11.3 Виды керамических материалов и изделий

Керамические строительные материалы и изделия подразделяются по структуре и назначению.

По структуре они бывают плотные и пористые. Пористые с водопоглощением по массе более 5 %, в среднем 8–20 %. Такую структура имеют стеновые материалы, облицовочные плитки, черепица, дренажные трубы и др.

Керамические материалы и изделия подразделяются на следующие виды: стеновые (кирпич и камни, плитки, санитарные, черепица, трубы, легкие заполнители для бетонов, кислотоупорные, тугоплавкие и огнеупорные.

11.3.1 Кирпич и камни керамические

Кирпич и камни керамические подразделяются на рядовые и лицевые.

Рядовые применяют для кладки каменных наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений. Лицевые, в том числе и профильные – для облицовки наружных и внутренних стен.

Их изготавливают в виде параллелепипеда и в зависимости от размеров подразделяют на виды, приведенные в таблице 11.1 (рисунок 11.1).

Таблица 11.1 – Виды и размеры кирпича и камней рядовых и фасадных

Вид изделий	Номинальные размеры, мм
	длина	ширина	толщина
Кирпич одинарный Кирпич утолщенный Кирпич модульных размеров одинарный Кирпич модульных размеров утолщенный Кирпич утолщенный с горизонтальным расположением пустот Камень Камень модульных размеров Камень модульных размеров укрупненный Камень укрупненный » » Камень укрупненный с горизонтальным расположением пустот » » Кирпич профильный Кирпич утолщенный профильный Камень профильный пустотелый	250 250 288 250 250 250 288 288 250 250 250 250 250 250 250 250 175	120 120 138 54 120 120 138 288 250 250 180 250 200 250 120 120 180	65 88 65 88 88 138 138 88 138 188 138 120 80 88 65 88 65

Кирпич выпускается полнотелым и пустотелым, камни только пустотелыми. Пустотность кирпича и камней обычно составляет от 2,25 до 45 %. Может иметь и другую пустотность.

Фактура ложковой и тычковой граней рядовых изделий может быть гладкой или рифленой, лицевых – гладкой, рельефной или офактуренной.

Для улучшения архитектурно-художественного вида лицевых изделий в глиняную массу могут вводиться окрашивающие добавки, поверхность тычков и ложков может офактуриваться слоем ангоба, глазури, рисунком; торкретированием песком, стеклом, минеральной крошкой.

Масса кирпича не должна превышать 4,3 кг, камней – 16 кг. По согласованию предприятия-изготовителя с потребителем кирпич полнотелый утолщенный допускается изготавливать массой более 4,3 кг и укрупненные камни – более 16 кг.

По прочности полнотелый кирпич и пустотелые кирпич и камень с вертикально расположенными пустотами подразделяются на марки: 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250 и 300, а с горизонтально расположенными пустотами на марки – 25, 35, 50 и 100.

Рисунок 11.1 – Керамические изделия (в скобках дана пустотность, %)

кирпич с количеством пустот: а – 19 (13 %); б – 31 (30%); в – 21 (32 %); г – 6 горизонтальных (42 %); камень с количеством пустот: д – 8 (25 %); е – 28 (33 %); ж – 7 горизонтальных (56 %)

По морозостойкости кирпич и камни рядовые подразделяются на марки F15, F25, F35, F50 и F75, лицевые – на марки F35, F50, F75 и F100.

Водопоглощение полнотелого кирпича должно быть не менее 8 %, а пустотелых изделий – не менее 6 %.

Кирпич и камни – негорючие материалы.

Удельная эффективная активность естественных радионуклидов (А_эф) не должна превышать 370 Бк/кг.

Кирпич и камни изготавливают чаще всего из местных сырьевых материалов. Применяются легкоплавкие глины с содержанием до 70 % кварцевого песка. Основные этапы производства состоят из добычи сырьевых материалов, транспортировки их на завод, подготовки сырьевой массы для формования, формования, сушки и обжига.

Глину добывают обычно в карьерах открытым способом одно- или многоковшовыми экскаваторами, скреперами. Доставляют на завод автомобильным, железнодорожным, конвейерным или подвесным транспортом.

Для разрушения природной структуры, удаления вредных примесей, камней, получения удобоформуемой гомогенной массы глину подвергают переработке.

Кирпич и камни изготавливают способами пластического или полусухого формования.

При пластическом способе подготовки и формования массы глину измельчают и смешивают с добавками, затем увлажняют водой или паром до влажности 15–25 % и перемешивают в мешалках.

Формование изделий производится на ленточных прессах. Рабочим органом пресса – шнеком – глиняная масса захватывается, уплотняется и выдавливается в виде бруса через выходное отверстие (мундштук). Брус разрезается на изделия нужного размера резательными устройствами. Затем сырец укладывается на вагонетки и отправляется на сушку.

Пластический способ отличается простотой подготовки массы и менее сложным формовочным оборудованием. Однако процесс сушки изделий более продолжительный.

При полусухом способе формования сырьевые материалы подсушивают, дробят и размалывают в порошок, который затем увлажняют до 8–12%-ной влажности водой или лучше паром и получают пресспорошок. Прессуют на автоматических прессах при давлении 15–20 МПа. Получаются изделия правильной формы и геометрических размеров. Можно отказаться от сушки. Производственный процесс сокращается почти в два раза по сравнению с пластическим способом. Однако требуется более сложное оборудование по сравнению с пластическим способом формования.

Сушка производится до влажности 5–7 % в естественных или искусственных условиях.

Естественная сушка выполняется под навесами или в сараях, продолжается от 5 до 20 суток и определяется климатическими условиями. Она применяется только на старых заводах.

Искусственная сушка производится в камерных или туннельных сушилках. Камерные сушилки представляют собой камеры длиной от 10 до 18, шириной от 0,9 до 1,45 и высотой от 2,1 до 3,0 м. Они работают периодически. Начальная температура подаваемого теплоносителя составляет 130–170, отработанного – 40–50 °С. Время сушки составляет от 32 до 72 часов. Наиболее прогрессивными являются туннельные сушилки (рисунок 11.2). Они представляют собой туннели длиной от 24 до 36, шириной 1–1,2 и высотой 1,4–1,8 м. Сырец поступает в вагонетках по рельсовому пути. Навстречу движется теплоноситель, подаваемый из канала у выгрузочного конца при помощи вентилятора. Начальная температура теплоносителя составляет 100 –140 °С, а конечная, удаляемая из сушилки, – 30 – 45 °С. Время сушки – 17–24 часа.

2

3

4

4

1

Рисунок 11.2 – Схема туннельной сушилки: 1– подача теплоносителя; 2 – вагонетки с сырцом: 3 – отбор теплоносителя; 4 – центральный канал для подачи теплоносителя в сушилку;  –– движение вагонеток; –– движение газов

Завершающей стадией технологического процесса является обжиг. При обжиге происходит спекание керамической массы и превращение ее в камневидное тело. Весь процесс делят условно на четыре периода: досушка сырца до 200 °С, подогрев (окур) при 700–800 °С, спекание (взвар) при температуре 900–1050 °С и охлаждение до температуры 40–50 °С. Обжиг кирпича и камней выполняют в кольцевых или туннельных печах.

Кольцевая печь представляет собой туннель в виде вытянутого кольца, называемого обжигательным каналом, в который загружается кирпич-сырец для обжига. Канал условно разделяется на 12 –36 камер. Камера имеет вход (ходок) для загрузки и выгрузки изделий, отверстия в своде камеры для загрузки топлива (топливные трубочки). Дымовые газы отводятся по дымовому каналу к трубке через специальные отверстия – фуксы, закрываемые конусами. Обжигаемые изделия в канале неподвижны, т. к. перемещается зона обжига. Постоянно с одного конца идет загрузка сырца, а с другого – выгрузка обожженного материала. Время обжига составляет 45–63 часа.

Обслуживание кольцевых печей связано с большой трудоемкостью, тяжелыми условиями труда. Печи морально устарели и сейчас не строятся.

Т

Рисунок 11.3 – Туннельная печь:

1 – корпус печи; 2 – вагонетка с кирпичом

уннельные печи – непрерывного действия (рисунок 11.3). В них, в отличие от кольцевых, неподвижна зона обжига, а обжигаемый материал перемещается на вагонетках. Длина рабочего туннеля от 48 до 160 м, ширина 1,4–4,5 м, высота 1,5–2,5 м. Производительность печей от 8 до 50 млн шт. кирпича в год и более. Кирпич сырец загружают в вагонетки, которые перемещаются по длине туннеля.

В печи имеется три зоны: подогрева, обжига и охлаждения. Продолжительность полного цикла составляют 18–32 часа. В современных туннельных печах автоматизирована загрузка и выгрузка изделий на вагонетки. Трудовые затраты снижаются в два раза.