Для ровного основания в большей степени подходят постелистый камень или бутовая плита, поскольку они укладываются достаточно плотно и крепко связываются с раствором.
Искусственным материалом является кирпич, который производится из глины посредством сухого или пластического прессования с последующими сушкой и обжигом. Это основной материал, из которого выполняются печи.
Помимо окислов железа, глины могут содержать крупные камнеобразные фрагменты и различные примеси, которые подлежат обязательному удалению. Примеси сульфатов и гипса после специальной обработки переходят в разряд нерастворимых. Если от них не избавляться, то на кирпиче появятся выцветы, налет, что снижает качество материала.
Чтобы получить хороший кирпич, требуется соответствующее сырье. При недостаточной обработке глиняной массы кирпич оказывается слоистым и подверженным трещинообразованию.
Есть несколько разновидностей кирпича. Это прежде всего обыкновенный глиняный кирпич (его еще называют красным, поскольку содержит окислы железа, придающие кирпичу характерный цвет), который после сушки проходит стадию обжига при температуре 800 – 1000 °С. Кирпич-сырец первоначально высушивается 8 – 12 дней, после чего подвергается обжигу, который осуществляется в три этапа: в виде выпаривания, дегидратации и спекания. На это уходит еще примерно 8 – 12 дней. Далее кирпич столько же времени отпускается, то есть постепенно остывает. Форсировать этот процесс нельзя, так как качество кирпича может резко ухудшиться.
В высушенном кирпиче-сырце еще остается много гигроскопической влаги, которая на первых стадиях обжига выпаривается. Из материала активно выделяется пар, кирпич как будто дымится. При этом необходимо строго соблюдать технологию и не допускать снижения тяги, в противном случае кирпич запаривается, размягчается и деформируется. Постепенно температура повышается до 200 °С, после чего влаги в кирпиче практически не остается.
Чтобы удалить различные летучие вещества, содержащиеся в исходном сырье (глине), необходимо осуществить дегидратацию (обезвоживание и окисление) кирпича, для чего температура увеличивается до 700 °С. При этом из глины испаряется химически связанная вода, выгорают сера и уголь, закись железа трансформируется в окись.
После названных этапов температура в камере становится еще более высокой и доводится до уровня, необходимого для обжига. Она повышается настолько, что вещества, содержащиеся в глине, расплавляются и спекаются, в результате чего глиняный брусок превращается в единое целое и приобретает соответствующую прочность. При этом глина изменяет свой цвет на красный, кирпич получается нормальной пористости, при постукивании по нему молотком издает чистый металлический звук, при падении не рассыпается, а разлетается на крупные куски, поддается колке и теске.
Но в процессе обжига в отдельных участках камеры температура превышает необходимые значения или, напротив, не дотягивает до них. В первом случае глина плавится чрезмерно, темнеет, покрывается стеклообразной пленкой. Так получается пережженный кирпич, или железняк. Он отличается повышенной прочностью, с трудом колется, плохо сцепляется с раствором и оказывается непригодным для печной кладки. Как правило, он используется для устройства фундаментов.
Кирпич, который образуется во втором случае, приобретает бледно-розовую окраску, бывает очень пористым, поэтому сильно впитывает воду, нередко покрыт тончайшими трещинами, отчего при падении рассыпается на мелкие фрагменты, издает глухой звук. Такой кирпич называется алым или недожженным. Для печной кладки он не подходит, и применение его ограничено: как правило, им выкладываются неответственные участки печи.
Нормально обожженный кирпич имеет стандартные размеры 250 Ч 120 Ч 65 мм (допуски имеются, но они незначительные, в частности для кирпича пластического прессования по длине они составляют 4 мм, по ширине и толщине – 3 мм; для кирпича полусухого прессования – 3 и 2 мм соответственно).
Кирпич весит 3,5 – 3,8 кг, по прочности на сжатие различаются следующие марки: м300, 250, 200, 150, 125, 100, 75 кг/м2.
Качественный кирпич по форме является параллелепипедом, отличается прямыми ребрами, хорошо оформленными прямыми углами, ровными гранями, без трещин, сколов и других дефектов. Объемная масса кирпича равна 1700 кг/м2. 480 кирпичей образуют 1 м2 сплошной кладки, в зависимости от толщины швов это количество может уменьшаться в той или иной степени: чем толще швы, тем это более заметно.
Кирпич от старых печей может быть использован повторно, если его качества не изменились в худшую сторону. Он обязательно сортируется, очищается от раствора и применяется для кладки фундамента и разделки труб.
Кирпич, полученный при разборке кирпичных стен, непригоден для кладки массива печи и применяется только при заложении фундамента и выполнении тех частей труб, которые возвышаются над крышей.
В топливнике печи и в первом дымовом канале температура бывает особенно высокой, и от нее обыкновенный глиняный кирпич быстро разрушается, что влечет за собой необходимость ремонтировать печь.
Поэтому для кладки в таких ответственных местах используется тугоплавкий кирпич, изготовленный из особых глин, которые отличаются высокой огнестойкостью и прочностью (как правило, по названию местности, где глина добывается, дается наименование и кирпичу). Такие качества характерны для гжельского кирпича, топливник из которого выдерживает температуру 900 – 1000° С.
Огнеупорный гжельский кирпич предназначается для футеровки топливников. В состав тугоплавкой глины входит мелкий кварцевый песок (поэтому глина называется песчанкой), при этом какие-либо щелочи отсутствуют. Кирпич из такого сырья получается ровным, прочным, огнестойким, белого цвета.
Еще более огнестойким считается боровичский кирпич, который производится из шамота – порошка из обожженной и измельченной огнеупорной глины. Кирпич, полученный из такого сырья, называется шамотным и рассчитан на температуру до 1700 °С.
Размеры шамотного кирпича отличаются от обыкновенного глиняного и составляют 250 Ч 123 Ч 65 и 230 Ч 113 Ч 65 мм.
Подовый – еще одна разновидность кирпича, который производится из огнеупорной или обыкновенной глины.
Под в печах, предназначенных для выпечки хлеба, выполняется из брусков, которые имеют такие размеры: 225 Ч 225 Ч 70 мм, что объясняется необходимостью сократить количество швов и добиться более ровной и гладкой поверхности (это облегчает перемещение форм с хлебом и другой посуды).
Не подходят для печного дела силикатный, пустотелый и поризованный кирпичи.
Еще один искусственный строительный материал – это бетонные камни, образующиеся после отвердения бетонного раствора, в состав которого входят цемент, заполнители и вода. Бетон используется для заложения фундамента под печь. В соответствии со свойствами заполнителей различаются холодные, теплые и жаростойкие бетоны.
Все компоненты бетонной массы должны быть чистыми. При наличии примесей и загрязнений материалы промываются.
Производится бетон разных марок и густоты. В зависимости от последнего свойства уплотнение бетона бывает различным. Жесткая бетонная смесь нуждается в сильном уплотнении; пластичная, то есть менее густая и более подвижная, утрамбовывается меньше; литая масса заполняет опалубку без дополнительных усилий, но ее необходимо штыковать во избежание образования воздушных карманов. Густота бетона определяется количеством добавленной воды.
Ее избыток приводит к тому, что смесь расслаивается, вследствие чего прочность бетона уменьшается.
Если в бетонный раствор положить арматурные прутки, получится железобетон.
Чтобы сэкономить цемент, в раствор вводятся заполнители, которые должны быть правильно подобраны по размеру. Если гравий, песок и щебень будут представлены фракциями разного размера, то в растворе не останется пустот. Считается, что объем пустот в песке, гравии и щебне не должен превышать 37, 45 и 50 % соответственно. Чем меньше пустот в крупном заполнителе (щебень и гравий), тем меньше понадобится песка и цемента.