Для изготовления шамота применяются огнеупорные глины, каолин, которые подвергаются обжигу при температуре 1300–1400 °C, после чего измельчаются. Предпочтительно, чтобы зерна шамота имели остроугольную форму. При введении шамота в глину материал приобретает ряд положительных свойств: у него уменьшаются усадка и усушка, повышается термическая и химическая стойкость.
При производстве шамотных изделий или огнеупорного раствора вместо песка в огнеупорную глину вводят 30–70 % шамота (иногда до 93 %).
Гравий относится к осадочным крупнообломочным горным породам, представленным в виде округлых частиц, что ухудшает его связь с вяжущими материалами. Гравий бывает мелким (размер зерна от 5 до 20 мм), средним (20–40 мм) и крупным (80 — 150 мм).
Щебень — сыпучий материал, полученный в результате дробления горных пород, гравия и пр. Его частицы отличаются угловатой формой и шероховатыми поверхностями, благодаря которым он хорошо сцепляется с вяжущими.
Гравий и щебень вводятся в состав бетонных растворов и используются для заложения фундаментов, в том числе и под печи.
Вода — еще один компонент, который используется в печном деле. Она должна быть чистой, не содержать солей, кислот, щелочей. Использования жесткой воды лучше избегать, особенно это касается воды из луж или других загрязненных источников.
При кладке печей применяются как естественные, так и искусственные материалы. К первым относится бутовый камень (это общее название таких каменных пород, как песчаник, известняк, туф и др.), из которого чаще всего выполняется фундамент. Бутовый камень подразделяется на несколько разновидностей:
1) рваный, не имеющий определенной формы;
2) булыжник;
3) постелистый;
4) бутовые плиты.
Бутовый камень бывает легким и тяжелым. Если он получается из легких пород, таких как ракушечник, известняк или вулканический туф, то его прочность на сжатие составляет для первого 4 — 50 кгс/м2, для последних — 35 — 150 кгс/м2. Для камней из тяжелых пород этот показатель колеблется в пределах 100 — 1000 кгс/м2.
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 °C. 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 °C, 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 °C. 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.