История кирпича началась очень давно, с того самого времени, когда люди стали обжигать посуду. Именно тогда было положено начало и современному керамическому производству.
Древнее Египетское кирпичное строение
Особенную гордость вызывает кирпичное строительство Древнего Египта и Месопотамии, которые создавали сложные элементы конструкций. Возьмем, например, Вавилонскую башню, являющуюся одной из семи чудес света. Ее остатки были обнаружены на стыке эпох (19-го и 20-го столетий). Это было кирпичное сооружение в семь ярусов, облицовка его стен была сделана голубым глазурованным кирпичом. Можно сделать предположение, что тысячи лет назад на Востоке уже существовали технологии, которые позволяли изготавливать и обжигать кирпичи разных видов, аналогичных современным рядовым и лицевым. Но в античности бедные люди строили свои жилища из кирпича, высушенного на солнце, а не из обожженного. Наверное, впоследствии технику эту как-то утратили.
Кирпичи встречались разные:
- необожженные, то есть высушенные солнцем ;
- обожженные в печи для обжига .
Первый вид кирпичей – это глиняные сырцы. Специальные знания для изготовления такого строительного материала не требовались. Он до сих пор применяется в некоторых странах мира.
Существуют разные версии его появления.
Глиняный сырец. Изготовление.
Недостаток такого кирпича-сырца – воздействие дождя на него. По предположениям ученых, такие кирпичики получались из глиняной массы, которая сбивалась в комки после того, как река затапливала берега. По мере высыхания воды глина, грязь и солома, сбившиеся в комки, оставались у кромки берега, а солнце их высушивало. Бывало, что в массу добавляли еще и смолу. В таких кирпичах могло быть от 20 процентов глины до семидесяти пяти.
Современные кирпичные заводы добывают глину из глубины, тщательно смешивая с песком. Но раньше люди отдавали предпочтение залежам на поверхности, в них уже находилась и глина, и песок в определенном соотношении. Изготовители кирпичей тогда проверяли глину, попробовав ее на вкус. От наличия кирпичной глины зависело решение о проведении строительства в конкретном районе.
При обнаружении подходящего сорта глины ее освобождали от камешков, чтобы они не затрудняли нарезку кирпичной продукции, а при обжиге не лопнули. Когда глина была готова, ее смешивали с водой и формовали.
Благодаря обжигу кирпичи становились прочными, приобретали качества камня. Но отличались тем, что им легче было придать нужную форму.
Обжиг кирпичей – сложный процесс производства
После обжига кирпичи приобретают водостойкость. Обжиг – не такой уж простой процесс. Поместив кирпич в огонь, прочным он не станет. До достижения конкретной степени спекания должна быть постоянная температура (900–1 150 градусов по Цельсию) в течение нескольких часов (8–15). Температура зависит от сорта глины, который используется. Чтобы не возникло трещин, после обжига требуется медленное охлаждение.
Обжиг кирпича
Если кирпичи обожжены мало, то они становятся мягкими и крошатся. Если чересчур сильно – теряют при обжиге свою форму и могут сплавиться в стеклообразное вещество. Для правильного обжига должна быть печь, в которой постоянно будет поддерживаться требуемая температура.
Самой распространенной кирпичной формой был квадрат, у которого стороны по 30 и 60 сантиметров, а толщина – от 3 до 9 сантиметров. Их называли плинфами (слово пришло из греческого). В Древней Греции и Византии они пользовались большим спросом. Плинфа была похожа на плоский брусок. В нашем восприятии больше напоминает плитку, чем кирпич.
Когда кирпич появился на Руси
Древняя Русь узнала о кирпиче благодаря византийской культуре. Строители из Византии привезли и раскрыли секрет производства кирпича. Приехали они вместе с другими мастерами, учеными и священниками в 988 году после крещения Руси. Первым кирпичным сооружением стала здесь десятинная церковь в Киеве. Первые кирпичные строения в Москве появились в 1450 году, и лишь через 25 лет возвели первый завод в России (1475 г.), производивший кирпич. До этого кирпичи делали преимущественно при монастырях. В 1485 началась перестройка Московского Кремля, где и применили кирпич. Строительством кремлевских стен и храмов руководили итальянские мастера. Следующим этапом стало возведение кирпичного Кремля в Нижнем Новгороде (1500 г.). Похожий был построен в Туле в 1520 году.
Петр I, Петербург и кирпичные заводы
В Петербурге в числе первых кирпичных домов оказались палаты адмиралтейского советника Кикина, построенные в 1707 году. Через три года на Троицкой площади – дом канцлера Г. П. Головина (1710). На следующий год соорудили дворец Натальи Алексеевны, царевны, сестры Петра I. Далее – строительство Зимнего и Летнего дворцов самого Петра I (1712). Достаточно долго, в течение семи лет производили строительство Дворца Меньшикова. Несколько раз он перестраивался. Но, несмотря ни на что, первоначальный облик его был сохранен. Нынче – это музей, филиал Государственного Эрмитажа.
Первые Росссийские кирпичи. Петр 1
Петр I своим указом разрешил строительство новых кирпичных заводов, в которых производители должны были ставить клейма на свои кирпичи для того, чтобы легче было найти бракоделов. Ведь прочность этого строительного материала определялась очень просто. Всю партию продукции сбрасывали с телеги. Если хотя бы три кирпича разбивались, то вся продукция считалась некачественной. Кирпичное производство развивалось, по всей России собирали мастеров. В то же время был запрет на постройку каменных зданий в иных городах. Нарушившим этот указ существовала угроза отправки в ссылку и конфискация имущества. Многие каменщики в поиске работы приходили в Петербург. Всяк входивший или въезжавший должен был оставить кирпич, так называемый пропуск в город. Именно на это и рассчитывал Петр I. Есть предположение, что Каменный переулок был построен из привезенных и принесенных кирпичей.
Как развивалась кирпичная промышленность
Технологическое производство кирпича продолжало оставаться примитивным и трудоемким до 19 века. Формованием кирпича занимались вручную, сушили его только в летнюю пору, обжиг производили в напольных печах-времянках, выложены которые были из высушенного кирпича-сырца.
Еще один клейменный кирпич
В середине 19 столетия активно начала развиваться кирпичная промышленность. Появляются современные заводы, которые производят кирпич нашего времени. Сегодня с уверенностью можно сказать, что выпуск кирпича широк и разнообразен: выпускаются свыше пятнадцати тысяч различных сочетаний, форм, размеров, фактур поверхности и цветов. А также кирпич может быть и пустотелым, керамическим, с теплозащитными свойствами, рядовым, фасонным, лицевым, каминным, одинарным, двойным, утолщенным и другими. И построить соответственно из него можно все, что угодно: от простого столба до высотного здания необычной формы… С ним удобно работать, он считается прочным материалом, долговечным, красивым и экологичным.
Из всех строительных материалов древнее кирпича только камень и дерево.
Раскопки в Месопотамии, Египте и других очагах цивилизации свидетельствуют, что из «глиняного камня» грандиозные сооружения возводили задолго до нашей эры.
Археологами были найдены кирпичи на Среднем Востоке, возраст которых может быть более 10 000 лет. Ученые высказали предположение, что эти кирпичи могли быть сделаны из глиняной массы, которая образовалась после затопления рекой близлежащих территорий. Глина и грязь формировались в кирпичи вручную и затем высыхали на солнце. Структура кирпичей показала, что масса для их изготовления делалась из глины и смолы в качестве основы.
Поначалу строители использовали необожженный кирпич. Этому помогало жаркое солнце, под лучами которого глина высыхала и становилась твердой, как камень. Обжиг в печах освоили древние египтяне несколько тысяч лет назад. На изображениях, сохранившихся со времен фараонов, можно увидеть, как получали кирпичи и как строили из них здания. Причем, надо сказать, что разница между той и нынешней стройкой не так уж и велика. Разве что правильность кладки стен древние египтяне проверяли треугольником, а кирпичи носили на коромыслах. Сам же принцип возведения зданий сохранился практически без изменений.
Самым древним типом кирпичей в западном полушарии считается такой тип кирпичей как саман. Саман изготавливался из известковой пористой глины с добавлением смолы, кварца и других минералов, а затем оставлялся сушиться на солнце. Известковую пористую глину можно обнаружить в сухих регионах по всему миру, но, в основном, она добывается в Центральной Америке, Мексике и юго-западных территориях Соединенных Штатов Америки. Пирамида Солнца была создана из самана древним племенем ацтеков в пятнадцатом веке и до сих пор остается не разрушенной.
В отличие от современного кирпича тот, древний, был квадратным и плоским (стороны 30-60 см, толщина всего 3-9 см).
Велико значение кирпича и в архитектуре Месопотамии и Древнего Рима, это особенно заметно на территории Древней Италии, где господствовали этруски. Они не только возводили свои храмы из сырцового кирпича, но и украшали их терракотовыми деталями. Кирпич в постройках того времени уже приобретает более привычную для нас продолговатую форму.
В Византии обожженный кирпич многие века был основным строительным материалом. Кладка выполнялась на известковом растворе, в который добавляли толченую кирпичную крошку. Иногда ряды чередовались с каменными. Средневековые зодчие продвинулись значительно дальше своих "древних" предшественников и использовали не только конструкционные возможности кирпича, но и декоративные. Наряду с узорной кладкой широкое применение получило ее сочетание с терракотовыми и майоликовыми деталями.?
В конце X века с возрождением городов начали строить кирпичные жилые дома в два-три этажа с мастерскими и лавками внизу. Была придумана узорная кладка, часто использовали кирпич с фигурной поверхностью, покрытый прочной блестящей глазурью. Правда, стоило это немалых денег, и позволить себе такую роскошь могли лишь богатые заказчики - короли, монастыри, крупные феодалы.
Европа благодарно впитывала в себя опыт народов и тысячелетий. На территории Германии кирпич дал название целому стилю в архитектуре - кирпичная готика господствовала здесь на протяжении XII - XVI веков.
На Руси кирпич узнали примерно в IV веке. Из него возводили стены крепостей, храмы, терема, клали печи. В XI-XII веках применяли тонкие, очень тяжелые плиты разных размеров - плинфы. А в XV веке появился кирпич, похожий на современный, - в форме бруска. Именно в это время и начался расцвет «кирпичного дела». В 1475 году в Москву из Италии был приглашен архитектор Аристотель Фиораванти для постройки Кремля. А начал он строить не сам Кремль, а фабрику с особой обжиговой печью. Скоро она стала давать отличный кирпич. В честь архитектора его прозвали «Аристотелев кирпич». Из такого «глиняного камня» были возведены также Новгородский и Казанский кремль, собор Василия Блаженного и многие другие выдающиеся сооружения.
При Петре 1 качество кирпича оценивалось очень строго. Привезенную на стройку партию кирпича просто сваливали с телеги: если при этом разбивалось более 3 штук, то вся партия браковалась.
ную, сушили только летом, обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине 19 века были построены кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вяльцы, глиномялки. Первые машины для производства кирпичей работали на паровой тяге, а в качестве топлива для обжига кирпичей использовалось дерево или уголь. В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200 млн. шт. в год.
Современные разработки позволили расширить ассортимент кирпича и довести этот строительный материал до совершенства по внешним и технико-технологическим параметрам. Используемый сегодня кирпич обладает всеми свойствами натурального камня, то есть, в первую очередь прочностью, водо- и морозостойкостью.
Морозостойкость - это параметр, указывающий, сколько раз кирпич выдержал испытание на замерзание и оттаивание (цикл) в испытательной термокамере. Обычно применяют следующую формулировку "морозостойкость не менее… (25-50) циклов".
Еще один параметр керамического кирпича - пустотность. В маркировке обычно указывают, полнотелый кирпич или эффективный, т.е. содержит ли его тело пустоты в виде сквозных отверстий различной формы. Наружные стены, выложенные из такого кирпича, теплее, чем стены из полнотелого, потому что пустоты в кирпиче уменьшают теплопроводность материала. Заметим, что на прочность кирпича пустотность совершенно не влияет! Но при строительстве печей эффективный кирпич использовать нельзя, годится только полнотелый.
Кирпичное производство достигло большого видового разнообразия продукта в зависимости от конечной цели его использования: пустотелый и покрытый специальными полимерами, колотый полнотелый и лицевой с рельефной поверхностью, кирпич, окрашенный в объеме и т.д. Многообразие вкупе с прочностными характеристиками сделало кирпич одним из лидеров в области возведения не только многоэтажных домов в городе, но и частных построек за его пределами. Сегодня все больше людей, стремящихся жить вдали от шума и суеты, выбирает в качестве материала для строительства собственного жилья именно кирпич. Это и понятно, ведь он наиболее долговечен и идеально держит тепло. Кроме того, кирпич - экологически чистый материал, соответствующий всем сегодняшним стандартам строительства.
Эволюционируя на протяжении тысячелетий, кирпич сохранил все свои достоинства. И в наше время, как в древности, когда кирпич изготавливали из илистого грунта с добавлением измельченной соломы, и позднее, когда сырьем для него стали легкоплавкие глины и суглинки, в которые подмешивали песок, древесные опилки, золу и другие минеральные компоненты, основой "кирпичного теста" являются глина, вода и песок.
Технический прогресс лишь усовершенствовал ценные природные свойства этого материала, сделав его тверже и прочнее.
Лицевой (облицовочный, фасадный, отделочный) кирпич обладает высоким качеством поверхности и четкой правильной геометрией. Кроме того, имеются многочисленный варианты поверхностей обработки кирпича (гладкая, волнистая, шероховатая, "под антик" и т.д.). Швы в такой кладке выполняются как на обычных, так и на цветных кладочных растворах. Использование фасадного кирпича позволяет создать самобытный архитектурный облик, гармонично сочетающийся с окраской кровли, окон, с пейзажем - окружающей средой. Заводы выпускают несколько типов облицовочного кирпича:
глазурованный (со стекловидным цветным слоем, образующимся при обжиге), имеет характерный блеск;
ангобированный (декоративный слой из специально подобранного декоративного глиняного состава);
двухслойный (равномерно обожженный слой цветной глины, наносимый на сырец (ложковая и тычковая грани)), имеет толщину около 3 -5 мм - офактуренный.
Как известно, внешний вид облицовочного кирпича с течением времени и под действием солнечного ультрафиолетового излучения постоянно улучшает свои свойства. Цвета становятся ярче, прочность увеличивается.
Есть определенный каминный кирпич - это тоже кирпич высокого качества, но поверхность его может быть не гладкой, а иметь рельефный, геометрически правильный рисунок. Следующий вид кирпича - фасонный, т.е. его форма - не параллелепипед. Он может быть угловой, полукруглый или П-образный. Этот облегчает работу каменщиков по возведению кирпичной кладки с овальными очертаниями, округленными углами, особыми решениями обрамлений окон, карнизов и т.п. При этом качество фасонного кирпича не хуже, чем у лицевого.
Мостовой и фасадный клинкерный кирпич, впервые полученный в Голландии ещё в начале XIX века, сегодня широко востребован во многих странах Европы. Рост коттеджного строительства и элитного жилья, наблюдаемый в последние годы в России, делает его необходимым строительным материалом и у нас.
Клинкерный кирпич рождается из союза четырёх стихий: земли, воды, огня и воздуха. Это экологически чистый материал, полученный в результате высокотемпературного обжига пластичных глин отборного качества. Процесс идёт до полного спекания. В результате получается кирпич без включений и пустот. Такая технология гарантирует ему высокую прочность и долговечность. Клинкер широко используется для мощения дорожек, облицовки цоколей и фасадов. Автомобильные парковки и подъезды к гаражам, открытые террасы, лестничные каскады, водостоки, внутренние дворики - везде он находит себе применение, великолепно сочетаясь с зеленью газона и архитектурными деталями садового ландшафта.
Клинкер с лёгкостью выдерживает даже самые неблагоприятные погодные условия, сохраняя свой природный цвет и не требуя дополнительных средств на поддержание его в отличном состоянии в течение десятилетий. Разнообразие цветов, фактур и размеров клинкера (ассортимент насчитывает более 300 различных вариантов) позволяет воплощать самые невероятные архитектурные фантазии. Широкая цветовая гамма достигается изменением технологии обжига: регулировка температуры и объёма подачи воздуха. Огненные нюансы красного, сияющий жёлтый, чистейший белый или коричнево-голубоватый - всё это клинкер, удивительный и неповторимый!
Воистину, клинкер - материал нового тысячелетия. Лёгкость обработки, повышенная износоустойчивость, низкая пористость, абсолютная морозостойкость - все эти показатели намного превышают действующие сегодня европейские и российские стандарты.
В мире у строителей есть свой "кирпичный" рейтинг. Например, в первую пятерку входит кирпич немецкого и голландского производства. И так же высоко ценится бельгийский кирпич. В Бельгии есть свои карьеры и заводы, которые производят настоящий керамический кирпич, не прессованный - его обжигают, как посуду из фарфора. Он еще называется hand forme - ручной формовки. Конечно, сейчас ту работу, которую раньше люди делали своими руками, выполняют машины. Но его производство не сравнить с обычным процессом, когда на ленте ползет "колбаса" из сырья, и автомат ее просто режет проволокой.
Хороший кирпич отличается тем, что его качество однородно. Вся партия, которая заказана для строительства дома, будь то коттедж или многоэтажное здание, будет выполнена как единое целое. Бельгийский кирпич отличается широкой гаммой цвета и фактуры. У них есть четыре типа размера, в том числе и совсем узкий кирпич, из которого в Европе строят не только коттеджи и многоквартирные дома, но и костелы. Бельгийские производители выпускают кирпич нескольких серий: в одной - кирпич однородного цвета, в другой - есть вкрапления-изюминки (таким кирпичом хорошо украшать фасады), в третьей - кирпич такого сложного, "вибрирующего", цвета, что его даже описать трудно. Есть серия "Ностальжи" - кирпичи из нее выглядят так, как будто их вынули из стены трехсотлетней давности. И цвет у бельгийского кирпича может быть какой угодно: есть не только масса оттенков красного и розового, но и черный, и белый.
Стандартный обожжённый кирпич использовался на Руси с конца XV века . Ярким примером стало строительство стен и храмов Московского Кремля во времена Иоанна III , которым заведовали итальянские мастера. «… и кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырем , в Калитникове , 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 мотыками повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножём невозможно расколупить ».
Размеры
- 0,7 НФ («Евро») - 250х85х65 мм;
- 1,3 НФ (модульный одинарный) - 288х138х65 мм.
Неполномерный (часть):
- 3/4 - 180 мм;
- 1/2 - 120 мм;
- 1/4 - 60-65 мм.
Названия граней
Виды кирпича и их преимущества
На сегодняшний день в современном строительстве используются два основных вида кирпича: керамический и силикатный кирпич.
Силикатный кирпич
Силикатный кирпич изготавливается из смеси кварцевого песка, воздушной извести и воды. Отформованный кирпич подвергается автоклавной обработке - воздействию насыщенного водяного пара при температурах 170-200 °C и высоком давлении. В результате применения такой технологии образуется искусственный камень. :
Преимущества силикатного кирпича
- Экологичность Силикатный кирпич изготовлен из экологически чистого натурального сырья - извести и песка, по технологии, знакомой человечеству несколько столетий.
- Звукоизоляция . Это играет немаловажную роль при возведении межквартирных или межкомнатных стен. Силикатный кирпич применяют для кладки стен и столбов в гражданском и промышленном строительстве.
По сравнению с керамическим, силикатный кирпич обладает большей плотностью.
- Высокая морозостойкость и прочность . Силикатный кирпич по прочности и морозостойкости значительно превосходит марки легких бетонов. На построенные из него фасады строители дают гарантию 50 лет.
- Экономичность . Стоимость силикатного кирпича ниже, чем у его керамических аналогов.
- Надежность и широкий ассортимент . Надежность и широкий ассортимент силикатного кирпича позволяет использовать его как в новом строительстве, так и при реконструкции. Фактурный, цветной силикатный кирпич украсит фасады как общественных, жилых зданий, так и загородных коттеджей, дач.
- Тип окраски . Цветной силикатный кирпич окрашивается в массе так же, как и керамический кирпич. Но, в отличие от керамического кирпича, окраска силикатного может производиться только с помощью специальных искусственных красителей, а керамический кирпич приобретает определенный цвет в результате смешения разных сортов глины или также с помощью добавки специальных красителей.
- Неприхотливость . Строения из силикатного кирпича неприхотливы и устойчивы ко внешним факторам. Капризы природы не оказывают существенного влияния на его внешний вид, Фасад сохраняет цвет и не требует дополнительного ухода, за исключением случаев использования в агрессивных средах или в условиях повышенной влажности.
Недостатки силикатного кирпича
- Серьёзным недостатком силикатного кирпича является пониженная водостойкость и жаростойкость, поэтому его нельзя использовать в конструкциях, подвергающихся воздействию воды (фундаменты, канализационные колодцы и др.) и высоких температур (печи, дымовые трубы).
Применение силикатного кирпича
Силикатный кирпич обычно применяется для возведения несущих и самонесущих стен и перегородок, одноэтажных и многоэтажных зданий и сооружений, внутренних перегородок, заполнения пустот в монолитно-бетонных конструкциях, наружной части дымовых труб.
Керамический кирпич
Керамический кирпич обычно применяется для возведения несущих и самонесущих стен и перегородок, одноэтажных и многоэтажных зданий и сооружений, внутренних перегородок, заполнения пустот в монолитно-бетонных конструкциях, кладки фундаментов, внутренней части дымовых труб, промышленных и бытовых печей.
Керамический кирпич подразделяется на рядовой (строительный) и лицевой . Последний применяется практически во всех областях строительства .
Преимущества керамического рядового кирпича
- Прочен и износостоек. Керамический кирпич обладает высокой морозостойкостью, что подтверждается многолетним опытом его применения в строительстве.
- Хорошая звукоизоляция - стены из керамического кирпича, как правило, соответствуют требованиям СНиП 23-03-2003 «Защита от шума».
- Низкое влагопоглощение (менее 14 %, а для клинкерного кирпича этот показатель может достигать 3 %) - Более того, керамический кирпич быстро высыхает.
- Экологичность Керамический кирпич изготовлен из экологически чистого натурального сырья - глины, по технологии, знакомой человечеству десятки веков. Во время эксплуатации построенных из него зданий, красный кирпич не выделяет вредных для человека веществ, таких как газ радон .
- Устойчивость почти ко всем климатическим условиям , что позволяет сохранять надёжность и внешний вид.
- Высокая прочность (15 МПа и выше).
- Высокая плотность (1950 кг/м³, до 2000 кг/м³ при ручной формовке).
Преимущества керамического облицовочного кирпича
- Морозостойкость. Облицовочный кирпич обладает высокой морозостойкостью, а для северного климата это особенно важно. Морозостойкость кирпича является наряду с прочностью важнейшим показателем его долговечности. Керамический облицовочный кирпич идеально подходит для нашего климата.
- Прочность и устойчивость . Благодаря высокой прочности и малому объёму пористости кладка, возводимая из облицовочных изделий, отличается высокой прочностью и поразительной устойчивостью к воздействию окружающей среды.
- Различная фактура и цветовая гамма. Диапазон различных форм и цветов облицовочного кирпича даёт Вам возможность создания имитации старинных построек при возведении современного дома, а также позволит возместить утраченные фрагменты фасадов старинных особняков.
Недостатки керамического кирпича
- Высокая цена . В связи с тем, что керамический кирпич требует несколько этапов обработки, его цена довольно высокая, по сравнению с ценой силикатного кирпича
- Возможность появления высолов . В отличие от силикатного кирпича, керамический кирпич "требует" качественный раствор, в противном случае могут появляться высолы.
- Необходимость приобретать весь требуемый облицовочный кирпич из одной партии . В случае, если облицовочный керамический кирпич приобретается из разных партий, могут возникнуть проблемы с тоном.
Технология производства
До XIX века техника производства кирпичей оставалась примитивной и трудоёмкой. Формовали кирпичи вручную, сушили исключительно летом, а обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине XIX века была построена кольцевая обжиговая печь а также ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства. В конце XIX века стали строить сушилки. 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 200 млн шт. в год.
Организация кирпичного производства
Керамический кирпич
Необходимо создание условий для обеспечения основных параметров производства:
- постоянного или среднего состава глины;
- равномерной работы производства.
В кирпичном производстве результата добиваются только после длительных экспериментов с режимами сушки и обжига. Эта работа должна проводиться при постоянных основных параметрах производства.
Глина
Хороший (лицевой) керамический кирпич производится из глины, добытой мелкой фракцией с постоянным составом минералов. Месторождения с однородным составом минералов и многометровым слоем глины, пригодным для добычи одноковшовым экскаватором , очень редки и почти все разработаны.
Большинство месторождений содержит многослойную глину, поэтому лучшими механизмами, способными при добыче делать глину среднего состава, считаются многоковшовый и роторный экскаваторы. При работе они срезают глину по высоте забоя, измельчают её, и при смешивании получается средний состав. Другие типы экскаваторов не смешивают глину, а добывают её глыбами.
Постоянный или средний состав глины необходим для подбора постоянных режимов сушки и обжига. Для каждого состава нужен свой режим сушки и обжига. Один раз подобранные режимы позволяют получать высококачественный кирпич из сушилки и печи годами.
Качественный и количественный состав месторождения выясняется в результате разведки месторождения. Только разведка выясняет минеральный состав: какие суглинки пылеватые, глины легкоплавкие, глины тугоплавкие и т. д. содержатся в месторождении.
Лучшими глинами для производства кирпича считаются те глины, которые не требуют добавок. Для производства кирпича обычно используется глина, непригодная для других керамических изделий.
Сушилки камерные
Сушилки загружаются кирпичом полностью, и в них постепенно изменяется температура и влажность по всему объёму сушилки, в соответствии с заданной кривой сушки изделий.
Сушилки туннельные
Сушилки загружаются постепенно и равномерно. Вагонетки с кирпичом продвигаются через сушилку и проходят последовательно зоны с разной температурой и влажностью. Туннельные сушилки лучше всего применять для сушки кирпича из сырья среднего состава. Применяются при производстве однотипных изделий строительной керамики. Очень хорошо «держат» режим сушки при постоянной и равномерной загрузке кирпича-сырца.
Процесс сушки
Глина – это смесь минералов, состоящая по массе более чем на 50 % из частиц до 0,01 мм. К тонким глинам относятся частицы менее 0,2 мкм, к средним 0,2-0,5 мкм и крупнозернистым 0,5-2 мкм. В объёме кирпича-сырца есть множество капилляров сложной конфигурации и разных размеров, образованных глинистыми частицами при формовке.
Глины дают с водой массу, которая после высыхания сохраняет форму, а после обжига приобретает свойства камня. Пластичность объясняется проникновением воды, хорошего природного растворителя, между отдельными частицами минералов глины. Свойства глины с водой важны при формовке и сушке кирпича, а химический состав определяет свойства изделий во время обжига и после обжига.
Чувствительность глины к сушке зависит от процентного соотношения «глинистых» и «песчаных» частиц. Чем больше в глине «глинистых» частиц, тем труднее удалить воду из кирпича-сырца без образования трещин при сушке и тем больше прочность кирпича после обжига. Пригодность глины для производства кирпича определяется лабораторными испытаниями.
Если в начале сушилки в сырце образуется много паров воды, то их давление может превысить предел прочности сырца и появится трещина. Поэтому температура в первой зоне сушилки должна быть такой, чтобы давление паров воды не разрушало сырец. В третьей зоне сушилки прочность сырца достаточна для повышения температуры и увеличения скорости сушки.
Режимные характеристики сушки изделий на заводах зависят от свойств сырья и конфигурации изделий. Существующие на заводах режимы сушки нельзя рассматривать как неизменные и оптимальные. Практика многих заводов показывает, что длительность сушки можно значительно сокращать, пользуясь методами ускорения внешней и внутренней диффузии влаги в изделиях.
Кроме того, нельзя не учитывать свойства глиняного сырья конкретного месторождения. Именно в этом и заключается задача заводских технологов. Нужно подобрать такую производительность линии формовки кирпича и режимы работы сушилки кирпича, при которых обеспечивается высокое качество сырца при максимально достижимой производительности кирпичного завода.
Процесс обжига
Глина представляет смесь легкоплавких и тугоплавких минералов. При обжиге легкоплавкие минералы связывают и частично растворяют тугоплавкие минералы. Структура и прочность кирпича после обжига определяется процентным соотношением легкоплавких и тугоплавких минералов, температурой и продолжительностью обжига.
В процессе обжига керамического кирпича легкоплавкие минералы образуют стекловидную, а тугоплавкие кристаллическую фазы. С повышением температуры всё более тугоплавкие минералы переходят в расплав, возрастает содержание стеклофазы. С увеличением содержания стеклофазы повышается морозостойкость и снижается прочность керамического кирпича.
При увеличении длительности обжига возрастает процесс диффузии между стекловидной и кристаллической фазами. В местах диффузии возникают большие механические напряжения, так как коэффициент термического расширения тугоплавких минералов больше коэффициента термического расширения легкоплавких минералов, что и приводит к резкому снижению прочности.
После обжига при температуре 950-1050 °C доля стекловидной фазы в керамическом кирпиче должна составлять не более 8-10 %. В процессе обжига подбираются такие температурные режимы обжига и продолжительность обжига, чтобы все эти сложные физико-химические процессы обеспечивали максимальную прочность керамического кирпича.
Силикатный кирпич
Песок
Основным компонентом силикатного кирпича (85–90% по массе) является песок, поэтому заводы силикатного кирпича размещают, как правило, вблизи месторождений песка, и песчаные карьеры являются частью предприятий. Состав и свойства песка определяют во многом характер и особенности технологии силикатного кирпича.
Песок – это рыхлое скопление зёрен различного минерального состава размером 0,1 – 5 мм. По происхождению пески разделяют на природные и искусственные. Последние, в свою очередь, разделяют на отходы при дроблении горных пород (хвосты от обогащения руд, высевки щебеночных карьеров и т. п.), дробленые отходы от сжигания топлива (песок из топливных шлаков), дробленые отходы металлургии (пески из доменных и ватержакетных шлаков).
Форма и характер поверхности зерен песка имеют большое значение для формуемости силикатной смеси и прочности сырца, а также влияют на скорость реакции с известью, начинающейся во время автоклавной обработки на поверхности песчинок.
При грубой шихтовке песков в карьере проверяют, в какой пропорции загружают вагонетки или автосамосвалы песками различной крупности в каждом забое. При наличии нескольких приемных бункеров для разных фракций песка необходимо проверять заданную пропорцию песков в шихте по количеству питателей одинаковой производительности, одновременно выгружающих пески различной крупности.
Песок, поступающий из забоя до его употребления в производство, должен быть отсеян от посторонних примесей – камней, комочков глины, веток, металлических предметов и т. п. Эти примеси в процессе производства вызывают брак кирпича и даже поломки машин, поэтому над песочными бункерами устанавливают барабанные грохоты.
Известь
Известь является второй составной частью сырьевой смеси, необходимой для изготовления силикатного кирпича.
Сырьём для производства извести являются карбонатные породы, содержащие не менее 95% углекислого кальция CaCO3. К ним относятся известняк плотный, известняковый туф , известняк-ракушечник, мел , мрамор . Все эти материалы представляют собой осадочную горную породу, образовавшуюся главным образом в результате отложения на дне морских бассейнов продуктов жизнедеятельности животных организмов.
Известняк состоит из известкового шпата – кальцита – и некоторого количества различных примесей: углекислого магния, солей железа, глины и др. От этих примесей зависит окраска известняка. Обычно он бывает белым или разных оттенков серого и желтого цвета. Если содержание глины в известняках более 20%, то они носят название мергелей. Известняки с большим содержанием углекислого магния называются доломитами.
Мергель является известково-глинистой породой, которая содержит от 30 до 65% глинистого вещества. Следовательно, наличие в нем углекислого кальция составляет всего 35 – 70%. Понятно, что мергели совершенно не пригодны для изготовления из них извести и поэтому не применяются для этой цели.
Доломиты, так же как известняки, относятся к карбонатным горным породам, состоящим из минерала доломита (СаСО3*МgСО3). Так как содержание в них углекислого кальция менее 55%, то для обжига на известь они также непригодны. При обжиге известняка на известь употребляют только чистые известняки, не содержащие большого количества вредных примесей в виде глины, окиси магния и др.
По размерам кусков известняки для обжига на известь делятся на крупные, средние и мелкие. Содержание мелочи в известняке определяют, просеивая породу через грохоты.
Основным вяжущим материалом для производства силикатных изделий является строительная воздушная известь. По химическому составу известь состоит из окиси кальция (СаО) с примесью некоторого количества окиси магния (МgО).
Различают два вида извести: негашеную и гашеную; на заводах силикатного кирпича применяется негашеная известь. При обжиге известняк под влиянием высокой температуры разлагается на углекислый газ и окись кальция и теряет 44% своего первоначального веса. После обжига известняка получается известь комовая (кипелка), имеющая серовато-белый, иногда желтоватый цвет.
При взаимодействии комовой извести с водой происходят реакции гидратации СаО+ Н2О = Са(ОН)2; МgО+Н2О=Мg(ОН)2 или, по другому - гашение извести. Реакции гидратации окиси кальция и магния идут с выделением тепла. Комовая известь (кипелка) в процессе гидратации увеличивается в объеме и образует рыхлую, белого цвета, легкую порошкообразную массу гидрата окиси кальция Са(ОН)2. Для полного гашения извести необходимо добавлять к ней воды не менее 69%, т.е. на каждый килограмм негашеной извести около 700 г воды. В результате получается совершенна сухая гашеная известь (пушонка). Её так же называют воздушной известью. Если гасить известь с избытком воды, получается известковое тесто.
Известь нужно хранить только в крытых складских помещениях, предохраняющих ее от воздействия влаги. Не рекомендуется длительное время хранить известь на воздухе, так как в нем всегда содержится небольшое количество влаги, которая гасит известь. Содержание в воздухе углекислого газа приводит к карбонизации извести, т. е. соединению с углекислым газом и тем самым частичному снижению ее активности.
Силикатная масса
Известково-песчаную смесь готовят двумя способами: барабанным и силосным.
Силосный способ приготовления массы имеет значительные экономические преимущества перед барабанным, так как при силосовании массы на гашение извести не расходуется пар. Кроме того, технология силосного способа производства значительно проще технологии барабанного способа. Подготовленные известь и песок непрерывно подаются питателями в заданном соотношении в одновальную мешалку непрерывного действия и увлажняются водой. Перемешанная и увлажненная масса поступает в силосы, где выдерживается от 4 до 10 часов, в течение которых известь гасится.
Силос представляет собой цилиндрический сосуд из листовой стали или железобетона; высота силоса 8 – 10 м, диаметр 3,5 – 4 м. В нижней части силос имеет конусообразную форму. Силос разгружается при помощи тарельчатого питателя на ленточный транспортёр. При этом происходит большоё выделение пыли.
