Кирпич

Кирпич — прямоугольный брусок из обожженной глины, употребляемый в качестве строительного материала.

В Библии есть упоминание о кирпиче как о строительном материале уже применительно к временам расселения людей сразу после Великого Потопа, то есть на заре сознательной истории человечества. «И сказали друг другу: наделаем кирпичей и обожжем огнем. И стали у них кирпичи вместо камней.» (Ветхий завет. Бытие. Гл. 11-3).

Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необоженный кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резаной 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 времен Иоанна 3 стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера. «…и кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырем, в Калитникове, в чём ожигать кирпич и как делать, нашего Русскаго кирпича уже да продолговатее и тверже, когда его нужно ломать, то водой размачивают. Известь же густо мотыками повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножем невозможно расколупить.» 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.

Организация кирпичного производства
Организация кирпичного производства должна создать условия для двух основных параметров производства: обеспечивать постоянный или средний состав глины и обеспечивать равномерную работу производства. Для выявления истинных причин большого количества брака на производстве проводится анализ соответствия организации производства этим требованиям.

Кирпичное производство принадлежит к тем видам человеческой деятельности, где результата добиваются только после длительных экспериментов с режимами сушки и обжига. Эта работа должна проводится при постоянных основных параметрах производства. Невозможно сделать правильные выводы и подкорректировать работу при несоблюдении этого простого правила.

Невозможно выпускать качественную продукцию при непостоянном составе глины и производительности. Невозможно найти причины брака уменьшая переработку, не имея возможности контролировать и регулировать режим сушилки, не соблюдая режим обжига в печи. Как понять, где находится источник брака : глина, добыча, переработка, формовка, сушка или обжиг.

Самая лучшая глина – это глина постоянного состава, которую с низкими затратами могут обеспечить только многоковшовый и роторный экскаваторы. Кирпичному производству требуется постоянный состав глины в длительном промежутке времени для опытного подбора режимов сушки и обжига. Нет более простого и лучшего способа получить продукцию отличного качества.

Глина
Хороший керамический кирпич производится из глины добытой мелкой фракцией с постоянным составом минералов. При постоянном составе минералов цвет кирпича при производстве одинаковый, что характеризует лицевой кирпич. 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 и лучшими механизмами, способными при добыче делать глину среднего состава, считаются многоковшовый и роторный экскаваторы. При работе они срезают глину по высоте забоя, измельчают ее и при смешивании получается средний состав. Другие типы экскаваторов не смешивают глину, а добывают ее глыбами.На Михайловском ГОКе колесо роторного экскаватора имеет диаметр 9,5 метров!

Постоянный или средний состав глины необходим для подбора постоянных режимов сушки и обжига. Нельзя получить качественный кирпич, если состав глины постоянно меняется, ведь для каждого состава нужен свой режим сушки и обжига. При добыче глины среднего состава, один раз подобранные режимы позволяют получать качественный кирпич из сушилки и печи годами!

Качественный и количественный состав месторождения выясняется в результате разведки месторождения. Только разведка выясняет минеральный состав, то есть 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 всегда используется глина непригодная для других керамических изделий. До принятия решения о постройке завода на основе месторождения проводятся промышленные испытания пригодности глины для производства кирпича. Испытания проводятся по специальной стандартной методике, заключающейся в подборе технологии для переработки.

Испытания дают ответ на несколько поставленных вопросов. Есть в месторождении слой однородной глины, пригодный для промышленной разработки? Если нет, то пригоден средний состав глины для производства кирпича? Если нет, то какие добавки требуются для получения качественного кирпича? Какая нужна техника для добычи и оборудование для переработки?

Сушилки камерные
Камерные сушилки загружаются кирпичом полностью и в них постепенно изменяется температура и влажность по всему объему сушилки, в соответствии с заданной кривой сушки изделий. Сушилки находят применение для изделий электрокерамики, фарфора, фаянса и при малых объемах производства. Очень трудно регулировать режим сушки.

Сушилки туннельные
Туннельные сушилки загружаются постепенно и равномерно. Вагонетки с кирпичом продвигаются через сушилку и проходят последовательно зоны с разной температурой и влажностью. Туннельные сушилки хорошо работают только 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, с точки зрения сушки, 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 объеме 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 между плоскостями кристаллической решетки 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 соотношением "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 с точки зрения обжига 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 и 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°С 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.

О нас