Технология изготовления кирпича методом пластического формования

Керамический кирпич сегодня один из самых распространенных строительных материалов. Изготавливают керамические кирпичи двумя способами – пластическим формованием и полусухим прессованием. Способы различают по количеству влаги, содержащейся в формовочной массе. Рассмотрим первый способ — пластическое формование.

Кирпичи, изготовленные методом пластического формования, могут быть полнотелыми и пустотелыми. Причем полнотелыми могут быть только одинарные кирпичи (ограничение по весу по ГОСТ 530-95 не более 4.3 кг). Согласно новому ГОСТ 530-2007 вес изделия более не ограничен и он позволяет производить кирпич полнотелым следующих форматов :

• Кирпич нормального формата (одинарный) — КО 1НФ *1НФ- нормальный формат 250*120*65
• Кирпич «Евро» — КЕ 0,7 НФ
• Кирпич утолщенный — КУ 1,4 НФ
• Кирпич модульный одинарный КМ 1,3 НФ

Если объем пустот не превышает примерно 13% от объема кирпича, то такой кирпич считается полнотелым. В противном случае кирпич получится пустотелым. На практике пустоты в пустотелом кирпиче составляют 25-45% от общего объема. Пустоты могут принимать различные формы. При этом толщина внешних стенок кирпича с вертикальными пустотами не должна быть меньше 12 мм, а ширина щелевых пустот не больше 16 мм. Процесс изготовления для пустотелых и полнотелых кирпичей, почти аналогичен. Разница лишь в том, что для изготовления пустотелых кирпичей требуется более тщательная подготовка глины. Пустоты в кирпиче делаются с помощью кернов в выходной части пресса.

Первый этап при изготовлении керамических кирпичей — это подготовка сырья. Применение метода пластического формования предусматривает приготовление глиняной массы с содержанием влаги до 20 процентов. Сырьем для изготовления кирпичей служит, как правило, глины и суглинки, с содержанием карбидов кальция, магния и оксида алюминия. Также применяют различные добавки. Добавками могут быть отходы углеобогащения или любые местные отходы (например, золошлак, отходы угледобычи). Количество добавок составляет примерно 30%.

Куски глины тщательно измельчаются до размеров 100-150 мм, а затем при помощи специальных конвейеров с набором вальцов происходит последовательное дальнейшее измельчение глиняной массы (до размеров 1 мм) и удаление мелких каменных вкраплений. Затем в смесителе с фильтрующей решеткой глиняная масса увлажняется и тщательно перемешивается. Количество влаги доводится до 18-25%. В смесителе к глине примешиваются необходимые добавки. И в завершение первого этапа прессами формуется брус, заготовка будущих кирпичей.

На втором этапе отформованный брус разрезается на отдельные изделия, так называемый кирпич сырец. Обжигать сразу кирпич сырец нельзя, так как на данном этапе он имеет очень высокое содержание влаги и при обжиге просто потрескается. Поэтому кирпичи сначала сушат, процесс сушки является обязательным. В это время влага, содержащаяся в изделиях, перемещается из внутренних областей к поверхности, вступает в соприкосновение с теплым воздухом и испаряется. В результате испарения воды освобождается место между частицами глины. Происходит уменьшение объема изделий или усадка. Температура сушки и обжига, а также темп роста температуры, играют важную роль в процессе изготовления кирпичей. Влага начинает испаряться при нагреве изделия в диапазоне температур 0-150°C. Когда температура нагрева достигает 70°C, давление водяных паров может достичь критических значений, что в свою очередь приведет к возникновению трещин. Рекомендуемый темп роста температуры 50-80°C в час. При этом скорость испарения влаги с поверхности, не будет опережать скорость парообразования внутри изделия. После завершения сушки кирпичи отправляются на обжиг в специальные печи.

Завершающая стадия в процессе изготовления кирпичей методом пластического формования – обжиг. Кирпич сырец отправляется в печь, все еще имея небольшое количество влаги, примерно 8-12%. Поэтому в начале обжига происходит досушивание кирпичей. Затем при температурах 550-800°C начинается дегидратация глинистых минералов. Кристаллическая решетка минералов распадается, в результате теряется пластичность глины, происходит усадка изделия. В диапазоне температур 200-800°C выделяются летучие органические примеси глины и добавки. При этом темп роста температуры обжига достигает значений в 300-350°C в час. Далее некоторое время температуру выдерживают до полного выгорания углерода. Дальнейшее повышение температуры, более 800°C, приводит к структурному изменению изделия. На этом этапе темп увеличения температуры составляет 100-150°C в час — полнотелые кирпичи и 200-220°C в час — пустотелые. После того как достигнута максимальная температура обжига, происходит выдерживание температуры, для равномерного прогрева всего изделия. Затем начинают снижать температуру обжига на 100-150°C. При этом кирпичи еще более усаживаются и деформируются. По достижении температуры ниже 800°C темпы охлаждения достигают значений в 250-300°C в час. Время на обжиг партии изделий при таких условиях составляет примерно 6-8 часов. После обжига структура изделия полностью меняется. Теперь это камневидный предмет, водостойкий, прочный, устойчивый к перепадам температур, а также обладающий другими полезными свойствами.

Необходимо отметить, что наличие пустот в кирпиче приводит не только к улучшению качества изделия (уменьшению массы, уменьшению теплопроводности), а также к улучшению процесса производства. Изделия быстрей проходят процесс сушки. Пустоты дают возможность ускорить прогрев всего изделия и тем самым снизить расход топлива, затрачиваемый на сушку и обжиг. Повышается равномерность нагрева всего изделия, что ведет к повышению качества получаемых кирпичей. Хотя с другой стороны для изготовления кирпичей с пустотами требуется более тщательная подготовка глиняной массы, что также ведет к усложнению процесса производства кирпича.

На завершающей стадии готовые кирпичи поступают на склад готовой продукции, где и ждут своего часа, чтобы послужить прекрасным строительным материалом при постройке нового жилого дома, детского сада, школы.