Кирпич из глины: состав, свойства и технология производства

Выпуск строительных материалов — занятие вполне привлекательное и перспективное, так как эти товары всегда будут востребованы. Но важно организовать весь процесс по строгим технологическим правилам. Упустив хотя бы один момент, невозможно получить даже обыкновенный кирпич из глины.

Первым шагом закономерно является снабжение производственных объектов сырьем. Поиск глиняных залежей осуществляется стандартными методами геологической разведки. Когда пласты обнаружены, эксперты оценивают их мощность, доступные для выработки ресурсы. Если принято решение об использовании конкретного карьера, заблаговременно (еще за 1—2 года) расчищают местность. Она должна быть освобождена и от растительности, и от заведомо ненужных пород.

Часто поверхность грунта разрыхляют, чтобы упростить последующую добычу. На этом же этапе к карьеру подводят (при отсутствии готовых коммуникаций) транспортные и энергетические магистрали. Извлечение глины производится за счет:

• применения экскаваторов;

• дробления породы взрывчатыми веществами;

• с применением относительно малых машин (бульдозеров и так далее).

Производство разных видов кирпича предполагает существенные различия в технологии изготовления продукта, даже если речь идет об изделиях одинаковой величины.

Двойной силикатный кирпич лучше керамического по звукоизоляции, зато уступает ему по таким показателям:

• стойкость к холоду;

• тепловая стабильность постройки;

• поглощение влаги.

При этом красный кирпич традиционного образца оказывается дороже. Его изготовление требует более дорогого оборудования, длится существенно дольше. Трудоемкость тоже увеличена, как и расход энергии. Но в обоих случаях сырье проходит последовательно несколько этапов. Сначала готовят глиняную массу, придавая ей необходимые характеристики.

Затем формуют сырец, сушат его. И только затем приходит время обжига, то есть основной технологической операции. Чтобы правильно выполнить работу, глинистые породы, поступившие на кирпичный завод, сортируют в соответствии с ГОСТ 1975 года.

При этом учитывают:

• огнеупорные свойства;

• спекаемость;

• минеральный состав;

• пластические свойства;

• механическую стойкость в сухом состоянии.

Химическая характеристика сырья подразумевает определение концентрации:

• растворимых в воде солей;

• оксида алюминия;

• крупнозернистых компонентов;

• тонких дисперсных фракций;

• оксида железа;

• диоксида титана;

• свободного кремнезема.

Глиняное сырье, только что привезенное из карьера, крайне редко подходит для выработки качественной продукции. Чтобы улучшить качество сырья, требуется подвергнуть его погодно-климатической и механизированной обработке. Первый этап предполагает оставление глиняной смеси в контролируемых условиях на 1—2 года. Этот промежуток требуется для увлажнения, заморозки и разморозки (иногда процесс замораживания и размораживания делают несколько раз), для выветривания. Когда эта процедура заканчивается, производят механическую обработку.

Она подразумевает:

• тщательно продуманное изменение структуры сырья;

• раздробление глины, посторонних включений в ней;

• очистку от крупных мусорных включений и посторонних примесей;

• размешивание глины до однородного состояния.

Технологическая подготовка глиняной массы производится с использованием самых разных специальных машин. Одни рыхлят глину, другие растирают ее, третьи дезинтегрируют (очищают от камней различной величины). На кирпичных заводах используют также шаровые и роторные мельницы, глиномешалки, пропеллерные мешалки. Существуют еще и многофункциональные производственные устройства.

В большинстве случаев используется пластическая методика. Она позволяет обработать сырье средней пластичности, влажность которого составляет от 18 до 28%. Для этой цели используется ленточно-шнековый пресс. Рекомендуется применять прессы, способные подогреть глиняную массу в вакуумном режиме.

Есть также жесткая методика. Она считается подвидом пластического метода обработки. Применяется такой подход к относительно грубой глиняной массе влажностью от 13 до 18%. Для жесткой обработки глины используют прессы гидравлического типа. Могут применяться также машины со шнековыми и вакуумными камерами. Как при пластическом, так и при жестком способах изготовления кирпича необожженная масса должна нарезаться на штучные блоки уже после окончания формовки.

Полусухой способ получения заготовок встречается относительно редко. Его применяют, когда надо обработать недостаточно пластичное сырье, так называемую тощую глину. Это сырье имеет влажность от 8 до 12%. Общее время обработки сокращается. Сухой метод производства подразумевает формирование кирпичей из глиняного порошка влажностью от 2 до 6%.

Так или иначе, когда кирпичи сформированы, обычно настает время их сушить. На этой фазе обработки добиваются понижения влажности до 5—6%. Если проигнорировать это требование и отправить в печь более влажные изделия, они могут растрескаться и даже деформироваться. Современное динамичное производство уже не может себе позволить продолжительную естественную сушку. Для ускорения процесса используют камерные либо туннельные сушилки.

Необходимая температура обжига кирпича создается в печах разнообразных видов — чаще всего туннельных и кольцевых.

Обжиг подразделяется на три более мелких этапа:

1. разогрев подготовленного глиняного блока;

2. собственно температурное воздействие;

3. планомерное и постепенное понижение температуры.

В первой стадии заготовку нагревают до 120 градусов. Это приводит к испарению связанной физическими эффектами влаги. Изделие становится намного менее пластичным. Как только температура вырастает до 600 градусов, это изменение становится уже необратимым. Происходит испарение остаточной влаги, а глина приобретает аморфную структуру — вскоре органика выгорит.

Как только кирпич прогрет до 800 градусов, внешние грани частиц заготовки накрепко сцепляются между собой. Это и позволяет готовому кирпичу стать многократно прочнее. Когда температура вырастает до 1000 градусов, наступает время огневой усадки. Готовая продукция спекается и становится плотнее. Легко плавящиеся вещества, превратившись в жидкость, обволакивают то, что еще не расплавилось — при этом, кроме уменьшения объема на 2—8%, немного вырастает механическая крепость кирпича.

О том, как изготовить кирпич из глины своими руками, смотрите в видео ниже.