• Как подготовить составляющие для раствора?
• Как сделать правильный замес?
• Какие компоненты необходимы для раствора, кроме глины?

На эти вопросы вполне можно найти несложные ответы. И начать стоит по порядку.

Как найти и подобрать глину?

Глину обычно несложно найти недалеко от любого загородного участка. Пласты этого полезного ископаемого залегают не слишком глубоко, но каждый из них может иметь разный состав. Подобные слои хорошо можно рассмотреть на крутых берегах рек или моря, а также на карьерных разработках. Именно там можно заметить, что многочисленные пласты имеют разные оттенки и плотность.

Следует отметить, что даже в одном месте каждый из слоев, в зависимости от состава, может иметь разную жирность, поэтому, подбирая нужный материал, рекомендуется взять пробы из нескольких слоев. При этом следует учитывать то, что чем выше пласт залегает к поверхности, тем глина жирнее. Поэтому имеет смысл сразу же проводить проверку средних слоев, так как в них минерал должен иметь наиболее оптимальную жирность.

В нижних пластах обычно залегает тощая глина, и если накопать ее, то раствор придется «зажирнять», добавляя в него очень жирную глину. Гораздо проще подкорректировать очень жирный состав – его можно довести до нормального состояния, добавив песок.

Растворы с использованием нормальной по жирности глины имеют хорошую пластичность, так как в ней соблюден баланс составляющих ее веществ. При высыхании кладки, эти смеси практически не растрескиваются и не дают усадки. Ну и еще, что также очень важно – с ними намного проще работать.

Жирные растворы во влажном виде очень пластичны, и с ними тоже удобно работать, но при испарении из них влаги, они начинают растрескиваются и рассыпаются крупными фрагментами. Поэтому такая глина не придаст кладке надежности и долговечности.

Тощие породы глины использовать для печных растворов не рекомендуется, они не пластичны и не дают кладке крепости.

Видео: Опытный печник делится секретами добычи качественной глины

Определение жирности глины опытным путем

Если глина добывается самостоятельно, то ее жирность можно определить сразу же на месте проведения раскопок. Для этого нужно взять в руку горсть минерала, немного смочить его водой и размять до однородного состояния. Органолептически, на ощупь можно почувствовать, насколько жирность глины высока. Если она становится липкой и пластичной, как пластилин, то это жирная порода. Тощая же глина, смятая в комок и смоченная водой, будет все равно рассыпаться. Этот вариант материала придется «зажирнять».

Существует несколько более точных проверочных испытаний жирности этого материала, и ими нужно обязательно воспользоваться, чтобы отобрать оптимальный вариант глины.

Первый способ

Необходимо взять порядка 0,5 кг глины, которая разбавляется 100?130 мл. воды. Масса перемешивается до однородного состояния. Лучше эту процедуру проводить вручную, чтобы, как говорится, осязательно прочувствовать однородность состава, который в завершение замешивания не должен прилипать к рукам и иметь консистенцию пластилина.

Из получившейся массы нужно скатать два шарика, имеющих диаметр 40?50 мм. Один из них остается целым, другой – сминается в лепешку. Эти опытные образцы оставляют сохнуть на два?три дня при комнатной температуре.

Если после высыхания на подготовленных деталях появятся трещины — это говорит о том, что глина очень жирная, и в нее нужно при замешивании раствора добавить немного больше песка, чем указано в рецептуре.

Если трещины незначительны, а шарик, брошенный на стол с высоты 800?1000 мм, не раскололся на части, то глина имеет нормальную жирность, такой сорт отлично подходит для кладочного раствора.

Второй способ

Для проверки глины вторым способом потребуется 2?2,5 кг глины, которую разминают с помощью веселки, добавляя воду. Довести массу нужно до консистенции пластилина, и если она все равно продолжает прилипать к деревянной веселке, значит, глина очень жирная. При замешивании раствора в него добавляют больше песка, чем требуется согласно рецепту.

Глина, имеющая нормальную жирность, остается на веселке отдельными сгустками, но не прилипает к ней полностью.

Третий способ

Этот способ проверить глину на жирность считается самым точным. Чтобы провести испытание, берется 0,5 кг глины, которую замешивают с водой до состояния густого теста. Далее, из получившейся массы скатывается шарик, диаметром в 40?50 мм. Затем, шарик сжимается между двумя гладкими дощечками до появления на глине трещин. В этом случае, жирность определяется толщиной лепешки и виду появившихся трещин.

• Если глина имеет низкую жирность или тощая, то даже при небольшом сжатии шарик рассыплется на части.
• Если глина очень жирная, то при сжатии на половину первоначального диаметра, образуются узкие трещины.
• Если при сжатии шарика на 1/3 от его первоначального диаметра, на глине появятся трещины, то она имеет нормальную жирность, и хорошо подойдет для кладочных работ.

На данном рисунке можно увидеть способы проверки глины на жирность:

1 — Определение пластичности минерала:

а)  тощая глина с малой пластичностью;

б)  нормальная глина имеет среднюю пластичность;

в) жирная глина, пластичность высокая.

2 — Определение пластичности с помощью способа «шарик»:

а) шарик из тощей глины сжимается 1/5?1/4 диаметра;

б) шарик из глины нормальной жирности сжимается до 1/2 от его первоначального размера.

3 — Определение жирности способом «жгутик»:

слева метод растягивания на разрыв –

а) тощая;

б) нормальная;

в) жирная.

4 — Справа — способ сгибание вокруг скалки:

а) тощая;

б) нормальная;

в) жирная.

В ходе проведения испытаний, можно сразу же корректировать получающуюся массу, добавляя в тощий раствор жирную глину, а в жирную смесь – песок. Если корректировка будет происходить на маленьких порциях, то пропорции стоит сразу же записывать, а затем, выбрав лучший вариант, использовать данные для замеса большого количества материала для кладочных работ.

Очистка глины 

Проведя экспериментальные мероприятия и оставив глиняные элементы сохнуть, можно переходить к очистке глины от гальки, корней растений и других вкраплений, которые будут мешать нормальной работе и снизят качества швов кладки.

Очистка глины может проходить двумя способами:

1. Измельчение и просеивание глины через металлическое сито, которое должно иметь ячейки размером не более 3 мм. Сухая глина плохо измельчается, поэтому весь процесс займет достаточно много времени.

2. Если выбран другой способ очистки — «мокрый», то перед его проведением глину нужно замочить и дождаться пока она разбухнет и станет мягкой. Затем, получившийся раствор протирается через сито с объемной сеткой-рабицей с ячейками в 3 мм, через которую удобно протирать глиняный раствор средней густоты.

Замачивание глины

Прежде чем приступить к очистке «мокрым» способом, глину нужно замочить. Следует сразу отметить, что и очищенная сухим способом глина замачивается точно таким же образом перед замешиванием раствора.

Сухая очищенная или неочищенная глина засыпается в емкость. Обычно для этого используют старые ванны или делают деревянные короба, затем оббивая их металлическими кровельными листами. Чтобы глина хорошо промокала, и ее легче было перемешивать, она засыпается слоями в 120?150 мм, каждый из которых проливается водой и перемешивается. Верхний слой заливается водой так, чтобы она покрывала перемешанную глину.

Замоченную глину оставляют в таком виде набухать на период от 14 часов до суток. На протяжении этого времени ее можно периодически перемешивать с помощью лопаты, при необходимости добавляя воды.

Затем, вся масса перемешивается, в нее добавляется вода, и она снова оставляется на 14?24 часа. По истечении этого срока состав еще раз перемешивается, и если он приготовлен из протертой глины, то может сразу применяться для приготовления кладочного раствора. Если же была замочена неочищенная глина, ее пропускают через сито в подготовленную для этого емкость.

Шамотная глина

Для некоторых отделов печи, о которых будет сказано ниже, для кладки используется шамотная глина. Эту глину в готовом виде вряд ли получится отыскать самостоятельно, так как она производится по специальной технологии, состоящей из нескольких этапов:

• Обычную замоченную глину, обогащенную различными добавками, формуют в брикеты и высушивают.
• Далее, идет этап обжига – этот процесс проходит при температуре 1200?1500?С.
• Обожженные брикеты измельчают до состояния муки для получения шамотной глины, и до грубозернистой фракции — для получения песка.

Благодаря тому, что шамотный материал подвергается высокотемпературному обжигу, он является огнеупорным и способным выдерживать температуры свыше 1800?С.

Шамотная глина имеет в своем составе высокодисперсные гидроалюмосиликаты. В процессе изготовления этот материал, благодаря спеканию и обжигу, приобретает следующие характеристики:

• Гигроскопичность составляет в среднем не более 7,8% от всего объема глины.
• Содержание влажности — не выше 5%.
• Огнеупорность доходит до 1530?1830?С.
• Размер фракции от 0,005?0,01 мм.

Особые качества шамотной глины придают раствору на ее основе высокую пластичность, а при высыхании он приобретает прочность камня.

Изготовление раствора из этого материала не вызовет затруднений, так как он в сухом состоянии является, по сути, обычной глиной, но уже измельченной и очищенной. Поэтому с такой глиной приятно работать, а процесс замешивания состоит из следующих этапов:

• Глиняный порошок засыпается в подготовленную емкость, например, 10-ти литровое ведро. Затем в глину заливается небольшое количество воды и хорошо вымешивается до однородного состояния. При необходимости в раствор можно добавить еще немного воды, а затем его следует оставить на 2,5?3 суток для набухания.
• По истечении этого срока, в раствор еще добавляется вода, и он хорошо вымешивается, масса должна иметь консистенцию густой сметаны. При этом следует отметить, что, изготавливая этот раствор, не страшно перелить в него воды, так как это легко исправляется засыпанием в полученную массу небольшого количества сухой глины.

Кроме обычной шамотной глины, в специализированных магазинах можно найти готовые составы моментального приготовления, которые замешивают непосредственно перед произведением кладки. Используя такие строительные смеси, не придется ждать целых три дня, пока глина набухнет.

Какие растворы нужны для печи?

Далеко не все начинающие печники знают, что для кладки печи используются не один, а несколько растворов, так как различные отделы печи имеют разную температуру нагрева.

На прилагаемой схеме определены отдельные зоны печного сооружения, в которых может быть применен для кладки разный глиняный раствор.

1 – Фундамент печи устраивается на основе цементно-песчаного раствора, но вокруг него можно сделать гидроизоляционную прослойку, своеобразный «замок» шириной в 100?150 мм из глины, которую нужно хорошо утрамбовать.

2 – На фундамент настилается гидроизоляция из листов рубероида.

3 – Два первых кирпичных ряда печи обычно кладутся на цементно-песчаный раствор. Иногда в него для большей пластичности добавляют немного извести.

4 – Далее, из листа асбеста или иного жаропрочного материала устраивается жароизоляция. Материал настилают на глиняный раствор.

5 – Теплоаккумулирующая зона печи выкладывается на глиняно-песчаный раствор, способный выдержать температуру в 500?600 градусов – именно настолько может быть нагрета данная зона.

6 – Топочная камера печи кладется из шамотного кирпича, и для ее кладки используется раствор из шамотной глины, так как температура в этой области отопительного сооружения может достигать 1 тыс. градусов.

7 – Кладка истока дымохода выполняется на глиняно-песчаный раствор. В этой области печь нагревается до 300?400 градусов.

8 – Распушка дымохода, находящаяся под потолком комнаты, выкладывается на глиняно-песчаный раствор.

9 – Металлический короб, устроенный для пожаробезопасности вокруг трубы, может быть заполнен песком, керамзитом, вермикулитом или все тем же глиняно-песчаным раствором.

10 – Шейка дымовой трубы выкладывается на цементно-песчаный раствор с добавлением глины.

11 – Оголовок трубы, открытый воздействию атмосферных осадков, обычно выкладывается на цементно-песчаный раствор.

Если растворы будут изготавливаться самостоятельно, а использоваться в комплексе, то можно сэкономить на их приобретении до 12?15%.

Изготовление растворов с использованием глины

Кроме того, что необходимо будет найти, накопать и очисть глину от примесей, следует знать и то, как правильно изготовить печные растворы.

Данная таблица представляет материалы, которые используются для кладки печей и пропорции составления растворов.

Типы растворов	Глиняный раствор	Известковый раствор	Цементный раствор
Используемые материалы	Расход ингредиентов в объемных частях
Песок	4	2,5	3-4
Шамотная глина	1	-	-
Обычная глина	1	-	-
Известь	-	1	-
Цемент М400	-	0,5	1

На цементно-песчаном и известковом растворе останавливаться не будем – они не входят в содержание настоящей публикации. Нас же интересуют только составы на основе глины.

Глиняно-песчаный раствор

Как уже понятно из приведенной выше схемы, «львиная доля» областей отопительного сооружения выкладывается на глиняно-песчаный раствор, именно поэтому его можно назвать основным в возведении печи. Материалы, из которых составляется данная смесь, имеют достаточно доступную цену в специализированных магазинах, но могут быть добыты и самостоятельно – в этом случае они обойдутся практически бесплатно.

Несмотря на невысокую себестоимость, глиняно-песчаный раствор обладает удивительными свойствами, идеально подходящими для возведения печей:

• Средняя плотность, что очень важно для расширения его при нагревании.
• Жаростойкость до 400 градусов.
• Максимальная газоплотность.
• Высокая огнестойкость.
• Глиняный раствор может использоваться вторично, если его не применяли для кладки топочной камеры.
• Смесь можно готовить с запасом, так как срок ее годности неограничен. Если из раствора со временем испарится влага, его нужно всего лишь только разбавить водой и хорошо перемешать.
• Экологическая чистота материала, что немаловажно для использования внутри жилых помещений.

К недостаткам глиняно-песчаного раствора можно отнести его гигроскопичность, что говорит о том, что его нельзя использовать для заливки фундамента и кладки верхней части дымоходной трубы, расположенной на улице.

Как уже говорилось выше, чтобы раствор был пластичен, служил длительное время, и с ним комфортно было работать, нужно правильно подобрать пропорции его составляющих, которые будут зависеть от жирности глины.

• Для того чтобы масса получилась однородной, без комков и вкраплений, разбухшую после замачивания глину хорошо перемешивают с помощью строительного миксера, лопаты, или же вытаптыванием.
• Перемешивая глиняный раствор, в него вводят просеянный песок, в ранее определенных пропорциях, а также, при необходимости, добавляют воду.
• Готовность и пластичность раствора проверяется с помощью чистого металлического шпателя, по которому захваченная масса должна легко сползать.
• Также очень важно добиться того, чтобы смесь имела максимальную адгезию. Для проверки этого качества раствор, слоем в 7?8 мм, наносится на кирпич, на который сверху кладется и прижимается второй кирпич. При этом выдавливается излишек раствора, который сразу снимается, а шов при этом должен составлять около 5 мм.

Кирпичи оставляются сохнуть на 30?40 минут, после этого можно будет проверить качество их сцепления. Для этого нужно взять получившуюся «конструкцию2 за верхний кирпич и поднять ее, то есть создать условия, чтобы нижний кирпич был на весу. Если нижний кирпич удержится на растворе, то адгезия материалов считается оптимальной, то есть раствор получился качественным и подходящим для кладки печи.

Правильность консистенции готового раствора можно проверить, проведя следующие манипуляции:

• В приготовленную массу раствора нужно опустить смоченный в воде шпатель или мастерок. Если раствор к нему прилипает, то смесь получилась очень жирной, и ее следует «затощить», добавив небольшое количество песка. После этого все составляющие снова перемешиваются, и снова проводится проверка. Так делают до тех пор, пока не будет достигнута нужная консистенция раствора.
• Если на поверхности готового раствора, изготовленного в идеальной консистенции и постоявшего какое-то время без перемешивания, выступает вода, это значит, что используемая в нем глина имеет недостаточную жирность. В этом случае, в раствор нужно добавить небольшое количество глины, имеющей высокую степень жирности, и вновь хорошо перемешать получившуюся смесь. В этом случае происходит изменение пропорций используемых в составе ингредиентов, то есть уменьшается количество песка, и раствор становится более жирным.
• Если в нормальный по жирности раствор опускается шпатель, и на него совершенно не прилипает смесь – это говорит о том, что в ней не хватает пластичности, а значит, в массу нужно добавить еще какое-то количество жирной глины.

Видео: пример приготовления глиняного печного раствора

Глиняно-шамотный раствор

Как уже говорилось выше, шамотный материал обладает повышенной стойкостью к высоким температурам, доходящим до 1800 градусов, поэтому растворы, изготовленные с его применением, используются для кладки топки, где происходит его постоянный контакт с открытым пламенем. В растворе, замешанном с использованием шамотного песка, основным компонентом все равно является глина, поэтому срок его годности также неограничен. Даже полностью высохший раствор «оживет» с добавлением в него воды, и будет готов к применению.

Для замешивания раствора, на который будут выкладываться стенки топочной камеры, можно использовать следующие материалы:

• Это может быть шамотная глина, применяемая в чистом виде или с небольшим добавлением песка.
• Обычная белая или серая глина нормальной жирности.
• Слишком жирную обычную глину можно «затощить», добавив в нее шамотный или кварцевый песок в пропорциях 1:1, или с помощью подбора долевых частей ингредиентов.
• Если для возведения выбрана модель отопительного сооружения, имеющая умеренную тепловую нагрузку, такая как, например, обычная варочная плита, «голландка» или русская печка, то для кладки топки вполне можно использовать обычный глиняно-песчаный раствор с небольшим добавлением шамотного песка.
• Для печи с повышенной тепловой нагрузкой раствор составляется из двух компонентов. В нем используется 70?75% шамотного песка и 25?30% обычной глины. Замешивается такая смесь так же, как и обычный глиняно-песчаный раствор:

— Обычную глину очищают и замачивают на 2,5?3 суток.

— После этого смесь тщательно перемешивается.

— В перемешиваемую глину постепенно добавляется песок, и смесь доводится до однородного состояния и нужной консистенции.

— При испарении из любого глиняного раствора влаги, его обновляют с помощью добавления воды.

При возведении печи полностью из шамотного огнеупорного кирпича, лучшим раствором для его кладки будет смесь из шамотного песка и глины, или же полностью изготовленная из шамотной глины.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что при «скромном» бюджете можно найти возможность экономить на ингредиентах раствора для возведения печи. Конечно же, проще будет пойти в магазин и приобрести все необходимое в готовом виде, но при желании воздержаться от лишних затрат, всегда можно найти такую возможность.