Что такое футеровочный кирпич

При регулярном пользовании печью на все материалы, из которых она сделана, воздействуют очень высокие температуры. Они зависят от температур горения конкретных веществ, которые используются в качестве топлива. Конечно, стенки печки делают из огнеупорных материалов, но экстремальные термические воздействия изменяют их структуру и свойства, что приводит к постепенному разрушению. Именно для защиты от таких воздействий используется футеровка.

В каких случаях применяется

Если речь идет о небольшом очаге, который используют периодически – для обогрева дачного домика в выходной день или приготовления пищи на свежем воздухе (барбекюшницы), то здесь дополнительная защита не нужна. В таких случаях если разрушения и происходят, то они минимальны и не повредят устройству в ближайшем будущем.

Обязательная футеровка потребуется для следующих типов топочных изделий:

• Больших бытовых и промышленных.
• Предназначенных для очень длительного пользования – например, постоянного обогрева жилища.
• Жаровых камер, которые устраиваются для регулярного приготовления пищи в «русских» и других подобных печках.
• Топливных агрегатов, дымовые каналы которых устроены прямо вдоль стенок топки.
• В случаях использования высококалорийного топлива с исключительно высокой температурой горения.

Виды футеровки

Футеровочные работы проводятся прямо внутри топливника металлических, каменных и кирпичных устройств. Это можно сделать разными способами в зависимости от того, какой ожидается эффект и какие должны быть достигнуты цели:

• Возможно использование специальных защитных экранов теплоизолирующего действия. Они будут оказывать влияние на процент нагрева дымовых газов, поглощая значительную часть тепло-лучевых потоков и удаляя большую часть тепла через дымоходы.
• Применение материалов, которые возьмут большую часть теплового воздействия на себя – огнестойких с низкой теплопроводностью, замедляющих процесс нагрева материалов топки и исключающих их непосредственный контакт с огнем.

ВНИМАНИЕ! Теплоизоляционные экраны значительно уменьшают отдачу тепла, поэтому их не применяют для топок, предназначенных для обогрева помещений.

Что такое футеровка

Футеровка — это оболочка из кирпича, которая обустраивается внутри топки. Она очень устойчива к воздействию даже самых высоких температур. Это позволяет печке служить многие годы, потому что она защищена от перегрева.

Футеровку нельзя рассматривать как самостоятельный элемент, потому что она тесно взаимодействует и с материалами, из которых выложена печь, и с внутренней средой топки, в которой осуществляется процесс горения.

Футеровка может представлять собой не только выкладку из кирпича, но и из других материалов. В качестве таких материалов выделяют три вида огнеупорных веществ, различающиеся по своим химическим свойствам:

• Кислые.
• Основные.
• Нейтральные.

У них происходит разная реакция на вещества, которые возникают в процессе горения топлива.

Футеровку производят только тогда, когда будут проведены все инженерные расчеты и будет выбран материал для нее. С помощью этого расчета добиваются максимального эффекта, учитывая особенности материала и самой печи. Кроме того, футеровка защищает различные элементы печи от химического и механического воздействия.

Шахта и распар

Кладку распара и охлаждаемой части шахты (

2/3 её высоты снизу) выполняют из шамотного (> 41-42 % Аl₂О₃) или карбидокремниевого кирпича, а кладку верхней неохлаждаемой части шахты из шамота, содержащего > 39 % Аl₂О₃. Кирпичи укладывают в два—три ряда вперевязку (рис. 2б). Кладка шахты с распаром может быть толсто-, средне- и тонкостенной. В прежние годы широко применяли толстостенную кладку (толщина верха шахты 800—900 мм и до 1300 мм в районе распара) с горизонтальными холодильниками, заглубленными в кладку и служащими её опорой (расположение таких холодильников можно видеть на рис. 27). Однако в связи с тем, что холодильники расположены на расстоянии друг от друга, плохо охлаждается кожух, и после износа футеровки возникают его местные перегревы, вызывая термическую деформацию и возможность появления трещин. Кроме того, вырезы в кожухе для установки горизонтальных холодильников снижают его прочность и делают кожух менее герметичным. В связи с этим в последние годы делают тонко- и среднестенные шахты. Тонкостенная шахта (и распар) имеет в охлаждаемой части толщину кладки 230—345 мм и в верхней неохлаждаемой части 575—690 мм с охлаждением вертикальными ребристыми холодильниками (рис. 26), причем часть холодильников имеет горизонтальные выступы, которые служат опорой для кладки и способствуют удержанию гарнисажа. Среднестенная шахта имеет толщину кладки в охлаждаемой части 575—900 мм и в неохлаждаемой 700 мм, охлаждение либо комбинированное из вертикальных ребристых холодильников в сочетании с горизонтальными (как на рис. 27), либо из вертикальных ребристых холодильников, имеющих горизонтальные выступы (как на рис. 26). В распаре и охлаждаемой части шахты по мере износа кирпича образуется слой гарнисажа. С тем, чтобы уменьшить давление от расширяющейся при нагреве кладки на кожух печи и предотвратить его разрыв, между футеровкой и вертикальными холодильниками по всей высоте печи (кроме распара) предусматривают зазор в 70—200 мм, заполняемый шамото-асбестовой или пластичной углеродистой массой.

Современное печестроение предусматривает футеровку кирпичных печей огнеупорными материалами.

Вот что написано в википедии по запросу “Футеровка”:

Футеро́вка (нем.Futter «подкладка, подбой») — облицовка огнеупорными, химически стойкими (англ.)русск., а также теплоизоляционными материалами, которым покрывается внутренняя поверхность металлургических печей, ковшей, топок котлов и прочего оборудования [1] . Футеровка производится для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических, термических, физических и химических повреждений. В горно-металлургической промышленности футеровка используется для защиты оборудования, связанного с перегрузкой и перевозкой различных материалов, от ударных, истирающих и налипающих воздействий, а также для усиления огнестойкости материалов, из которых изготавливают металлургические и бытовые печи.

Разберёмся как это связано с обыкновенными бытовыми печами и что этот термин обозначает в печестроении.

Места применения футеровки в бытовых печах:

1. Футеровку применяют для топливника печи.
2. Футеровку применяют для камер дожига бытовых печей.
3. Футеровку применяют для защиты наиболее, термически, нагруженных областей печи.

Если, говорить по простому то, для бытовых кирпичных печей, футеровку желательно ставить там где огонь лижет кирпич.

Назначение футеровки в бытовых кирпичных печах.

Футеровка в бытовых печах производится для обеспечения защиты поверхностей от возможных термических повреждений.

• Огнеупорная топка в отопительном камине
• Огнеупорная топка в отопительном камине

Причины необходимости футеровки в бытовых кирпичных печах.

Керамический кирпич плохо переносит прямое воздействие огня.

При продолжительном воздействии прямого огня кирпичная кладка разрушается.

Почему раньше не футеровали бытовые печи.

• Старая Русская печь без футеровки
• Печь без футеровки сложенная полностью из огнеупорного кирпича.

Не часто, но всё ещё встречаются среди печников ретрограды считающие что футеровка для печи не нужна и некоторые даже умудряются убедить заказчиков во вреде огнеупорного кирпича внутри печи.

Основным аргументом таких умозаключений становится идея о том что в стародавние времена никакого шамота не применяли и печи стояли по 100 лет.

На мой взгляд позиция эта в корне ошибочна.

В прежние времена, в хороших печах, для топок печей использовали кирпич железняк.

Железняк это специально перекаленный кирпич. Такой кирпич не разрушается под воздействием огня.

Железняк был гораздо дороже, обычного, керамического кирпича и его, не всегда, можно было достать.

Из за дороговизны железняка многие печники использовали для топок обычный керамический кирпич и такие печи, чаще всего, не выдерживали долгого времени.

При этом раньше печи не так сильно перетапливали как сейчас.

При перетопах печь без футеровки не выдерживает и пары лет.

Особенно, больная проблема перетапливания кирпичных печей, среди дачников.

Из за невозможности соблюдения отопительного режима и непонимания принципов работы теплоёмких печей дачники топят кирпичные печи по 3-4 часа, естественно, что кирпичная кладка, не выдерживает таких нагрузок.

Особенности футеровочной защиты

В условиях регулярного использования, на материалы, из которых изготовлена печь, действуют экстремально высокие температуры, варьирующиеся от типа используемого топлива. Внутренние поверхности топки подвержены растрескиванию, а, в случае с металлическими изделиями — чрезмерный перманентный нагрев и постоянные циклы «расширения-сжатия», приводят к его постепенному разрушению. Высокие температуры образуются, как правило при использовании угля, хотя и паллеты зачастую вызывают чрезмерный нагрев.
Экстремальные температуры — не единственный фактор, негативным образом воздействующий на поверхности печей из металла или кирпича. Футеровка применяется и для:

• В качестве теплоизоляции, защищающей от колебания температур.
• В качестве защиты от агрессивной среды. (кислотных реагентов топлива).
• Защита от механических повреждений топки.
• В качестве облицовочного материала.

Нужно ли замачивать шамотный кирпич перед кладкой?

Даже у опытных печников нет однозначного ответа на этот вопрос. Однако, изучив физические свойства шамота, можно убедиться, что в некоторых случаях, перед тем, как сделать футеровку печи, увлажнять кладочный материал просто необходимо:

1. когда кладка ведётся бывшим в употреблении кирпичом. Во время предыдущего использования поры материала забились частицами пыли и кладочной смеси, и чтобы открыть капилляры в его структуре, кирпич замачивают. После того, как кирпич вынимают из ёмкости с водой, следует дождаться пока с него стечёт вся жидкость, а уже затем использовать для кладочных работ,
2. при возведении отопительного прибора в летний зной, а вот при повышенной влажности осенью или весной уже лучше кирпич не замачивать.

Основные способы футеровки

Основные способы футеровки

Важно! Качественная футеровка может быть проведена после инженерных изысканий и корректном подборе изолирующего материала.

Работы по футеровки внутренней камеры печи из металла, натурального камня или кирпича, проводятся с учетом того, какой эффект необходимо получить в итоге. Например, теплоизолирующие экраны оказывают воздействие на процент нагрева газов, выводя большую часть тепловой энергии посредством выхода потоков воздуха и продуктов горения через дымоход. Огнестойкие материалы, обладающие низкой проводимостью тепла, эффективно справляются с защитой материалов печи от теплового воздействия, принимая большую часть такового на себя, что исключает взаимодействие внутренних стенок печи с открытым огнем. Одним из основных способов футеровки – является и укладка дополнительного слоя из специального кирпича, что также способствует эффективной защите топки от чрезмерного нагрева.

Внимание! Обустройство специальных теплозащитных экранов достаточно сильно понижает теплоотдачу печи, что не рекомендуется, если изделие используется для обогрева помещения. Основой футеровки – является использование «шамотных» материалов, специально подготовленных смесей, в которых посредством длительного обжига под воздействие высоких температур, уничтожаются пластичные свойства веществ. Кроме этого эффективными футеровочными материалами являются:

• Натуральный камень из песчаника или кварца, обладающий высокой степенью устойчивости к воздействию экстремальных температур.
• Специальные «шамотные» кирпичи – изготавливающиеся по специальной технологии, с добавлением различных примесей для улучшения конечных свойств материала, например, обожженной глины. Использование таких кирпичей, довольно популярный метод футеровки, так как они могут выдерживать очень высокие температуры и, сравнительно, не дорого стоит.
• Рулонная защита: базальтосодержащие материалы, плиты из вермикулита, каолиновая бумага, вата или картон.
• Специальные растворы: шамотные огнеупорные бетоны, корундовые, силикатно-муллитовые жидкостекольные смеси разного состава.

Огнеупорный кирпич

Материалы для футеровки подбираются индивидуально, исходя из индивидуальных особенностей изделий и возможностей обустройства защиты из того либо другого материала. В условиях промышленных печей, часто используются «шамотные» кирпичи или натуральный камень. Но, в условиях частного дома, где размеры топки не позволяют укладку дополнительного слоя из этих материалов, более подходящими являются альтернативные методы теплозащиты.

Сравнительная таблица свойств материалов для футеровки

Внимание! Для проведения эффективной футеровки самостоятельно необходимо обладать соответствующими навыками или обратиться к специалистам. Футеровка с использованием кирпича

Футеровка с использованием кирпича

Футеровка из «шамотного» кирпича – один из эффективных способов защиты топки, характеризующийся невысокой себестоимостью. Для обустройства такой защиты своими руками следует придерживаться определенных правил:

• Кладка кирпича осуществляется способом «ребро на ребро» по всей длине внутренних стенок печи, не сдвигая элементы относительно друг друга.
• Заполнение швов осуществляется посредством специальных «шамотных» и глино-содержащих растворов.
• Если печь состоит из кирпича, футеровочный слой стыкуется с основным вертикальным швом, без перевязки.
• Если топка металлическая – обязательным условием является кладка с зазором между металлом и кирпичом. Это критически важный аспект для сохранения структурной целостности кладки, которая из-за циклов «расширения-сжатия» металла при нагреве, может быть подвержена постоянным механическим воздействиям.

Важно! Кирпичная футеровка подвержена растрескиванию из-за неоднородности нагрева внешнего и внутреннего слоев. Для более качественной отделки стоит особо внимательно подходить к выбору раствора для швов. Для проверки его качества следует скрепить несколько кирпичей и подвергнуть их обжигу в топке, и на руководствуясь полученными результатами, принимать решение об использовании того, либо иного раствора. Также, не рекомендуется использование «шамотных» и обычных огнеупорных кирпичей одновременно. Это может привести к нарушению целостности кладки из-за неравномерного расширения материалов при нагревании.

Футеровка металлических печей

Футеровка металлических печей

Основным нюансом при футеровке металлических печей – является расширение метала при нагревании, которое намного выше, чем у камня или кирпича. Это свойство следует учитывать при обустройстве защитного слоя. Обязательное условие – необходимость оставить зазор, который покроет люфт металла и убережет футеровочную защиту от механических повреждений и растрескивания.
Совет! Для уплотнения зазоров можно использовать полотна или жгуты из базальтовой ваты, а в нежилых помещениях подойдет и асбест.
Стоит отметить, что наиболее распространенной ошибкой при обустройстве металлических печей – является кладка кирпича, как в топке, так и снаружи изделия. Кирпич – достаточно теплоемкий материал, но в то же время, обладает низкой теплопроводностью. В результате этого большая часть тепла выводится вместе с продуктами горения через дымоход.

Внимание! Опасным последствием наружной кладки изделия из металла кирпичом, может стать и угарный газ, проникающий в помещение из-за прогорания стенок топки. Футеровка рулонными материалами

Футеровка рулонными материалами

Оптимальным способом футеровки небольших печей, чтобы сэкономить внутреннее пространство топки, может стать обустройство защиты из рулонных материалов, пластин или матов. Номинальная толщина большинства таких материалов, не превышает 1 сантиметр, а часто и того меньше: картон из каолина, например, изготавливается с максимальной толщиной в 7мм. Такой способ эффективно сохранит внутренне пространство для закладки нужного количества топлива и обеспечит беспрепятственное прохождение продуктов горения через дымоход.
Важно! Следует учитывать, что количество материалов рассчитывается с учетом их возможного линейного расширения под действием высоких температур.
Отдельные пластины материала крепятся посредством армирующих элементов, металлических штырей, вставляющихся в предварительно подготовленные пазы. Следует учитывать и очередность обустройства топки рулонными материалами: пластины кладутся сначала на дно, после на боковые стенки и в конце – на верхнюю поверхность топки.

Важно! Следует помнить, что большинство современных металлических печей имеют заводской футеровочный слой, например, отделаны вермикулитом. Дополнительное обустройство может быть выполнено базальтовым картоном.

Обмазка растворами

Обмазка растворами

В последнее время достаточно популярным методом футеровки стало – обработка поверхности топки специальными растворами на основе шамотных, муллитовых либо корундовых смесей. Такая защита характеризуется сверхтонким покрытием, которое не сложно в нанесении. Для приготовления раствора, смесь разбавляется необходимым количеством воды и доводится до желаемой консистенции. После нанесения, футеровочный слой должен быть подвержен термической обработке или, другими словами, обжигу. Можно обжечь раствор и паяльной лампой до образования затвердевшей корочки.

Срок службы защитного слоя

Срок службы защитного слоя

Футеровка – не является вечной защитой топки печи и, в зависимости от интенсивности работы, температурного режима и выбранного материала, защитный слой со временем изнашивается, вследствие чего теряется начальная герметичность.
Важно! Наиболее долго послужит качественно выполненная футеровка, обустроенная специалистами, где материалы будут нанесены правильно, равномерным слоем, без повреждений, зазоров и трещин.
Можно продлить срок службы футеровочного слоя самостоятельно, для этого стоит проверять внутреннюю поверхность топки на структурную целостность, возможные механические повреждения и, при необходимости, своевременно их устранять.