Wkłady szamotowe zainstalowane w urządzeniach grzewczych nie są nowym pomysłem. Rozwiązanie to z powodzeniem stosuje się już od co najmniej kilkudziesięciu lat. Nie byłoby ono możliwe, gdyby nie szczególne właściwości cegły szamotowej. To właśnie dzięki niej, piece te uzyskują stosowne właściwości. W poniższym artykule zastanowimy się, co to jest cegła szamotowa i jakie są jej właściwości. Przeanalizujemy również jej najważniejsze parametry i sprawdzimy, jaki jest jej średni koszt.
Co to jest cegła szamotowa
Jak sama nazwa wskazuje, szamot jest specyficzną odmianą cegły. Dlaczego specyficzną? Ponieważ w przeciwieństwie do tradycyjnych rozwiązań, cegły szamotowe charakteryzują się znacznie większą odpornością na oddziaływanie wysokich temperatur. I właśnie dzięki temu, cegły te stosuje się w miejscach silnie na nie narażonych. W czym tkwi różnica? Przede wszystkim w metodzie produkcji. Materiał wykonania cegieł szamotowych, czyli glina i łupki, będące podstawowym składnikiem szamotu (podobnie jak i zwykłych cegieł), zostają zmielone, uformowane i wypalone po raz kolejny. Dzięki temu szamot doskonale “radzi” sobie z wysokimi temperaturami, sięgającymi nawet 1 300 stopni Celsjusza. Zamiast w/w składników, można zastosować tzw. wermikulit ekspandowany. Tworzywo to również posiada właściwości izolujące, aczkolwiek – w przeciwieństwie do szamotu – nie oddaje aż tak dobrze ciepła. Szamot to oczywiście nie tylko cegły, płytki szamotowe i płyty szamotowe. To również szeroki wachlarz różnych zapraw, wykorzystywanych zarówno podczas murowania płyt szamotowych, jak i do budowy dodatkowych warstw izolacyjnych.
Cegła szamotowa właściwości
Cegły szamotowe posiadają szereg parametrów, które pozwalają określić ich przydatność nie tylko w kontekście akumulacji ciepła, ale też ich funkcjonalności i zastosowania. Oto najważniejsze parametry cegieł szamotowych:
| Gęstość | Cegła szamotowa jest z reguły cięższa od standardowej cegły. Widać to zwłaszcza na przykładzie porównania ich gęstości. Gęstość standardowych cegieł oscyluje w okolicach 0.6 – 2 kg/dm3. Z kolei cegła szamotowa ma gęstość, która waha się w przedziale 2.15 do 2.5 kg/dm3. |
| Wytrzymałość na ściskanie | Popularne szamotówki charakteryzują się bardzo wysoką odpornością na ściskanie, co przedkłada się na możliwość zastosowania ich do budowy kominków, budowie pieców kaflowych i innych urządzeniach grzewczych o stosunkowo dużych gabarytach. W przypadku tradycyjnych szamotówek, wartość tego parametru waha się w okolicy 20N/mm2. |
| Współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej | To wbrew pozorom bardzo istotny parametr, który może mieć ogromny wpływ na jakość elementów szamotowych. Określa się go dla danej temperatury (w tym przypadku jest to 1000 stopni Celsjusza) i – w przypadku szamotu – wynosi on około 0.55 procent. Jest to bardzo mało, biorąc pod uwagę wartość temperatury. Oznacza to również, że w trakcie montażu odległość pomiędzy poszczególnymi cegłami nie musi być zbyt duża. |
| Przewodność cieplna | Parametr ten określa ilość energii którą przewodzi cegła szamotowa, dla danej wartości temperatury. W przypadku dobrych cegieł, jego wartość nie przekracza 1,2 W/m*K (dla 400 stopni Celsjusza), 1,3 W/m*K (dla 700 stopni Celsjusza) i 1,4 W/m*K (dla 1000 stopni Celsjusza). W praktyce oznacza to, że cegła szamotowa jest bardzo dobrym izolatorem, co pośrednio przedkłada się na doskonałe właściwości akumulacyjne. |
| Porowatość otwarta | Porowatość otwarta określa przede wszystkim liczbę porów otwartych, które mają duży wpływ na chłonność cegły szamotowej i płytek szamotowych. Z reguły, w przypadku tych produktów jest ona stosunkowo wysoka i wynosi około 20 procent. Parametr ten jest istotny również ze względu na zastosowanie danej płyty. Przykładowo, cegła szamotowa właśnie ze względu na swoją dużą porowatość otwartą, nie może być przeznaczona jako element składowy przewodów kominowych. Cegła szamotowa ma dużą liczbę otwartych porów, przez które mogą wnikać różne zanieczyszczenia (np. sadza), całkowicie pod tym względem je dyskwalifikuje. |
| Ogniotrwałość | Odporność cegły szamotowej na działanie ognia zależy przede wszystkim od klasy cegły szamotowej. Zdecydowana większość cegieł jest produkowana w klasie Bs. Oznacza to, że cegła szamotowa może wytrzymać maksymalną temperaturę o wartości około 1700 stopni Celsjusza. Cegła szamotowa wyższej klasy (As) ma odporność na działanie ognia sięgającą temperatur nawet 1800 – 1900 stopni Celsjusza. Z kolei cegła szamotowa spełniająca wymagania klasy niższej (Cs), jest w stanie wytrzymać maksymalnie 1600 stopni Celsjusza. Niemniej, optymalnym rozwiązaniem np. do pieców szamotowych, będzie cegła szamotowa o klasie Bs, gdyż emitowana przez grzałki temperatura nie przekracza 1400 stopni Celsjusza. |
| Wytrzymałość na ścieranie | Odporność na ścieranie, to kolejny, bardzo istotny parametr cegieł szamotowych. To od niego zależy jej łatwość obróbki a także odporność na oddziaływanie cząsteczek zawartych w powietrzu (np. w dolnych partiach przewodów kominowych). W przypadku większości produktów szamotowych wykonanych w klasie Bs, parametr ten oscyluje w okolicach 30 – 35 N na milimetr kwadratowy. |
| Odporność na temperaturę | Odporność na temperaturę – to najważniejsza cecha cegły szamotowej. Z reguły ich struktura sprawdza się nawet w przypadku temperatur przekraczających 1000 stopni Celsjusza. Wysoka odporność na temperaturę oznacza, że cegła szamotowa nie utlenia się i nie pęka w tak trudnych warunkach. Duża pojemność cieplna, jest znacznie wyższa, aniżeli w przypadku innych materiałów izolacyjnych i akumulacyjnych. Pojemność ta jest na tyle duża, że umożliwia zgromadzenie ciepła nawet na kilka (lub kilkanaście) godzin pracy. Wszystko oczywiście zależy od ustawionej temperatury i liczby cegieł. Wysoka izolacyjność cieplna, dzięki której cegła szamotowa nie traci tak szybko skumulowanej w niej energii cieplnej. Ponadto, właściwość ta pozwala na wykorzystanie ich w miejscach, w których określona powierzchnia jest w istotny sposób narażona na działanie wysokich i niskich temperatur. |
| Stosunkowo łatwa obróbka mechaniczna | Dzięki relatywnie niewielkiej spoistości, cegła szamotowa, płyty i płytki szamotowe można w miarę łatwo obrabiać. Będzie to szczególnie ważne w przypadku płaszczyzn o bardzo złożonym kształcie, które trzeba wykładać cegłami o różnej, często niejednorodnej formie. |
Cegła szamotowa wymiary i waga
Cegła szamotowa nie jest jedynie wykorzystywana jako akumulacyjny nośnik energii cieplnej. Ze względu na swoje interesujące właściwości, może być ona stosowana w wielu różnych celach. Oznacza to, że konieczne staje się usystematyzowanie wymiarów poszczególnych cegieł, dzięki czemu możliwe będzie ich wykorzystanie w konkretnych urządzeniach i instalacjach.
Jeśli chodzi o wymiary, materiał jest dostępny najczęściej w kilku podstawowych formatach. Na rynku można spotkać tradycyjne cegły o wym.: 230 x 114 x 64 mm. Ten wymiar jest najczęściej spotykany i najbardziej uniwersalny ze wszystkich.
Same cegły to jednak nie wszystko. Oprócz nich, na rynku można znaleźć również płytki szamotowe, które dwa pierwsze wymiary mają analogiczne jak w przypadku cegieł. Różnią się one jednak o nich ostatnim wymiarem, czyli grubością. W zależności od wybranego modelu płytki, może ona wynosić 25 mm, 32 mm, albo 44 mm.
Czasami zdarza się, że obydwa powyższe formaty są zbyt małe, do budowy kominków (wewnętrznych płaszczyzn kominka). W takiej sytuacji, stosuje się zazwyczaj znacznie większe płyty szamotowe, których wymiary oscylują w okolicach:
- 500x300x30 mm,
- 500x250x30 mm,
- 320x210x30 mm,
- 460x230x65 mm.
Budowa konstrukcji szamotowych o tak dużej powierzchni jest w pełni zasadna, gdyż – tak jak było to wspomniane wcześniej – och rozszerzalność temperaturowa jest stosunkowo niewielka. Niemniej i tak ona występuje, co należy uwzględnić w przypadku np. murowania płaszczyzn za pomocą płyt szamotowych.
Z reguły określenie jej konkretnej masy nie jest proste, głównie ze względu na jej zróżnicowane wymiary, gęstość i porowatość zamkniętą. Standardowa cegła szamotowa (wymiary szer. 11,5cm x dł. 23cm x gr. 6,5cm), waży około 3,3 kilograma. Dla porównania, płytka szamotowa (wymiary 11,5cm x dł. 23cm x gr. 3,2cm) waży dwukrotnie mniej. Jak na tym tle wyglądają duże płyty szamotowe? Przykładowo, płyta (wymiary 500x250x30 mm) waży nieco ponad 7 kg. Nieco większe obiekty, których wymiary sięgają nawet 600x300x30 mm, ważą około 11,5 kilograma.
Zastosowanie cegieł szamotowych
Cegły szamotowe spotykamy wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z bardzo wysokimi temperaturami, przekraczającymi 1300 stopni Celsjusza. Ich doskonałe parametry izolacyjne i akumulacyjne, umożliwiają wykorzystanie ich zarówno jako formy zabezpieczenia danej powierzchni przed ciepłem, bądź też – jako środek akumulacji ciepła.
| Zastosowanie przemysłowe | Cegły szamotowe w przemyśle stosuje się zwłaszcza w branży hutniczej. Prawidłowe funkcjonowanie tzw. wielkiego pieca hutniczego, nie byłoby możliwe, gdyby nie dodatkowa, ochronna warstwa szamotu. Należy pamiętać, że elementy szamotowe produkowane dla przemysłu, podlegają bardzo restrykcyjnym przepisom technologicznym. Przestrzeganie ich gwarantuje, że konstrukcja wielkiego pieca nie wpłynie negatywnie na jakość produkowanej stali. Cegły szamotowe dla przemysłu, są najczęściej produkowane w sposób ciągły i powtarzalny, dzięki czemu możliwe jest utrzymanie ich konkretnych parametrów. |
| Zastosowania komercyjne | Cegły i płytki szamotowe wykorzystuje się również w sposób komercyjny, np. w pizzeriach. Dążenie do skrócenia czasu pieczenia, wymaga zastosowania wyższych temperatur. To zaś oznacza konieczność opalania pieca drewnem i tym samym zabezpieczenia jego struktury przed nadmierną temperaturą. Oczywiście sama cegła to nie wszystko. Równie ważne jest ich odpowiednie połączenie za pomocą ogniotrwałych zapraw. |
| Zastosowanie domowe | Jednak najczęściej ten materiał z gliny wykorzystuje się w warunkach domowych. Szamot wchodzi w skład wewnętrznej obudowy grilla, wędzarni, pieców chlebowych, budowy kominków, pieców kaflowych i instalacji kominowych oraz wielu innych konstrukcji w których występuje wysoka temperatura. Bardzo często stosuje się ją również w układach grzewczych, wykładając nią wnętrza pieców szamotowych. Cegłę szamotową rzadziej wykorzystuje się w instalacjach kominowych, co jest spowodowane wysoką porowatością i stosunkowo niewielkimi temperaturami panującymi w ich wnętrzu. |
Cegła szamotowa cena
Elementy konstrukcyjne wykonane z szamotu charakteryzują się bardzo zróżnicowaną ceną, wynikającą z ich masy, kształtu a nawet określonego zastosowania i parametrów fizykochemicznych. Jak zatem kształtują się średnie ceny tych wyrobów w największych krajowych sklepach budowlanych?
Za materiał w standardowym wymiarze 230 mm x 114 mm x 64 mm, trzeba zapłacić około 5 zł. Oczywiście mówimy tu o produktach wykonanych w klasie Bs. Wyższa klasa będzie wiązać się z wyższym kosztem, aczkolwiek nie powinien on przekroczyć granicy 5.50 – 6 złotych za sztukę.
Dla porównania, cena płytki szamotowej o podobnych wymiarach (o grubości dwukrotnie niższej) wyniesie około 3 zł. Jeszcze mniej (około 2 – 2.50 zł) kosztuje płytka szamotowa o najmniejszej grubości 24 mm. W niektórych marketach możemy trafić na nieco wyższe ceny. Niemniej, w skali kraju, ich wysokość może być wyższa od wyżej wymienionych o maksymalnie 30 – 40 groszy. Dlatego tak ważne jest, by znaleźć w miarę możliwości najtańszy produkt, który będzie spełniał wszystkie stawiane przed nim założenia.
Jak na tym tle wyglądają największe i najokazalsze rozwiązania, czyli płyty szamotowe? Za największe płyty szamotowe ( 600x300x30), trzeba będzie zapłacić około 55 zł za sztukę. Płyty mające nieco mniejsze wymiary (500x300x30) uszczuplą nasz portfel o około 45 – 50 złotych. Należy również zwrócić uwagę na płyty dekoracyjne, których rola nie ogranicza się wyłącznie do izolacji termicznej, bądź też do akumulacji ciepła. Niemniej, ich cena będzie zależna przede wszystkim od ich walorów designerskich i kolorystyki.
Ile zapłacimy za elementy szamotowe wykonywane na zamówienie?
Tutaj do głosu dochodzą przede wszystkim wymiary płyt. Im będą one większe (> 600 mm), tym trudniej będzie znaleźć na nie nabywcę. Dlatego firmy produkujące szamot o dużych wymiarach, wyceniają takie elementy w sposób dość kosztowny. Przykładowo, cena jednej takiej płyty o wymiarach 650 x 750 x 40 mm (45 kg) wyniesie około 210 złotych.
Jeszcze więcej zapłacimy za płytę o wymiarach 1000 x 500 x 100 mm, której masa wyniesie około 120 kilogramów. Cena takiego detalu wyniesie około 500 złotych, oczywiście w zależności od wykonawcy i czasu realizacji zamówienia.
Cegła szamotowa jak murować
Murowanie cegły szamotowej wygląda zgoła inaczej, niż w przypadku klasycznych cegieł pełnych czy cegieł dziurawek. Ogromne znaczenie ma tu wysoka temperatura, na którą zaprawa cementowa nie jest odporna. Na czym zatem polega ta technologia? Przed rozpoczęciem murowania z wykorzystaniem cegły szamotowej, koniecznie należy sprawdzić integralność wykorzystywanych w tym celu cegieł, płyt i płytek. Jakiekolwiek skazy na ich powierzchni, mogą w krótkim czasie doprowadzić do przedostania się ciepła bezpośrednio w głąb tak wymurowanej konstrukcji, co doprowadzi do jej stopniowego uszkodzenia a nawet zniszczenia. Warto również sprawdzić, czy poszczególne cegły i płyty są w odpowiedni sposób oczyszczone, zwłaszcza z tłuszczu. W procesie murowania cegieł i płyt szamotowych, bardzo ważne jest zastosowanie specjalnej zaprawy o podobnych właściwościach (zaprawy szamotowej). Cechą charakterystyczną zaprawy szamotowej jest brak dodatkowych środków wiążących, które mogłyby negatywnie wpływać na jej integralność np. podczas oddziaływania wysokich temperatur. Dlatego zaleca się, by po wymurowaniu powierzchni, rozgrzać ją do temperatury 900 stopni Celsjusza, w której wspomniana zaprawa zyskuje właściwości wiążące. A co, jeśli nie mamy takiej możliwości? Wtedy do przygotowanej zaprawy szamotowej dodajemy substancje, które wpływają na poprawę jej właściwości wiążących. Chodzi tu przede wszystkim o wodny roztwór szkła wodnego. Niemniej, po jego wprowadzeniu, zaprawę trzeba będzie zużyć w odpowiednim czasie określonym wcześniej przez producenta. Podczas kładzenia kolejnych płytek trzeba zwrócić uwagę na przygotowanie odpowiedniej spoiny. Zaleca się, by jej grubość była nie mniejsza niż 2 – 3 mm. Trzeba pamiętać, że tak jak inne materiały, również i materiał wykonania cegieł szamotowych zwiększa swoją objętość podczas oddziaływania wysokich temperatur. Nie należy również zapominać, że szamot nie jest odporny na działanie wody. Dlatego jakiekolwiek elementy wykonane z tego materiału, powinny być odpowiednio zabezpieczone przed działaniem wilgoci. W przeciwnym razie szybko ulegną one spękaniu i stopniowemu zniszczeniu, przyspieszonemu dzięki oddziaływaniu wysokich temperatur otoczenia.
Cegły szamotowe wciąż są – pomimo wielu lat użytkowania – jednym z najlepszych sposobów na zabezpieczenie powierzchni przed działaniem wysokie temperatury i akumulację ciepła. Stąd też tak duża popularność cegły szamotowej, znacznie wykraczająca poza zwykłe piece szamotowe. Zwłaszcza, że ich cena również jest dość korzystna, biorąc pod uwagę koszty zakupu wielu innych, izolacyjnych materiałów budowlanych.
bardzo przydatny artykuł.
poprawne określenia i przydatne parametry materiału
Niezwykle dokładnie i szczegółowo przedstawiony temat . Przeczytałam z uwagą do końca.
Autor wykazał się dużą wiedzą, jednak czasami szczegóły przytłaczają ogólny przekaz i mogą zniechęcić mniej zaawansowanych czytelników.