Производство строительного кирпича

Что представляет собой кирпич. Немного истории.

Как следует из Большой Советской Энциклопедии, строительный кирпич — искусственный камень правильной формы, сформированный из минеральных материалов и приобретающий камнеподобные свойства после обжига или обработки паром. По виду исходного сырья и по способу изготовления различают силикатный кирпич (известковопесчанный), получаемый автоклавным способом, и глиняный обожженный (обыкновенный и лицевой).

В бывшем Советском Союзе главным образом производили кирпич размером 250×120×65 мм, а также 250×120×88 мм (т.н. полуторный). В зависимости от предела прочности при сжатии (в кгс/см2 или МПа) кирпич подразделяют на марки 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300.

Кирпич является самым древним строительным материалом. Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необожженный кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резанной 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 (45×30×10) выкладывали сложные конструкции, в том числе арки, своды и т. п. Ярким примером использования кирпичного строительства в России времён Иоанна 3 стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера. … и кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырём, в Калиникове, 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 мотыгами повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножом невозможно расколупать. 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. 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 200млн. шт. в год.

Краткие сведения о геологии и составе глинистых пород.

Основным сырьем для производства стеновых керамических изделий являются глинистые породы, представляющие собой механическую смесь глинообразующих минералов и примесей.

Данные химических анализов показывают, что глинообразующие минералы состоят главным образом из камнезема, глинозема и воды. Они представлены обычно такими глинистыми минералами, как алофан, каолинит, галлуазит, монтмориллонит, бейделлит, иллит или гидрослюда, хлорит и др. Кроме перечисленных минералов в глинистых породах присутствуют также в разных количествах неглинистые минералыкварц, кальцит, полевой шпат и др. Нередко в них содержатся органические вещества и растворенные соли.

Рентгенографические исследования глин показали, что глинистые минералы имеют кристалическое строение. Именно минеральный состав этих кристаллов и относительное их содержание в породе определяют как природу, так и ее физические свойства.

Глинистые породыэто обычно рыхлые образования, обладающие способностью переходить при увлажнении в пластическое состояние, т. е. легко формоваться и сохранять приданную им форму. После сушки и обжига такая глинистая масса превращается в очень стойкий и прочный каменистый материал, обладающий высокой структурой связью. Именно на этих характерных свойствах глинистых пород основана технология керамических изделий.

Глины являются продуктом разрушения горных пород и по своему происхождению делятся на первичные и вторичные. К первичным относятся глины, образовавшиеся на месте в результате физико-химического выветривания материнских пород. Такие глины носят название элювиальных. Ко вторичным относятся глины, перенесенные и отложенные на новом месте: перенесенные водойаллювиальные, ветрамиэоловые, ледникамиледниковые (моренные), сместившиеся по склонамделювиальные. Глины, используемые для строительных целей, являются исключительно вторичными образованиями.

В зависимости от минерального состава глинистых частиц глины делятся на мономинеральные и полиминеральные.

Мономинеральные глины состоят в основном из одного минерала. К ним относятся, например, каолинитовые огнеупорные глины, в которых глинообразующие минералы представлены почти целиком минералом каолинитом (боровичские, латненские глины и др.).

В полиминеральных глинах комплекс глинообразующих минералов состоит из нескольких минералов: каолинита, гидрослюды, монтмориллонита и др. В природе чаще встречаются полиминеральные глины, относящиеся к низким сортам и используемые главным образом для изготовления изделий стеновой керамики.

В практике производства строительного кирпича к качеству глин во многих случаях не предъявляется высоких требований. На первое место обычно ставится экономическая целесообразность их добычи, т. е. благоприятные геологические и горнотехнические условия залегания. Главным образом, обращают внимание на близость месторождения к предприятию, возможность добычи их открытым способом, небольшую вскрышу, отсутствие обводненности и рыхлую структуру.

Глинистое сырье для керамической промышленности классифицируется по следующим основным качественным признакам (ГОСТ 9169−59): огнеупорности, содержанию красящих окислов в прокаленном состоянии, пластичности, содержанию крупнозернистых включений.

В производстве кирпича обычно используют легкоплавкие глинистые породы с огнеупорностью ниже 13 500 С, обладающие необходимой пластичностью и связующей способностью.

Однако на глинистое сырье, используемое при производстве кирпича, отсутствуют ГОСТы, технические условия и кондиции, утверждаемые в обычном порядке. Иными словами, к качеству сырья для изготовления глиняного кирпича не предъявляют строго определенных технических требований. Пригодность его определяют по качеству готовых изделий. Сырье считают пригодным, если из него получают изделия, отвечающие требованиям соответствующих ГОСТов.

Для производства кирпича качество глинистого сырья с достаточной полнотой можно оценить по двум основным признакамгранулометрическому составу и пластичности. Гранулометрическим составом принято называть весовое содержание в породе частиц разной крупности, выраженное в процентах по отношению к весу сухой навески. Он характеризует структурные признаки рыхлых пород, которые предопределяют технологию производства керамических изделий.

По содержанию глинистых частиц глинистые породы делят на глины, суглинки и супеси. При значительном содержании пылеватой фракции глинистые породы называют алевритами, а слабосцементированные их разностиалевролитами. В кирпичном производстве используют, как правило, глины и суглинки и почти совсем не применяют супеси и алевриты.

Частыми примесями в них являются карбонаты кальция и магния, распределенные в общей глинистой массе как в виде мелких мучнистых частиц, так и в виде крупных включений. Повышенное содержание карбонатов в любом виде снижает качество глинистого сырья. Присутствие их в тонкоизмельченном состоянии (более 30%) нередко вызывает деформацию изделий в обжиге, снижает их прочность и морозостойкость.

Крупные включения карбонатов после обжига переходят в окись кальция и магния, которые легко затем поглощают влагу и, увеличиваясь в объеме, разрывают изделие. Поэтому, если содержание мелкоизмельченного карбоната не превышает определенного предела, он менее вреден, чем крупный. Имеется много способов борьбы с отрицательными свойствами крупных карбонатных включений, присутствующих в глинистом сырье. Самым надежным и эффективным способом является измельчение крупных включений на бегунах и вальцах грубого и тонкого помола.