Силикатный кирпич широко применяется для кладки несущих стен жилых, промышленных и гражданских зданий, для столбов, опор и т. д. Однако по сравнению с обычным глиняным силикатный кирпич имеет пониженную стойкость против воздействия некоторых агрессивных сред. Такой кирпич не следует использовать для кладки фундаментов, особенно в условиях высокого уровня грунтовых вод. Нельзя применять силикатный кирпич в изделиях и конструкциях, подверженных длительному воздействию температур свыше 500˚С (печи, дымовые трубы и т.п.). При длительном нагреве силикатный кирпич разрушается вследствие дегидратации гидросиликата и гидрооксида кальция.
1.3 Керамический кирпич
Керамический кирпич обыкновенный сплошной и пустотелый пластического и полусухого прессования представляет собой искусственный камень, изготовленный из глины с добавками или без них и обожженный.
Сплошной керамический кирпич имеет форму прямоугольного параллелепипеда размером 250х120х65мм, с прямыми ребрами, четкими гранями и ровными лицевыми поверхностями, кирпич утолщенный- 250х120х85 мм., кирпич модульный- 288х138х65/85, кирпич утолщенный- 250х120х85 мм.; искривление ребер и граней кирпича не должно превышать 3мм. Модульный кирпич с технологическими пустотами имеет массу не более 4 кг. Кирпич может быть полнотелым или пустотелым.
Расположение пустот, их количество и размеры должны соответствовать стандартам. Количество и форма пустот очень разнообразны. Поверхность граней нередко изготавливают рифленой, пустоты располагаются перпендикулярно или параллельно постели и могут быть сквозными или несквозными
По плотности и техническим свойствам керамические кирпичи делят на три группы: первая – эффективные, улучшающие теплотехнические свойства стен и позволяющие уменьшать их толщину по сравнению с толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича, к этой группе относится кирпич с плотностью не более 1400 – 1450 кг/м³; вторая – условно-эффективные, улучшающие теплотехнические свойства, с плотностью 1450 – 1600 кг/м³; третья – обыкновенный керамический кирпич плотностью свыше 1600 кг/м³. Кирпич не должен иметь механических повреждений и сквозных трещин. Кирпич должен быть нормально обожжен; кирпич недожженный и пережженный – брак. После обжига кирпич должен соответствовать цвету эталона нормально обожженного кирпича. Не допускаются известковые включения (дутики), вызывающие разрушение кирпича. Масса кирпичей не должна превышать стандарты.
В зависимости от предела прочности при сжатии кирпич делят на марки: 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300. Плотность сплошного кирпича 1600 – 1900 кг/м³, его теплопроводность 0,7 – 0,82 Вт/(м*С). Водопоглощение кирпича выше марки 150 должно быть не менее 6% и не более 16%, кирпича других марок не менее 8% и не более 16%. Это требование обеспечивает определенную пористость кирпича, иначе он станет слишком теплопроводен и будет плохо сцепливаться со строительным раствором. Морозостойкость кирпича- не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания; предусмотрены и более высокие марки морозостойкости: Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35, Мрз 50, Мрз 100.
Производство пустотелых стеновых изделий требует меньше затрат на сырье и топливо, а поскольку ускоряется сушка и обжиг тонкостенных изделий, то соответственно повышается производительность сушилок и печей. Однако массу для пустотелого кирпича обрабатывают более тщательно. Применение пустотелых керамических изделий позволяет уменьшить толщину наружных стен и снизить материалоемкость ограждающих конструкций на 20 – 30 %, сократить транспортные расходы и нагрузки на основание. Стоит запомнить, что эти изделия не рекомендуется применять для фундаментов, цоколей, стен мокрых помещений. Пустотелые кирпичи изготавливают из легкоплавких глин и глино – трепельных смесей с выгорающими добавками и без них. Пустоты в кирпиче или камне располагают перпендикулярно или параллельно постели, они могут быть круглыми и прямоугольными.
Кирпич, в силу высокой степени апробации и повсеместной распространенности, сохраняет свои высокие позиции в качестве облицовочного и конструкционного материала. Различные теплоизоляционные материалы, используемые совместно с кирпичом, придают комбинированным (слоистым) стеновым системам необходимое сопротивление теплопередаче.
На большинстве кирпичных заводов, выпускающих продукцию, зачастую не удовлетворяющую требованиям строителей, технология и оборудование настолько устарели, что обычной модернизацией отдельных участков здесь уже не обойтись. Требуется строительство новых заводов с применением современных технологий. Но приобретение современных импортных кирпичных заводов связано с громадными капитальными затрата ми. Между тем в России разработаны технологии и оборудование, позволяющие получать качественный кирпич.
1.4. Технология производства строительного кирпича пластическим способом
Современная технология производства керамических стеновых и других материалов базируется на двух принципиально отличных технологических схемах: производство пластическим способом (формование) и производство полусухим способом (прессование). Наиболее распространен пластический способ.
Производство кирпича осуществляется по следующей схеме (Приложение 1, рис 1).
Производство кирпича начинается с добычи глины, которая зависит от ее свойств и особенностей залегания. Это основной компонент керамики- осадочные горные породы, состоящие в основном из глинистых минералов- водных алюмосиликатов различного состава (каолинит, монтмориллонит). Размер частиц глинистых материалов не превышает 0,005 мм, преобладающая форма частиц- пластинчатая. Благодаря своей гидрофильности и огромной площади поверхности глинистые частицы активно поглощают и удерживают воду. Именно глинистые минералы придают глине ее характерные свойства: пластичность при увлажнении, прочность при высыхании и способность к спеканию при обжиге.
Кроме глинистых минералов, в глине содержатся более крупные частицы: пыль(0,005-0,16 мм) и песок (0,16-5 мм). Они состоят из кварца, карбонатов кальция и магния и других минералов. Эти компоненты глин также влияют на ее технологические свойства и качество готовых кирпичей. Глины как сырье для производства строительного кирпича оценивают комплексом свойств: пластичностью, связующей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур. Отощающие материалы входят в состав керамической массы для снижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадкой глин. Они улучшают сушильные свойства глин. В качестве отощающих добавок используют песок, шамот, дегидратированную глину, золы ТЭС, гранулированные шлаки. Для производства обыкновенного строительного кирпича применяют всевозможные простые сорта легкосплавных песчанистых глин, а иногда и мергелистые глины, не содержащие вредных примесей грубых камней, известковых “ дутиков”, колчедана, гипса, крупных включений органических веществ и т.п. 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 одноковшевые и многоковшевые 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.
Глину, извлеченную из карьера, помещают в бетонированные ямы, где производится ее разравнивание. Далее яма с разровненной глиной заливается водой и оставляется 3-4 дня. После этого из глиняной массы необходимо убрать камни и другие твёрдые тела для чего используются камневыделительные вальцы: глиняная масса поступает на поверхность двух валков, которые вращаются навстречу друг другу, в результате чего глина втягивается в зазор между ними и измельчается. Вальцы состоят из двух параллельных валков, которые вращаются в противоположные стороны. Оси валков находятся в одной горизонтальной плоскости. Между их цилиндрической поверхностями устанавливается определенный зазор. Материал подают на валки в виде отдельных кусков. За счет вращения навстречу друг другу, в результате сил трения и адгезии материал затягивается в зазор и, деформируясь, течет в направлении вращения валков. Валки могут иметь разные диаметры и вращаться с неодинаковой скоростью, в результате чего измельчение происходит интенсивнее. Отношение скоростей движения валков называют фрикцией; при увеличении градиента скорости эффект перемешивания массы возрастает, соответственно возрастает расход энергии на работу установки, что приводит к увеличению температуры перерабатываемого материала. Для более интенсивного измельчения к вальцам добавляют бегуны.
После удаления из глины ненужных примесей она поступает в ящичный питатель, который имеет 2 или 4 отделения. Количество отделений зависит от количества смешиваемых сортов глины. Для выталкивания на бегуны, а также для разбиения твёрдых кусков материала питатель оснащён выходным отверстием, на которое поставлены подвижные грабли. На бегунах глина измельчается, а затем проваливается вниз через сетку, величина отверстий которой составляет не более 3-х миллиметров.
Вслед за прохождением бегунов глина проходит через несколько пар гладких вальцов и попадает в кирпичный ленточный пресс. Формирование кирпича строительного заключается в придании подготовленной сырьевой массе на ленточном горизонтальном прессе определенной формы и размеров. Пресс состоит из цилиндра, в котором вращается шнековый диск, подающий массу и создающий прессовую нагрузку, прессовой головки, в которой масса начинает уплотняться, и мундштука, придающего выходящей из выходного отверстия массе форму бруса и окончательно уплотняющего его. Поступающую в ленточный пресс глиняную массу с помощью шнека уплотняют, после чего она поступает к выходному отверстию- мундштуку. Для получения кирпича наиболее высокой плотности и улучшения формовочных свойств глин применяют вакуумные ленточные прессы (Приложение 2, рис. 1). Вакуумирование и подогрев массы при прессовании позволяет улучшить ее формовочные свойства, увеличить прочность обожженного изделия до 2-х раз. В корпусе пресса вращается шнек-вал с винтовыми лопастями. Глиняная масса перемещается с помощью шнека к сужающейся переходной головке, уплотняется и выдавливается через мундштук в виде непрерывного бруса, ленты или трубы под давлением 1,6-7 МПа. Производительность ленточных прессов- до 10 000 шт./ч. Срок сушки кирпича- от 24 часов до 3 суток.