Глиняный полнотелый кирпич:
марка 75,100, 1590, 200 (в соответствии с прочностью на сжатие в кг/см2);
размеры: одинарный кирпич 250 х 120 х 65; модульный 250 х 120 х 88; полуторный 250 х 120 х 103;
морозостойкость 15 циклов;
водопоглощение выше 8 %;
объемная масса 1700-1900 кг/м3.
Глиняный пустотелый (эффективный) кирпич:
марка 75-150 кг/см2
количество пустот от 13 до 113 шт. (объем пустот 9-30 %)
объемная масса 1300-1450 кг/м3.
морозостойкость 15 циклов;
водопоглощение выше 8 %
Цокольный кирпич (клинкерный) :
марка 350-550 кг/см2 (35-55 МПа) и выше;
объемная масса 2000-2100 кг/м3
морозостойкость 100 циклов;
водопоглощение менее 6 %;
размеры: 250 х 35 х 120 мм.
Камни керамические полнотелые и пустотелые:
объемная масса 1300-1450 кг/м3;
объем пустот 15-40 %;
размеры: 288 х 138 х 63; 250 х 250 х 138; 288 х 288 х 138 мм
морозостойкость 25 циклов;
водопоглощение выше 8 %.
Лицевой пустотелый кирпич:
объемная масса 1300 - 1480 кг/м3;
марка 100, 150;
размеры 250 х 120 х 65 мм;
водопоглощение больше 8 %;
морозостойкость 25 циклов
Лицевой кирпич глазурованный и ангобированный:
объемная масса 1300 – 1500 кг/м3;
марка 100, 150;
водопоглощение лицевой стороны до 1 %;
морозостойкость более 100 циклов.
Для производства глазурованного кирпича применяются легкоплавкие сырые глазури, наносимые на сырец. Для ангобирования применяют суспензию, состоящую из окрашивающих глин, нефелин-сиенита и стеклобоя.
3
Сырьевые материалы. Для производства рядового строительного кирпича применяют раздичные сорта легкоплавких запесоченных глин (а иногда и мергелистые глины), не содержащие вредных примесей: грубых камней, крупнозернистых известковых включений, колчедана, гипса, крупных включений органических веществ и т.п. Ограничением для применения глин в производстве изделий стеновой керамики является содержание крупных каменистых включений более 10 %. Кроме того, нежелательным является высокое содержание песка, который уменьшает прочность отформованного полуфабриката и готового изделия.
Большим недостатком глин, применяемых в производстве кирпича, является высокое содержание монтмориллонита, обусловливающее высокую формовочную влажность, и, как следствие, проблемную сушку полуфабриката. Присутствие повышенного количества каолинита в составе глин также нежелательно, так как он повышает температуру спекания масс. Вредным также считается чрезмерное содержание железа, щелочных и щелочноземельных оксидов, т.к. увеличивающих усадку и уменьшающих температурный интервал спекания масс. Мало пригодны для производства кирпича глины с высоким содержанием известковых материалов. Недопустимыми являются крупные включения кальцита, известняка, гипса, т.к. при обжиге они образуют негашеную известь, которая впоследствии гидратируется и разрушает кирпич.
Наиболее благоприятно использование легкоплавких полиминеральных глин с преимущественным количеством гидрослюды, содержащих 25-50% неотсортированного песка. Для изготовления кирпича могут применяться глинистые сланцы и осадочные глины самого разнообразного возраста. Возможно также применение высокодисперсных лессовидных глин и лессов. Широко применяется поверхностный почвенный материал (вскрышные породы), хотя присутствие в нем больших количеств органики может затруднять обжиг.
Лицевой кирпич изготавливают из тех же материалов, что и рядовой кирпич. Однако удаление вышеупомянутых вредных примесей должно быть более тщательным. Наиболее пригодными для производства лицевого кирпича являются глинистые сланцы кварцево-гидрослюдистого состава с примесью хлорита и каолинита. Во избежание появления на поверхности изделий высолов, желательно, чтобы основное глинистое сырья было свободно от водорастворимых солей. Для расширения цветовой гаммы лицевого кирпича допускается использование в качестве добавок глинистых материалов, содержащих известковые материалы в тонкодисперсном состоянии, а также каолинитовые глины.
Для изготовления пустотелого кирпича применяют легокоплавкие пластичные глины, не содержащие посторонних включений.
Клинкерный кирпич (лицевой, фасонный) изготовливается из пластичных однородных тугоплавких глин, имеющих раннее спекание с интервалом не менее 100-200 оС, способных образовывать жидку фазу с повышенной вязкостью во избежание высокотемпературной деформации изделий при обжиге.
На диаграмме Августиника приведены области составов глин, пригодные для производства строительныех материалов, в том числе керамического кирпича:
При выборе глинистых сырьевых материалов для производства керамического кирпича необходимо руководствоваться не только их химическим, минералогическим и гранулометрическим составом, а также исследовать дообжиговые и обжиговые свойства глин (пластичность, чувствительность к сушке, запесоченность, связующую способность, огнеупорность, интервал спекания, температуру, при которой достигается минимальное водопоглощение). Наиболее часто применяются глины с умеренными значениями пластичности (число пластичности 7-15), воздушной (4-12 %) и огневой усадок ( 5-9 % при обжиге при 1000 оС). В зависимости от свойств глинистого сырья выбирается метод формования полуфабриката и устанавливаются режимы сушки и обжига.
Составы кирпичных масс также зависят от состава и свойств основного глинистого сырья. Хотя глины являются основным сырьем в производстве керамического кирпича, но из одних глин кирпич изготавливают редко. Для снижения усадки и чувствительности к сушке к основной глине добавляют отощители - песок, топливные шлаки и золы (15-20 %), тонкомолотые суглинки (до 70 %), дегидратированную глину либо шамот (15-20 %). В качестве выгорающих добавок, повышающих пористость и уменьшающих теплопроводность материала, используют древесные опилки, уголь, торфяную крошку, отходы угледобычи. В случае, когда глина имеет высокую карьерную влажность, целесообразным является введение развувлажняющих добавок. Для корректировки цвета используют мергелистые глины, содержащие карбонаты в тонкодисперсном состоянии, беложгущиеся тугоплавкие глины или щелочные каолины. Измельченный шлак является хорошей армирующей добавкой, т.к. твердая и неровная поверхность его зерен очень хорошо армирует глинистую часть и увеличивает прочностные характеристики изделий. Характеристика различных добавок, используемых в технологии керамических стеновых материалов приведена в таблице.
Одним из важных факторов экономного и рационального выбора технологии производства является использование отходов производства, способных интенсифицировать технологические процессы и сократить энергетические расходы. Виды отходов, применяемых в технологии стеновой строительной керамики см. лекцию «Отходы и их применение»
4
Технологический процесс изготовления изделий стеновой керамики в общем случае включает следующие этапы:
добыча глины;
обработка и подготовка глинистого сырья;
подготовка технологических добавок;
приготовление и вылеживание шихты;
формование изделий;
сушка;
обжиг.
Для разработки глины в карьерах применяют экскаваторы, бульдозеры, скреперы и механические лопаты, в зависимости от свойств глины, характера её залегания и т.д. Разработку очень плотных залежей глины производят взрывным способом. Наибольшее распространение при разработке глины получили 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 вида 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.
Способы подготовки и переработки сырья выбираются в зависимости от свойств сырьевых материалов. Естественная подготовка глинистого сырья обладает сильнейшей технологической эффективностью (более сильной, чем любые механические методы обработки). К методам естественной обработки относят зимование (вымораживание) и зумпфирование (вылеживание глины в замоченном состоянии). При этом происходит не только диспергирование глины, но и окисление органических остатков, частичное удаление водорастворимых солей, достигается более полная гидратация глинистых частиц и более равномерное распределение влаги в глине.
Зумпфирование глины – вылеживание глины в замоченном состоянии с целью интенсификации процесса набухания для улучшения свойств глинистого сырья. Глину, подаваемую с карьера, закладывают в бурты или творильные бетонированные ямы, где она послойно разравнивается, заливается водой и выстаивается в течение 3-4 дней. Зумпфирование может быть также организовано в Картере. Затем глину подают сначала в склад или непосредственно на завод для подготовки на глиноперерабатывающем оборудовании. Возможна также доставка глины непосредственно с карьера на дробильное и увлажняющее оборудование.
Вымораживание глины Разрыхленную глину замачивают и подвергают приблизительно годичному вылеживанию на открытом воздухе. Под влиянием многократных циклов замораживания и оттаивания происходит разрушение глинистых частиц, в результате чего полнее протекают процессы набухания, возрастает удельная поверхность глины, увеличивается доля мелкодисперсной глинистой составляющей и, как следствие, улучшаются формовочные и сушильные свойства. На заводах большой мощности вымораживание глины осуществляют способом внутрикотловых взрывов: на участке, освобожденном от вскрышной породы бурят скважины диаметром 10 см и глубиной 0,85 от мощности полезной толщи пласта, куда закладывают аммонит. Расстояние между скважинами равно глубине скважин.
Способ механической переработки сырья зависит от его характера и вида выпускаемых изделий. Технологические линии переработки сырья и продготовки массы на современных заводах, оснащенных высокопроизводительным оборудованием, отличаются большей насыщенностью глиноперерабатывающим оборудованием (каскадом вальцев для грубого и тонкого помола). Для выделения камней из глины применяют камневыделительные вальцы (например, винтовые камневыделительные вальцы СМ-416А), дезинтеграторные ребристые вальцы (СМ-150А), глиноочистители (СМ-472). Дезинтеграторные вальцы способны удалять камни размером лишь более 10 мм, поэтому их лучше использовать для грубого дробления глины, а не для удаления каменистых включений. Винтовые камневыделительные вальцы удаляют около 15 % камней (от их общего содержания в глинистой породе), в том числе камни размером 3-10 мм. Полностью гарантировать удаление камней из глины можно применяя гидравлическое (шликерное) обогащение в отстойниках сезонного действия или глиноболтушках с последующим обезвоживанием глинистой массы.
Первой стадией дробления глины является грубое дробление – рыхление кусков, например, глинорыхлителем, установленным над ящичным питателем. Затем происходит измельчение глины на дезинтеграторных вальцах до кусков размером 10-15 мм. Далее после предварительного увлажнения в глиномялке глину подвергают тонкому измельчению на бегунах, дырчатых либо гладких дифференциальных вальцах и глинопротирочных машинах. Целью тонкого измельчения является разрушение водопрочных оболочек глинистых частиц, повышения однородности массы, снижения ее пластической прочности и улучшения подвижности и формуемости.
Во многих случаях качество глины таково, что она может непосредственно поступать в ящичный питатель (бешикер), состоящий из 2-4 отделений, в зависимости от числа смешиваемых сортов глины (пластичной и тощей). У выходного отверстия питателя помещается вращающийся вал с насаженными на него кулаками или подвижная грабля, которые подают подошедшую к выходному отверстию питателя глину, частично разбивают попадающиеся на пути куски и сбрасывают глину под бегуны. Под бегунами глина хорошо размалывается и продавливается через дырчатую тарелку бегунов (величина отверстий около 3 мм.). В бегуны нередко подбрасывают бракованный сырец. Иногда между питателем и бегунами (большей частью при производстве черепицы) устанавливается увлажняющий шнек, куда поступает необходимое количество воды. Добавка воды к массе часто производится во время обработки её бегунами. В этом случае применяют так называемые мокрые бегуны - наиболее эффективную глиноперерабатывающую машину в технологическом отношении. Технологическая эффективность обработки глины гладкими вальцами зависит от зазора между валками, соотношения частоты вращения валков и влажности глины. Целеообразной является установка каскадов вальцов по 2-3 пары с постепенно уменьшающимся от 3-5 до 0,5-0,8 мм зазором между валками.
Эффективность механической переработки сырья и подготовки массы к формованию повышается при предварительном увлажнении и пароподогреве массы с последующим вылеживанием в глинохранилищах. При этом происходит усреднение состава массы, стабилизируются технологические параметры (влажность), что приводит к заметному улучшению качества изделий за счет уменьшения трещинноватости в суше и обжиге.
Переработанная глина поступает в смеситель, где перемешивается с другими компонентами шихты и увлажняется. Далее на современных крупных заводах, оборудованных шихтозапасниками, подготовленная шихта вылеживается от 2 недель до 2 месяцев (в зависимости от вместимости хранилища). При этом помимо набухания глин происходит релаксация напряжений, возникших в частицах в результате механической обработки. В результате этого прочность готовых изделий увеличивается на 20-30%. Шихтозапасники оборудованы многоковшовыми экскаваторами, перемещающимися по рельсовым путям и обеспечивающими бесперебойную работу формовочного отделения.