Меню

Составляющие для производства кирпича



Состав кирпича, сырье для его изготовления и технология производства

Каков химический состав кирпича? Что служит сырьем для разных его видов? Как выглядит процесс превращения этого сырья в готовые изделия?

Давайте проявим немного любопытства и постараемся узнать, как и из чего производится древнейший строительный материал.

Виды кирпича

Начнем с небольшого лирического отступления.

В плане сырья, состава и технологий нельзя говорить о кирпиче как о каком-то одном строительном материале. На современном строительном рынке присутствует несколько разных его видов, которые подчиняются разным стандартам и производятся совершенно разными способами.

  • Красный кирпич.
  • Клинкерный.
  • Шамотный.
  • Силикатный.
  • Гиперпрессованный.

Полезно: шамот – не единственный вид огнеупорного кирпича.
Однако остальные его типы вы едва ли встретите в строительном магазине: они применяются исключительно в производственных условиях, прежде всего в горно-металлургической и сталелитейной промышленности.

В этом порядке и разберем интересующие нас материалы.

Красный (керамический)

Сырье

Им является обычная глина – продукт размывания водой горных пород. Основной компонент – полевой шпат. Если глина слишком жирная, для снижения избыточной пластичности в нее добавляется крупнозернистый песок, зола или шлак – отход металлургической промышленности. В тощую глину добавляется более жирная.

Разные сорта глины различаются размером зерна: оно может достигать миллиметра. Для производства кирпича оптимально зерно не более 0,005 мм.

Кроме того, применяется еще несколько типов добавок:

  • Для снижения температуры обжига добавляются отходы стекла, опять-таки шлак и перлит.
  • Пористую структуру глине придают выгорающие при обжиге добавки – уголь, торф и обычные опилки.
  • Для окраски в различные цвета и оттенки используются минеральные стойкие к температуре красители: карбонатные породы, марганцевые, фосфорные и железные руды.

Красный строительный кирпич.

Состав

Каков химический состав красного кирпича?

Если добавки могут иметь весьма произвольный химический состав, то основа – размытый водой полевой шпат – довольно стабильна:

  • Основная часть глины – кремнезем SiO2. Он составляет от 60 до 80 процентов ее массы.
  • Глинозем Al2O3 – второй в списке (5 – 20%).
  • До 8 процентов глины могут составлять оксиды калия, магния, натрия и кальция.
  • Характерную красную окраску изделиям придает небольшое содержание окиси железа Fe2O3.

Оксид железа давно используется в качестве минерального красителя.

Производство

Оно осуществляется двумя основными способами:

  1. Из глины с влажностью 18 – 24%. Она формуется и проходит длительную сушку, после которой отправляется в печь для обжига.
  2. Из полусухой массы (влажность не превышает 8%) заготовки для обжига получаются прессованием. Такое производство достаточно высокотехнологично и энергоемко, однако существенно сокращает продолжительность производственного цикла.

Первый метод чаще используется на небольших по объемам полукустарных производствах. Второй характерен для крупных предприятий с годовой производительностью более миллиона кирпичей.

Ключевая фаза производства – обжиг – приводит к спеканию частиц глины в единую массу. Температура в туннельной печи во время обжига красного кирпича достигает 1050 градусов; продолжительность операции может достигать суток. Дело в том, что быстрый нагрев и быстрое охлаждение в равной степени губительны для продукта: ускоренное испарение воды и внутренние напряжения при неравномерном нагреве неизбежно вызовут повреждения.

Полезно: обжиг кирпича-сырца вполне возможно выполнить и своими руками в кустарных условиях.
Сырец помещается в любую стальную емкость над разведенным в яме костром.
Принцип обжига тот же: температура медленно поднимается до максимальной; затем пламя постепенно уменьшается до минимума.

Клинкерный

Сырье и состав

Клинкер, в сущности, представляет собой ту же керамику, прошедшую обжиг при более высокой температуре.

Характерные особенности клинкера – высочайшая прочность и низкое водопоглощение.

Состав керамического кирпича нами уже изучен; и здесь в качестве сырья выступает глина с небольшими добавками для коррекции свойств конечного продукта.

Однако есть несколько нюансов.

  • Оптимальным содержанием глинозема Al2O3 для клинкера считается 17 – 25%. Глинозем делает расплав менее пластичным, что уменьшает деформацию кирпича при обжиге. В бедное глиноземом сырье в качестве его источника добавляются каолинитовые глины.
  • Максимальное содержание окиси железа Fe2O3 в случае клинкера ограничено 6-8 процентами. Причина – специфика условий обжига: при температуре выше 1000 градусов в восстановительной среде оксид железа теряет атом кислорода и превращается в закись железа FeO; та же в сочетании с кремнеземом образует легкоплавкий фаелит (SiO2+2FeO).

В результате поверхность спекающегося кирпича покрывается сплошной коркой, которая мешает углекислому газу покидать его. Откуда берется углекислота? Она образуется при выгорании содержащегося в самой глине и поризующих добавках углерода.

Любопытно: для максимально полного и равномерного выгорания углерода в диапазоне 900-1000 градусов скорость нагрева клинкера при обжиге снижается.
Без замедления роста температуры в печи всегда есть риск получить вздутия поверхности: образующаяся при более быстром нагреве углекислота не успевает покидать сырье.

Какие еще ограничения состава сырья актуальны для клинкерного производства?

  • Содержание оксида кальция CaO должно быть ограничено 7-8 процентами. Если его больше – вместо спекания есть риск получить быстрое плавление и деформацию.
  • Оксид магния MgO при содержании в глине более 4% резко увеличивает ее усадку при обжиге.
Читайте также:  Кладка газосиликата с облицовкой кирпичом

Производство

Способ производства, при котором изделия получаются наиболее качественными – экструзия с применением вакуумных прессов. Применение пластичного сырья подразумевает длительную сушку перед обжигом, что, разумеется, дополнительно увеличивает затраты на производство.

Альтернатива – уже знакомое нам полусухое прессование кирпича с последующим обжигом. Цена полученных таким образом изделий заметно ниже; однако прочность и внешний вид при этом страдают.

Производство клинкерного кирпича.

Ключевая фаза – обжиг. Если обычная керамика обжигается при температуре до 1000 градусов, то здесь она выше и может достигать 1450С; при этом происходит куда более глубокое спекание частиц глины. Рост температуры приводит к резкому удорожанию производства: расход энергоносителей увеличивается нелинейно. При 1300С энергозатраты вчетверо больше, чем при 800С.

Шамотный

Сырье

И здесь им служит глина. Однако глина с особыми свойствами: для производства шамотного кирпича используется каолин, масса белого цвета, состоящая из каолинита. Минерал назван в честь города Гаолин в юго-восточной области Китая, где он был впервые обнаружен.

Производство шамотного кирпича – не единственная область применения каолина:

  • Он лежит в основе состава белого цемента.
  • Фарфор и фаянс производятся из него же.
  • Мелованная бумага, белая резина и многие пластмассы используют его в качестве наполнителя.
  • В фармацевтике каолин применяется как абсорбер. В частности, он помогает при резях в желудке и отравлениях.
  • В косметологии он известен под незамысловатым названием “белая глина”.

Нам, однако, более интересны физико-химические свойства каолинита.

  • Его плотность достигает 2600 кг/м3. Именно этим обусловлена и сравнительно высокая плотность полнотелого шамотного кирпича без поризующих добавок.
  • При постепенном нагреве до 500-600С каолин полностью обезвоживается; при 1200С он разлагается с выделением тепла.

Измельченный каолинит – сырье для производства шамотного кирпича.

Состав

Основа каолина – водный силикат алюминия Al4[Si4O10](OH)8.

  • Уже знакомый нам глинозем Al2O3 – 39.5%.
  • Кремнезем Si2O3 – 46.5%.
  • Вода – 14%.

Разумеется, в глине неизбежно присутствуют и примеси других минералов.

Производство

Технология производства шамотного кирпича довольно необычна.

  1. Каолин проходит обжиг при температуре 1300-1500 градусов.
  2. Обожженная глина измельчается. Размер зерна не превышает 2 миллиметров.
  3. Измельченный шамот используется как наполнитель для… опять-таки огнеупорной глины. Которая, естественно, проходит повторное спекание после формовки.

Именно столь сложной технологией производства объясняется характерная зернистая структура огнеупорного кирпича; именно благодаря ей, он не растрескивается при сильном и неравномерном нагреве.

Силикатный

Сырье

Сырьем для его производства служат кварцевый песок и известь. В качестве опциональных добавок для увеличения механической прочности могут присутствовать глиняный солевой или алюмощелочной шлам и зола.

На фото – двойной силикатный кирпич М 150.

Состав

Каков химический состав силикатного кирпича? Разберем его компоненты.

Кварцевый песок

  • Большую его часть (90-95%) составляет SiO2 – все тот же кремнезем.
  • Глинозем (Al2O3) составляет 3-4% массы.
  • Остальное – присутствующие в долях не больше полутора процентов Na2O, K2O, MgO, Fe2O3 и CaO. Иногда в состав песка входит двуокись титана TiO2.

Известь

Она выступает в роли связующего.

  • Углекислый кальций CaCO3 образует большую часть массы известняка – 96 – 100%.
  • Углекислый магний MgCO3 может составлять до 2% массы.
  • В том же количестве – не больше 2% – могут присутствовать глинистые примеси – хорошо знакомые нам глинозем и кремнезем.

Производство

Известь измельчается; затем она перемешивается с песком и небольшим количеством воды, после чего выдерживается до полного гашения.

Следующий этап – формовка. Пресс под большим (до 200 кг/см2) давлением создает из рассыпчатой массы будущий кирпич, который сразу же отправляется на пропарку. В автоклаве при давлении в 8-10 атмосфер и температуре 180-20 градусов перегретый пар придает изделию стабильность: известь связывает частицы песка в единое целое.

В следующие 10-15 дней готовый кирпич хранится в складских условиях. Инструкция по столь длительному хранению связана с длительностью процессов карбонизации: изделия набирают прочность и водостойкость.

Гиперпрессованный

Сырье

  • Заполнитель – как правило, измельченные известняк, ракушечник или отходы горной, металлургической, цементной промышленности, шлак и прочие некондиционные материалы.
Читайте также:  Сопротивление теплопередаче пустотелого кирпича

Здесь в качестве наполнителя использован бой ракушечника.

  • В роли связующего выступает портландцемент марок М400 – М500. Его объем равен 7-12 процентам от объема готового изделия.
  • Небольшое количество воды позволяет на этапе формовки удержать спрессованное сырье вместе.

Состав

В качестве заполнителя могут использоваться настолько разные и непредсказуемые материалы, что описать все возможные сочетания элементов нереально. Состав воды тоже вроде как общеизвестен: два атома водорода и один – кислорода.

Из чего состоит цемент?

Производство

  1. Наполнитель измельчается дробилкой до размера частицы в 2-5 миллиметра.
  2. Затем в миксере он смешивается с цементом; при особо низкой влажности может быть добавлено небольшое (до 8%) количество воды. Для окраски в произвольный цвет применяются минеральные пигменты.
  3. Готовая смесь прессуется и в дальнейшем сохраняет форму.
  4. После этого кирпич набирает прочность во время пропарки: в течение 8-10 часов он выдерживается во влажной среде с температурой 40-70С.
  5. Окончательный набор прочности происходит в течение 30 дней с момента производства на складе или непосредственно в кладке.

Оборудование для производства гиперпрессованного кирпича сравнительно компактно.

Вывод

Мы познакомились с основами производства разных типов кирпича, с видами сырья и его составом. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме. Успехов в строительстве!

Источник

Технология изготовления керамического кирпича — какие бывают его виды

Виды кирпича

Существует множество разновидностей кирпича, среди всех типов можно выделить основные параметры различия:

    материал изготовления степень наполнения размер применение

Теперь давайте разберемся и рассмотрим каждую характеристику отдельно.

Различие по материалу изготовления

Силикатный кирпич — его основу составляет кварцевый песок (80-90%), известь (10-15%) и вода.

Керамический кирпич — основной компонент это мелкие фракции глины с одного слоя.

Гиперпрессованный — в состав этого типа кирпича входит цемент (

20%), он служит связующим материалом. Основу составляет: известняк, отходы от разработок камня, мрамора или мергеля.

Степень наполнения

Полнотелый — из названия понятно, что это кирпич не имеющий в себе отверстий. Он обладает высокой прочностью, но хуже сохраняет тепло. Несущие стены и кладку для печи делают только из такого кирпича.

Пустотелый — можно разбить на 2 типа: с техническими отверстиями и щелевой. Первый имеет пустоты с одной стороны, второй сквозной. Такой кирпич обладает меньшей прочностью и жаростойкостью, но очень высокой тепло-шумоизоляцией. Именно благодаря камерам с сухим воздухом эта характеристика повышена. Также этот кирпич более экономичен, так как для его производства требуется меньше сырья. Подавляющее большинство облицовочных стен и перегородок делают именно из таких кирпичей.

Размер

Существует 3 основных размера:

  • одинарный — 250*120*68 мм
  • полуторный — 250*120*88 мм
  • двойной — 250*120*138 мм

Применение

Рядовой (строительный) — широко используется в строительстве стен, домов.

Облицовочный (лицевой, фасадный) — имеет красивый внешний вид, идеально гладкую или искусственно сколотую (рваный камень) поверхность, используется для внешней отделки.

Клинкерный — также используется для облицовки, делается из чистой и тугоплавкой глины, имеет большое количество цветов.

Шамотный (печной) — высокая жароустойчивость, применяется для печной кладки.

Состав

Основой кирпича являются природные глинистые минералы, в том числе каолин и сланцы. Небольшие количества марганца, бария и других добавок смешиваются с глиной для получения разных оттенков, а карбонат бария используется для повышения химической стойкости кирпича к элементам.

В современных технологиях производства кирпича применяют многие другие добавки, в том числе побочные продукты из бумаги, аммониевые соединения, смачивающие агенты, флокулянты (вызывают образование частиц в виде свободных кластеров) и дефлокулянты (рассеивают такие кластеры). Некоторым глинам требуется добавление песка или грога ( подземный , предварительно сжигаемый материал, такой как лом кирпича).

Для производства кирпича определенной цветной или поверхностной текстуры используется широкий спектр материалов и способов покрытия. Чтобы создать типичное покрытие, песок (основной компонент) механически смешивается с некоторым типом красителя. Иногда для получения текстур поверхности добавляют флюс или фритту (стекло, содержащее красители). Флюс снижает температуру плавления песка, поэтому он может связываться с поверхностью кирпича. Могут использоваться и другие материалы, включая гранулированный и необожженный кирпич, нефелиновый сиенит и гранулированный агрегат.

Производство керамического кирпича

Начальный этап изготовления кирпича — дробление и измельчение сырья в сепараторе и щековой дробилке. Затем смесь ингредиентов, желаемых для каждой конкретной партии, выбирают и фильтруют перед отправкой на один из трех процессов формования кирпичей — экструзию, формование или прессование, первая из которых наиболее адаптируемая и, следовательно, наиболее распространена. После формования кирпичей и любых последующих процедур их сушат для удаления избыточной влаги, которая в противном случае могла бы вызвать растрескивание во время последующего процесса обжига. Затем их обжигают в печах, после чего охлаждают. Наконец, их снимают — автоматически складывают, обматывают стальными лентами и дополняют пластиковыми угловыми защитными устройствами.

Читайте также:  Выгребная яма как выложить кирпич

Подготовка сырья

Во-первых, каждый из ингредиентов транспортируется в сепаратор, который удаляет негабаритный материал. Щековая дробилка с горизонтальными стальными пластинами затем сжимает частицы, делая их еще меньше. После того как сырье для каждой партии кирпичей было выбрано, сканирующий экран часто используется для разделения различных размеров материала. Материал правильного размера отправляется на бункеры хранения, а сверхразмерный материал поступает на дробилку, которая измельчает его быстро перемещающимися стальными молотками.

Экструзия

Экструзия наиболее распространенный метод формования кирпича. Измельченный материал и вода подается на один конец мопса, который использует ножи на вращающемся валу для прорезания и складывания материала в мелкой камере. Затем смесь подается в экструдер в дальнем конце мельницы.

Экструдер обычно состоит из двух камер. Первая удаляет воздух из грунтовой глины с помощью вакуума, тем самым предотвращая растрескивание и другие дефекты. Вторая камера — это цилиндр высокого давления, который уплотняет материал, чтобы шнек мог выдавливать его через матрицу. После его сжатия пластмассовый материал выталкивается из камеры, несмотря на специальное отверстие для штамповки. Поперечное сечение экструдированной колонны, называемой «мопс», формируется в форме матрицы. Сечения желаемой длины разрезаются по размеру с помощью вращающихся ножей или жестких проволок.

При формовании мягкая, влажная глина обычно помещается в деревянную коробку. Внутренняя часть ящика часто покрыта песком, который обеспечивает желаемую текстуру и облегчает удаление формованного кирпича из формы. Вода также может использоваться для облегчения выпуска.

Прессование, третий тип формирования кирпича, требует материала с низким содержанием воды. Материал помещают в матрицу, а затем уплотняют стальным поршнем при нужном давлении.

Снятие фаски кирпича

Станки для снятия фаски были разработаны для производства борозды из кирпича для таких применений, как мощение. Эти машины используют ролики для отступов кирпича при его экструзии. Они иногда оснащены проволочными резаками для снятия фаски и резки за один шаг. Такие машины могут производить до 20 000 единиц в час.

Покрытие

Выбор песчаного покрытия, также применяемого в качестве кирпича, экструдируется, зависит от того, насколько мягким или жестким является экструдированный материал. Для покрытия мягкого материала используется непрерывный вибрационный питатель, тогда как для текстурированного материала покрытие, при необходимости, нужно намазать или намотать. Для более твердых материалов используется прижимной ролик или сжатый воздух, а для чрезвычайно твердых материалов требуется пескоструйная обработка.

Сушка

Перед обжигом кирпича его необходимо высушить, чтобы удалить лишнюю влагу. Если эта влажность не удаляется, вода будет гореть слишком быстро во время обжига, вызывая растрескивание. Используются два типа сушилок. Туннельные сушилки используют автомобили для перемещения кирпича через контролируемые влажностью зоны, которые предотвращают растрескивание. Они состоят из длинной камеры, через которую медленно сдвигается посуда. Внешние источники горячего воздуха с циркуляцией вентилятора подаются в сушилку для ускорения процесса.

Также используются автоматические камерные сушилки, особенно в Европе. Экструдированные кирпичи автоматически помещаются рядами по двум параллельным стержням. Затем кирпичи подаются на специальные стойки с пальцевидными устройствами, которые содержат несколько пар стержней в нескольких слоях. Затем эти стойки переносятся с помощью рельсовых транспортных средств или подъемников в сушильные машины.

Обжиг

После формования и нанесения покрытия кирпичи высушиваются с использованием туннельных сушилок или автоматических камерных сушилок. Затем кирпичи автоматически загружаются на автомобили и перемещаются в большие печи, называемые туннельными печами. При обжиге кирпич затвердевает и укрепляется. После охлаждения кирпичи устанавливают и упаковывают.

Установка и упаковка

После того, как кирпич был обжиг и охлажден, он выгружается из машины в печь через процесс дезактивации, который был автоматизирован до такой степени, что практически все ручные блокировки кирпича устраняются. Были разработаны автоматизированные машины для установки, которые могут устанавливать кирпич со скоростью более 18 000 в час и могут поворачивать кирпич на 180 градусов. Обычно устанавливают рядами одиннадцать кирпичей в ширину, стопку обматывают стальными лентами и снабжают пластиковыми полосками, которые служат в качестве защитных устройств для угла. Затем упакованный кирпич отправляется на место работы, где он обычно разгружается с помощью грузовых автомобилей.

Источник