Технология производства керамического кирпича

Технология производства керамического кирпича

Кирпич известен с давних времён, первые упоминания об этом строительном материале относятся ко 3 – 2 тысячелетию до нашей эры. Сам же керамический кирпич , технология его производства гораздо моложе: процесс производства с сушкой-обжигом намного сложнее и требует знания тонкостей, особенностей. Именно от них, в сочетании с требованиями к глине, из которой делают керамический кирпич , зависит результат: можно будет обойтись без облицовки построенного здания, или получится только сделать крошку как основу для укладки тротуарной плитки.

Необходимое сырье и рецептуры

Для производства обычного керамического кирпича используется природная глина (глинозем), которая есть практически в каждом регионе России. Кроме этого, используется более распространенное техническое название сырья — «суглинок средний, пылевой, коричневого цвета». Добыча такого сырья производится открытым способом в специальных карьерах. Основное требование к этому сырью — мельчайшие частицы глины (размер фракции) должен быть не более 0.5 мм.

Средняя плотность большинства используемых глин в РФ позволяют получать качественный керамический кирпич плотностью 1.8 кг м куб, что достаточно для производства из 1 куб. раствора глины порядка 1000 штук готовых кирпичей.

Осуществляем доставку кирпича по Челябинской области

Мы можем доставить строительные материалы в любую точку России.

Для уточнения стоимости и сроков доставки — звоните по телефону: +7 (351) 2-159-599

Доставим своим автотранспортом

Сроки доставки по городам:

• Челябинск — 1-2 дня
• Магнитогорск — 1-2 дня
• Златоуст — 1-2 дня
• Кыштым — 1-2 дня
• Еманжелинск — 1-2 дня
• Верхний Уфалей — 1-2 дня
• Варна — 1-2 дня
• Троицк — 1-2 дня
• Миасс — 1-2 дня
• Озерск — 1-2 дня
• Сатка — 1-2 дня
• Коркино — 1-2 дня
• Карталы — 1-2 дня
• Южноуральск — 1-2 дня
• Снежинск — 1-2 дня
• Пласт — 1-2 дня

Производственный процесс на керамических заводах

Важно! При выборе вида строительного кирпича – силикатного («белого») или керамического кирпича («красного») важно понять, какие их свойства для вас более предпочтительные. Например, если сравнить двойной силикатный кирпич М 150 и такого же типа размера, 250х120х138 (мм) и марки (М 150) керамическое изделие, то мы увидим – показатель влагопоглощения, морозостойкости, теплозащитные свойства лучше у последнего, а звукоизоляция у силикатного изделия. Цена более привлекательна у силикатного кирпича (как полнотелого, так и пустотелого), произведенного на основе сырья из песка и извести.

Для «красного» кирпича, производимого с соблюдением требуемой технологии, применяется более дорогие средства производства (оборудование), требуется больше временных, трудовых и электроэнергетических затрат. Отсюда и цена «керамики» выше, чем у «силиката» (разница в стоимости иногда достигает 50 – 55%).

Каким бы не было широким многообразие типов керамических изделий для кирпичного строительства, само производство всегда состоит из общих для всех предприятий технологических этапов.

Фото: Керамический строительный кирпич, многообразие его видов.

Основные операции, которые необходимо выполнять от добычи сырья и до выпуска готовой керамической номенклатуры производителя:

1. Разведка и добыча основного сырья (глины), сопутствующих материалов, добавок (молотый уголь, песок, известняк, марганцевая руда и другие минеральные компоненты).
2. Подготовка массы из глины.
3. Формовка сырца.
4. Сушка формированных изделий (сырца).
5. Обжиг керамической продукции.

О геологоразведке сырья и разных способах его разработки, доставки мы упомянули в начале статьи.

Глиняное сырье для керамического кирпичного производства

Добытое глинистое сырье, в соответствии с ГОСТ 9169 – 75 классифицируют, по параметрам:

• огнеупорности;
• содержанию оксида алюминия;
• содержанию красящих оксидов, оксида железа и диоксида титана;
• содержанию водорастворимых солей;
• минеральному составу;
• содержанию тонкодисперсных фракций;
• содержанию крупнозернистых включений;
• пластичности;
• механической прочности на изгиб в сухом состоянии;
• спекаемости;
• содержанию свободного кремнезема.

Подготовка, обработка глиняной массы и ее формование

Глиняное сырье, добытое в карьере, как правило, не подходит в своем первоначальном виде для получения качественных изделий. Сырьевую массу доводят до готовности к использованию в производственном процессе.

До готовности массу из глиняного сырья доводят рядом мероприятий по ее обработки. Обработку сырья можно разделить, на:

• погодно – климатическую, естественную;
• механическую.

Вот именно сочетанием этих видов обработки, сырье и делают пригодным для производства.

1. Естественная обработка – это временное вылеживание добытой карьерной глиняной смеси. По длительности эта процедура может занять один или два года. За это время сырье естественным, а при необходимости и искусственным, путем увлажняется. Проходит несколько циклов заморозки и размораживания, выветривается.
2. Механическая обработка – это рукотворное продолжение обработки сырья. Во время этого этапа выполняются следующие работы:

• принудительное разрушение структуры карьерного сырья;
• удаление крупногабаритных «мусорных» кусковых фрагментов и вредных примесей;
• измельчение самой глины, мелких включений и добавок;
• замес многокомпонентной сырьевой массы, с целью получения однородной смеси, готовой к формованию.

Глинорыхлитель, бункер с билами на валу.

В механизации процесса массоподготовки применяется следующее оборудование и специальные машины:

• глинорыхлители;
• камневыделительные (дезинтеграторные), дырчатые, грубого и тонкого помола вальцы;
• бегуны;
• глинорастирочные машины;
• корзинчатые дезинтеграторы;
• роторные и шаровые мельницы;
• одно- и двухвальные глиномешалки;
• пропеллерные мешалки и другие средства механизации.

Многофункциональная установка заменяет собой несколько машин – бегуны, струги, вальцы, растиратели и мешалки глиномассы.

Инструкция по работам, технологическим картам, способам и методам приготовления глинномассы, зависит от вида керамических изделий. По способу подготовки и обработки сырья называют и саму технологию производства.

Способы приготовления, формования сырья из глины:

• Пластический (наиболее распространенный) – используется умеренно – среднепластичные, влажные и рыхлые глиномассы, для получения однородного глиняного теста с показателем влажности 18 – 28 процентов .

Формование в пластическом производстве всегда проходит при пластическом способе всегда на машине одного принципа действия. Эта специализированный пресс (ленточно – шнековый). Прессы могут быть с подогревом и вакуумированием, что лучше подготавливает глиносырьевую массу к формованию, улучшает показатели прочности обожженного сырца.

Ленточный вакуумный пресс: 1 – шнековый вал; 2 – прессовая головка; 3 – мундштук; 4 – глиняный брус; 5 – крыльчатка; 6 – вакуум-камера; 7 – решетка; 8 – глиномялка.

• Жесткий способ – разновидность пластического способа, с изготовлением глиномассы с влажностью 13 – 18 процентов из менее пластичного сырья. Формование происходит в гидравлических или вакуумных, шнековых прессах с высоким давлением.

При данном способе получение сырца с нужной прочностью, возможно без осуществления некоторых операций, которые обязательно применяются в пластическом производстве.

Обратите внимание! При пластическом и жестком методе формование заканчивается резкой ленты глиномассы на штучные изделия.

• Полусухой метод производства (менее распространен, чем пластический) – используется малопластичное сырье, «тощие» глины, в порошкообразном состоянии с влажностью 8 – 12 процентов.

Сырьевая загрузка, с большим количеством различных добавок, в виде отходов производства(шлаки, золы) обрабатывается и формуется в прессах с давлением 15 – 40 МПа. В разы большая металлоемкость, чем у пластического, но, само время такого производственного цикла уменьшается.

• Сухой способ – сырьем является глиняный порошок с влажностью 2 – 6 процентов, что позволяет обходиться без сушки. На выходе производственного процесса при этом методе получаются очень плотные керамические изделия (напольная плитка, кирпичи для дорожного покрытия).
• При шликерном способе используется трудноспекающееся, многокомпонентное, неоднородное сырье из самой глины и разных добавок (содержание воды до 40 процентов). С этим сырьем, работают методом литья, чтобы получить сложные керамические формы.

Этап сушки изделий

Предпоследний этап всего производственного цикла изготовления керамической номенклатуры. Данная операция предназначена для понижения показателя содержания влаги в изделиях до 5 – 6 процентов. Такой показатель необходим, чтобы во время обжига «керамики» не произошло растрескивание, деформации готовой продукции.

Туннельная сушилка: 1 – камера туннеля; 2 – вагонетки; 3 – вентиляторы; 4 – калориферы.

Раньше, еще с тех времен, когда глиняные кирпичи делали своими руками, и позже на заводах, сушка проходила естественным путем, до 3 – 4 недель. В современном производстве, удаление лишней влаги из сырца происходит искусственно в туннельных или камерных сушилках (температура воздуха 120 – 150 градусов С). В зависимости от влажности формованного сырца время процесса обычно не занимает больше 3 дней.

Обратите внимание! При выборе типа сушилки, рекомендуется отдавать предпочтение конструкциям непрерывного действия.

Обжиг керамической продукции

Процесс обжига технологически завершает изготовление керамического кирпича. Он проходит в кольцевых, туннельных и других печах. Сам этап обжига, можно разбить на следующие операции:

• прогрев форматированного сырца;
• непосредственный обжиг изделий;
• их контролируемое охлаждение.

В ходе прогрева сырца, при температуре 120 (градусов С), физически связанная влага испаряется, изделие утрачивает свою первоначальную пластичность. На этом этапе пластичность еще можно вернуть, увлажнив тело изделия.

При достижении 450 – 600 (градусов С), отделяется уже химически связанная влага, сама глина переходит в аморфное состояние, затем органические включения выгорают, и керамическое изделие окончательно теряет пластичность.

При температуре 800 (градусов С) начинаются необратимые реакции между поверхностями частиц, составляющие многокомпонентную структуру уже затвердевшего изделия. Это значительно повышает прочностные характеристики тела кирпича.

При достижении 1000 (градусов С) происходит, так называемая огневая усадка изделия. Оно спекается и уплотняется за счет легкоплавких компонентов. Они окутывают нерасплавленные составляющие, скрепляет их между собой. Усадка, от первоначального состояния, может быть в пределах 2 – 8 процентов.

В процессе охлаждения обожженного кирпича, остывающее изделие приобретает свое окончательное твердое состояние, водостойкие и прочностные свойства.

Контролируя, регулируя процесс обжига, и получают, керамические кирпичи с нужной структурой, пористостью, свойствами. Так при температурном режиме в интервалах 1100 – 1300 (градусов С) получают клинкерный кирпич, а при температурах от 1300 до 1800 (градусов С) – огнеупорный.

Туннельные секционные печи обжига

Совет! Тем, кто хочет открыть свое предприятие, выпускающий керамический кирпич, стоит обратить внимание на металлическую, секционную печь туннельного вида. Она быстрее монтируется, чем традиционные печи, да и цена намного ниже классических конструкций для обжига.

Формование керамического кирпича

Производство керамического кирпича осуществляется способами пластического формования и полусухого прессования.
Пластический способ производства керамического кирпича осуществляется по следующей схеме (рис. 1). Поступившую на завод глину подвергают обработке до получения пластичной однородной массы. Для этого глиняное сырье сначала подвергают измельчению на вальцах: глиняная масса поступает на поверхность двух валков, которые вращаются навстречу друг другу, в результате чего глина втягивается в зазор между ними и измельчается.

Рисунок-1. Технологическая схема производства керамического кирпича по пластическому способу формования:

1 — ящичный подаватель; 2 — транспортер;3 — дробление глины и отделение камня на дезинтеграторных вальцах;4-—помол глины на бегунах; 5 — транспортер;6 — формование кирпича на ленточном прессе; 7 — резка кирпича-сырца на автомате.

Валки могут иметь разные диаметры и вращаться с неодинаковой частотой, в результате чего измельчение протекает интенсивнее. Для более эффективного измельчения к вальцам добавляют бегуны. Затем смесь поступает в глиносмеситель, где она увлажняется до 18…25% и перемешивается до получения однородной пластичной массы.

Тщательно приготовленная однородная масса поступает затем в ленточный пресс. Для получения кирпича более высокой плотности и улучшения формовочных свойств глин применяют вакуумные ленточные прессы (рис.2). Поступающую в ленточный пресс глиняную массу с помощью шнека уплотняют, после чего она подается к выходному отверстию — мундштуку. Из последнего выходит непрерывный глиняный брус, который попадает на автомат для резки и укладки кирпича-сырца на вагонетки камерных или туннельных сушил. Производительность ленточных прессов до 10 000 шт/ч. Срок сушки кирпича от 24 ч до 3 сут.

Рисунок-2. Ленточный вакуум-пресс:

1-шнековый вал пресса; прессующая головка; 3-мундштук; 4-глиняный брус; 5-нож; 6-вакуум-камера; 7-решетка; 8-глиномялка.

Процесс обжига условно можно разделить на три периода: прогрев, собственно обжиг и охлаждение. В период прогрева из сырца удаляется гигроскопическая и гидратная влага, сгорают органические примеси, равномерно прогревается масса и разлагаются карбонаты. При обжиге происходит расплавление наиболее плавкой составной части глины, которая обволакивает нерасплавившиеся частицы глины, спекая массу. Период охлаждения сопровождается образованием камня.

Рисунок-3. Туннельная печь:

1-корпус печи; 2-вагонетка с кирпичом.

Обжиг кирпича производят в печах непрерывного действия — кольцевых и туннельных. Кольцевая печь представляет собой замкнутый обжигательный канал, условно разделенный на камеры. Эти печи отличаются высокой трудоемкостью и тяжелыми условиями труда, поэтому на новых заводах их не строят. Туннельная печь (рис. 3.) является наиболее совершенной. Она представляет собой канал сечением 3,5…5,5 м², длиной до 100 м. В канале уложены рельсы, по которым движутся вагонетки с кирпичом-сырцом.

Туннельная печь имеет три зоны: подогрева, обжига и охлаждения, — через которые последовательно в течение 18…36 ч проходят вагонетки скирпичом-сырцом. Туннельные печи наиболее экономичны из-за более механизированного производства, а также лучшего использования тепла. Брак кирпича в туннельных печах сравнительно небольшой.

〈 Производство кирпича полусухим способом

Полусухой способ производства керамического кирпича имеет преимущество перед пластическим. Он не требует сушки изделий и позволяет использовать малопластичные глины. Вместе с тем уменьшается потребность в производственных площадях и рабочей силе. Главное преимущество полусухого прессования перед пластическим формованием -сокращение затрат энергии.

На искусственную сушку 1000 шт. сырца пластического формования с влажностью 18-22% расходуется 100 кг условного топлива.Однако качество кирпича, получаемого полусухим способом, в частности морозостойкость, ниже, чем кирпича, полученного пластическим прессованием.

Рисунок-4. Технологическая схема производства кирпича методом полусухого формования:

1 — ящичный подаватель; 2 — ленточный транспортер;3 — дезинтеграторные вальцы;4 — циклон; 5 — сушильный барабан;6 — бункер; 7 — тарельчатый питатель;8 — дезинтегратор;9 — элеваторы;10 — грохот; 11 — глиносмеситель с пароувлажнителем;12 — питатель;13 — пресс

При полусухом способе формования (рис.4)сырьевые материалы после предварительного измельчения на вальцах высушивают в сушильном барабане до влажности 6…8%, затем измельчают в дезинтеграторе, просеивают, увлажняют до 8…12% и тщательно перемешивают. Подготовленную массу формуют (прессуют) на гидравлических или механических прессах производительностью до 10 000 шт/ч. Отформованный кирпич направляют в печь на обжиг и далее на склад.

Полусухим способом можно прессовать не только полнотелый кирпич, но и пятистенный, дырчатый, а также различные керамические плитки.
Кирпич керамический обыкновенный применяют для наружных и внутренних стен, столбов, сводов и других несущих конструкций. Кирпич полусухого прессования использовать для фундаментов и цоколей ниже гидроизоляционного слоя не допускается вследствие пониженной его морозостойкости.

Сушка керамического кирпича

〈Сушка сырца
Формовочная влажность стеновых керамических изделий, изготовляемых способом пластичного формования, обычно составляет 18 — 22%, хотя уже появились ленточные прессы для формования сырца из масс влажностью 14 — 16%. Сырец полусухого прессования имеет влажность 8 — 10%. Перед обжигом изделие надо высушить до содержания влаги не более 5% во избежание неравномерной усадки и растрескивания при обжиге.

Сушку сырца проводят в туннельных и камерных сушилках.

Туннельные сушилки на кирпичных заводах работают по принципу противотока (рис. 5).

Рисунок-5. Схема туннельной сушилки:

1 — камера туннель; 2 — узкоколейный путь; 3 — приточный канал; 4, 6 —заслонки; 5 — двери; — 7-вытяжной канал

Сырец на вагонетках движется по туннелю навстречу потоку горячего воздуха или дымовых газов. Длительность сушки кирпича-сырца в туннельных сушилках составляет 16 — 36 ч при начальной температуре теплоносителя 120 — 150°С.Камерные сушилки представляют собой систему камер, каждая камера обогревается горячим воздухом или горячими газами, отходящими из печей. В стены камер встроены лопастные реверсивные вентиляторы, создающие интенсивную циркуляцию теплоносителя внутри камеры. После сушки керамические изделия, имеющие влажность не более 5%, поступают в печь.

Обжиг керамического кирпича

〈 Обжиг в туннельных печах

Обжиг завершает изготовление керамических изделий. В процессе обжига формируется их структура, определяющая технические свойства изделия. По данным М. И. Рогового, суммарные затраты на обжиг достигают 35 — 40%, а потери от брака составляют около 10% себестоимости товарной продукции.
Обжиг керамических изделий осуществляют в туннельных печах с автоматическим управлением (хотя на действующих кирпичных заводах еще работает значительное количество кольцевых печей).

Туннельная печь представляет собой длинный канал, выложенный внутри огнеупорной футеровкой. Вагонетки с изделиями, составляющие сплошной поезд, перемещаются в печи и постоянно проходят зоны подогрева, обжига и охлаждения: при подаче новой вагонетки с сырцом в зону подогрева из зоны охлаждения выходит вагонетка с обожженными изделиями.

Следовательно, процесс обжига керамических изделий можно условно разделить на три последовательных этапа:

1) постепенное удаление влаги из сырца,
2) обжиг сырца,
3) постепенное охлаждение обожженных изделий.

Максимальная температура обжига кирпича и других стеновых керамических изделий (950 — 1000°С) необходима для спекания керамической массы. Спекание происходит вследствие цементирующего действия расплава эвтектик (жидкостное спекание), реакций в твердой фазе и кристаллизации новообразований.

При избыточном количестве расплава, что характерно для пережога, изделия теряют свою форму, оплавляются с поверхности. Недожог обусловлен незавершенностью процесса спекания. Он проявляется в характерных признаках: «алый» цвет кирпича, снижение прочности, сильное уменьшение водостойкости и морозостойкости и др.

В туннельных печах щелевого типа достигается равномерность обжига, а следовательно, высокое качество и однородность продукции.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

Кладочные работы внутренних и наружных стен

Кладка способом вприжим наружной версты.

По завершению подготовительных мероприятий строители начинают выполнять кладку. Согласно типовой технологической карте проводится следующее:

• установка причального шнура;
• осуществление обтесывания или обрубка блоков до необходимой отметки;
• подборка и раскладка кирпичей на стене или подмостках;
• укладка подготовленного раствора на основание;
• устройство рядовых кирпичей (пустотелых и полнотелых) в определенном порядке;
• расшивка швов между блоками;
• контроль качества укладки.

Существует определенная последовательность работ по укладке стен. В самом начале рабочие устанавливают порядовую рейку и натяжку причального шнура. От того, насколько качественно это сделано, зависит ровность конструкции. Рейки устанавливаются при помощи нивелира и отвеса на углах, а также в месте пересечения стен и оконных и дверных проемов. Причальный шнур натягивается для каждого ряда по верхнему краю блоков.

Укладка кирпичей производится на подмостки или стену попарно. Интервал между стопками составляет 10-12 см. Раствор набирается из мульды лопатой и раскладывается слоем в 2-3 см на основании полосой в 23-25 см. Причем отступ от края простенка должен быть равен 2 см. Разравнивается раствор кельмой и снова начинается укладка. Взяв кирпич в одну руку, второй при помощи кельмы наносится немного раствора на ложковую грань кирпича. После этого блок укладывается на соответствующее место согласно типу кладки. Его тщательно прижимают к основанию и рядом стоящим кирпичам, формируя горизонтальные и вертикальные швы.

Проверка правильности кирпичной кладки.

Если необходимо, уложенный блок осаживается до необходимого уровня нажатием на него рукой или постукиванием рукоятки кельмы. Лишний раствор срезается полотном кельмы. Все последующие ряды кладутся аналогично. Можно использовать и другие методы кладки. Например, кладкой впристык, то есть когда раствор не накладывается кельмой, а зачерпывается непосредственно кирпичом.

Пересечения стен и углы кладут поярусно и одновременно. Расшивка швов делается в одно время с кладкой, поскольку в будущем могут возникнуть трудности в обработке застывшего раствора. Шов расшивается в 2 приема – сначала широкой частью расшивочного инструмента, а затем узкой. После того как завершена кладка ряда, проверяется угольником правильность уложенной части. Кроме того, ширина уложенных проемов и простенков в стене обязательно контролируется. Посредством отвеса или уровня проверяется вертикальность кладки.

Эксплуатационные характеристики поризованных керамоблоков

Сначала рассмотрим положительные характеристики керамических блоков, благодаря которым они имеют стабильный спрос у застройщиков.

1. Способность проводить тепловую энергию керамических строительных изделий не превышает 0,22 Вт/м˚С. В практическом выражении это означает, что ширина стены 40 см и более в условиях умеренного климата не нуждается в дополнительном утеплении, то есть исключаются соответствующие расходы.
2. Плотность вещества в пределах 760-850 кг/м3. Такой же удельный вес, для сравнения, имеет сухая древесина. Обусловленный этим небольшой вес строительных конструкций позволяет сэкономить на устройстве массивного фундамента повышенной прочности.
3. Прочность материала (минимум М-15) позволяет использовать его для возведения стен в десять этажей, поэтому для малоэтажного строительства прочностные характеристики более, чем достаточны.
4. Поризованная керамика представляет серьезное препятствие для звуковых колебаний, поэтому керамоблоки являются надежным звукоизоляционным материалом. Усиливают звукоизоляционный эффект заполненные базальтовым утеплителем технологические пустоты в некоторых видах стройматериала.
5. Способствует максимальному теплоизолирующему эффекту способ кладки блоков. Горизонтальный шов, формируемый специальными клеевыми составами, не превышает 3 мм, вертикальные швы отсутствуют благодаря безрастворной стыковке по типу гребень-паз.
6. Крупные габариты керамоблоков (самые крупноформатные единицы превышают объем стандартного кирпича в 15 раз) при небольшом весе (максимум 17 кг) и простота кладки позволяют значительно ускорить возведение стен.
7. Керамика относится к совершенно негорючим материалам (класс горючести Г-1). С точки зрения противопожарной безопасности материал отвечает всем требованиям.
8. Поризованная керамика беспрепятственно пропускает водяной пар (по паропроницаемости сравнима с древесиной), что способствует поддержанию естественного микроклимата внутри помещений.

К недостаткам керамических строительных блоков относят такие свойства материала:

1. Несмотря на неплохие показатели прочности, блоки хрупкие, так как толщина наружной стенки блока и внутренних перегородок (ограничивающих технологические пустоты) незначительна. Это обстоятельство заставляет проявлять осторожность при транспортировке и разгрузке керамоблоков.
2. Одним из свойств керамики является способность активно впитывать воду, теряя при этом в прочности — задача застройщика в надежной гидроизоляции первого ряда кладки от поверхности фундамента и всей стены от чрезмерной атмосферной влаги. Ввиду гигроскопичности стройматериала его нельзя подолгу хранить на незащищенных от осадков площадках. Это может привести снижению прочности и даже растрескиванию блоков.

Условно к минусам можно отнести и невозможность изготовления качественных керамических блоков своими руками. Но в этом есть и плюс – лучше купить керамоблоки у проверенных производителей, а свои руки занять чем-то полезным, например, кладкой теплосберегающего стройматериала.