Производство и применение глиняного кирпича

Производство и применение глиняного кирпича

1. Основные отличия
2. Назначение кирпича
3. Размеры изделий

Производство кирпича из глины начинается с добычи глины карьерным способом, ее выветривания и промораживания. Затем подготовленное сырье обрабатывают с помощью специального оборудования: конных глиномяльных кругов или вертикальных глиномялок.

В последних или на специальных станках и в формах сырец подвергается формовке, после чего его сушат в сушильных помещениях и обжигают в напольных печах. Определяет технологию производства, размеры глиняного кирпича и технические характеристики ГОСТ 530-2012, в котором также закреплены основные термины, условные обозначения, правила приемки и методики испытаний изделий на прочность.

Глина → Кирпич → Печь

В данной статье я хочу описать свой опыт по работе с глиной, изготовление из неё кирпичей (в формате 1:6) и создание уменьшенной модели типовой отопительной печи ПТО-2300.

Введение

Начнем с детства. Я вырос в доме с печным отоплением. Рубка дров, топка печи, языки пламени в топке, шум ветра в трубе зимой, нюансы регулировки тяги поддувалом и печными заслонками я вобрал в себя с малых лет. Вернуться к возможности снова посидеть у огонька, подбросить дровишек удалось лишь в взрослом возрасте. В это же время родилось желание разобраться с конструкцией печей; их видами и предназначением; особенностями эксплуатации; отличием и преимуществами/недостатками одного типа отопления от другого.

Уменьшенный формат, некая миниатюризация, выбрана осознанно — при том же познавательном эффекте мы выигрываем в сроках, объемах используемых материалов, прилагаемых усилиях, затратах на транспортировку, требуемых площадях и т. п. А увеличить масштаб можно всегда.

Глина

Древнейший природный ресурс, открытый человечеством. Из нее строили все, что угодно: стеновые и кровельные материалы, печи, дома, конструкции и сооружения, бытовой и кухонный инвентарь, игрушки, поделки, произведения искусства. Есть она везде, добыть её можно в любой местности, имеющиеся запасы огромны.

За несколько месяцев исследований мне удалось найти в ближайших окрестностях три глиняных карьера (и ещё о трех-четырех потенциально-возможных я узнал, но не посещал). В них я накопал глину разного качества и цвета. Ещё два вида очищенной профессиональной глины для лепки я приобрел в магазине. Цветовая палитра глин в природе очень разнообразна — от белой и черной — до всего спектра красно-желтой, а так же зеленой, синей и т. п. Кстати, зеленая глина встретилась мне первой всего лишь в 200 метрах от дома!

Самое важное, если вы начнете добывать глину самостоятельно — это её очистка от песка, органических примесей, мусора и иных включений. Для обозначения этого процесса придуман специальный термин — отмучивание. Технология очень проста: накопанную глину растворяют в воде и пропускают через ряд сит с все более и более мелкой ячейкой. Крупные частицы отделяются, а на выходе имеем взвесь с мелкодисперсными частицами глины. После отстаивания, слива лишней воды и окончательного высыхания глины получаем сырьё для дальнейших экспериментов.

Хранить готовую глину в полиэтиленовых пакетах (без потери нужной влажности) можно годами. А так этот продукт не портится вообще — со временем она становится лишь лучше.

Кирпичи

Слепив несколько кирпичей вручную, я понял, что это излишне трудоемкий путь. К тому же разброс по размерам получался слишком критичным. Надо было браться за изготовление формы, вводить стандарты.

Параллельно с изготовление формы я «прочесывал» Интернет, статьи и книги на предмет того, по какой технологии можно массово и быстро делать кирпичи. Самая древняя и простая — ручная формовка. Экструдирование глиняной массы при помощи шнеков или гидравлических толкателей тоже рассматривалось, но эти слишком амбициозные планы были оставлены на будущее 🙂

Прикинул, что на печь требуется около 300 полных кирпичей (или, примерно 500 с половинками, четвертинками и прочими частями). Стандартно, за час-полтора у меня получалось делать около 20-25 кирпичей. Т.е. около 18-22 вечера за трамбовкой глины в форму и выпрессовыванием готового изделия на полку для сушки — и полный комплект изделий для сборки печи готов!

Я использовал достаточно плотную, твердую глину, разравнивал все складки-неровности, параллельно нарезал четвертинки-половинки (и ещё прикидывал потребность в них). Поэтому данный процесс и растянулся. Поштучное единичное производство — самое времязатратное.

Закон «Квадрата — куба»

Если физический объект увеличить в размерах при сохранении неизменной плотности материала, из которого он изготовлен, его масса увеличится пропорционально коэффициенту увеличения в третьей степени, в то время как площадь его поверхности — квадрату масштабного множителя.

Пример: Реальный стандартный кирпич имеет размеры 250х120х65 мм и массу 3600 грамм. Плотность кирпича получается равной 1846 килограмм на метр кубический.
Уменьшим его размеры примерно в 6 раз. Получим линейные размеры 42х20х11 мм и массу равную 17 граммам.

Т.е. изменение линейных размеров в соотношении 1:6 привело к изменению веса в соотношении 1:211. Эксперимент может повторить у себя дома любой желающий.

Выводы практические (применительно к моему эксперименту) — масса всей модели печи составит не более 5-6 кг. Что очень удобно для постройки, переноса и хранения. Кирпичи подобных размеров еще не миниатюрны (пинцет и лупа не нужны), но уже и не «циклопические» — таскание лишних тяжестей и выделение полкомнаты на «стройку» не потребуется. Все собирается быстро и удобно на столе или подоконнике.

Обжиг

Обжиг — пока не трогаю. Для кладки с избытком хватает прочности кирпича-сырца. Обжиг же требует доступа к огню, печам. Говоря языком IT — эти работы можно выделить в отдельную подсистему и исследовать позже. А пока считаем, что в методе Обжиг() стоит временная «заглушка», которая всегда возвращает «true».

Я начал создание печи с изучения теоретического и практического опыта человечества. По данной теме уже все давно детально проработано — топливо стоит дорого и сжигать его затратно (во всех отношениях). Поэтому люди пришли к ряду оптимальных конструкций, позволяющих получать максимум тепла с единицы дров, угля, торфа и т. п.

В качестве образца я выбрал типовую отопительную печь ПТО-2300

Конструктивные параметры:

• масса — 1260 кг
• площадь теплоотдающих поверхностей — 5,5 м. кв.
• конвективная система — колпаковая
• дымовая труба — насадная
• вид отделки — расшивка

Функциональные параметры:
Теплопроизводительность (с топливником для дров):

• при однократной топке — 1400 Вт
• при двукратной топке — 2300 Вт

Теплопроизводительность (с топливником для антрацита):

• при однократной топке — 1600 Вт
• при двукратной топке — 2500 Вт

Расход материалов:

• кирпич керамический — 210 шт.
• кирпич шамотный — 76 шт.

Применительно к отопительным печам ситуация выглядит следующей: стоит различать топливник (место где происходят процессы горения с образованием тепла) и теплообменник (места, в которых происходит отъем тепла от нагретых газов).

Топливник, как правило, делается из шамотного кирпича (в моей модели это кирпич белого цвета), а теплообменник (или система каналов, массив печи, запасающих тепло) — из красного кирпича. Необходимость применения шамотного кирпича вызвана высокими температурами, образующимися при горении.

Под разные виды топлива требуется топливник разных размеров, формы и конструкции. И разная подача воздуха. В случае сжигания каменного и бурого угля, торфа требует топливник поменьше и обязательно наличие поддувала — подача воздуха снизу, через колосники.

Я проектировал печь под дровяное отопление, поэтому взял размеры топливника побольше и выбрал подовый тип сжигания дров. В нашей местности бытовые печи углем и торфом не топят (их попросту нет в наличии) — используют исключительно дрова.

Сама кладка очень проста. Если не использовать связывающий раствор, а просто набирать конструктив печи по рядам, конечно. Кирпичик к кирпичику, кирпичик к кирпичику… Мы ведь делаем модель, а не реальный образец, верно? Значит о расшивке швов можно не беспокоиться. К тому же, возможно в будущем захочется обжечь эти кирпичи или использовать их в другом проекте.

Кстати, печники говорят, что правильно спроектированная печь не требует раствора для того, чтобы все её элементы держались вместе, единой монолитной конструкцией. Т.е. заделка швов нужна лишь для обеспечения герметичности и защиты людей от поступления продуктов сгорания в жилое помещение.

Внизу печи я сделал шанцы — сообщающиеся с помещением небольшие тепловоздушные каналы в подтопочной части, через которые циркулирует воздух обогреваемого помещения. Шанцы повышают теплоотдачу печи и устраняют перегрев пола, на котором установлена печь.

Фурнитура

Изначально я хотел фрезеровать топочную и прочистную дверцу из дюралюминия, а вьюшечные задвижки вырезать из жести. Потом передумал и быстро собрал и склеил эти детали из картона. Попасть в размеры и подогнать внешний вид по этой технологии намного проще и быстрее. Покрываем все глянцевой краской из баллончика, ждем высыхания — получаем нужные нам изделия.

Колосниковая или подовая печь?

Изначально, в давние времена, все печи строились подовыми. В процессе эволюции человек усовершенствовал печь добавив в неё колосник (для сжигания разного вида топлива). По поводу того, какую печь строить — колосниковую или подовую ведутся жаркие дискуссии.

В колосниковых топках дрова укладываются на колосник (колосниковую решётку). Колосник, соответственно, служит дном топки. Через колосник подаётся первичный воздух для горения на топливо.

В подовой печи дрова укладываются на под. Подом называют глухой пол топливника. В подовой топке первичный воздух подаётся через дверцу топливника.

Я открыл ряд преимуществ именно подовой топки (по сравнению с колосниковой, при использовании дров в качестве топлива):

• из печи исчезает холодное ядро (воздуховод под колосником). Весь массив печи прогревается более равномерно
• дрова сгорают почти полностью, выше КПД, больше тепла получаем
• образуется меньше сажи и золы
• низ печи нагревается не только пламенем но и тлеющими углями
• обеспечивается низкий уровень конденсата в дымоходе, не течет деготь. Нет поступления в трубу несгоревших частиц топлива.
• горение в этом случае происходит сверху вниз, топливо сгорает медленнее, равномернее, т.к. горит только верхний слой, а не вся масса (как при колосниковом горении)

Проектирование в 3D

Перед началом работ я сделал полную модель печи в программе трехмерного моделирования. Я пользуюсь FreeCAD (но подойдет любая другая, конечно). Это дало возможность увидеть предстоящий «объем работ», изучить нюансы кладки, представить трудоемкость отдельных операций и визуализировать желаемый результат. И, конечно, сам процесс 3Д проектирования мне очень понравился сам по себе.

По срокам: на создание модели печи ушло четыре-пять вечеров (по полтора-два часа работы в среднем). И это с учетом отработки технологии виртуальной кладки. Во второй раз, думаю, я справился быстрее. К сравнению, на саму реальную работу я потратил раз в десять больше времени. Налицо преимущества трехмерного моделирования и проектирования.

Если нет возможности воплощать задумку вживую — можно сделать её виртуально. Мозгу все равно, работать ему с образом или его реальным воплощением. Удовольствие (эндорфины) мы получаем почти то же самое.

Какую глину можно брать для красного кирпича

Главное сырье – кирпичная глина, добывается в карьере. Лучше выбрать месторождение, расположенное поблизости от участка. Берут песок и глину в сухом месте. Глину перевозят тачками, складируют на деревянном настиле конусами, высотой до 1 м.

Нельзя брать глину с галькой, с мелкими камушками, а также с белыми включениями – карбонатами. Поэтому предварительно сырье измельчают и просеивают через сито.

1. Глину складывают в корыта и замачивают водой. Жидкость доливают постепенно, в 2–3 этапа. Глину не перемешивают, а добиваются ее размокания.
2. Вымачивается глиняная мякина не менее 3 суток. Корыто в это время накрывают пленкой, чтобы вода не испарялась.
3. После вылеживания сырье проверяют на пригодность. Для кирпича берут нежирную глину – количество добавляемого песка не больше 3–5%. Добавление в смесь торфа, опилок, лузги снижает жирность.

Определение жирности глины

500 мл глины заливают водой до тех пор, пока она не вберет всю воду и не будет липнуть. Из смеси делают шарик диаметром в 4–5 см и лепешку размером в 10 см. Пробники высушивают 3 суток, а затем тестируют на прочность. Шарик сбрасывают с высоты 1 м: если он не трескается и не крошится, глина имеет оптимальную жирность. Если растрескивается – слишком жирная, если лопается и рассыпается – тощая.

Лепешка из слишком жирной глины после сушки покрывается трещинами, из нормальной – остается невредимой, из тощей – рассыпается.

Прибегают и к более сложному методу. Смешивают исходную глину в разном соотношении с водой: 500 мл глины и 250 мл воды, глина пополам с водой и так далее. Всего делают 5–10 образцов. После высушивания часть шариков осматривают, а часть сбрасывают с метровой высоты. Такой метод оценки требует больше времени, но удобен тем, что в итоге мастер сразу же устанавливает самое лучшее соотношение воды и глины.

Механизация кирпичного производства

Сейчас уже никто не производит изготовление кирпича из глины в домашних условиях как раньше – вручную, ведь человек создал специальный завод по производству кирпича из глины, где все процессы механизированы.Огромные экскаваторы и машины-землекопы — добывают в глиняных карьерах для него природную глину. А машины-глиномялки разминают ее. Они делают это быстрее, чем тысячи самых проворных ног.

Специальные машины изготовляют кирпичи одинакового размера. Затем их доставляют в обжиговые печи, где и происходит обжиг кирпича из глины, а работают эти умные машины беспрерывно —

1. и днем и ночью,
2. и в выходные и в праздники.

Наши многочисленные кирпичные заводы выпускают миллионы кирпичей в год. Их хватает и для фабричных корпусов и для жилых зданий.

Так Зимний дворец в Петербурге, где расположен Государственный музей Эрмитаж, тоже сложен из глиняных кирпичей.

Из рукодельного камня и сегодня строят:

• роскошные дворцы,
• государственные театры,
• общеобразовательные школы,
• жилые дома.

Люди давно научились строить из глиняных кирпичей красивые и прочные здания, которые радуют нас своей неповторимой архитектурой и поразительным разнообразием.А на сегодня это все. Надеюсь, вам понравилась моя статья о первом рукотворном камне – кирпиче из глины. Может быть, и вам доводилось находить старый кусочек камешка из глины, напишите об этом в вашем комментарии, где и когда, мне будет интересен об этом прочесть. А теперь разрешите с вами попрощаться и до новых встреч.

Предлагаю Вам подписаться на обновления блога. А также вы можете поставить свою оценку статье по 10 системе, отметив ее определенным количеством звездочек. Приходите ко мне в гости и приводите друзей, ведь этот сайт создан специально для вас. Я уверена, что вы обязательно найдете здесь много полезной и интересной информации.

Разгрузка полуфабрикатов из форм

В процессе сушки влага из полуфабрикатов перемещается от внутренних слоев к наружным, происходит испарение ее с поверхности. Силы поверхностного натяжения расширяют наружные глиняные прослойки и сокращают внутренние. Естественный процесс сушки проводят под навесом. Полуфабрикаты выгружают на стеллаж или выровненную грунтовую поверхность, предварительно насыпав подстилающий слой толщиной 1-2 см из сухого песка, соломы.

Назначение подстилающего слоя состоит в том, чтобы предупредить приставание заготовок к плоскости, обеспечить их равномерную сушку на нижней плоскости и возможность удобно сдвигать, перемещать полуфабрикаты при необходимости. В климатических зонах с умеренным климатом можно применить сушку на открытом воздухе. На случай осадков запасаются съемной водонепроницаемой пленкой. Процесс сушки длится 8-10 дней. При этом испаряется примерно 80-85 % влаги, содержащейся в заготовке. А остальные 15% удаляются при обжиге.

Заготовки кирпичей извлекаются из форм и оставляются воздухе для просушки.

После окончания процесса сушки извлекают их форм полученный кирпич-сырец и приступают к кладочным работам. Надо сделать оговорку, что кирпич-сырец не применяется при облицовочных работах, а только при внутренних. Следует помнить, что изделие имеет низкую водоустойчивость.

Стены, которые из него возводятся, надо предохранять от воздействия влаги. С этой целью в кладке необходимо старательно перевязать швы. Дверные и оконные проемы предусматривают на расстоянии 1,5 м от угла помещения. Свес крыши, образующий навес над стенами и защищающий их от намокания при осадках, должен иметь длину не менее 600 мм. Когда стена, возведенная из кирпича-сырца, полностью просохла, ее необходимо облицевать сайдингом или красным обожженным кирпичом с красивыми гладкими поверхностями.

Кирпич для облицовки изготавливают в печах периодического действия путем обжига.Технология обжига происходит в напольной печи периодического или временного действия в несколько этапов.

Типы кирпичного пигмента

Оксид коричневого кирпича — марганец Умбер

Это в основном кирпичный пигмент, который приходит из Африки и коричневый и керамический. Марганецая умбер, При смешивании с красной глины, может производить массив великолепных коричневых, таких как мускатный орех, пятнистый, шоколад, и так в зависимости от процента и содержания вашей смеси, а также размеров. Этот материал называют оксидом коричневого кирпича или коричневым кирпичным пигментом. Эта красивая коричневая глина может быть использована для кирпича, который производит последовательную и высококачественную текстуру и цвет в конечном продукте. Цветная отделка продукта также велика. Самая лучшая часть что диоксид марганца может принять температуры как высоко как 1280 ‘Celsius. Не все кирпичи выдерживают такие высокие температуры и в конечном итоге нестабильны и стекловидные.

Основное использование диоксида марганца в кирпичах используется в качестве оксида коричневого кирпича либо изменить цвет фона или использовать в качестве аддитивного производства пятнистый кирпич или даже оба. Важно отметить, что, хотя один и тот же основной материал используется для обоих процессов, определяющим фактором между двумя вещами в основном является размер частицы. Познайтесь с нами сейчас, чтобы найти ваш идеальный коричневый пигмент кирпича.

Оксид черного кирпича — K37

Оксид черного кирпича или K37, образуя черный цвет в керамике или кирпиче. K37 является специально разработанный, черный кирпич пятно для керамических поверхностей. Цвет может варьироваться от темно-коричневого до богатого черного, в зависимости от ваших требований к черному пигменту кирпича.

Эта красивая черная глина может быть использована для кирпича, асфальтоукладчики, черепицы и другой керамики. Черный кирпич становится все более популярным, потому что архитекторы и дизайнеры могут использовать контрастные цвета из белого и нержавеющей стали с большим эффектом. Свяжитесь с нами сегодня для вашего оксида черного кирпича

Оксид серого кирпича — хромовая мука

Естественно белая глиняная глина или глина слоновой кости использована с хромированная мука для формирования различных оттенков серого цвета в керамических кирпичах. Часто бетон или цемент использован для того чтобы достигнуть этих цветов однако бетон очень лимитирован в оттенках серого используемого. Хромит железа используется в качестве серого оксида кирпича и может создать широкий спектр серых цветов, а также преимущества наличия руетолько керамики, а не бетона или цементного кирпича. Это очень эффективный серый кирпичный пигмент

Различные оттенки и формы могут быть сделаны в соответствии с вашими предпочтениями. Хотя это и не так востребовано, как оксид черного кирпича, эти серые оксиды кирпича добавить уникальный штрих к вашему зданию.

Хромовая мука также используется в производстве хромированных огнеупорных кирпичей магнезита, которые используются при строительстве некоторых печей и печей.

Из-за своей высококоррозионной природы, хромированная мука также используется для производства огнедуций из-за магнезии, которые используются в цветных металлах, таких как медь, свинец и цинк. Эти кирпичи подходят для следующих:

• Открытые земляные печи
• Электрические дуговые печи
• Металлургия печи

• Цементные роторные печи
• Стеклянные печи
• Высокотемпературные промышленные печи

Как вы можете видеть Есть несколько кирпичных пигментов доступны, которые могут предложить массив оттенков для создания уникальных эффектов и цветов для вашего глиняного кирпича. Много изготовлений кирпича используют pigments кирпича для того чтобы дать их кирпичам уникально взгляд который настолько много архитекторов находятся в поиске.

Обжиг

Процедура обжига кирпича производится в таком порядке:

1. Блоки досушиваются при температуре около 150 0 С в течение 2 суток. Выходить на данную температуру нужно постепенно, иначе резко образующийся в больших количествах пар разорвет блоки.
2. Далее начинается собственно обжиг. Температура обжига составляет 850–1000 0 С, набирать ее тоже нужно плавно. Длится стадия обжига трое или четверо суток. Достаточную температуру можно определить на глазок — по светло-желтому или желто-оранжевому цвету.
3. Завершающий этап — плавное охлаждение. Пока топливо догорает, нужно полностью замуровать печь, чтобы внутрь не попадал холодный воздух: образовавшиеся щели заделываются глиной, топка закладывается кирпичом и тоже замазывается. Процесс остывания должен занимать хотя бы 2 суток.

Охлажденную печь вскрывают, после чего находящийся в ней кирпич подвергают проверке на качество обжига. В норме он должен издавать звонкий звук при ударе молоточком или иным легким металлическим предметом. Если же звук является глухим, блок нужно снова направить на обжиг, либо использовать с ограничениями так же, как обычный сырец: для возведения внутренних перегородок и прочих конструктивных элементов, не подверженных воздействию влаги.

Печь для обжига, в отличие от отопительной печи, строится без каких-либо термодинамических хитростей, так что опытного печника для этого приглашать не нужно. Материалом служит тот же глиняный кирпич, хоть сырец, хоть обожженный. Толщина стен внизу (на 2/3 высоты) составляет 50 см, далее — 25 см.

Небольшое количество кирпича можно обжечь в объемистой бочке (200–250 л), установленной на 20-сантиметровых ножках в полуметровой яме. Днище нужно вырезать, а сверху бочка накрывается металлическим листом, предотвращающим попадание внутрь холодного воздуха. Но сначала в емкость укладывают один на другой кирпичи, оставляя между стопками небольшие зазоры.

Огонь в яме под бочкой поддерживают в течение 18–20 часов. После этого его нужно плавно свести на нет, чтобы обеспечить постепенное остывание. Крышку можно снимать только через 4–5 часов, когда бочка полностью остынет.

Как видно, технология производства кирпича из глины вполне доступна обывателю, не располагающему специальным оборудованием. Помните только, что из самодельных блоков можно возводить лишь 1-этажные постройки.