Кирпич методом сухого прессования

Для фасадных облицовок и устройства внутренних стен и перегородок силикатный кирпич один из самых популярных и востребованных, особенно в настоящее время, когда выпускается не только в белом цвете, но и в широкой гамме ярких привлекательных оттенков. Экономический фактор тоже привлекает, потому что этот геометрически идеальный и очень прочный кирпич, изготовляемый прессованием под высоким давлением из кварцевого песка, по цене вполне доступен. Но ни для одного из отделов печи и камина этот кирпич не подходит.

Применять силикатный кирпич для кладки печей и дымоходов запрещают строительные нормы. Гидросиликаты кальция, входящие в состав силикатного кирпича, при нагревании разлагаются, что делает этот материал нестойким к действию огня и высоких температур. Теплопроводность силикатного кирпича очень мала, но не этот критерий является решающим, а низкая огнестойкость. Разрушение силикатного кирпича возможно как в процессе нагрева, так и при остывании печи, от резкого теплового перепада, причем это разрушение может наступить одномоментно. Кладка дымоходов из силикатного кирпича так же недопустима, непригоден он и для кладки фундаментов, по причине высокой гигроскопичности.

Для кладки печей применяются глиняные растворы, это условие является обязательным. Но силикаты плохо совместимы с глиняными растворами, и при высокой прочности силикатного кирпича кладка из него будет крайне непрочной и недолговечной. Теоретически возможно использовать эстетичный и прочный силикатный кирпич для облицовки дымоходов выше уровня кровли, но это будет эксперимент на свой страх и риск.

Гиперпрессованный кирпич: характеристики, состав, технология производства

В России гиперпрессованный кирпич запущен в производство сравнительно недавно. В целом это одно из разновидностей бетонных изделий, которое нашло применение в облицовочных работах. Уже многие современные предприятия производят кирпич методом полусухого гиперпрессования. Сущность производства кирпича состоит в том, что смесь цементно минерального состава (мраморная крошка, известняк, цемент, красящие пигменты) с очень малым количеством воды прессуют под очень высоким давлением. Именно высокое давление гиперпресса целиком и полностью обуславливает красоту и завершенность наружной поверхности кирпича.

Технология производства гиперпрессованного кирпича гораздо проще по сравнению с традиционными технологиями производства силикатного и керамического кирпича, не требует дорогостоящего оборудования и состоит из следующих технологических этапов (рис. 1):

• подготовка сырья (заполнителя);
• дозирование компонентов;
• приготовление формовочной массы;
• прессование;
• набор прочности;
• участок колки кирпича.

Сырье для производства гиперпрессованного кирпича

Основным сырьем при производстве гиперпрессованного кирпича служит отсев дробления известняка – самая мелкая фракция, получаемая при производстве щебня. Как заполнитель также может использоваться доломит, ракушечник (тырса), мраморная крошка, отходы пиления камня, отходы от обогащения руды и каменного угля (терриконы), различные шлаки и т.д.

Рис. 1. Схема процесса производства гиперпрессованного кирпича: 1 — гиперпресс; 2 — распределитель смеси двухрукавный; 3 — ленточный конвейер; 4 — бетоносмеситель принудительного действия; 5 — дозатор цемента; 6 — конвейер винтовой; 7 — силос для цемента; 8 — питатель ленточный; 9 — бункер инертных; 10 — конвейер ленточный; 11 — кран балка; 12 — первичный бункер инертных

В сырьевую смесь можно добавлять измельченный брак и лом кирпича, бетонных изделий и блоков, керамзитовую крошку. Фракция заполнителя 0-5 мм. Если заполнитель более крупной фракции, то непосредственно в технологическую линию производства гиперпрессованного кирпича устанавливают дробильно сортировочное оборудование, для измельчения и распределения сырья на фракции.

Доля заполнителя в составе сырья 85-93%, цемента М500, М600 7-15%, красителя 0,5-2% (в среднем 1%). В качестве красителя используются, в основном, порошковые железоокисные пигменты, производства Испания, Германия, Чехия, Китай, Россия.

Технология производства гиперпрессованного кирпича

Далее при производстве гиперпрессованного кирпича отдозированные компоненты формовочной смеси поступают в смеситель для перемешивания. Для получения высокой степени гомогенности смеси сначала ведется сухое перемешивание, а затем, при необходимости, добавляется вода. Готовая смесь поступает в бункер пресса для формования кирпича.

Гиперпресс для кирпича в автоматическом (или полуавтоматическом) режиме ведет прессование одновременно двух, или трех кирпичей. При простейшей переналадке пресса для кирпича имеется возможность изготавливать одинарный или полуторный кирпич, полнотелый или с пустотами.

Отформованный кирпич снимается со стола пресса и укладывается на технологическом поддоне. Прочность свежеотформованного кирпича позволяет набирать высоту в 10 рядов.

Технология производства гиперпрессованного кирпича предусматривает, что кирпич-сырец должен пройти стадию набора прочности. Процесс твердения кирпича происходит за счет реакции гидратации цемента, которая может происходить как в естественных условиях при положительной температуре окружающего воздуха, так и ускоренно в паровоздушной среде при температуре 80°С. В первом случае кирпич выдерживается 28 суток при температуре не менее 20°С. Особенно эффективен этот прием летом при укрытии поддонов с кирпичом пленкой.

Во втором случае необходимо обустраивать специальные камеры тепловлажностной обработки (ТВО), где под воздействием пара при высокой температуре пропаривается кирпич 8-12 часов. После этого кирпич вывозиться на склад. Набравший прочность гиперпрессованный кирпич (не менее 70% от проектной марки) перекладывается на транспортный поддон, упаковывается стрейч-пленкой и обвязывается лентой.

Для придания декоративных свойств в производстве гиперпрессованного кирпича может присутствовать этап декоративной обработки, при которой скалывается лицевая поверхность. Скалывание производится двумя способами:

• рубка на установке гильотинного типа;
• двухстороннее скалывание ребер на установке типа «дятел».

В основном на предприятиях часто встречается полуавтоматизированный производственный процесс. Подача сырья в бункер производиться рабочими. За один цикл производится по 2 кирпича. Высота кирпича регулируется настройкой программы, которая установлена на данном оборудовании. Размеры кирпича: 250*120*65 мм, 250*120*88 мм (рис. 2).

Рабочий цикл кирпичного пресса составляет в среднем 10-18 с. Проектная мощность небольших производств в среднем составляет 500-1000 шт./ч. При непрерывном режиме работы (24 часа) объем производства в год составит ориентировочно 6 млн. шт. Стоимость одного кирпича варьируется в зависимости от цвета и размера от 11 до 25 руб. Средняя стоимость кирпича составляет 15 руб. Общая сумма выручки от реализации кирпича составляет 90 млн. руб.

Таким образом, рассмотренный производственный процесс является достаточно простым. Сырье, используемое в производстве, отличается низкой стоимостью, что позволяет получать прибыль уже на первых этапах производства гиперпрессованного кирпича.

Рис. 2. Фасадный облицовочный гиперпрессованный кирпич различных оттенков

Изучение состава гиперпрессованного кирпича

В 1990 г. в Научно-производственном объединении стеновых и вяжущих материалов СССР (ВНИИСТРОМ им. П. П. Будникова) группой ученых были досконально исследованы физико-технические свойства гиперпрессованных кирпичей, в состав смеси которых входили следующие компоненты:

• отсевы известняка-ракушечника – 84% (природная прочность известняка 30 кг/см2);
• портландцемент М300 серый – 7÷12%;
• вода проточная питьевая – 8%;

По окончании исследований физико-технических свойств сплошного гиперпрессованного кирпича были получены следующие результаты:

• по пределу прочности (в соответствии с ГОСТ 379-79) и на изгиб кирпичи соответствуют марке 250;
• плотность сухих кирпичей составляет 2,19 г/см3, что выше плотности силикатного кирпича на 0,19 г/см3;
• показатель водопоглощения, в соответствии с ГОСТ 7025-78, составляет 4,7÷4,8%, что ниже керамического и силикатного;
• теплопроводность, в соответствии с ГОСТ 7076-87 составляет 1,08÷1,09 Вт/м. K, выше керамического, близко к силикатному;
• структура кирпича согласно микроскопическому и рентгенофазовому анализу следующая: кирпич пористый, поры изолированные; размер крупных пор 0,2÷0,3 мм, мелких 0,03÷0,07 мм; основной фазой является кальцит; средний размер основной массы зерен составляет 0,1÷0,3 мм.

При оценке долговечности сплошного гиперпрессованного кирпича, состав которого в большей части был представлен отсевами карбонатных пород, были получены следующие результаты:

• выявленные показатели морозостойкости прессованного кирпича, в соответствии с ГОСТ 7025-78, подтверждают что образцы выдержали без потери массы и без видимых повреждений 150 циклов попеременного замораживания и оттаивания. По морозостойкости исследуемый кирпич характеризуется маркой F250. Морозостойкость гиперпрессованного кирпича во много раз превышает показатель для керамического и силикатного кирпича, что свидетельствует о высокой долговечности нового вида стенового материала».
• параметры стойкости кирпича к попеременному увлажнению и высушиванию, при комплексных испытаниях в климатической камере FEUTRON (в процессе 50 циклов увлажнения, замораживания, оттаивания и сушки) свидетельствуют о том, что потеря массы не превышала 1%, водопоглощение практически не изменилось, изменение прочности на сжатие не превысило 12% от начальных величин. Гиперпрессованный кирпич имеет высокую стойкость к попеременному замораживанию и оттаиванию, к увлажнению и высушиванию, что позволяет сделать вывод о его высокой долговечности.
• атмосферостойкость (после 50 циклов комплексных воздействий в камере FEUTRON – карбонизация кирпичей в среде углекислого газа 100% концентрации в течение 3-х суток). В результате установлено, что гиперпрессованный кирпич имеет высокую стойкость к комплексному воздействию агрессивных факторов, что позволяет сделать вывод о его высокой долговечности».

Исследование кладки гиперпрессованного кирпича

Исследовались физико-технические свойства кладки из полнотелого гиперпрессованного кирпича на цементно-песчаном растворе трёх марок, включая: предел прочности, деформативность и модуль деформации. В результате испытаний были сформулированы основные выводы:

• Кирпич гиперпрессованный может использоваться для кладки несущих конструкций сооружений с сухим, нормальным и влажным режимами эксплуатации, в том числе наружных и внутренних стен жилых зданий: для стен, подвалов и цоколей.
• Сопротивление сжатию кладки из гиперпрессованного кирпича соответствует требованиям СНиП 11-22-81, для кирпича керамического и силикатного. Упругая характеристика кладки из гиперпрессованного кирпича занимает промежуточное положение между упругими характеристиками кладки из сплошного керамического и силикатного кирпича (СНиП 11-22-81).

Подписанного 29 ноября 1990 г. от имени ВНПО стеновых и вяжущих материалов, Генеральным директором Гудковым П. В., руководителем темы, заместителем Генерального директора, доктором технических наук, Ахундовым А. А., ответственным исполнителем, ведущим научным сотрудником, кандидатом технических наук Хвостинковым С. И.

На основе результатов проведённых исследований, впервые в СССР, были введены Технические Условия на «Кирпич строительный гиперпрессованный» ТУ 21-0284757-3-90, что было зарегистрировано в МЦСМ Госстандарта СССР под номером № 005/023505, 07.12.90 г. Прочность сцепления с раствором СНИП П-7-81.

Гиперпрессованные строительные материалы представляют собой «тощий бетон» глубокого прессования, в составе которого «дефицит» вяжущего, по сравнению с бетонным камнем, заменяется явлением «холодная сварка» наполнителя образующимся под высоким давлением.

Традиционными наполнителями входящими в состав гиперпрессованных кирпичей являются известняк и доломит. На уровне химических элементов, раствор с цементным составляющим ближе к известняку, чем к керамике.

Гиперпрессованные материалы имеют в своем составе и сам цемент, что еще больше увеличивает адгезию кладочных растворов на основе цемента. Повышенная адгезия цементных растворов к гиперпрессованным кирпичам определяет прочность сцепления раствора с кирпичом в районе 2,53 кг/см2, более чем достаточную для кладки I-ой категории, у которой нормальное сцепление с раствором свыше 1,80 кг/см2.

В Ростовагропромстрой, в 1996 г., были произведены сравнительные испытания прочности сцепления керамического и гиперпрессованного кирпича с цементным раствором, в соответствии с ГОСТ 24992-81 Конструкции каменные. Методы определения прочности сцепления в каменной кладке – в 14 суточном возрасте. Использовался кладочный раствор с прочностью 100 кг/см2, в 28 дневном возрасте (рис. 3).

Рис. 3. Прочность сцепления керамических и гиперпрессованных кирпичей с раствором

Технология кладки

Красный керамический кирпич сегодня широко применяется в строительстве. Используя его, специалисты возводят как небольшие здания жилого или хозяйственного назначения, так и высотные. Обусловлен такой спрос на изделие его высокими свойствами, особенно огнестойкостью и прочностью.

Большое значение при выборе изделия имеет также длительный срок эксплуатации.

Если обратить внимание на новострои, можно заметить тенденцию, что практически все они построены из облицовочного керамического кирпича.

Кирпич глиняный обыкновенный могут применять для монтажа ограждающих конструкций, например, забора.

Возведение стен, перегородок и других конструкций здания из керамического кирпича должно выполняться строго по технологии, как этого требуют строительные нормы и правила. Монтаж осуществляется по указанной в строительных чертежах и документации.

Выбор метода кладки зависит от вида, назначения и габаритов строения. Обязательно применяют необходимые инструменты, дополнительные материалы и цементно-песчаный раствор высокой прочности.