Отопительные печи. От фундамента до дымника
Александр Смирнов, архитектор
Существует великое множество различных конструкций отопительных печей. Однако при возведении печи любого типа необходимо соблюдать определенные, выверенные многовековой практикой правила.Первое, о чем следует сказать, – это инструменты, необходимые для осуществления нашей затеи. Поскольку работы предстоят не только кладочные, но и земляные, а также плотницкие, набор инструментов достаточно разнообразен. А именно:
Лопата штыковая – для устройства котлована под фундамент;
Лопата совковая – для приготовления цементно-песчаной смеси и кладочного раствора;
Ножовка и молоток – для изготовления опалубки фундамента;
Металлическое корыто или деревянный ящик с плотно пригнанными досками – для приготовления растворов;
Лист фанеры (бойка) размером примерно 150х150 см – для приготовления сухих смесей (цемент с песком; цемент с известью и песком);
Ведро – для воды и переноски (при необходимости) раствора;
Сито с ячейками 1х1 мм – для просеивания цемента;
Сито с ячейками 2х2 мм – для просеивания песка;
Мочальная кисть – для затирки внутренних швов кладки;
Печной молоток (молоток-кирочка) – для пробивки отверстий в кладке, а также околки и отески кирпича;
Мастерок (кельма) – для укладки и расстилания раствора, а также для подрезки (удаления лишнего раствора, выступившего из швов);
Отвес – для контроля вертикальности кладки;
Уровень универсальный – для контроля горизонтальности кладки;
Правило (ровная, тщательно остроганная деревянная рейка длиной около 150 см) – для контроля лицевой поверхности кладки;
Угольник – для контроля правильности углов кладки;
Расшивки – для придания (при желании) наружным кладочным швам определенной формы;
Рулетка, линейка, угольник и карандаш – для разметки.
ФУНДАМЕНТ ПОД ПЕЧЬ
Фундамент под печь должен быть самостоятельным, ни коим образом не связанным с фундаментом дома. В том случае, когда оба фундамента располагаются в непосредственной близости, между ними следует устроить песчаную засыпку толщиной не менее 50 мм. Кроме того, необходимо соотнести ось будущей дымовой трубы с расположением несущих конструкций дома, чтобы труба при возведении не попала в потолочные балки или стропила.
Размеры фундамента зависят как от размеров печи, так и от характеристик основания (грунта), на котором он располагается. Поскольку основную нагрузку создает дымовая труба, ее необходимо расположить таким образом, чтобы она пришлась по возможности ближе к центру фундамента. Это предотвратит несимметричность загрузки и, как следствие, возможную неравномерность осадки фундамента. В некоторых случаях выполняется самостоятельный фундамент под так называемую коренную дымовую трубу. Размеры фундамента в плане должны превышать размеры печи примерно на 6–7 см с каждой стороны.
Глубина заложения фундамента – характеристика довольно серьезная и во многом определяющая долговечность всего сооружения. На сухих и песчаных грунтах она обычно не превышает 60–80 см. На пучинистых же грунтах (каковые, как правило, в садоводствах и бывают), несмотря на повышенный расход материалов, фундамент все же стоит заложить ниже глубины промерзания (в условиях Северо-Запада – 150–160 см).
Бутобетонный фундамент
1 – подошва фундамента;
2 – фундамент;
3 – гидроизоляция
БУТОБЕТОННЫЙ ФУНДАМЕНТ
В большинстве случаев под печь устраивают бутобетонный фундамент. Рассмотрим последовательность его возведения.
Первым делом штыковой лопатой отрывается котлован с размерами в плане на 10–15 см больше, чем размеры фундамента, и необходимой глубины. Если котлован не затекает грунтовой водой и сохраняет вертикальность стенок (не осыпается), можно приступать к закладке фундамента.
На дно котлована укладывается слой щебня толщиной 10–15 см и трамбуется ручной трамбовкой, после чего уровнем проверяется его горизонтальность. Затем изготавливается деревянная опалубка. Она представляет собой ящик без дна с размерами в плане, соответствующими размерам фундамента, и необходимой высоты. Внутренние поверхности опалубки следует гидроизолировать рубероидом или обмазкой горячим битумом.
Далее опалубка устанавливается на основание, и в нее укладывается первый слой крупных (диаметром до 15 см) камней. Полости между камнями заполняют щебнем. Затем уложенный слой проливается цементно-песчаным раствором.
ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНЫЙ РАСТВОР
Здесь придется ненадолго отвлечься и сказать несколько слов о цементно-песчаном растворе. Он приготавливается следующим образом. Обычный фасованный (портландский) цемент марки 300–400 просеивается через сито с ячейкой 1х1 мм. Предварительно высушенный (в идеале – горный, но допустимо речной или морской без илистых включений) песок просеивается через сито с ячейкой 2х2 мм. Затем на уже упоминавшейся бойке устраивается так называемая грядка, состоящая из одной части цемента и трех частей песка. Грядка перелопачивается совковой лопатой до тех пор, пока не получится однородная сухая смесь. После чего ее пересыпают в корыто и, тщательно перемешивая, постепенно заливают водой до получения раствора консистенции густой сметаны. Цементно-песчаный раствор готов; вернемся к фундаменту.
ВОЗВЕДЕНИЕ ФУНДАМЕНТА
Далее возможны два варианта. Пролив первый ряд камня, можно на этом остановиться и, сделав перерыв на одни сутки, уложить следующий ряд, который также пролить раствором (и так далее, с разрывом в сутки). Если же объем фундамента относительно невелик, и есть возможность сразу получить необходимое количество товарного бетона, работу можно выполнить за один день.
Фундамент не доводится до уровня чистого пола примерно на 6–7 см. Верхний обрез проверяется уровнем на горизонтальность, выравнивается, заглаживается и закрывается полиэтиленовой пленкой. Примерно через неделю (в зависимости от погодных условий) фундамент готов к возведению кладки.
ФУНДАМЕНТНАЯ ПЛИТА НА СВАЯХ
В отечественной литературе по печному делу иногда встречаются рекомендации по устройству фундамента в виде мелко заглубленной железобетонной плиты. Мотивируется это заметным уменьшением расхода материалов и объема земляных работ. Подобный фундамент представляет собой уложенную на грунт (растительный слой необходимо удалить) плиту толщиной 12–15 см, армированную в нижнем слое. При этом, чем больше площадь плиты, тем надежнее все сооружение (что совершенно справедливо). Однако на тяжелых влажных глинистых и суглинистых основаниях плита даже весьма значительной площади вряд ли уравновесит силы морозного пучения, возникающие при промерзании грунта. Более того, даже на сухих и песчаных грунтах возможны определенные сезонные подвижки фундамента.
1 – бутобетонное основание;
2 – железобетонная плита;
3 – растительный слой;
4 – сваи;
5 – гидроизоляция
Поэтому для обеспечения большей устойчивости фундамента и, как следствие, увеличения срока службы печи, имеет смысл пойти на незначительное увеличение расхода материалов и объема работ. Можно предложить такое решение: под фундаментной плитой предварительно выполняется некоторое количество свай, на которые, в свою очередь, и опирается сама плита.
Для устройства таких свай необходимо обычным ручным буром (его можно приобрести в магазине стройтоваров или позаимствовать у соседей) пробурить цилиндрические ямы диаметром 20 и глубиной 100 см. На дно ям насыпается и утрамбовывается слой щебня толщиной 10–15 см. Затем из рубероида следует свернуть трубки (которые будут служить опалубкой) и вставить их в ямы, после чего уложить бетон до отметки низа плиты. По прошествии примерно 10 дней можно устраивать собственно фундаментную плиту.
Вне зависимости от конструкции, фундамент необходимо гидроизолировать по верхнему обрезу с целью защиты от проникновения грунтовой влаги к кирпичным конструкциям печи. Для этого на фундамент укладывается два слоя рубероида, промазанного горячим битумом.
КЛАДОЧНЫЕ РАСТВОРЫ
Приготовление кладочного раствора – дело весьма ответственное и довольно трудоемкое, от его качества также во многом зависят прочность и долговечность всего сооружения. Кирпичная кладка собственно печи ведется на глино-песчаном растворе (дымовая труба выше потолочного перекрытия – на цементно-песчаном).
Для приготовления глино-песчаного раствора лучше всего использовать синюю (кембрийскую) глину, однако если в ваших краях есть опыт применения местных печных глин, можно использовать и их. За два-три дня до начала работы глину необходимо замочить, залив водой в соотношении 1:2 для сухой глины или 1:1 – для влажной. Периодически раствор перемешивают, при необходимости добавляя воду, до получения однородной пульпы консистенции жидкой сметаны. При этом следует учитывать, что чем жирнее глина, тем на больший срок ее необходимо замачивать.
Так же, как и для цементно-песчаного раствора, здесь идеально подходящим является горный кристаллический песок, однако вполне сгодится и речной или морской с крупностью зерен 0,2–1,5 мм. Предварительно песок "отмучивают", т. е. настаивают несколько дней в воде, периодически меняя ее, пока вода не станет прозрачной. В процессе отмучивания из песка удаляются пыль, грязь и илистые включения. После окончания этого мероприятия песок необходимо просушить и тщательно просеять.
Дополнительно повысить плотность раствора можно путем включения в его состав цемента из расчета 1 (цемент):9 (песок), либо добавив поваренную соль (1 кг на ведро воды).
Кладочный раствор готовится следующим образом. Первым делом все на ту же бойку насыпают грядку из песка и цемента и тщательно перелопачивают ее. Затем получившуюся сухую смесь пересыпают в металлическое корыто или деревянный ящик и, тщательно перемешивая, заливают глиняной пульпой, доводя раствор до консистенции густой сметаны. На этой стадии добавляют поваренную соль.
Готовый раствор должен обладать необходимой пластичностью, т. е., с одной стороны, не растекаться под воздействием собственного веса, с другой – легко расстилаться и не рассыпаться на отдельные части. Проще всего проверить качество раствора можно следующим образом. Кельмой зачерпывается и укладывается на ряд кирпича некоторое количество раствора. Если раствор прилипает к кельме – он слишком жирный, и необходимо добавить песка и воды. Если раствор плохо расстилается – он слишком тощий, т. е. следует добавить глиняной пульпы. Поэкспериментировав с несколькими замесами, можно точно определить необходимое соотношение имеющихся исходных ингредиентов.
ОБРАБОТКА КИРПИЧА
Прежде всего следует определиться с геометрией и видом кирпича, применяемого для кладки печей. Как известно, размеры обычного (стандартного) кирпича составляют 250х120х60 мм. Самая большая плоскость (250х120 мм) называется постель. Боковая плоскость (250х65 мм) – ложок. Торцевая (120х60) – тычок.
Для кладки печей используется полнотелый красный (керамический) кирпич. Он должен быть хорошо обожжен, без недожога (рыжий, крошащийся) или пережога (малиновый, звенящий), т. н. печной кирпич. Можно использовать и старый из разобранных печей и стен, однако при этом необходимо отбирать кирпичи без дефектов.
По возможности, топку хорошо бы выложить из огнеупорного (шамотного) кирпича. Но при этом следует учитывать, что керамический и шамотный кирпич имеют различные коэффициенты температурного расширения, и перевязывать их недопустимо, т. к. это может в конечном счете привести к разрушению печи.
В процессе кладки печи приходится использовать не только целые кирпичи, но и их доли. На порядовках (подробные чертежи, по которым ведется кладка) эти доли имеют свои условные обозначения.
Производить околку кирпича следует очень аккуратно. Небрежность в этом ведет к его порче и, как следствие, к необоснованному повышению расхода материала.
Прежде чем приступать непосредственно к околке, необходимо с помощью линейки и угольника произвести разметку по всем плоскостям кирпича. Затем по нанесенным разметочным линиям заостренной частью кирочки в кирпиче прорубают канавки глубиной около двух мм. После этого, держа кирпич на весу, кирочкой наносят легкие удары вдоль канавок. И, наконец, все так же, держа кирпич на весу, резким ударом по его ребру производят околку. При необходимости такой же удар наносят и по второму ребру.
Плоскость скола, как правило, не получается достаточно гладкой, поэтому ее необходимо дополнительно обработать. Крупные неровности удаляются кирочкой, мелкие – шлифуются наждачным камнем или другим кирпичом.
Кирпичи со сколами в углах, образованных ложковой и тычковой плоскостями, необходимо выбраковывать. Объясняется это тем, что в процессе кладки эти полости заполняются толстым слоем раствора, который при топке печи выкрашивается, образовывая тем самым сквозные дыры в кладке. Негерметичность же кладки приводит к проникновению в отапливаемое помещение угарного газа, что может закончиться весьма плачевно.
Перевязка углов в полкирпича
1 – тычок;
2 – ложок
Перевязка углов в четверть кирпича
1 – тычок;
2 – ложок
Проход домовой трубы через крышу.
1 – корыто из
кровельного железа;
2 – песок или мятая глина;
3 – “выдра”;
4 – скрутка из металла;
5 – кровля
ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА КЛАДКИ ПЕЧИ
Первое, что следует иметь в виду, – это наличие множества пор в теле кирпича, вследствие чего он активно высасывает воду из кладочного раствора. Обезвоженный же раствор теряет необходимую пластичность и в дальнейшем перекаливается в процессе эксплуатации печи. В результате уменьшается плотность швов и прочность кладки, в печи появляются щели и сквозные отверстия.
Во избежание этого, каждый кирпич следует перед укладкой погрузить на некоторое время в емкость с водой. Когда он наберет необходимое количество влаги (об этом свидетельствует прекращение бурного выделения пузырьков воздуха), можно пускать кирпич в дело.
В большинстве случаев кладку простейших печей ведут в половину или в четверть кирпича, причем первое предпочтительнее. Ряды и углы кладки необходимо перевязывать, т. е. за счет чередования в углах ложковых и тычковых частей смещать по горизонтали кирпичи каждого последующего ряда относительно предыдущего.
Кладочный раствор расстилается мастерком слоем в 5 мм сразу на весь ряд и выравнивается. При укладке каждого последующего в ряду кирпича на его торцевую грань также наносится раствор. Подготовленный кирпич помещают на слой раствора, прижимают к соседнему и "осаживают" (вдавливают рукой или пристукивают рукояткой кельмы).
Здесь следует заметить, что в процессе кладки топливника расстилать раствор лучше не кельмой, а рукой. При этом появляется возможность почувствовать на ощупь и удалить мелкие камушки, комки глины и прочие твердые включения, что повысит однородность раствора и качество кладки.
После укладки 4–5 рядов раствор, выдавленный из швов, подрезают (удаляют кельмой), а внутренние поверхности печи вдобавок к этому затирают мочальной кистью или мокрой тряпкой. Последняя операция очень важна, т. к. при эксплуатации печи внутренние наслоения раствора осыпаются и могут уменьшить площадь дымоходов или вовсе закупорить их. По этой же причине нельзя оштукатуривать печь изнутри.
Место прохода дымовой трубы через крышу должно быть выполнено с учетом противопожарных требований и защищено от возможных протечек. Для обеспечения огнезащиты перекрытия и кровли устраивается преграда, а для заделки кровельного ковра – напуск "выдра". Отверстие трубы должно быть защищено от осадков. Это довольно часто делают с помощью фигурных жестяных дымников.
В процессе выполнения кладочных работ необходимо постоянно вести контроль за правильностью геометрических размеров с помощью угольника или измерением диагоналей шнуром (диагонали должны быть равны). Кроме того, следует контролировать вертикальность кладки отвесом и горизонтальность – уровнем.
При недостатке опыта в производстве кладочных работ стоит подстраховаться и наиболее ответственные участки сначала сложить насухо, и только убедившись в отсутствии ошибок – на раствор.
СУШКА ПЕЧИ
Завершающим аккордом в нашей затее является просушка возведенной печи. Этот этап не менее ответственен, чем все предыдущие. Существуют два способа сушки.
Первый и наиболее правильный – естественный. Он заключается в следующем. В течение 10–15 суток окна и двери в помещении, где находится печь, оставляют открытыми. Все дверцы, вьюшки и прочистные отверстия печи также необходимо открыть. По прошествии указанного времени, когда на наружных и внутренних поверхностях печи исчезнут темные сырые пятна, а вьюшке и задвижках – следы конденсата, сушка считается законченной.
Если по каким-либо причинам (к примеру, по погодным условиям) естественная сушка невозможна, прибегают к другому способу – искусственной сушке. Для этого печь периодически протапливают, постепенно увеличивая количество топлива. Сначала это стружки, солома и лучина. Затем щепки и некрупные поленья. И, наконец, настоящие дрова. При этом следует учитывать, что на данном этапе длительность единоразовой протопки должна быть около 30 мин.
При искусственной сушке температура наружной поверхности печи не должна превышать 50 град. С. После каждой протопки все печные приборы необходимо оставлять открытыми.
В заключение следует отметить, что каждый из вышеописанных этапов – в своем роде определяющий в процессе строительства печи. Залогом успеха являются: непременное следование чертежам и порядовкам; соблюдение всех необходимых пропорций при приготовлении кладочного раствора; тщательная обработка кирпича; аккуратность при ведении кладки и правильная последовательность проведения работ.