Из чего делают кирпич: состав и способ изготовления

Кирпич — один из самых старых и востребованных строительных материалов. Это, по сути, камень правильной формы, изготовленный искусственно, кладка которого значительно облегчена.

Из чего состоит кирпич, зависит от его типа и назначения, а также от способа производства.

Исходные материалы и их характеристики

Прежде чем говорить о составе и технологии изготовления кирпича, надо оговориться: существует два основных вида этого строительного материала. Керамический, или красный кирпич, состоящий из глины, и силикатный или белый, состоящий из песка с известью. Начнем с наиболее распространенного красного кирпича.

Сырье для производства керамического кирпича

Производство красного керамического кирпича можно разделить на три основных этапа:

1. Подбор и добыча глины, подготовка шихты;
2. Процесс формовки и сушки кирпича;
3. Окончательный обжиг изделия.

Мы будем говорить именно о первом пункте этого списка. Так как формирование качества окончательного изделия начинается в карьере.

Как известно, современные строительные блоки изготавливают на кирпичных заводах, а для таких крупных предприятий важными условиями являются:

• стабильность показателей однородности химического состава глины;
• достаточно большие объемы залежей сырья с одинаковыми свойствами;
• чистота глины;
• наличие инородных включений;
• пластичность материала;
• жирность;
• наличие известняковых включений;
• наличие растительных остатков.

Важно!
Однородный химический состав при значительных объемах залежей позволяет производить минимальное количество дорогих лабораторных исследований, направленных на определение оптимального состава глиняных смесей, используемых для производства изделий.
Кроме того, это позволяет устанавливать максимально продуктивные условия и режимы сушки и обжига, что в совокупности влияет на стабильность работы всего предприятия, а также на качество выпускаемой продукции.

Добываемая для производства керамического кирпича глина должна по возможности соответствовать таким требованиям:

• иметь минимальное содержание крупных и средних каменистых включений;
• содержать минимальное количество растительных остатков;
• включать как можно меньше известняка, так как его наличие приводит к образованию оксида кальция при обжиге, который под действием атмосферной влаги проходит процесс гашения, увеличиваясь в объеме, и образует т.н. «дутики» в теле изделия, а большие объемы этого вещества и вовсе разрушают строительный кирпич;
• желательно наличие толстых прослоек однородной глины;
• глина должна иметь среднюю пластичность;
• сырье должно иметь приемлемую для выбранного способа обжига спекаемость.

Далее следует сказать о таком показателе качества сырья, а в нашем случае то, из чего делают красный кирпич — это глина, как пластичность. Если вводить определение этого термина, то можно сказать, что пластичность — это способность материала без разрыва принимать любую форму при механическом воздействии внешних сил, причем принятая форма должна сохраняться после окончания такого воздействия. Иногда пластичность называют жирностью.

По степени жирности глины делят на:

• непластичные,
• малопластичные,
• умеренно-пластичные,
• среднепластичные,
• высокопластичные.

Это свойство зависит, в основном, от количества содержания оксида алюминия в глинообразующих минеральных составах: чем его больше, тем выше пластичность глины. Также с повышением оксида алюминия повышается огнеупорность и прочность сформированных и обожженных изделий.

Также пластичность сырья влияет на процент ввода жидкости при получении формировочной массы. Малопластичные сорта глины требуют ввода 15 – 20% воды, тогда как высокопластичные могут принимать в свой состав до 30 – 40%, а такое количество жидкости может приводить к растрескиванию изделий, потере формы, а также значительно удлиняет процесс сушки.

Для уменьшения пластичности в жирные сорта обычно добавляют различные отощители, такие как песок, сланец, опилки или угольную воду.

Еще одним важным показателем качества является связующая способность глины. Это показатель, характеризующий возможность материала сохранять пластичность при добавлении вышеназванных отощителей. По количеству песка, которое могут связать глины, их делят на низкопластичные (менее 20%), пластичные (от 20 до 60%) и высокопластичные (от 60 до 80%).

Следующей и одной из самых важных характеристик является чувствительность используемой при производстве глины к сушке. Дело в том, что при обработке возникают воздушная и огневая усадка, которые проявляются в виде изменения линейных и объемных размеров кирпичей, сформированных из глинистого сырья при обжиге и сушке.

Для определения степени чувствительности материала к сушке на образец по диагонали наносят специальные метки, между которыми измеряют расстояние до и после процесса сушки/обжига. Образцы с высокой пластичностью дают усадку более 10%, а это отрицательно сказывается на стойкости к трещинам и удержании формы при обработке температурой.

Важно! То сырье, из чего делается кирпич керамического типа, в идеале должно быть средней степени пластичности и иметь показатели усушки в пределах 6 – 8%.

Наконец, немаловажным показателем качества глиняного материала является его спекаемость. Это свойство, посредством которого сырье при температурной обработке приобретает качества камнеподобного тела, т.е. уплотняется и упрочняется.

По этому свойству глины принято делить на такие категории:

1. Низкотемпературные, спекаются при нагреве до 1100 °С;
2. Среднетемпературные, спекаются при температурах от 1100 до 1300 °С;
3. Высокотемпературные, спекаются при температурах, превышающих 1300 °С.

Важно!
Интервал между началом деформации и спеканием составляет не более 100 °С, поэтому подбор приемлемого интервала спекания — важная процедура для технологии производства и обработки изделия.

Как видим, подбор сырья для производства керамического кирпича — сложная и многоуровневая задача, требующая целого ряда лабораторных исследований и опытов. Конечно, при изготовлении кирпича своими руками (ручная формовка), инструкция не настолько строго определена, но при современном производстве в условиях завода от этого зависит не только качество конечной продукции, но и стабильность работы предприятия.

Сырье для силикатного кирпича

Когда производят белый или силикатный кирпич, в том числе двойной силикатный кирпич М 150, используют песок и известь. Причем массовая доля песка составляет 85 – 90%. Поэтому качество конечного продукта, в основном, зависит от качества используемого песка.

Песок добывают в речных карьерах, из топливных шлаков, доменных и ватержакетных шлаков, из отходов при дроблении горных пород, т.е. как из природных, так и из искусственных источников.

Поступающий из забоя песок отсеивают от камней, веток, глины, металлических включений и других посторонних примесей с помощью барабанных грохотов.

На формируемость силикатной смеси влияет форма и характер зерен песка, также эти характеристики имеют не последнее значение для прочности сырца и скорости реакции с известью при автоклавной обработке.

Второй составляющей силикатной смеси является известь. К ней относятся карбонатные породы, содержание углекислого кальция в которых не менее 95%. Это могут быть мел, мрамор, известняковый туф, ракушечник и плотный известняк. На заводах-производителях силикатного кирпича используют только негашеную известь.

Из песка и извести готовят силикатную массу (то, из чего изготавливают кирпичи) силосным либо барабанным способом, при этом предпочтительным с экономической точки зрения является именно силосный способ, так как при нем на гашение извести не расходуется водяной пар.

Силикатная масса далее прессуется в кирпич-сырец, который доставляется в автоклав для обработки насыщенным паром. При прохождении полного цикла такой обработки (от 10 до 13 часов) силикатный кирпич приобретает свои прочностные качества и может отгружаться потребителям.

Важно!
В целом процесс производства силикатного кирпича проще и менее придирчив к сырью, поэтому цена белого кирпича ниже, чем красного.
Однако и свойства этого строительного материала во многом уступают керамическим изделиям.

Вывод

Качество материалов, входящих в состав кирпича, в значительной степени влияют на качество конечного изделия. Поэтому кирпичные заводы вынуждены производить разведку и лабораторное тестирование всего используемого сырья. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.