Какой владелец собственной загородной недвижимости не мечтает попариться в бане или просто отдохнуть возле камина любуясь горением открытого пламени. Но приятному отдыху предшествует работа по возведению печного устройства. А чтобы работы прошли успешно, нужно разбираться какую глину для кладки печей лучше использовать и какими качествами она должна обладать. При этом благодаря входящим в состав глины различным примесям: известь, песок, слюда и другие компоненты, определяется пластичность и жирность глиняного раствора для печи.
Какой кирпич можно изготовить самостоятельно
Кустарным способом можно изготовить три основных вида кирпича из глины:
- Кирпич-сырец – необожженный кирпич. По своим качествам, он может и не уступать красному обожженному кирпичу, если использовалась хорошая глина, был правильно подобран состав раствора и режим сушки был проведен без нарушений. В состав вводится песок иные наполнители (не более 5% песка и 20% всего наполнителя). Используется такой кирпич для небольших хозяйственных построек.
Кирпич-сырец имеет низкую влагостойкость, поэтому наружные стены нуждаются в защите. Это штукатурка, облицовка обожженным кирпичом. Устройство свеса кровли над стеной из кирпича-сырца должно быть не менее полуметра. Кирпич сырец может пройти стадию обжига, тогда его механическая прочность значительно возрастает. Более подробно об изготовлении кирпича – сырца в следующей части.
- Саманный кирпич отличается от обычного кирпича-сырца, лишь наличием в составе соломы. Однородная смесь из глины, песка, соломы и воды, это и есть саман — полностью экологичный состав. Из самана уже формируются кирпичи и потом проходят сушку естественным методом, но с соблюдением определенных правил, которые подробно освещены в статье о самостоятельном изготовлении саманного кирпича. Для жаркого и сухого климата, это самый оптимальный вариант при строительстве небольшого домика, в котором, даже в жару не будет душно.
- Керамический кирпич – это кирпич-сырец, который прошел цикл обжига в специальной или самодельной печи. Как изготовить обожженный кирпич самостоятельно, обустроить печь для обжига кирпича прямо на своем загородном участке можно ознакомиться здесь.
Эти виды кирпича имеют одну основу, общие технологии отлива/формирования. И первая задача для тех, кто решил изготовить кирпичи самостоятельно – это найти глину в нужном количестве, поэкспериментировать с пропорциями.
Глина -> Кирпич -> Печь
В данной статье я хочу описать свой опыт по работе с глиной, изготовление из неё кирпичей (в формате 1:6) и создание уменьшенной модели типовой отопительной печи ПТО-2300
.
Введение
Начнем с детства. Я вырос в доме с печным отоплением. Рубка дров, топка печи, языки пламени в топке, шум ветра в трубе зимой, нюансы регулировки тяги поддувалом и печными заслонками я вобрал в себя с малых лет. Вернуться к возможности снова посидеть у огонька, подбросить дровишек удалось лишь в взрослом возрасте. В это же время родилось желание разобраться с конструкцией печей; их видами и предназначением; особенностями эксплуатации; отличием и преимуществами/недостатками одного типа отопления от другого.
Уменьшенный формат, некая миниатюризация, выбрана осознанно — при том же познавательном эффекте мы выигрываем в сроках, объемах используемых материалов, прилагаемых усилиях, затратах на транспортировку, требуемых площадях и т. п. А увеличить масштаб можно всегда.
Глина
Древнейший природный ресурс, открытый человечеством. Из нее строили все, что угодно: стеновые и кровельные материалы, печи, дома, конструкции и сооружения, бытовой и кухонный инвентарь, игрушки, поделки, произведения искусства. Есть она везде, добыть её можно в любой местности, имеющиеся запасы огромны.
За несколько месяцев исследований мне удалось найти в ближайших окрестностях три глиняных карьера (и ещё о трех-четырех потенциально-возможных я узнал, но не посещал). В них я накопал глину разного качества и цвета. Ещё два вида очищенной профессиональной глины для лепки я приобрел в магазине. Цветовая палитра глин в природе очень разнообразна — от белой и черной — до всего спектра красно-желтой, а так же зеленой, синей и т. п. Кстати, зеленая глина встретилась мне первой всего лишь в 200 метрах от дома!
Самое важное, если вы начнете добывать глину самостоятельно — это её очистка от песка, органических примесей, мусора и иных включений. Для обозначения этого процесса придуман специальный термин — отмучивание. Технология очень проста: накопанную глину растворяют в воде и пропускают через ряд сит с все более и более мелкой ячейкой. Крупные частицы отделяются, а на выходе имеем взвесь с мелкодисперсными частицами глины. После отстаивания, слива лишней воды и окончательного высыхания глины получаем сырьё для дальнейших экспериментов.
Хранить готовую глину в полиэтиленовых пакетах (без потери нужной влажности) можно годами. А так этот продукт не портится вообще — со временем она становится лишь лучше.
Кирпичи
Слепив несколько кирпичей вручную, я понял, что это излишне трудоемкий путь. К тому же разброс по размерам получался слишком критичным. Надо было браться за изготовление формы, вводить стандарты.
Параллельно с изготовление формы я «прочесывал» Интернет, статьи и книги на предмет того, по какой технологии можно массово и быстро делать кирпичи. Самая древняя и простая — ручная формовка. Экструдирование глиняной массы при помощи шнеков или гидравлических толкателей тоже рассматривалось, но эти слишком амбициозные планы были оставлены на будущее 
Прикинул, что на печь требуется около 300 полных кирпичей (или, примерно 500 с половинками, четвертинками и прочими частями). Стандартно, за час-полтора у меня получалось делать около 20-25 кирпичей. Т.е. около 18-22 вечера за трамбовкой глины в форму и выпрессовыванием готового изделия на полку для сушки — и полный комплект изделий для сборки печи готов!
Я использовал достаточно плотную, твердую глину, разравнивал все складки-неровности, параллельно нарезал четвертинки-половинки (и ещё прикидывал потребность в них). Поэтому данный процесс и растянулся. Поштучное единичное производство — самое времязатратное.
Закон «Квадрата — куба»
Выбрав уменьшенный масштаб кирпичей я на практике прочувствовал закон «квадрата — куба», который гласит:
Если физический объект увеличить в размерах при сохранении неизменной плотности материала, из которого он изготовлен, его масса увеличится пропорционально коэффициенту увеличения в третьей степени, в то время как площадь его поверхности — квадрату масштабного множителя.
Пример
: Реальный стандартный кирпич имеет размеры 250х120х65 мм и массу 3600 грамм. Плотность кирпича получается равной 1846 килограмм на метр кубический. Уменьшим его размеры примерно в 6 раз. Получим линейные размеры 42х20х11 мм и массу равную 17 граммам.
Т.е. изменение линейных размеров в соотношении 1:6 привело к изменению веса в соотношении 1:211. Эксперимент может повторить у себя дома любой желающий.
Выводы практические (применительно к моему эксперименту) — масса всей модели печи составит не более 5-6 кг. Что очень удобно для постройки, переноса и хранения. Кирпичи подобных размеров еще не миниатюрны (пинцет и лупа не нужны), но уже и не «циклопические» — таскание лишних тяжестей и выделение полкомнаты на «стройку» не потребуется. Все собирается быстро и удобно на столе или подоконнике.
Обжиг
Обжиг — пока не трогаю. Для кладки с избытком хватает прочности кирпича-сырца. Обжиг же требует доступа к огню, печам. Говоря языком IT — эти работы можно выделить в отдельную подсистему и исследовать позже. А пока считаем, что в методе Обжиг()
стоит временная «заглушка», которая всегда возвращает «true».
Печь
Я начал создание печи с изучения теоретического и практического опыта человечества. По данной теме уже все давно детально проработано — топливо стоит дорого и сжигать его затратно (во всех отношениях). Поэтому люди пришли к ряду оптимальных конструкций, позволяющих получать максимум тепла с единицы дров, угля, торфа и т. п.
В качестве образца я выбрал типовую отопительную печь ПТО-2300
Конструктивные параметры:
- масса — 1260 кг
- площадь теплоотдающих поверхностей — 5,5 м. кв.
- конвективная система — колпаковая
- дымовая труба — насадная
- вид отделки — расшивка
Функциональные параметры: Теплопроизводительность (с топливником для дров):
- при однократной топке — 1400 Вт
- при двукратной топке — 2300 Вт
Теплопроизводительность (с топливником для антрацита):
- при однократной топке — 1600 Вт
- при двукратной топке — 2500 Вт
Расход материалов:
- кирпич керамический — 210 шт.
- кирпич шамотный — 76 шт.
Применительно к отопительным печам ситуация выглядит следующей: стоит различать топливник (место где происходят процессы горения с образованием тепла) и теплообменник (места, в которых происходит отъем тепла от нагретых газов).
Топливник, как правило, делается из шамотного кирпича (в моей модели это кирпич белого цвета), а теплообменник (или система каналов, массив печи, запасающих тепло) — из красного кирпича. Необходимость применения шамотного кирпича вызвана высокими температурами, образующимися при горении.
Под разные виды топлива требуется топливник разных размеров, формы и конструкции. И разная подача воздуха. В случае сжигания каменного и бурого угля, торфа требует топливник поменьше и обязательно наличие поддувала — подача воздуха снизу, через колосники.
Я проектировал печь под дровяное отопление, поэтому взял размеры топливника побольше и выбрал подовый тип сжигания дров. В нашей местности бытовые печи углем и торфом не топят (их попросту нет в наличии) — используют исключительно дрова.
Сама кладка очень проста. Если не использовать связывающий раствор, а просто набирать конструктив печи по рядам, конечно. Кирпичик к кирпичику, кирпичик к кирпичику… Мы ведь делаем модель, а не реальный образец, верно? Значит о расшивке швов можно не беспокоиться. К тому же, возможно в будущем захочется обжечь эти кирпичи или использовать их в другом проекте.
Кстати, печники говорят, что правильно спроектированная печь не требует раствора для того, чтобы все её элементы держались вместе, единой монолитной конструкцией. Т.е. заделка швов нужна лишь для обеспечения герметичности и защиты людей от поступления продуктов сгорания в жилое помещение.
Внизу печи я сделал шанцы
— сообщающиеся с помещением небольшие тепловоздушные каналы в подтопочной части, через которые циркулирует воздух обогреваемого помещения. Шанцы повышают теплоотдачу печи и устраняют перегрев пола, на котором установлена печь.
Фурнитура
Изначально я хотел фрезеровать топочную и прочистную дверцу из дюралюминия, а вьюшечные задвижки вырезать из жести. Потом передумал и быстро собрал и склеил эти детали из картона. Попасть в размеры и подогнать внешний вид по этой технологии намного проще и быстрее. Покрываем все глянцевой краской из баллончика, ждем высыхания — получаем нужные нам изделия.
Колосниковая или подовая печь?
Изначально, в давние времена, все печи строились подовыми. В процессе эволюции человек усовершенствовал печь добавив в неё колосник (для сжигания разного вида топлива). По поводу того, какую печь строить — колосниковую или подовую ведутся жаркие дискуссии.
В колосниковых топках дрова укладываются на колосник (колосниковую решётку). Колосник, соответственно, служит дном топки. Через колосник подаётся первичный воздух для горения на топливо.
В подовой печи дрова укладываются на под. Подом называют глухой пол топливника. В подовой топке первичный воздух подаётся через дверцу топливника.
Я открыл ряд преимуществ
именно
подовой топки
(по сравнению с колосниковой, при использовании дров в качестве топлива):
- из печи исчезает холодное ядро (воздуховод под колосником). Весь массив печи прогревается более равномерно
- дрова сгорают почти полностью, выше КПД, больше тепла получаем
- образуется меньше сажи и золы
- низ печи нагревается не только пламенем но и тлеющими углями
- обеспечивается низкий уровень конденсата в дымоходе, не течет деготь. Нет поступления в трубу несгоревших частиц топлива.
- горение в этом случае происходит сверху вниз, топливо сгорает медленнее, равномернее, т.к. горит только верхний слой, а не вся масса (как при колосниковом горении)
Проектирование в 3D
Перед началом работ я сделал полную модель печи в программе трехмерного моделирования. Я пользуюсь FreeCAD (но подойдет любая другая, конечно). Это дало возможность увидеть предстоящий «объем работ», изучить нюансы кладки, представить трудоемкость отдельных операций и визуализировать желаемый результат. И, конечно, сам процесс 3Д проектирования мне очень понравился сам по себе.
По срокам: на создание модели печи ушло четыре-пять вечеров (по полтора-два часа работы в среднем). И это с учетом отработки технологии виртуальной кладки. Во второй раз, думаю, я справился быстрее. К сравнению, на саму реальную работу я потратил раз в десять больше времени. Налицо преимущества трехмерного моделирования и проектирования.
Если нет возможности воплощать задумку вживую — можно сделать её виртуально. Мозгу все равно, работать ему с образом или его реальным воплощением. Удовольствие (эндорфины) мы получаем почти то же самое.
Заключение
В жизни всегда есть место для мечты, воплощения ваших уникальных задумок и экстраординарных проектов. Живите полной жизнью, не бойтесь отпустить свою фантазию в полет и последовать за ней.
Какая глина необходима для изготовления кирпича
Термин «жирная», пластичная глина получила за характерный блеск на срезе пласта глины. Матовый, ровный срез – глина чуть меньшей пластичности. Шероховатый срез говорит о небольшой пластичности – такую глину используют без добавления отощителя. В остальных случаях используются добавки.
Для изготовления кирпича не годится слишком жирная или, наоборот нежирная (тощая) глина. Жирная глина долго сохнет, дает сильную усадку, коробится, и после сушки на кирпичах проявятся дефекты в виде трещин. Кирпич из тощей глины не будет обладать прочностью, недостаток пластичности помешает формовке кирпича, такой строительный материал менее морозоустойчив. Рассмотрим несколько методов определения «жирности» глины.
Предварительно, как и перед определением пластичности, так и перед рабочим замесом глину следует очистить от посторонних примесей, особенно от включений известковых пород, если кирпич будет проходить обжиг.
Особенности глиняного раствора для кладки печи
Для возведения кирпичной печи применяется пластичный глиняный раствор. В большинстве случаев такая смесь готовится в равных пропорциях. То есть 1 часть глины смешивается с равной пропорцией песка. При этом воды в такой раствор наливают незначительное количество – приблизительно четверть от объёма глины.
Хочется отметить, что при правильном приготовлении раствора он будет иметь хорошую пластичность и нормальный процент жирности. При этом кладка кирпича на таком растворе будет качественной, а швы между рядами, тонкими. Благодаря тонким швам они не будут растрескиваться, а печь прослужит очень долго. Качественно приготовленная строительная смесь в будущем не высыпается на стыках и легко выдерживает воздействие высоких температур.
По советам опытных строителей-печников, очень важно использовать качественную воду. Так, при использовании жёсткой воды качество глиняного раствора сильно ухудшается. Идеальной для замешивания раствора для кладки печи считается речная или дождевая вода. И как, выяснилось, на практике, этот момент в значительной мере влияет на качество строительной смеси.
Как определить жирность глины
Первично есть два способа определения степени жирности:
- Первый способ довольно прост. Разведенная водой до консистенции сметаны глина тщательно перемешивается деревянной палочкой. И толщина налипшей на палочку глины будет барометром ее жирности. Оптимальный слой, это2 мм, налипший сгустками. Чрезмерно жирная глина налипнет более толстым слоем, а тощая – нежирная, лишь замажет палочку слоем до 1 мм.
- Второй способ предполагает замесить немного глины с водой до состояния пластилина. Когда глиняное тесто перестает прилипать к рукам, формируем ровный шарик (5 см в диаметре) и кладем его на гладкую поверхность. Задача: медленно расплющить шарик ровной досточкой — до середины диаметра.
Шарик из очень тощей глины рассыплется, появление трещин с краев будет говорить о мало-пластичном составе. А очень жирная, пластичная глина, будет напоминать аккуратную лепешку без трещин. Однако, изделия из такой глины, в том числе и кирпичи, легко лепятся, красиво формуются, но в процессе сушки сильно деформируются, трескаются.
Как правильно определится с пропорциями добавок в глину для самодельного кирпича
Чтобы быть уверенным в нужной пластичности глины и спокойно приступать к собственному производству кирпича, эксперимент следует продолжить (а кто говорил, что будет легко и просто?). Но это лишь в том случае, если первые испытания показали, что глина жирная и нуждается в добавке песка. Если глина слишком тощая, то следует искать жирную глину и смешивать ее с вашими заготовками. В любом случае, необходимо определится с пропорциями добавок.
В кустарном производстве в качестве добавок чаще используется песок, шамот (отощающие добавки), опилки (выгорающие добавки для обожженного кирпича), солома (для саманного кирпича).
Пропорции, состав добавок в массу придется определять опытным путем. Для этого готовим несколько порций из одинакового объема глины, но с разным соотношением добавок. Здесь важно не запутаться и записывать применяемые пропорции. Далее следует замесить каждую пробу, добавляя воду до пластичного состояния.
Из каждой пробы делаем шарик и лепешку. После естественной сушки в течение нескольких суток, образцы, не выдержавшие сушки и растрескавшиеся, уже не прошли первичный отбор. Слишком жирным остался состав. Второй тур проводим бросанием с высоты 1 метр на пол тех образцов, которые не растрескались при сушке. В тех образцах, что не выдержали испытания на прочность, глина получилась слишком маложирной. Образцы, что достойно выдержали испытания сушкой и на механическую прочность, будут служить вам эталоном процентного содержания добавок.
Об изготовлении каждого вида кирпича можно прочитать в следующих статьях блока «Кирпич своими руками», а наша строительная компания напоминает, что с нашей строительной бригадой любые работы будут продвигаться быстрее. А дом, утепленный эковатой, всегда теплый, уютный и экологически безопасный.
Использование глины с опилками в качестве утеплителя
Плюсом глины с опилки как утеплитель является то, что он препятствует потери тепла в зимний период, и способствует сохранению приятной прохлады в помещении летом.
Одним из главных преимуществ такого средства утепления, как глина с опилками, заключается в том, что такой вариант можно использовать практически в любой местности: и там, где большую часть времени стоит жара, и там, где температура падает до критически низких температур. Глина вперемешку с опилками не только препятствует потери тепла в зимний период, но и способствует сохранению приятной прохлады в помещении летом. Помимо уникальных тепло- и гидроизоляционных свойств, этот материал является очень долговечным, и в то же время экологически чистым. Некоторые частные застройщики отдают предпочтению глине именно из-за ее безопасности в экологическом плане, ведь далеко не все современные строительные материалы заслуживают доверия в этом плане и могут использоваться для отделки внутренней части помещения.
Однако стоит отметить, что крепление дома с помощью глины, перемешанной с древесными отходами, – это далеко не самый простой способ утепления. На эффективность утепления с помощью глины и опилок влияет много факторов. Во-первых, очень важно правильно приготовить смесь, так как при нарушении пропорции готовый материал не будет схватываться и соответственно очень быстро обсыплется. Во-вторых, необходимо правильно наносить утеплитель на стены, чтобы добиться максимального эффекта.
Глина с опилками используется в основном для утепления потолка, то есть в области, где на покрытие не будет значительной нагрузки.
В случае если планируется утепление стен, лучше использовать вместо мелких опилок камыш или солому. Считается, что предпочтительней использовать камыш, перемешанный с глиной, так как его не очень любят мыши. Все дело в том, что в этом случае солома или камыш будет служить дополнительным армированием, повышая тем самым несущую способность и прочность всего утеплительного слоя.
