ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО КУЛЬТУРЕ И КИНЕМАТОГРАФИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ»

Кафедра общей химической технологии и промышленной экологии

Курсовая работа

По Общей Химической Технологии

на тему: «Производство строительного кирпича».

Выполнила студентка группы 334 Сержантова Т.В.

Проверил Митрофанов В.В.

Санкт- Петербург

2006

Содержание.

1. Что представляет собой кирпич. Немного истории………………………………………..3

2. Краткие сведения о геологии и составе глинистых пород………………………………...3

3. Пластичность и консистенция глинистых пород..…………………………………………5

4. Отощающие добавки…………………………………………………………………………7

5. Материалы для производства кирпича. Технология подготовки глин…………………...8

6. Водозатворение и формование сырца……………………………………………………...10

7. Сушка сырца………………………………………………………………………………….11

8. Приближенная оценка влажности сырца…………………………………………………..13

9. Набухание…………………………………………………………………………………….14

10. Обжиг кирпича……………………………………………………………………………...16

11. Сорта кирпичей……………………………………………………………………………..16

12. Оборудование для производства кирпича……………………………………………...…19

13. Брак кирпича………………………………………………………………………………..21

14. Список литературы…………………………………………………………………………24

Что представляет собой кирпич. Немного истории.

Как следует из Большой Советской Энциклопедии, “строительный кирпич - искусственный камень правильной формы, сформированный из минеральных материалов и приобретающий камнеподобные свойства после обжига или обработки паром. По виду исходного сырья и по способу изготовления различают силикатный кирпич (известково- песчанный ), получаемый автоклавным способом, и глиняный обожженный (обыкновенный и лицевой ).”

В бывшем Советском Союзе главным образом производили кирпич размером 250х120х65 мм, а также 250х120х88 мм ( т.н. полуторный ). В зависимости от предела прочности при сжатии ( в кгс/см2 или МПа) кирпич подразделяют на марки 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300.

Кирпич является самым древним строительным материалом. Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необожженный кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резанной соломы, применение в строительстве обожженного кирпича также восходит к глубокой древности ( постройки в Египте, 3-2-е тысячелетие до н.э. ). Особенно важную роль играл кирпич в зодчестве Месопотамии и Древнего Рима, где из кирпича ( 45х30х10 ) выкладывали сложные конструкции, в том числе арки, своды и т.п. Ярким примером использования кирпичного строительства в России времён Иоанна 3 стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера. “... и кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырём, в Калиникове, в чём ожигать кирпич и как делать, нашего Русского кирпича уже да продолговатее и твёрже, когда его нужно ломать, то водой размачивают. Известь же густо мотыгами повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножом невозможно расколупать”. До 19-го века техника производства кирпича оставалась примитивной и трудоёмкой. Формовали кирпич вручную, сушили только летом, обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине 19-го века были построены кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вальцы, глиномялки. В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200млн. шт. в год.

Краткие сведения о геологии и составе глинистых пород.

Основным сырьем для производства стеновых керамических изделий являются глинистые породы, представляющие собой механическую смесь глинообразующих минералов и примесей.

Данные химических анализов показывают, что глинообразующие минералы состоят главным образом из камнезема, глинозема и воды. Они представлены обычно такими глинистыми минералами, как алофан, каолинит, галлуазит, монтмориллонит, бейделлит, иллит или гидрослюда, хлорит и др. Кроме перечисленных минералов в глинистых породах присутствуют также в разных количествах неглинистые минералы- кварц, кальцит, полевой шпат и др. Нередко в них содержатся органические вещества и растворенные соли.

Рентгенографические исследования глин показали, что глинистые минералы имеют кристаллическое строение. Именно минеральный состав этих кристаллов и относительное их содержание в породе определяют как природу, так и ее физические свойства.

Глинистые породы- это обычно рыхлые образования, обладающие способностью переходить при увлажнении в пластическое состояние, т.е. легко формоваться и сохранять приданную им форму. После сушки и обжига такая глинистая масса превращается в очень стойкий и прочный каменистый материал, обладающий высокой структурой связью. Именно на этих характерных свойствах глинистых пород основана технология керамических изделий.

Глины являются продуктом разрушения горных пород и по своему происхождению делятся на первичные и вторичные. К первичным относятся глины, образовавшиеся на месте в результате физико-химического выветривания материнских пород. Такие глины носят название элювиальных. Ко вторичным относятся глины, перенесенные и отложенные на новом месте: перенесенные водой- аллювиальные, ветрами- эоловые, ледниками- ледниковые (моренные), сместившиеся по склонам- делювиальные. Глины, используемые для строительных целей, являются исключительно вторичными образованиями.

В зависимости от минерального состава глинистых частиц глины делятся на мономинеральные и полиминеральные.

Мономинеральные глины состоят в основном из одного минерала. К ним относятся, например, каолинитовые огнеупорные глины, в которых глинообразующие минералы представлены почти целиком минералом каолинитом (боровичские, латненские глины и др.).

В полиминеральных глинах комплекс глинообразующих минералов состоит из нескольких минералов: каолинита, гидрослюды, монтмориллонита и др. В природе чаще встречаются полиминеральные глины, относящиеся к низким сортам и используемые главным образом для изготовления изделий стеновой керамики.

В практике производства строительного кирпича к качеству глин во многих случаях не предъявляется высоких требований. На первое место обычно ставится экономическая целесообразность их добычи, т.е. благоприятные геологические и горнотехнические условия залегания. Главным образом, обращают внимание на близость месторождения к предприятию, возможность добычи их открытым способом, небольшую вскрышу, отсутствие обводненности и рыхлую структуру.

Глинистое сырье для керамической промышленности классифицируется по следующим основным качественным признакам (ГОСТ 9169-59): огнеупорности, содержанию красящих окислов в прокаленном состоянии, пластичности, содержанию крупнозернистых включений.

В производстве кирпича обычно используют легкоплавкие глинистые породы с огнеупорностью ниже 1350⁰ С, обладающие необходимой пластичностью и связующей способностью.

Однако на глинистое сырье, используемое при производстве кирпича, отсутствуют ГОСТы, технические условия и кондиции, утверждаемые в обычном порядке. Иными словами, к качеству сырья для изготовления глиняного кирпича не предъявляют строго определенных технических требований. Пригодность его определяют по качеству готовых изделий. Сырье считают пригодным, если из него получают изделия, отвечающие требованиям соответствующих ГОСТов.

Для производства кирпича качество глинистого сырья с достаточной полнотой можно оценить по двум основным признакам- гранулометрическому составу и пластичности. Гранулометрическим составом принято называть весовое содержание в породе частиц разной крупности, выраженное в процентах по отношению к весу сухой навески. Он характеризует структурные признаки рыхлых пород, которые предопределяют технологию производства керамических изделий.

По содержанию глинистых частиц глинистые породы делят на глины, суглинки и супеси. При значительном содержании пылеватой фракции глинистые породы называют алевритами, а слабосцементированные их разности- алевролитами. В кирпичном производстве используют, как правило, глины и суглинки и почти совсем не применяют супеси и алевриты.

Частыми примесями в них являются карбонаты кальция и магния, распределенные в общей глинистой массе как в виде мелких мучнистых частиц, так и в виде крупных включений. Повышенное содержание карбонатов в любом виде снижает качество глинистого сырья. Присутствие их в тонкоизмельченном состоянии (более 30%) нередко вызывает деформацию изделий в обжиге, снижает их прочность и морозостойкость.

Крупные включения карбонатов после обжига переходят в окись кальция и магния, которые легко затем поглощают влагу и, увеличиваясь в объеме, разрывают изделие. Поэтому, если содержание мелкоизмельченного карбоната не превышает определенного предела, он менее вреден, чем крупный. Имеется много способов борьбы с отрицательными свойствами крупных карбонатных включений, присутствующих в глинистом сырье. Самым надежным и эффективным способом является измельчение крупных включений на бегунах и вальцах грубого и тонкого помола.

Пластичность и консистенция глинистых пород.

В оценке качества глинистого сырья и его пригодности для производства тех или иных изделий еще недостаточно широко используют такое его свойство, как пластичность.

Пластичность- это внутреннее свойство глинистой породы, обусловленное ее дисперсностью и гранулометрическим составом. Оно не зависит от того, увлажнена ли данная глинистая порода или нет, находится ли она в пластичном или непластичном состоянии, в твердом или порошкообразном виде, деформирована или нет, нарушена или не нарушена ее естественная структура. В каком бы виде ни была представлена одна и та же глинистая порода, ее дисперсность, гранулометрический состав, пределы раскатывания и текучести, интервал пластичности или число пластичности всегда остаются неизменными.

Пластичность глинистых пород количественно характеризуется числом пластичности, представляющим собой разность между весовыми влажностями на границе текучести (верхний предел пластичности) и на границе раскатывания (нижний предел пластичности). Оба эти значения являются крайними точками интервала, в пределах которого глинистые частицы могут связывать воду и придавать породе пластическое состояние.

Пластичность глинистых пород обусловливается главным образом дисперсностью минеральных частиц и их взаимодействием между собой и водой. Величина пластичности может быть снижена до нуля при неограниченной добавке отощителей. При добавке глин, наоборот, она может быть повышена, что обычно осуществляется с большим трудом.

Пластичность глинистых пород можно также повысить путем длительного их вылеживания с периодическим замачиванием водой. Однако это не означает, что вылеживание и замачивание повышает пластичность в буквальном смысле. Применение этого способа позволяет лишь более полно проявить их пластические свойства.

Значение чисел пластичности глинистых пород также зависят от минерального состава.

В тонкой фракции глинистых пород выделяют три основные минералогические группы: каолинитовую, монтмориллонитовую и гидрослюдистую. Каждая из них характеризуется своими, присущими только ей особенностями. Группа каолинита (каолинит, галлуазит, анауксит). Породы этой группы обладают прочной, неподвижной кристаллической решеткой, которая при увлажнениине расширяется, поэтому они не набухают или слабо набухают. Имея низкую пластичность группа монтмориллонита (монтмориллонит, нотронит, бейделлит) минералы этой группы имеют подвижную решетку, расширяющуюся при увлажнении. Такие глины набухают и имеют высокую пластичность.

Группа гидрослюд иллита. Породы, объединенные минералами этой группы, характеризуются промежуточными свойствами. По содержанию глинистых минералов покровные суглинки приближаются к группе монтмориллонита. При замачивании водой они набухают, приобретая иногда высокую пластичность, для снижения которой нередко применяют отощающие добавки.

На основе лабораторных испытаний, проведенных ВНИИСТРОМ, было выбрано оптимальное число пластичности, при котором глинистое сырье может быть использовано в производстве обыкновенного глиняного кирпича без добавок отощителей, является число пластичности, равное 11. ему соответствует также оптимальное содержание частиц с размером менее 0,01мм- 45%.

Свойства глинистых пород, их поведение при формовании и сушке изделий зависят во многом от формовочной влажности и консистенции формуемой массы.

Под консистенцией понимают степень подвижности и податливостиглинистой породы при воздействии на нее внешних механических усилий. Консистенция зависит от влажности и степени переработки массы, т.е от того, насколько полно нарушены естественные связи между частицами. Консистенция по существу есть степень насыщенности породы водой. Разным по пластичности глинистым породам требуется и разное количество воды для получения одной и той же консистенции. В зависимости от степени увлажнения глинистые породы могут иметь не только текучую или пластичную консистенцию, но и полутвердую и твердую.

Консистенция глинистых масс в производстве кирпича имеет первостепенное значение. Отсюда велико и влияние влажности на изменение физических свойств формуемой глинистой массы. Именно влажность определяет подвижность и податливость данной глинистой массы, т.е. консистенция, которая полностью проявляется у перемятых глинистых пород.

Для количественной характеристики консистенции в инженерной геологии и грунтоведении принято пользоваться двумя показателями: коэффициент уплотненности К_у и коэффициент консистенции К_К.

, где

W_f- влажность верхнего предела пластичности (предел текучести)

W_p- влажность нижнего предела пластичности (предел раскатывания)

М_р- число пластичности

W- влажность глиняной массы.

По коэффициенту уплотненности глинистые породы делятся на три группы:

-слабоуплотненные К_у<0

- среднеуплотненные К_у=(0;1)

- сильноуплотненные К_у>1

Таким образом, уплотненность, или плотность, глин зависит от влажности глинистого образца, точнее от его консистенции. Чем выше влажность образца при тех же пределах пластичности, тем выше его консистенции и тем меньше будет его уплотненность.

При W>W_p коэффициент консистенции имеет положительное значение, глинистая масса находится в пластичном состоянии, а при W<W_p коэффициент консистенции отрицательный, глинистая порода имеет непластичное состояние и находится в полутвердом, твердом, полускальном или скальном состоянии. При значении коэффициента больше 1 глинистая масса приобретает текучее состояние, а при Кк< -0,5- полускальное или скальное состояние (глинистые сланцы, эргиллиты и др.).

При W=Wp коэффициент консистенции равен нулю и глинистая масса находится на границе тугопластичного и полутвердого состояния.

Коэффициент консистенции, таким образом, является показателем состояния грунта и степени его увлажнения по отношению к нижнему пределу пластичности.

Для глинистой массы оптимального гранулометрического состава с верхним пределом пластичности 28, нижним 17 и числом пластичности 11 коэффициент консистенции высушенного сырца с остаточной влажностью 8% соответствует минус 0,8:

Основную роль в определении нормальной остаточной влажности высушенного сырца играет величина интервала и нижнего предела пластичности. Чем выше число пластичности и ниже предел раскатывания, тем ниже оптимальная остаточная влажность, и наоборот. В соответствии с этим оптимальные остаточные влажности глинистых масс и изделий при их сушке Wост рекомендуют определять по формуле

Wост=Wp-0,8Mp

Важным показателем физического состояния глинистых масс является также влажность, соответствующая пределу липкости, т.е. тому состоянию массы, когда она начинает прилипать к рукам и различным предметам. Предел липкости находится между верхним и нижним пределами пластичности, примерно в середине интервала пластичного состояния. Коэффициент консистенции предела липкости близок к 0,5.

В процессе пластического формования кирпича-сырца формовочная влажность всегда должна быть ниже предела липкости, но выше нижнего предела пластичности. Глинистая масса, имеющая влажность, соответствующую пределу липкости, хуже формуется, плохо сохраняет приданную ей форму и легко деформируется.

Влажность при пределе липкости Wлип может быть приближенно определена по формуле

Wлип=Wp+0,5Мр

Отощающие добавки.

В глинистой массе, имеющей высокое число пластичности, поры и капилляры очень малы и нередко закрыты. Изделия, сформованные из такой массы, сушатся медленно, перемещение влаги и ее испарение из внутренних участков происходит весьма затруднительно. Вследствие этого возникает большая разность влажностей поверхности образца, сохнущей быстрее, и внутренней его части, медленнее отдающей влагу. Именно это обстоятельство приводит к неравномерной усадке и появлению трещин на поверхности изделий.

Чтобы не допустить возникновения трещин и в то же время добиться быстрой и равномерной сушки, необходимо прежде всего создать в изделии нормальную диффузию. Это достигается за счет внесения в глинистую массу отощающих добавок, снижающих пластичность и увеличивающих размер пор и капилляров. При этом наибольший эффект получают при внесении крупнозернистых добавок. Чем больше в глинистой массе крупных частиц, тем крупнее в ней поры и капилляры и тем быстрее и равномернее идет сушка изделий, сформованных из такой массы. В настоящее время широко распространены органические добавки- древесные опилки и ископаемые угли.

Пределом количества выгорающих добавок является общая пористость обожженного кирпича, которая не должна превышать 20-25%. Добавка кварцевого песка в карбонатные глины несколько улучшает прочность и морозостойкость кирпича, т.к. песок снижает общее содержание карбонатов в глинистой массе. Хорошими песками, которые можно рекомендовать в качестве добавок в глинистую массу как при естественной, так и при искусственной сушке, являются средние и мелкие, хорошо отсортированные природой кварцевые пески, имеющие модуль крупности от 1,5 до 2,5. Этим требованиям отвечают чаще речные (аллювиальные) пески, залегающие в долинах крупных рек.

В практике кирпичного производства пески по их гранулометрическому составу, как правило, не оцениваются. Тогда как количество отощающей добавки находится в прямой зависимости от крупности или гранулометрического состава отощителя: среднего песка потребуется меньше, а очень мелкого- больше. Требования, предъявляемые к строительному песку, определены ГОСТ 8736-67 «Песок для строительных работ. Общие требования».

Материалы для производства кирпича. Технология подготовки глин.

Способы производства кирпича изменялись с течением времени от столетия к столетию. До ХIX века эта процедура была весьма трудоемкой, так как кирпич формовался вручную. Его сушка возможна была только в летнее время, а формовка производилась в больших напольных печах, выложенных из высушенного кирпича-сырца. Примерно двести лет назад были изобретены кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, что весьма облегчило процесс производства. Также в XIX веке стали выпускаться и глинообрабатывающие машины.

На сегодняшний день больше всего кирпича производится круглогодично на крупных заводах. Эти предприятия выпускают более 200 миллионов кирпичей в год. В производстве кирпича обычно применяются легкосплавные песчанистые и мергелистые глины.

На сегодняшний день существуют две основные технологии производства этого стройматериала. Первая основана на обжиге глины, а вторая осуществляется без него.

При небольших производствах разработку глины производят вручную, а при больших часто применяют экскаваторы и механические лопаты, что также зависит от свойства глины, характера её залегания и т.д. Разработку очень плотных залежей глины производят взрывным способом.

На разработке глины получили распространение одноковшовые и многоковшовые экскаваторы. При некаменистых, но очень плотных глинах применяют экскаваторы с определённо направленными ковшевыми цепями. Эти машины имеют более сильные двигатели, но изнашиваются скорее. Производительность экскаватора зависит от характера глины, глубины её залегания, типа экскаватора и мощности двигателя и составляет от 15 до 60 м3/час ( от 4800 до 19200 кирпичей ). Доставка глины на завод производится в опрокидывающихся вагонетках.

При производстве строительного кирпича подготовка глины производится одним из следующих способов.

Технология обжигового кирпича. Подготовка материала для будущего кирпича может быть произведена следующим способом. Глина, извлеченная из карьера, помещается в бетонированные творильные ямы, в которых ее разравнивают и заливают водой. В таком состоянии материал оставляют на 3-4 дня. Только после этого глина доставляется на завод для произведения машинной переработки.

Для удаления из глинистой массы камней обычно применяются специальные камневыделительные вальцы. Эти вальцы одновременно перерабатывают глину как гладкие вальцы. Камни подводятся к одному концу вальцов спиралями и по желобу выбрасываются.

После проведения этой процедуры глина поступает в ящичный питатель. У выходного отверстия этой машины размещаются подвижные грабли, которые частично разбивают куски и выталкивают глину на бегуны. Здесь глина хорошо размалывается. Затем материал проходит через одну или две пары гибких вальцов и поступает в ленточный пресс, соединенный с резательным аппаратом. Кирпич отрезается от глиняной ленты и попадает на подкладочные деревянные рамы. После такой расфасовки материал помещается в сушильную камеру. Когда камера полностью заполняется, ее запирают и разогревают.

Сушка кирпича чаще всего производится искусственным способом, так как она не требует большого складского пространства и не зависит от погодных условий. Для такой сушки используют тепло отработанного пара. В результате постепенного подъема температуры в сушильной камере образуются водяные испарения без движения воздушных потоков. Это благоприятно влияет на сушку кирпича. Кирпич во влажном воздухе нагревается, что обеспечивает равномерное высыхание всей массы. Высушенный кирпич поступает в кольцевую или туннельную печь для обжига. Эта операция происходит при температуре около 1000 градусов. Обжиг длится до начала спекания.

Хороший кирпич должен иметь матовую поверхность, и при ударе давать звонкий звук. Требуется, чтобы на изломе он был однородным пористым и легким. Кирпич считается бракованным, если в нем есть внутренние пустоты и трещины на внешней стороне.

Технология безобжигового кирпича. В данном случае применяется гипер- или трибо-прессование. Это технология сварки минеральных сыпучих материалов под воздействием высокого давления в присутствии вяжущих компонентов и воды, завершающаяся выдержкой на складе в течение 3-5 суток до созревания. На первой стадии исходное сырье дробится до фракции 3-5 мм, после чего поступает в приемный бункер. Затем, пройдя по ленточному транспортеру через расходный бункер и питательный дозатор, материал попадает в бетоносмеситель. Там происходит его смешивание с цементом до получения однородной массы. На второй стадии осуществляется поставка готового материала по ленточному конвейеру через двухрукавную течку на установку формования. После прессования кирпич можно сразу помещать на технологические поддоны. На них он и размещается на складе, где происходит естественная выдержка в течение 3-7 суток. После этого производится отгрузка готового кирпича потребителю.

Во многих случаях качество глины таково, что она может непосредственно поступать в ящичный питатель (бешикер ), состоящий из 2-4 отделений, в зависимости от числа смешиваемых сортов глины ( жирной и тощей ). У выходного отверстия питателя помещается вращающийся вал с насаженными на него кулаками или подвижная грабля, которые подают подошедшую к выходному отверстию питателя глину, частично разбивают попадающиеся на пути куски и сбрасывают глину под бегуны. Под бегунами глина хорошо размалывается и продавливается через дырчатую тарелку бегунов (величина отверстий около 3 мм. ). В бегуны нередко подбрасывают бракованный сырец . Иногда между питателем и бегунами ( большей частью при производстве черепицы ) устанавливается увлажняющий шнек, куда поступает необходимое количество воды. Добавка воды к массе часто производится во время обработки её бегунами. В этом случае применяют так называемые мокрые бегуны.

Водозатворение и формование сырца.

Величина, скорость и равномерность водозатворения глинистой массы зависит от многих причин. Основными из них являются: степень рыхления и способ перемещения, пластичность и гранулометрический состав, естественная влажность исходной глинистой породы, поступающей на водозатворение.

При производстве глиняного кирпича пластическим способом наиболее практическое значение имеет рыхление и измельчение глинистой породы, т.е. разрушение ее естественной структуры. Хорошее рыхление и измельчение породы обеспечивает более совершенную и равномерную смешиваемость глинистой массы с отощающими добавками, быстрое и равномерное водозатворение. Хорошим рыхлением можно считать такое, при котором глинистая масса имеет зернистую или мелкокомковатую структуру.

Самым эффективным способом переработки массы, при котором достигается наилучшее разрушение естественной структуры, является способ промораживания и вылеживания глины. Даже кратковременное вылеживание глин с периодической поливкой водой ускоряет процесс разрушения естественной структуры и способствует полному ее набуханию. Вода, проникая во все поры массы, ослабляет связи. При этом происходит также и некоторая перегруппировка частиц. С течением времени глина в этих условиях приобретает мелкокомковатую структуру, обеспечивающую полное и равномерное ее увлажнение. Вылеживание заготовленной глины в течение зимы еще более глубоко разрушает естественную структуру.

Различают естественную и формовочную влажность глинистых пород. Естественной влажностью принято называть весовое количество воды, содержащееся в порах природной глинистой породы. Эту влажность нередко называют карьерной. Под формовочной влажностью подразумевают весовое количество воды, содержащееся в формуемой глинистой массе, обеспечивающее нормальное формование и сушку сырца. Нередко формовочная влажность соответствует естественной. Иногда она меньше ее.

Здесь и далее влажность глинистой массы выражена в виде абсолютной влажности, т.е. в виде отношения веса испарившейся воды к весу абсолютно сухого образца. Выражение влажности в виде величины относительной влажности, т.е. в виде отношения веса воды к весу влажного образца, здесь неприемлемо не только потому, что оно дает несопоставимые результаты одного анализа с другим, но и затрудняет определение пределов пластичности, которые вычисляются в единицах абсолютной влажности породы.

Значение абсолютной влажности всегда выше относительной. Эта разница будет тем больше, чем выше влажность образца.

Значения влажностей пересчитывают по следующим формулам: относительной в абсолютной

абсолютной в относительной

Естественную влажность можно выражать как в процентах, так и в долях единиц. В последнем случае, в зависимости от степени заполнения пор водой, значение ее может изменяться от 0 до 1.

При полном заполнении пор водой глинистая масса представляет собой двухфазную систему, состоящую из минеральной части и воды. Двухфазная глинистая масса в производстве кирпича очень желательна, но на практике она никогда не получается. В формуемой глинистой массе всегда присутствует третья фаза- воздух, который оказывает отрицательное действие на качество сырца, увеличивая его усадку и деформируемость.

Следует отметить, что искусственное увлажнение глинистой массы резко отличается от естественного. При быстротечном водозатворении глинистой массы влага не успевает равномерно распределиться. Хорошо увлажняются глинистые породы в естественном залегании, т.е. в карьере, когда влага действует длительное время и количество ее достигает или превышает формовочную влажность. В подобных случаях изделия обычно формуют без дополнительного орошения, нередко с подсушкой. В этом случае глинистая масса полностью набухает и равномерно увлажняется еще в карьере, что значительно улучшает ее формовочные свойства.

Длительность процесса формования, от водозатворения до резки бруса, составляет всего около 2 минут, в то время как процесс замокания и набухания даже хорошо проработанных глин требует для своего завершения несколько часов, а для высокопластичных глин и нескольких суток. Поэтому быстротечное водозатворение плохо проработанных сухих глин неизбежно приводит к неравномерному их замачиванию и набуханию, а следовательно, и к различному напряженно-деформированному состоянию, которое способствует разрывам изделия даже при нормальном режиме сушки.

Глина из-под бегунов проходит одну или две пары гладких вальцов и поступает в кирпичный ленточный пресс, который соединяют с резательным аппаратом. Проволока резательного автомата отрезает кирпич от глиняной ленты и мгновенно отходит обратно. Отрезанный кирпич попадает ( на ребро ) на подкладочные деревянные рамы, движущиеся на 2-3 см. ниже глиняной ленты. Так как скорость движения рам несколько больше, чем глиняной ленты, то между отрезанными кирпичами образуются промежутки, необходимые при последующей сушке. После расфасовки по рамам, сырец подаётся в сушильную камеру. По заполнении камера плотно запирается и обогревается.

Сушка сырца.

Под сушкой в обычном смысле понимают удаление излишней влаги из какого-либо переувлажненного вещества. В процессе сушки вода переходит из капиллярного или гигроскопического состояния в парообразное. При этом испарение происходит при условии, когда парциальное давление или концентрация водяных паров в окружающей среде меньше давления водяных паров у поверхности высушиваемого тела. И чем больше эта разница давлений, тем интенсивнее идет сушка.

Сушка кирпича производится в сушилах следующих типов с естественной сушкой, с искусственной и комбинированной. Естественные способы применяются главным образом, при небольшой производительности завода. Естественная сушка довольно продолжительна и при большом объёме производства не вполне рентабельна, так как требуется много складского пространства и успех работы в значительной степени зависит от погоды. Для искусственной сушки применяют тепло отработанного пара, остывающего обожженного кирпича, а в некоторых случаях тепло дымовых газов. Нагретый воздух ( 350-400 С ) отсасывается из обжиговой печи эксгаустром и подаётся в сушильную камеру. Благодаря постепенному подъёму температуры, в закрытой сушильной камере с течением времени образуются испарения воды без заметного движения воздуха. Это весьма благоприятно влияет на сушку кирпича, особенно из чувствительных к режиму сушки глин в первый период. Сырец нагревается во влажном воздухе и преждевременного высыхания его поверхности не происходит, а влага равномерно испаряется из всей массы сырца. Для обеспечения равномерности тяги и работы в печи устанавливают вентиляторы. Газы продуктов горения используются для сушки сравнительно реже, т.к. они действуют разрушающим образом на дерево и железо. Их следует пропускать по трубам или каналам под полом сушилки.

При сушке в поверхностных и внутренних слоях сырца возникает значительная разность влажностей и температур, напряжений и деформаций. В процессе сушки, как правило, происходит большее сокращение объема верхних слоев, чем внутренних, что нередко приводит к растрескиванию образца при достижении им критического значения объемно- напряженного состояния.

Таким критическим значением является влажность, соответствующая нижнему пределу пластичности, т.е. та точка, где глинистая масса при ее сушке переходит из пластичного состояния в непластичное и где коэффициент консистенции = 0. Пока глинистая масса сохраняет пластичное состояние, трещины не могут образоваться, поскольку растягивающие усилия компенсируются пластическими деформациями. Но как только образец потерял пластичность и начал переходить из пластичного в непластичное состояние, так при жестких режимах сушки в нем будут возникать предельные напряжения и начнут появляться трещины.

В связи с этим в первый период сушки кирпича (и особенно при высокой температуре и сильной циркуляции теплоносителя) главная задача заключается в том, чтобы затормозить испарения влаги с поверхности, не допустить резкой неравномерности воздушной усадки. Поверхностное испарение влаги должно быть таким, чтобы оно не приводило к критической разности напряжений и к деформациям изделий.

Важнейшим показателем сушильных свойств глинистых масс является влагопроводимость, которая зависит как от их температуры и влажности, так и от пластичности и гранулометрического состава. Чем выше коэффициент влагопроводности, тем быстрей идет сушка, значительно снижается величина напряжения и меньше появляется трещин.

Влага из внутренних областей изделий к поверхности перемещается по капиллярам и сообщающимся порам. Естественно, чем больше пор и чем они крупнее, тем выше влагопроводность, тем интенсивней и равномерней сушатся изделия.

Скорость сушки глинистых изделий зависит также от величины β- обратной удельной поверхности изделия, которую вычисляют как отношение объема изделия V к его поверхности S.

Скорость сушки определяется также объемом и геометрической формой изделия. Чем больше сумма площадей и меньше линейного усадка, тем быстрее идет его сушка.

В зависимости от динамики усадки изделия процесс сушки обычно делят на 3 периода:

1) период усадки. При этом считают, что усадка пропорциональна количеству испарившейся воды;

2) период замедленной усадке при продолжающемся интенсивном испарении воды. Обычно этот период характеризуют как переходный от выделения усадочной к выделению паровой воды;

3) Характеризуется воды пор.

Чем выше пластичность глинистой массы, тем выше ее оптимальная формовочная влажность и содержание поровой и усадочной воды. Высокопластичных глинистые массы содержат воды более 20% поровой и более 10% усадочной.

Особый интерес представляет первый период сушки, т.е. период испарения усадочной воды и интенсивной усадки, поскольку именно в этот период наблюдаются случаи растрескивания и коробление глинистых образцов. И особенно часто такие случаи наблюдаются у образцов, имеющих высокую пластичность и большое количество усадочной воды. Именно поэтому первый период сушки нуждается в строгом соблюдении режима сушки.

Основным фактором, оказывающим решающее влияние на процессы сушки сырца, являются внешними и внутренними. К числу внешних можно отнести скорость, влажность и темп теплоносителя, к внутренним – пластичность и гранулометрический состав, пористость и капиллярность глиняной породы, наличие выгорающих добавок, однородность структуры и влажности, оптимальность и равномерность увлажнения, пустотность изделия, вакумирование и паропрогрев, роль которых в процессе сушки очень велика. Вакуумирование снижает формовочную влажность, а следовательно, и величину усадки, вследствие чего сокращается первый период сушки, а паропрогрев обеспечивает повышение температуры во внутренних областях изделий, более равномерно распределяет температуру и влагу в глинистой массе, улучшая не только сушильные, но и формовочные свойства. Однако среди перечисленных факторов немалую роль играют и другие внутренние факторы, которые не только ускоряют сушку сырца, но и улучшают его обжиг и повышают марку изделий. Чем лучше подготовлена и обработана глинистая масса, чем оптимальнее ее пластичность, пористость и влажность, чем более однородна и равномерно она увлажнена, тем равномерней и быстрей будет протекать сушка сырца.

Применение внешних ускорителей в полной мере возможно лишь во второй период сушки, после полного окончания усадки, при достижении сырцом влажности, соответствующей пределу усадки. Это становится возможным потому, что сырец в этот период не претерпевает более усадки, испарение влаги полностью сопровождается образованием пор. Следовательно, для соблюдения нормального режима сушки сырца, регулирования и правильного применения ускорителей при данной температуре, влажности и скорости движения воздуха необходимо прежде всего знание пластичности, формовочной влажности и влажности при пределе усадки сырца.

Основными факторами, приводящими к разным скоростям сушки образцов, является их пористость, структура и капиллярность, которые регулируются крупнозернистыми добавками. В пользу решающей роли отощающих добавок, создающих в глинистой массе нормальную пористость и капиллярность, говорит многовековая практика производства кирпича в России. Еще на заре производства кирпича русские мастера умели делать хороший высококачественный кирпич. Я.Н. Черняк приводит такой отзыв иностранцев о качестве русского кирпича XV-XVI вв.: «приготовленный в России кирпич очень хорош, гладок, по твердости, весу и красоте похож на лучший антиохийский. При изготовлении его русские мастера подбавляют как можно больше песку и приобрели в этом большое уменье».

Именно из такого кирпича построены Московский Кремль (1485-1495 гг.), Покровский собор, или собор Василия Блаженного (1555-1560 гг.) и много других замечательных сооружений как в Москве, так и в других городах России, являющихся ныне величайшими памятниками русской и мировой архитектуры. В далекую старину мастера кирпичного дела не знали органических (выгорающих) добавок. Они пользовались исключительно минеральными добавками и главным образом песком.

Кроме перечисленных возможностей ускорения сушки сырца, большую роль играет также способ его укладки. Наибольшую эффективность дает укладка сырца на ложок с таким расчетом, чтобы две его постели свободно омывались воздухом (теплоносителем).

Приближенная оценка влажности сырца.

Очень важным моментом при сушке и особенно при садке сырца в печь является определение его влажности. Почти на всех кирпичных заводах остаточная влажность сырца определяют «на глазок», ориентировочно, с точностью до ±5%. Естественно, что при таких определениях не исключено поступление в печь сырца с высокой влажностью и не закончившейся воздушной усадкой. Для достижения большей точности, быстроты и простоты определения влажности кирпича – сырца была предложена номограмма, в основе которой лежит принцип сравнения веса влажного с абсолютно сухим, что позволяет определять ускоренным путем как остаточную, так и формовочную влажность кирпича – сырца, пользуюсь лишь тарелочными весами. Для этого требуется определить эталонный вес абсолютно сухого кирпича данной партии, соответствующего принятой технологии и физическим свойствам глинистой массы.

Получена таким способом влажность подсохшего сырца будет представлять собой среднюю весовую влажность изделия, что является положительным фактором. Обычные же способы определения влажности сырца, как правило, характеризуют влажность поверхностной части изделия без учета внутренней, между тем хорошо известно, что разница влажностей на поверхности и внутри кирпича – сырца нередко достигает значительных величин. Особенно это наблюдается у высокопластичных глинистых масс, у которых перераспределение влаги сильно замедленно, что и является причиной разрывов изделий при их обжиги.

Для ускоренного определения влажности сырца по описанной методики необходимо иметь сушильный шкаф и тарелочные весы с разновесами. При отсутствии сушильного шкафа эталонные образцы можно сушить выгрузочных камерах печей.

Влажность изделий из глинистых масс может быть определена также через действительный объемный вес Δ и вес скелета δ по формуле

Набухание и осадка глинистых пород

Одними их характерных свойств глинистых пород является набухание и усадка, косвенно указывающие на их пластичность и дисперсность. Основными признаками набухания является увеличение, а усадки – уменьшение объема увлажненных глин. У глин с высокой пластичностью набухание и усадка больше, а с низкой – меньше. Величина набухания и усадки зависит так же и от содержания глинистой фракции, обуславливающей пластичность глины.

Набухание

Не вся поглощаемая глиной вода участвует в набухании, как и не вся и неиспорившиеся вода при ее сушки вызывает усадку. Воду, обуславливающую набухание, т.е. увелечение объема глины принято называть водой набухания. Считают, что количественно она равна разности набухшего и сухого образца

Wнаб= V1-V см³

Объемное набухание определяется по формуле

Где, Wнаб - вода набухания в см³

Vнаб - Объемное набухание в %

V1 - объем набухшего образца в см³

V - Объем абсолютно сухого образца в см³

Их этой формулы следует, что объем воды набухания пропорционален приросту объема образца.

Между водой набухания и содержанием глинистых частиц в породе имеется четкая зависимость, которая проявляется в том, что с увеличением содержания глинистой фракции возрастает и количество воды набухания. Величина набухания и усадки возрастает с увеличением содержания глинистых и коллоидных частиц, ее дисперсности и пластичности.

Набухание глинистых пород заканчивается при коэффициенте консистенции Кк=1, т.е. в точке переходе грунта в текучую консистенцию.

С увеличением влажности глинистых пород повышается их пористость и объем, в результате чего ослабляется связность. Избыточное увлажнение может привести к полной потери связности и прекращению действия молекулярных сил сцепления. Эти связи восстанавливаются вновь после высушивания образцов или после их обжига, но уже в измененном виде.

Набухание и усадка в перемятых глинах , т.е. в глинах с нарушенной естественной структурой, значительно выше, чем в не нарушенных. Это обуславливается нарушением внутренних связей и увеличением активной удельной поверхности частиц.

Если набухание есть результат увлажнения глинистой породы, то усадка представляет собой обратный процесс – обратимую деформацию. В первом случаи мы имеем увеличение объема глинистой породы, во втором наоборот, - уменьшение. Кроме того, что эти процессы имеют различные знаки, они и протекают по разному. Набухание протекает без образования трещин в образце, а усадка набухшей глинистой породы нередко сопровождается образованием трещин.

Важнейшим фактором, оказывающим влияние на набухание и усадку глинистой породы, является влажность и плотность, минеральный и гранулометрический состав, структура и пористость.

Потеря влаги глинистыми массами при их сушки неизбежно приводит к уменьшению их объема, которое проявляется лишь при влажности, превышающей влажность при пределе усадки.

Глинистые образцы уменьшаются в объеме в результате испарения влаги и действия сил поверхностного натяжения, стремящихся сблизить частицы, а также вследствие их коагуляции. В различных по физическим свойствам глинистых породах по- разному проявляется усадка. В одних породах усадка сопровождается растрескиванием, в других без проявления трещин.

Усадка достаточно увлажненных глинистых пород происходит лишь в начальный период сушки, характеризующийся максимальной потерей влаги и капиллярными усилиями, и заканчивается в точке, имеющей влажность, большую гигроскопической. Эта точка соответствует такому состоянию глинистой породы, когда сблизившиеся частицы препятствуют дальнейшему их уплотнению. В этой точке фиксируются максимальная усадка, минимальная пористость и максимальный объемный вес.

Кроме верхнего и нижнего пределов пластичности, существует третья величина, называемая влажностью при пределе усадки или пределом усадки.

Влажность при пределе усадки является функцией пределов пластичности. Высокой пластичности будет соответствовать более высокий предел усадки, пониженной, наоборот,- более низкий. Соответственно этому будет изменяться и объемный вес.

Если кристаллические породы с увеличением влажности пропорционально увеличивают свой объемный вес, то при увлажнении глинистых пород объемный вес их увеличивается лишь до влажности, соответствующей пределу усадки. При дальнейшем повышении влажности (вследствие набухания) объемный вес их не увеличивается, а, наоборот, уменьшается. И чем выше влажность глинистой массы по отношению к пределу усадки, тем меньше ее объемный вес. При неограниченном увлажнении объемный вес массы приблизится к объемному весу воды.

Зная формовочную влажность и влажность при пределе усадки, можно определить и интервал влажности или интервал усадки; в пределах которых глинистая масса будет уменьшаться в объеме при испарении воды. Интервал усадки изменяется в зависимости от пределов пластичности. Повышенной пластичности соответствует больший, пониженной- соответственно меньший интервал усадки. Интервал усадки представляет собой разность влажностей формовочной и при пределе усадки.

Обжиг кирпича.

Высушенный кирпич при помощи различного рода подъёмников и вагонеток подаётся в печь для обжига. Обжиг кирпича обычно производится в кольцевых печах или “ зиг-заг “, а в последнее время в туннельных печах. Данная операция производится при температуре от 900 до 1000 градусов. При получении же так называемого “железняка” обжиг производится до начала спекания. В зависимости от состава глины и часто от степени обжига изделия получают различную окраску: при нормальном обжиге - красную, при слабом - розовую, при сильном - темно-красную. Имеются также глины, богатые известью, придающие кирпичу желтую или розово - желтую окраску. Хороший стеновой кирпич должен иметь матовую поверхность ( не стекловидную ), при ударе давать звонкий, ясный звук, не иметь трещин на лицевых сторонах (ложковой и тычковой), раковин и внутренних пустот. Он должен иметь однородный излом, быть достаточно пористым и лёгким. Согласно ОСТ 90035-39 в зависимости от прочности и других показателей кирпич делится на сорта: марка 150, марка 100, марка 75.

Сорта кирпичей.

Кроме обыкновенного строительного кирпича вырабатываются ещё так называемые фасонные сорта: лекальные (для кладки круглых дымовых труб и сводов), клиновые, карнизные и т.п. Керамический кирпич имеет несколько разновидностей: строительный (он же рядовой, «обычный», «полнотелый»), пустотелый (он же «экономичный», «дырочный», «щелевой», «самонесущий»), облицовочный (лицевой), имеющий массу подвидов: фасадный, фасонный, фигурный, глазурованный, ангобированный. Виды кирпича могут сочетаться. Например, фасадный кирпич бывает и пустотелым, и полнотелым, а фасонный – и строительным, и облицовочным. По фактуре поверхности ложковой и тычковой граней изделия могут быть гладкими или рифлеными.

Облицовочный кирпич (лицевой, фасонный) изготовляется из чистых однородных глин, обладающих повышенной вязкостью и имеющих раннее спекание, с интервалом не менее 100-200 градусов. Облицовочный кирпич применяется, главным образом, для облицовки фасадов зданий (декорирования окон, дверей, карнизов и пр.), в качестве тротуарной плитки (кирпич очень прочен, поэтому не следует опасаться, что под ногами он быстро разрушится), а также при возведении фундаментов, стен, заборов и для отделки интерьеров, изготовляется разных профилей.

Облицовочный кирпич в строительстве применяется практически везде. Благодаря высокой прочности и ничтожно малому относительному объему пористости кладка, возводимая из облицовочных изделий, отличается высокой прочностью и поразительной устойчивостью к воздействию окружающей среды.

Кирпич облицовочный изготавливается по уникальной технологии полусухого гиперпрессования из смеси состоящей из натурального наполнителя, цемента и натуральных высококачественных экологически безопасных красителей обеспечивающих равномерную окраску смеси по всему объему изделия.

Кирпич - это защита дома от ветра и непогоды. Именно поэтому он должен быть не просто красивым, но и надежным. Облицовочный кирпич идеально подходит для нашего климата: он морозоустойчив и отличается низким поглощением влаги. Кроме этого, материал обладает удивительной способностью к удалению ядов и грязи, ежеминутно поступающих к нам в жилище из окружающей среды. Это происходит за счет того, что во время дождей кирпич на фасаде очищается сам по себе.

Стоит такой кирпич дороже обычного строительного. Цены на облицовочный кирпич обычно колеблются от 0,30 до 0,70у.е.

Облицовочный кирпич обычно применяется при возведении новых зданий, но также с успехом может быть использован и в реставрационных работах. Диапазон различных форм и цветов дает возможность создания имитации старинных построек при возведении современного дома, а также позволит возместить утраченные фрагменты фасадов старинных особняков.

Легковесный пористый кирпич применяется для возведения стен и как заполнитель каркасных зданий. Отличается от обычного строительного кирпича меньшей теплопроводностью. Он изготовляется из смеси глины с древесными опилками, торфом или другими органическими материалами, которые при обжиге выгорают и оставляют в массе кирпича поры. Для изготовления легковесного кирпича применяют жирные чистые глины, не содержащих посторонних включений. Технология производства в основном аналогична технологии производства обычного строительного кирпича. Согласно ОСТ 4729 легковесный пористый кирпич должен иметь размеры 250х120х65 мм; в зависимости от объёмного веса он подразделяется на марки :

Сухой способ производства строительного кирпича не требует устройства специальных дорогостоящих сушильных установок, так как отпрессованный кирпич, не подвергаясь сушке, непосредственно или после вылеживания в течении суток поступает в обжиговую печь. При производстве кирпича методом сухого прессования используют тощие глины. В процессе производства принимают участие прессы ударного действия, рычажные и револьверные. Обжиг происходит в печах типа гофманских и реже “зиг-заг”, а также в тунельных печах с небольшим сечением обжигательного канала, чтобы избежать значительных перепадов температур. Температура обжига колеблется от 950 до 1100 градусов и редко выше.

Огнеупорный кирпич В промышленности огнеупорный кирпич используют, например, для обкладывания внутренних поверхностей печей, где выплавляют металл, им облицовывают корпуса котлов в газовых котельных.

В городских банях печи в парилке тоже обычно сделаны из огнеупорного кирпича , потому что он имеет высокий коэффициент теплопроводности и прекрасно принимает и отдает тепло, выдерживает резкие перепады температур, не разрушаясь и сохраняя высокую прочность. Не обойтись без огнеупорного кирпича и при постройке камина или печки в загородном доме. Маркировка этого материала включает: непосредственное название, букву Ш. и цифру, определяющую его размеры

Заводы производят богатый ассортимент изделий, в том числе клиновидный огнеупорный кирпич , который применяется при кладке полукруглых арок и сводов различных радиусов кривизны.

Кирпич полнотелый. Полнотелый кирпич – материал с малым объемом пустот (меньше 13%). Применяется для кладки внутренних и внешних стен, возведения колонн, столбов и других конструкций, несущих помимо собственного веса дополнительную нагрузку.

В силу того, что этот материал используют преимущественно для возведения несущих элементов зданий, распространены другие его названия – «строительный», «обычный», «рядовой». Он должен обладать высокой прочностью на изгиб, на сжатие (если конструкция сильно нагружена, то можно заказать марку М250 и даже М300), быть морозостойким. По ГОСТУ максимальная марка по морозостойкости такого кирпича – F50, но можно встретить и кирпич марки F75.

Пористость определяет теплоизолирующие свойства, качество сцепления с кладочным раствором, а заодно и впитывание влаги при смене погоды. Водопоглощение обычного кирпича должно быть более 8%, а на рынке присутствует материал, у которого эта величина достигает 20%. Обратите внимание: сопротивление теплопередаче полнотелого кирпича невелико. Поэтому наружные стены, полностью выложенные из этого материала, требуют дополнительного утепления.

Кирпич пустотелый. Пустотелый кирпич применяют для кладки облегченных наружных стен, перегородок, заполнения каркасов высотных и многоэтажных зданий.

На самом деле «имен» у этого кирпича много. В различных анонсах его называют «дырочным», «щелевым», «экономным» («экономичным») и «самонесущим». Из последнего названия видно, что он используется преимущественно для ненагруженных конструкций.

Отверстия в пустотелом кирпиче могут быть как сквозные, так и закрытые с одной стороны; по форме – круглые, квадратные, прямоугольные и овальные; по расположению – вертикальные и горизонтальные. Необходимо учитывать, что материал с горизонтальными отверстиями менее прочен (М25..М100).

За счет того, что пустоты составляют значительную часть объема (более 13%), на изготовление пустотелого кирпича уходит меньше сырья, чем на изготовление полнотелого. Отсюда – и относительно скромная цена, и название – «экономичный». Кроме того, замкнутые объемы сухого воздуха повышают теплоизолирующие свойства материала. Нужно только следить, чтобы кладочный раствор был достаточно густой и не заполнял отверстия, иначе этим преимуществом нельзя будет воспользоваться. Разумеется, на степень проникновения раствора влияет и размер самих щелей.

Для улучшения теплотехнических характеристик еще на этапе производства стараются добиться повышенной пористости сплошной части кирпича: при подготовке глины в нее добавляют торф, мелко нарезанную солому, опилки или уголь, которые при обжиге выгорают, образуя маленькие пустоты в глиняном массиве. Зачастую полученный таким образом кирпич называют «легким» или «сверхэффективным».

Кирпич клинкерный. Применяют для облицовки цоколей, мощения дорог, улиц, дворов, полов в цехах промышленных зданий, облицовки фасадов.

Погруженный полностью в воду, клинкерный кирпич выдерживает минимум 50 циклов попеременного замораживания/оттаивания, а что касается прочности, то ниже марки М400 его просто не выпускают. Такие характеристики обеспечиваются большой плотностью кирпича, которая достигается благодаря особому сырью и особой технологии.

В производстве данного вида материала используют тугоплавкие глины. Их обжигают до спекания при значительно более высоких температурах, чем принято для изготовления обычного строительного кирпича.

Материал получается дорогой, и его в использование целесообразно там, где эксплуатация элементов строений или дорожных покрытий проходит в самых жёстких условиях. Кирпичное мощение дорожек не очень популярно в России, поэтому чаще клинкер используют для облицовки фасадов – отделка долгое время не нуждается в ремонте, грязь и пыль практически не проникают в структуру поверхности, да и вариаций цветов и форм – масса. Недостаток только один: в силу высокой плотности клинкер обладает повышенной теплопроводностью.

Силикатный кирпич. Силикатный кирпич является экологически чистым продуктом. По технико-экономическим показателям он значительно превосходит глиняный кирпич. На его производство затрачивается 15…18 часов, в то время как на производство глиняного кирпича - 5…6 дней и больше. В два раза снижаются трудоемкость и расход топлива, а стоимость - на 15…40%. Однако у силикатного кирпича меньше огнестойкость, химическая стойкость, морозостойкость, водостойкость, несколько больше плотность и теплопроводность. В условиях постоянного увлажнения прочность силикатного кирпича снижается. Силикатный кирпич производится нескольких размеров:

-250*120*65мм

-250*120*88мм, и других видов.

Для улучшения качества и потребительских свойств рекомендуется производить, наряду со стандартным известково-песчаным кирпичом, известково-зольный кирпич, а также различные красители.

Оборудование для производства кирпича.

Об оборудовании для производства кирпича лучше всего говорить, последовательно рассматривая все стадии производства с упором на то, какая техника применяется в отдельные периоды работы над материалом. Данная манера изложения должна облегчить понимание того, что с какой целью устанавливается и как примерно работает.

Способ добычи глины напрямую зависит от ее свойств и особенностей залегания.

Разработка пластов глины для кирпича обычно производится с помощью экскаваторов и механических лопат. Очень редко в предприятиях с малым производственным оборотом глина добывается вручную. В том случае, если залежи особо плотны, применяется взрывной способ.

Извлеченную из карьера глину необходимо поместить в бетонированные творильные ямы, где должно осуществляться ее разравнивание. После этого яма заливается водой, и глина оставляется в ней на три-четыре дня. Для выделения камней из массы глины используются камневыделительные вальцы. Камни при помощи спиралей подгоняются к одному из концов вальцов и удаляются по желобу.

Во многих случаях качество глины очень высоко, поэтому она может сразу поступать в ящичный питатель, или бешикер. Он имеет 2 или 4 отделения, что связано с количеством смешиваемых сортов глины (тощей или жирной). Выходное отверстие питателя оснащено вращающимся валом с посаженными на него кулаками или подвижными граблями, которые служат для частичного разбивания твердых кусков материала и его выталкивания на бегуны. На бегунах глина измельчается и проваливается вниз через дырчатую тарелку, величина отверстий которой составляет 3 мм

После прохождения через бегуны глина пропускается через одну или две пары гладких вальцов. Затем она поступает в кирпичный ленточный пресс, соединенный с резательным аппаратом. В этом аппарате проволока отсекает кирпич от глиняной ленты и сразу же отходит обратно. Каждый готовый брусок становится на ребро и помещается на подкладочные деревянные рамы, которые двигаются на 2-3 см ниже, чем лента глины. Скорость движения рамы чуть больше, чем у ленты, поэтому между кирпичами образуются промежутки, играющие немаловажную роль при сушке.

Когда расфасовка завершается, кирпич помещают в сушильные камеры. Кирпич высыхает за счет воздействия нагретого пара, температура которого равна 350-400 градусам. Чтобы осуществить равномерность тяги и работы, печь оснащается вентилятором. Реже для сушки кирпича применяются газы продуктов горения, так как они способствуют преждевременному разрушению деревянных и железных машин. Газы необходимо пропускать по каналам или трубам, расположенным под полом сушильной камеры. Высушенный кирпич с помощью подъемников и вагонеток доставляется в печь для обжига. Это может быть как кольцевая ("зиг-заг"), так и туннельная печь. Температура в печи обычно варьируется от 900 до 1000 градусов. В зависимости от силы нагревания кирпичи получают различную окраску: при сильном обжиге - темно-красную, при нормальном - красную, а при слабом - розовую.

Если говорить об оборудовании, применяемом для производства безобжигового кирпича, надо отметить, что здесь необходимым является применение бетоносмесителя. С помощью этой техники происходит перемешивание глины с цементом для обеспечения безобжигового высыхания кирпича. Порции цемента подаются по конвейеру с помощью дозатора. В бетоносмесителе перемешивание должно происходить вплоть до того момента, когда масса станет однородной.

Выбор оборудования для производства кирпича - весьма трудоемкое дело. Не являясь непосредственно специалистом по кирпичу, человек может упустить многие детали из виду. Сегодня каждый руководитель завода пластического формования стоит перед выбором. Или же пытаться производить более-менее качественный кирпич. А для этого требуется увеличить срок сушки кирпича и увеличить количество добавок в шихте. Первое увеличивает потребление энергоносителей в 1,5-2 раза, второе тоже приводит к удорожанию готового кирпича, поскольку любая добавка стоит значительно дороже глины. Или же производить более дешевый, но низкокачественный кирпич. Вторым недостатком метода пластического формования является то, что для получения качественного кирпича глину необходимо качественно переработать, что требует больших затрат на электроэнергию.

Поэтому большинство отечественных предприятий использует минимальный комплект перерабатывающего оборудования, что отнюдь не способствует качеству выпускаемого кирпича. Особенно хочется сказать об использовании парка сушильных и обжиговых вагонеток. Так, для кирпичного завода мощностью 10 млн. штук кирпича в год требуется около 100 обжиговых вагонеток, 500-800 сушильных вагонеток и около 20000 сушильных рамок. Учитывая, что и те, и другие вагонетки работают в агрессивных средах, срок их эксплуатации небольшой, и как следствие стоимость ремонта и возобновления парка вагонеток занимает значительное место в себестоимости кирпича.

Применение современного оборудования западных фирм, таких как Келлер, Серик, Морандо, позволяет частично избавиться от этих недостатков и получить качественный кирпич. Однако этот кирпич весьма дорог и используется в основном более богатой частью населения, а стоимость одного только оборудования оценивается десятками миллионов долларов. Другим способом производства кирпича является метод полусухого формования. Данный метод широко распространен в Ростовской области и Краснодарском крае, где практически половина крупных кирпичных заводов работают по этой технологии.

Заводы по производству кирпича полусухим методом также работают в Белгородской, Воронежской, Нижегородской, Московской областях и на Урале. Метод полусухого формования предусматривает подсушку глины в сушильном барабане в течение 10-15 минут, после чего глина измельчается стержневым смесителем в порошок с фракцией 0,5-5 мм и формуется в кирпич коленно-рычажными прессами. Поскольку формование происходит при влажности порошка 8-10%, то отформованный кирпич не требует сушки и подается сразу после формовки в печь. Следовательно: не требуются затраты на энергоносители для сушки, не требуется ввод в глину добавок для улучшения сушильных свойств кирпича, даже при наличии в глине солей, они не выступают на поверхности кирпича, технологическое оборудование более простое и потребляет значительно меньше электроэнергии. Одновременно снижаются затраты на строительство завода, так как: оборудование для полусухого прессования стоит в несколько раз дешевле, размеры здания значительно меньше, отсутствует отделение для сушки кирпича, которое обычно занимает довольно большое пространство.

Сравнительные анализы работы кирпичных заводов показывают, что себестоимость кирпича при полусухом методе в 2 раза ниже, что позволяет в современных условиях стабильно получать высокую прибыль. В отношении нового строительства хочется отметить, что завод полусухого формования занимает в 2 раза меньшую площадь, чем аналогичный завод пластического формования, и его строительство обходится в 2-2,5 раза дешевле.

Одновременно хотелось бы рассказать о получивших широкое применение в Ростовской области печах со съемным сводом. Данные печи сочетают в себе преимущества кольцевых и туннельных печей. То есть с одной стороны они полностью механизированы, с другой стороны - не требуют парка обжиговых вагонеток. Кирпич загружается в эти печи и выгружается через своды пакетами по 300-600 штук. После загрузки свод перекрывается плитами из огнеупорного материала, и обжиг производится как в обычной кольцевой печи. К достоинствам этой печи можно отнести рассредоточенный отбор дымовых газов, что позволяет получать кирпич гарантированно более высокой марки, чем в туннельной печи.

Брак кирпича.

Что же считается браком в процессе производства кирпича?

В настоящее время действуют стандарты ГОСТ 7484-78 «Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия» и ГОСТ 530-95 «Кирпич и камни керамические. Технические условия», пришедший на смену ГОСТ 6316-74 и ГОСТ 648-73. По ГОСТу браком являются пережог и недожог, и такой кирпич не рекомендуется для продажи. Наличие известковых включений ГОСТ допускает. Как узнать, правильно ли обожжен красный кирпич? Если сердцевина кирпича – более насыщенного цвета, чем «тело», и при ударе он звенит, то это – кирпич хорошего качества.

1. Недожог, недожженный кирпич

Недожженный кирпич имеет характерный горчичный цвет и при ударе издает глухой звук. У недожженного кирпича низкая морозостойкость и он «боится» влаги.

2. Пережог, пережженный кирпич

Образуется от очень высоких температур. Кирпич чернеет, оплавляется, теряет четкие размеры, его «распирает» изнутри. Но специалисты говорят, что если кирпич не нарушил своей формы, а черной у него оказалась только сердцевина, то он, наоборот, становится очень прочным, будто железным.

3. Известковые включения.

Глинистое сырье содержит известняк. Во время подготовки сырья известняк измельчается. Но если остались зерна, жди подвоха. Они набирают влагу и «раздуваются», откалывая кусочки кирпича. Если глубина откола больше 6 мм, такой кирпич ОТК бракует, если меньше – его пускают в продажу. Фасады домов, сложенные из такого кирпича, получаются рябыми, словно «засиженные мухами». Кстати, известковые включения – не чисто российская беда. Для Европы – это тоже проблема.

4. Высолы

Самый распространенный и коварный брак – высолы.

Высолы проявляются уже на кирпичных стенах в виде белых пятен и разводов (то есть уже после того, как кирпич уложен). И при покупке не угадаешь – будут высолы на этом кирпиче или нет. Образуются они в результате миграции солей из кладочного раствора, кирпича, грунтовых вод и даже воздуха. Про подмосковный кирпич специалисты говорят что количество солей в нем, как правило, невелико. И рекомендуют использовать цемент с низким содержанием высолообразующих примесей заводов «Красный Октябрь», Липецкого, Подольского, Михайловского.

Но если после всех предосторожностей высолы все же появились, не стоит расстраиваться. Строители заверяют, что большая часть высолов смывается дождями через год-два. Если ждать нет времени, можно воспользоваться народными средствами: раствором уксусной кислоты, 5-процентным раствором соляной кислоты или раствором нашатырного спирта (пузырек на ведро воды). Или купить в строительных магазинах специальные средства. Или обратиться на фирму, которая «отмоет» дом от соли и покроет фасад защитным составом.

Не хотите, чтобы зимой в доме было холодно или фасад размыло дождем? Тогда не покупайте недожженный кирпич. Пережженный брать можно, но только в том случае, если его форма не нарушена. А вот насчет известняковых включений решайте сами. Но нужно помнить, что кирпич с отколами быстрее разрушается.

Отсутствие брака означает:

1. соответствие реальной прочности на сжатие заявленной марке. Производят кирпич марок М75, М100, Мl25, М150, М200, М250, М300. Цифры обозначают предел прочности в кг/см?; подбирать материал надо исходя из расчета нагрузки на стены;

2. соответствие пористости марке по морозостойкости, т. е. количеству циклов попеременного замораживания/оттаивания, которое способен «пережить» кирпич, находясь в воде более суток. Маркировка по этому параметру содержит букву «F»; существующие марки морозостойкости: F15, F25, F35, F50. В средней полосе России используют изделия марки F35. Для теплых регионов, как правило, вполне достаточно, если строительный кирпич «терпит» 15 циклов. Облицовочный кирпич F15 массово не производят – по ГОСТУ его разрешено выпускать только в южных районах, и только в случае, если опыт прошлого строительства в этих местах с применением неморозостойкого материала оказался положительным;

3. соответствие водопоглощения нормативу – не меньше 8% для полнотелого кирпича и не меньше 6% для пустотелого;

4. соответствие изделия заданному размеру. Как и прежде, стандарт – 250x120x65 мм. Существуют также: кирпич утолщенный – 250x120x88 мм, одинарный модульных размеров – 288x138x63 мм, утолщенный модульных размеров – 288xl38x88 мм. Кроме того, ГОСТ разрешает предприятиям-изготовителям по соглашению с потребителем выпускать на заказ изделия нетрадиционных габаритов и форм. Чаще всего встречаются: полуторный кирпич – 250x120x103 мм и двойной – 250x120x138 мм. Однако, во всех случаях отклонение размеров от стандарта (или от размеров, указанных в договоре) не должно превышать: по длине ±5 мм, по ширине ±4 мм, по толщине ±3 мм. Для облицовочных изделий требования по отклонениям строже: по длине ±4 мм, по ширине ±3 мм, по толщине -2..+3 мм.

5. количество т. н. «половника» в партии не превышает 5%;

6. соответствие внешнего вида стандарту. Поверхность граней должна быть плоской, ребра – прямолинейными. Правда, у строительного материала допускаются закругления вертикальных ребер радиусом до 15 мм;

7. соответствие экологической норме. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов не должна превышать 370 Бк/кг;

8. кирпич не должен содержать включений извести и камней. В принципе, известь входит в состав сырьевой глины, но при этом она мелко помолота. Если же остаются крупные частицы, в дальнейшем они начинают впитывать влагу и разбухают (появляет т. н. «дутик»), откалывая мелкие кусочки кирпича;

9. масса любого кирпича в высушенном состоянии не должна превышать 4,3 кг.

Для строительного кирпича не считается браком наличие некоторых допустимых дефектов:

1. допускается наличие отбитостей углов глубиной 10..15 мм и (или) повреждений ребер глубиной до 10 мм, длиной 10..15 мм – по два дефекта на штуку кирпича;

2. допускается наличие трещин протяженностью до 30 мм – по одной на ложковую и тычковую грани;

3. отколы поверхности глубиной 3..10 мм разрешены в количестве до 3 штук на кирпич.

Требования к внешнему виду облицовочного кирпича более строги: на лицевой поверхности кирпича не должно быть сколов (в т. ч. и от известковых включений), пятен, выцветов и других внешних дефектов, видимых с расстояния 10 м на открытом пространстве при дневном освещении.

Список литературы

1. Морозов В.И. Физические основы пластического формирования глиняного кирпича. -М.:Наука, 1973. -136с.

2. Хигерович М.И., Вайтер В.Е. Производство глиняного кирпича. –М.:Стройиздат, 1984. – 211с.

3. www.bazis-st.ru/

4. www.plant.ru/okonh/16152/