|
|
Особенности пластического производства кирпичаЛекция 2 СТЕНОВЫЕ МАТРИАЛЫ: глиняный кирпич (рядовой, лицевой, пустотелый), лицевые камни и панели План лекции
Стеновые керамические изделий применяются человеком с глубокой древности. Самым древним строительным материалом является кирпич. И, хотя вплоть до нашего времени широкое распространение имел необожжённый кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резаной соломы, (в основному это касается стран с жарким и сухим климатом) применение в строительстве обожженного кирпича также восходит к глубокой древности. Первые постройки из керамического кирпича в Египте датируются 3-2-и тысячелетием до н.э.). Особенно важную роль играл кирпич в зодчестве Месопотамии и Древнего Рима, где из кирпича (45х30х10) выкладывали сложные конструкции, в том числе арки, своды и т.п. Ярким примером использования кирпичного строительства в России времён Иоанна Ш стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым руководили итальянские мастера. В исторических документах того времени читаем: "... и кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырём, в Калитникове, в чём обжигать кирпич продолговатее и твёрже нашего Русскаго кирпича. Известь же густо мотыками повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножем невозможно расколупить." До 19-го века техника производства кирпича оставалась примитивной и трудоёмкой. Формовали кирпич вручную, сушили только летом, обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине 19-го века были построены первая кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вальцы, глиномялки. Постепенно менялась форма изделий, совершенствовались методы переработки сырья и технология обжига изделий. Но и в наше время стеновые строительные материалы не утратили своего значения и по-прежнему являются одними из основных строительных материалов при возведении промышленных зданий и жилых сооружений. Эти материалы имеют отличные санитарно-гигиенические, тепло- и звукоизоляционные свойства, а также высокие физико-механические характеристики (плотность, прочность, морозостойкость, в некоторых случаях пористость). Как следует из Большой Советской Энциклопедии, "строительный кирпич - искусственный камень правильной формы, сформированный из минеральных материалов и приобретающий камнеподобные свойства после обжига или обработки паром. По виду исходного сырья и по способу изготовления различают силикатный кирпич (известково-песчаный), получаемый автоклавным способом, и глиняный обожженный (рядовой и лицевой ). Последнее время в круг интересов промышленников входят также клинкерные строительные материалы, в частности клинкерный стеновой и дорожный кирпич. В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200млн. шт. в год. Примерно половина отечественного производства кирпича и других стеновых материалов (55,9 %) приходится на предприятия, объединяемые государственной корпорацией «Укрстройматериалы». Остальные предприятия курируют разные ведомства: от Минагрополитики до городских властей. За 2000 год заводами «Украстройматериалов» произведено 1, 158 млн. шт. стеновых материалов в пересчете на условный кирпич. Из них выпуск кирпича составил 956 млн. шт.: керамического - 489,8 млн. шт.; силикатного – 461,8 млн. шт. Кроме того выпускаются строительные блоки из ячеистого бетона (синоним легкобетонный кирпич) (165,8 млн. шт.), а также блоки из естественного камня (чаще всего ракушечника). Современные методы возведения многоэтажных сооружений предъявляют к кирпичу высокие требования по механической прочности, а приемы архитектурного дизайна – расширения цветовой гаммы лицевого кирпича. По мнению специалистов, качество отечественного кирпича неуклонно растет. С этим связывается и повышение цен на кирпич. Развитие технологии керамического кирпича в наши дни происходит на фоне исчерпания запасов качественного глинистого сырья. Существует также масса недостатков в работе большинства предприятий кирпичной промышленности. Они обусловлены тем, что основное глиноперерабатывающее и формующее оборудование морально устарело. В этих условиях для организации (или реорганизации) производства керамического кирпича важно выбрать оптимальную технологическую схему и современное оборудование. Основными направлениями развития отрасли на ближайшую перспективу являются увеличение мощности реконструированных производств, ликвидация маломощных и убыточных заводов, полное исключение ручного труда на трудоемких операциях и создание условий, отвечающих требованиям современного механизированного и автоматизированного производства. Среди крупнейших предприятий отрасли можно выделить: - государственное предприятие «Романовский кирпичный завод»; - ОАО «Стройматериалы» (г.Ужгород); - Сеть предприятий ассоциации «киевстройматериалы»; - ОАО «Новоалександровский кирпичный завод»; - ОАО «Днепропетровский силикатный завод»; - ОАО «Житомирский комбинат силикатных изделий»; - ОАО «Ивано-Франковский комбинат стройматериалов»; - ОАО «Хустский завод стройматериалов»; - ЗАО «Хустский керамический завод»; - ОАО «Керамик» (Надворная); ОАО «Керамик» (г.Бережаны) - ЗАО «Коломыйское заводоуправление строительных материалов»; - ОАО «Одесстройматериалы»; - ЗАО «Зимогорьевский кирпичный завод»; - ОАО «Рубежанский завод стройматериалов»; - ОАО «Ривненский завод стройматериалов»; - ЗАО «Слобожанська будівельна кераміка» (г. Ромны); - ОАО «Бориславский завод стройматериалов»; - ОАО «Хмельницкий завод стройматериалов»; - ОАО «Черкасстройматериалы»» - ОАО «Черновицкий кирпичный завод» № 1 и № 3 - ОАО «Силикат» (г. Славута); - ОАО «Херсонский комбинат стеновых материалов»; - ОАО «Кострыжевский комбинат стройматериалов».
В настоящее время, главным образом, выпускают кирпич с размерами 250х120х65 мм (одинарный), 250 х 120 х 88 мм (модульный), а также 250х120х103 мм (полуторный). Кроме рядового строительного кирпича вырабатываются ещё так называемые фасонные сорта: лекальные (для кладки круглых дымовых труб и сводов), клиновые, карнизные и т.п. Кроме того, изготавливают пустотелые, которые находять широкое применение в строительстве. В зависимости от предела прочности при сжатии (в кгс/см2) кирпич подразделяют на марки 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300 и т д. Облицовочный кирпич применяется, главным образом, для облицовки фасадов зданий (декорирования окон, дверей, карнизов и пр., изготовляется разных профилей. Легковесный пористый кирпич применяется для возведения стен и как заполнитель каркасных зданий. Отличается от обычного строительного кирпича меньшей теплопроводностью. К стеновым материалам стандартами (ДСТУ Б.В 2.7-61-97 «Цегла та камені керамічні рядові та лицьові») предъявляются требования по форме, размерам, прочности, морозостойкости и водопоглощению. 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. 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» 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. Особенности пластического производства кирпича Перед подачей в ленточный пресс шихту попускают через лопастную глиномялку с водяным либо паровым увлажнением (причем предпочтителен последний вариант). Многоступенчатое увлажнение глины (перед механической обработкой и перед формованием) также повышает однородность массы по влаге и ее формовочные свойства, а также увеличивает производительность ленточных прессов и снижает потребляемую мощность на 15-20 %. С целью более полного усреднения глинистой массы целесообразно также оборудовать глиномялку протирочной головкой (фильтр-микшером). После переработки и увлажнения в глиномялке масса поступает на формование в ленточный пресс, соединенный с автоматом-резчиком. Глиняный брус разрезается струнами резчика на кирпичи, которые автоматом-садчиком укладывают на вагонетки, причем существует возможность использования различных вариантов садки (в зависимости от выбранной программы садчика). Отформованный сырец с влажностью 18-22 % подаётся на сушку в сушильную камеру либо противоточную туннельную сушилку, оборудованную системой вентиляторов для интенсивной и равномерной общей рециркуляции теплоносителя (как зонной, так и общей). Начальная температура теплоносителя 60-80 оС Теплоносителем является горячий воздух, отбираемый из зоны остывания туннельных печей, а также отходящие газы. Длительность сушки в среднем составляет 16-36 часов. Остаточная влажность после сушки не должна превышать 5 %. Высушенный кирпич при помощи различного рода подъёмников и вагонеток подаётся в печь для обжига. Обжиг кирпича производится в последнее время в туннельных печах при температуре от 900 до 1000 оС. При получении же клинкерного кирпича, так называемого "железняка", обжиг производится до достижения спекания без потери формы в интервале температур 1100-1200 оС. Качественный стеновой кирпич должен иметь матовую (не остеклованную), поверхность при ударе издавать звонкий, ясный звук, не иметь трещин на лицевых сторонах (ложковой и тычковой), не иметь раковин и внутренних пустот и соответствовать требованиям, предъявляемым ДСТУ Б.В.2.7-61-97 к свойствам готовой продукции. Лицевой кирпич изготовляется из легкоплавких пластичных глин, свободных от крупных включений и не содержащих водорастворимых солей. Лицевой кирпич может быть как полнотелым, так и пустотелым и изготовляется как пластическим, так и полусухим способом. Фактура на лицевой поверхности кирпича достигается с помощью специальных приспособлений, установленных на мундштуке (валиков с рельефной поверхностью) либо путём допрессовки сырца в подвяленном состоянии. Легковесный пористый кирпич применяется для возведения стен и как заполнитель каркасных зданий. Отличается от обычного строительного кирпича меньшей теплопроводностью. Он изготовляется из смеси глины с древесными опилками, торфом или другими органическими материалами, которые при обжиге выгорают и оставляют в массе кирпича поры. Для изготовления легковесного кирпича применяют высокопластичные глины, не содержащие посторонних включений. Технология производства в основном аналогична технологии производства обычного строительного кирпича.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
