Керамический кирпич и камни пластического формования

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Федеральное агентство по образованию РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технологии строительных материалов,

изделий и конструкций

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ:

«Керамический кирпич и камни пластического формования»

Выполнил проект: ст. гр. 1СТ 301

Низамиева Регина

Руководитель проекта:

Женжурист И.А.

Казань, 2014



Введение

Строительная керамика - большая группа керамических изделий, применяющихся при строительстве жилых и промышленных зданий и сооружений. Изделия строительной керамики отличаются своей долговечностью, высокими художественными характеристиками, кислотостойкостью и полным отсутствием токсичности. В настоящее время предусматривается преимущественное развитие производства изделий, обеспечивающих снижение металлоёмкости, стоимости и трудоёмкости строительства, веса зданий, сооружений и повышение их теплозащиты, развитие мощности по производству строительных материалов с использованием золы и шлаков тепловых электростанций, металлургических и фосфорных шлаков, отходов горнодобывающих отраслей промышленности и углеобогатительных фабрик, техническое перевооружение производства кирпича на базе новейшей техники.

Вот уже несколько тысячелетий кирпич - самый распространенный строительный материал. Кирпич может быть, различным по составу сырьевой смеси, технологии производства и даже форме. Какие же существуют виды и свойства кирпича? Традиционно под кирпичом понимают брусок, изготовленный из глины. Стоящие века церкви, соборы, стены и башни кремлей и по сей день поражающие своей красотой и монументальностью, выполнены именно из керамического кирпича. Помимо неповторимого внешнего вида, прочности и долговечности, к достоинствам такого кирпича можно отнести огнестойкость, высокую звуконепроницаемость, способность сохранять тепло и уравновешивать колебания температур.

По назначению керамический кирпич подразделяется на строительный (рядовой), облицовочный (лицевой) и специальный. Строительный кирпич служит для возведения несущих стен и перегородок, которые впоследствии облицовываются, штукатурятся, окрашиваются. Важно, чтобы несущая способность кирпича была достаточной. Для лучшего сцепления с кладочным раствором боковые грани кирпича могут быть рифлеными. Облицовочный кирпич предназначен для отделки фасадов и интерьеров, в нем не допускаются трещины, отколы, известковые включения, пятна, выцветы и другие дефекты. Выбирая лицевой кирпич, надо особенно внимательно следить, чтобы близко к его поверхности или на ней не было известковых включений: при попадании влаги они разбухают и разрушают кирпич. Разновидности лицевого кирпича - фактурный (с неровным рельефом - "черепашка", "кора дуба" и пр. или правильным геометрическим рисунком на боковых гранях) и фасонный (полукруглый, угловой, скошенный, с выемками и других форм). Последний позволяет изысканно оформлять окна, карнизы, создавать здания с закругленными углами, выполнять арки, своды, колонны. Кроме того, при использовании его исчезает необходимость подрезать обычный лицевой кирпич. Если для строительного кирпича цвет не принципиален, то для лицевого это один из главных параметров. Современный керамический кирпич может быть практически любым, от белого до черного, и даже неоднородного цвета (например "плавающего" от темного оттенка к светлому, от коричневого к синему, от желтого к синему и т. д.). Цвет зависит, прежде всего, от технологии обжига, а также от состава, качества и цвета глины-сырца.

Для расширения цветовой гаммы производители смешивают глины нескольких видов, добавляют в сырьевую смесь красители. Почти любой оттенок можно получить с помощью ангоба и глазури. Ангоб - это тонкий декоративный слой из белой или цветной глины, который перед обжигом наносится на отформованное изделие. Глазурь - цветной стекловидный слой на поверхности кирпича, имеющий характерный блеск. Кроме того, благодаря двойному обжигу уменьшается водопоглощение кирпича, а значит, повышается его стойкость к воздействиям атмосферы. Среди новых разработок в области "декорирования" кирпича - металлополимерное покрытие, позволяющее создать на поверхности изделия неожиданные сочетания цветов, рисунки и надписи. К специальным относят кирпичи, способные "выживать" в экстремальных условиях. Так, кирпич огнеупорный применяется для устройства печей, каминов, дымовых труб. Он изготавливается из шамотной глины путем ее обжига при очень высокой температуре. Этот кирпич имеет высокую плотность и выдерживает частые колебания температур (верхний предел - свыше 10000С); обычно бывает песочно-желтого цвета. Отдельного упоминания заслуживает клинкерный кирпич. Его получают в результате высокотемпературного обжига пластичных глин отборного качества до полного спекания, без включений и пустот. Благодаря особенностям сырья и специальным технологиям получается исключительно прочное, низкопористое, цвето-, износо-, морозостойкое и, как следствие, долговечное изделие.

Строительный керамический кирпич является самым распространённым местным стеновым материалом, позволяющим экономить дефицитные металлы, цемент, а также транспортные средства. В общем балансе производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%.

В данный момент в производстве строительного керамического кирпича сосредоточено внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятий предусматривается установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования. Осваивается выпуск эффективной пустотелой продукции, которая должна постепенно заменять традиционный полнотелый кирпич. Это позволит не только экономить сырьё, но и уменьшать толщину и массу наружных стен без снижения их теплозащитных свойств, а также создавать облегчённые конструкции панелей для индустриализации строительства.

Расширение ассортимента и, в частности, производство эффективных изделий с увеличением размеров и уменьшением средней плотности до 1250-1350 кг/м3 и менее за счёт рациональной формы и увеличения количества пустот снизит расход материалов на 1м2 наружных стен на 20-30%. На действующих заводах наряду с дальнейшей механизацией и автоматизацией производства кирпича будут всемерно улучшаться его качество и повышаться прочностные свойства, требующиеся для строительства зданий повышенной этажности и специальных сооружений. Применение в строительстве кирпича высоких марок в несущих конструкциях позволяет уменьшить его расход на 15-30%.

Необходимо более широко развивать производство лицевого кирпича, позволяющего исключать оштукатуривание зданий и улучшать их архитектурный вид.

Улучшение качества продукции вызывает необходимость повышения культуры производства, более строгого соблюдения технологических параметров по всем пределам, улучшения обработки, рациональной шихтовки путём ввода различных добавок, в том числе отходов других отраслей промышленности.



Номенклатура производства

Кирпич применяется в строительстве для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков.

В России основные размеры лицевого кирпича составляют: 250 х 120 х 65 мм для одинарного кирпича, 250 х 120 х 88 мм для полуторного и 250 х 120 х 138 мм для двойного. На Западе стандарты другие, к тому же их намного больше. Среди самых ходовых - 200 х 100 х 50(65) мм, 240 х 115 х 52 (71) мм. Важный параметр для строительного и лицевого кирпича - наличие пустот. Бывают кирпичи полнотелые, пустотелые (эффективные) и пустотелые поризованные (сверхэффективные, "теплая керамика"). У полнотелых, как следует из названия, отверстий нет. Их чаще всего применяют там, где нужно выдерживать распределенные нагрузки - фундамент, цоколь, но можно выложить ими и наружную стену. Однако чтобы обеспечить нормативную теплопроводность, стены из них должны быть достаточно толстыми. Другое дело пустотелые кирпичи. У них имеются сквозные отверстия (различной формы), благодаря которым они теплее, а значит, стены можно делать тоньше. Кроме того, пустотелые кирпичи легче, поэтому от них меньше нагрузка на фундамент. Следует отметить, что лицевой кирпич почти всегда является пустотелым. Наконец, самый "теплый" кирпич - поризованный. В нем, как и в изделии предыдущего типа, имеются сквозные отверстия, однако структура самого материала принципиально иная. В глину добавляют особые органические или минеральные компоненты, которые выгорают при обжиге, образуя мельчайшие замкнутые поры. В результате, сохранив все достоинства обычной керамики, поризованный кирпич существенно улучшил ее теплозащиту: если у пустотелого кирпича самый высокий коэффициент теплопроводности - как правило, 0,28 - 0,4 Вт/м 0С, то у поризованного - 0,18 - 0,22 Вт/м 0С. Причем на прочность поры совершенно не влияют. Более того, изделие становится легче, что позволяет увеличить его размеры (они могут достигать 510 х 250 х 219 мм). Благодаря этому стены возводятся значительно быстрее, чем из обычного кирпича, и они становятся тоньше. Предел прочности кирпича при сжатии определяет его марку. Она обозначается буквой "М" и цифрой, показывающей, какую нагрузку может выдержать 1 см изделия. Чаще всего встречаются кирпичи марок М-75, М-100, М-125, М-150, М-175, М-200, М-250, М-300. Кирпичи марок 75 и 100 подходят для стен 2 - 3х этажного дома, марок 125 и выше - для стен многоэтажных зданий. Марки кирпича относятся ко всем типам изделий, так что пустотелый лицевой кирпич марки 100 будет столь же прочен, как и полнотелый строительный той же марки. Еще один нюанс: предел прочности кладки на сжатие зависит не только от марки кирпича, но и от марки раствора, условий его твердения, а также от качества кладки. В условиях нашего изменчивого климата одна из важнейших характеристик для кирпича - морозостойкость. Она измеряется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания водонасыщенного изделия: чем больше циклов оно способно выдержать, не изменив своих потребительских свойств, тем дольше его срок эксплуатации. В технической документации морозостойкость обозначается буквой "F", а следующая за ней цифра говорит о количестве циклов, которые кирпич может выдержать. В Центральном регионе рекомендуется применять строительный кирпич с морозостойкостью не ниже 15 - 25 циклов, лицевой - не ниже 50 циклов /8/.

1-одинарный полнотелый. 2-одинарный пустотелый.

Рис. 1.1. Кирпич керамический



Таблица 1.1. Масса изделий

Номинальные размеры кирпича

Вид изделия	Обозначение вида	Номинальные размеры	Обозначение размера изделия
		Длина	Ширина	Толщина
Кирпич	КР	250	120	65	1 НФ
		250	85	65	0,7 НФ
		250	120	88	1,4 НФ
		250	60	65	0,5 НФ
		288	138	65	1,3 НФ
Кирпич с горизонтальными пустотами	КРГ	250	120	88	1,4 НФ
		250	200	70	1,8 НФ

Таблица 3 - Номинальные размеры камня

В миллиметрах

Вид изделия	Обозначе- ние вида	Номинальные размеры
		Длина или нерабочий размер	Ширина или рабочий размер	Толщина нешлифо- ванных камней	Толщина шлифо- ванных камней	Обозначение размера изделия
Камень	КМ	250	120	140	-	2,1 НФ
		250	250	140	-	4,5 НФ
		380	250	140	-	6,8 НФ
		250	380	140	-	6,8 НФ
		250	250	188	-	6,0 НФ
		510	120	219	229	6,9 (7,2) НФ
Камень доборный	КМД	129	250	219	229	3,6 (3,8) НФ
		188	250	219	229	5,2 (5,6) НФ
		248	250	219	229	7,1 (7,5) НФ
		129	380	219	229	5,5 (5,8) НФ
		129	510	219	229	7,4 (7,8) НФ



Название	Характеристики
Кирпич керамический одинарный пустотелый М 100,	Номинальные размеры 250х120х65 Водопоглащение % 15-17 Марка прочности, M 100-150 Количество на поддоне 41
Кирпич строительный рядовой пустотелый М -150	Формат:  1НФ  Размер:  250х120х65мм Морозостойкость:    Вес (кг):  2,5 кг.
пустотелый камень: красный, рифлёный - 1,4 NF (Марка М150)	Размер: 250x120x88 Вес: 3.3 кг/шт
пустотелый камень 10,7НФ (Марка М100)	Морозостойкость: F50 Водопоглощение: 8…12 % Размер: 380x250x219 Вес: 17.5 кг/шт

Продукция должна выпускаться в соответствии с требов-ми ГОСТа 530-12

Допускается изготовление кирпича с закруглёнными углами, радиусом закругления до 15 мм.

Толщина наружных стенок кирпича не менее 12 мм.

Отклонение от установленных размеров и показателей внешнего вида кирпича не должны превышать на одном изделии следующих значений:

по длине 5 мм.

по ширине 4 мм.

по высоте 3 мм

Отбитости углов глубиной от 12 до 15 мм.



Сырьевые материалы

В качестве сырья для производства керамического кирпича и керамических камней применяют:

глинистые породы, встречающиеся в природе в плотном, рыхлом и пластическом состоянии, называемые в целом легкоплавкими глинами, а также трепельные и диатомитовые породы(80%);

органические и минеральные добавки, корректирующие свойства природного сырья (кварцевый песок, шлаки, шамот, опилки, уголь, зола и другие.)(5%);

Основным сырьём для производства кирпича являются легкоплавкие глины - горные землистые породы, способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающееся после обжига при 800- 10000С в камнеподобный материал.

Легкоплавкие глины относятся к остаточным и осадочным породам. Для производства кирпича наибольшее применение нашли элювиальные, ледниково-моренные, гумидные, аллювиальные, морские и некоторые другие глины и суглинки.

Для определения возможности использования глин и суглинков для производства стеновых материалов необходимо знать их зерновой, химический и минералогический состав, пластичность и технологические свойства.

Наиболее ценной для производства кирпича является глинистая фракция, содержание которой не должно быть менее 20%.

Очень важно для характеристики глины содержание в ней глинозёма Аl2O3, повышающего технологические свойства сырья: в легкоплавких глинах оно колеблется в пределах от 10 до 15%.

Содержание кремнезёма SiO2 колеблется в пределах от 60 до 75%. В глинах часть кремнезёма находится в связанном виде в глинообразующих минералах и в несвязанном виде как примесь, обладающая свойством отощающих материалов.

Шамот (фр. chamotte) -- огнеупорная глина, каолин, обожжённые до потери пластичности, удаления химически связанной воды и доведённая до некоторой степени спекания. Данное наименование применяется также в отношении других исходных материалов, используемых для производства огнеупоров, обожжённых до окускования смешанных с глиной порошков и стабилизации свойств материала.

По применяемым материалам различают высокоглинозёмистый, корундовый, цирконовый шамот, изготовленный с применением шамотной глины кирпич.

В практике художественной керамики шамотом часто называют пластичную массу на основе глин разного состава с добавлением 30-40 % собственно шамотной крошки крупностью 0,2--2,5 мм, а также готовые обожжённые изделия из этой массы.

Зола -- несгорающий остаток, образующийся из минеральных примесей топлива при полном его сгорании. Содержание золы в каменных и бурых углях находится в пределах примерно от 1 до 45% и более, в горючих сланцах - от 50 до 80%, в топливном торфе - от 2 до 30%, в дровах - обычно менее 1%, в растительном топливе других видов - от 3 до 5%, в мазуте - чаще до 0,15%, но иногда выше. Верхний предел содержания минеральных примесей определяется технической возможностью и экономической целесообразностью использования данного ископаемого в качестве топлива.Золы улучшают условия обжига.

Обоснование способа производства

Назначение формования - придать форму, размер, плотность и необходимую прочность полуфабрикату. Пластическое формование кирпича и керамических камней выполняется машинным способом.

Условия формования. Непременным условием пластического формования изделий является использование достаточно вязких масс, У которых сумма сил внутреннего сцепления (когезия) больше сцепления с рабочей поверхностью формующего оборудования (адгезия), а коэффициент внутреннего трения больше коэффициента внешнего трения.

Способ жесткого формования применим при использовании высоковязких «жестких» масс требующих больших затрат энергии на формование и усиление конструктивных узлов формовочных машин, но зато частично или полностью устраняется сушка и улучшается качество изделий. При формовании изделий из «жестких» масс (влажность 12-16%) используются только каолинитовые глины. Лессовые глины и глины, обладающие высокими тиксотропными свойствами, непригодны для «жесткого» формования. Кроме того, «жесткое» формование не применяется для изготовления пустотелых камней с содержанием пустот более 20% при формовании изделий из «жестких» масс прочность свежесформованного сырца 0,3-5 МПа, тогда как при обычном пластическом формовании прочность сырца при сжатии менее 0,2 МПа. Усадка сырца не превышает 5%. Жесткое формование осуществляют на мощных шнековых прессах при влагосодержании керамической смеси 12... 16% и давлении 3,5...6,5 МПа. Кирпич-сырец прочностью более 0,3 МПа укладывается автоматом-садчиком в пакеты высотой в 12 рядов кирпича для дальнейшей сушки и обжига.

Наряду с жестким формованием применяется полужесткое, которое характеризуется влагосодержанием керамической смеси 15....20%, давлением прессования около 2..3.5 МПа. Кирпич-сырец при таких условиях формования приобретает прочность около 0,3 МПа,

В сочетании с краткосрочной однорядной подсушкой на конвейерной сушилке (например, по типу комплекса СМК-182) можно укладывать пакеты на печные вагонетки по высоте в 12...14 рядов.

Способ жесткого формования имеет преимущества: снижается количество технологических операций, следовательно, уменьшается количество механизмов и транспортных операций, упрощается система автоматизации производства; для многих месторождений плотных и камнеподобных глин отпадает необходимость в добавлении воды затворения или же вода добавляется в малых количествах; отпадает потребность в рамках, сушильных вагонетках; уменьшается воздушная и огневая усадка вследствие снижения количества воды затворения и более плотной упаковки частиц сырья при формовании изделий. В результате на 50...80°С снижается максимальная температура обжига; отформованный кирпич-сырец имеет достаточно высокую прочность, что позволяет садить его сразу же на печные вагонетки в штабель высотой в 8...12 рядов. Это, в свою очередь, позволяет применять менее капиталоемкие, простые по конструкции туннельные сушилки, в которых процесс сушки может происходить только за счет тепла, отбираемого от печей, в т. ч. и за счет использования дымовых газов. В результате себестоимость кирпича ниже, чем на заводах пластического и полусухого формования, меньше удельные капиталовложения и на 25-30% ниже удельные теплозатраты.

Формовочная способность обычной пластичной массы регулируется корректировкой состава вводом пластифицирующих добавок (жирной глины, бентонита) при одновременном уменьшении содержания отощающих компонентов и изменением влажности. Каждой группе формуемых изделий различной конфигурации соответствуют оптимальные формовочные свойства массы.

Процесс пластического формования на ленточных шнековых прессах характеризуется сложным характером движения керамической массы в прессе, неравномерным уплотнением ее, наличием дефектов структуры, обусловленных анизоморфизмом компонентов массы, подвижностью водной среды и односторонним приложением давления. Структура массы, на которую не было приложено давление, характеризуется беспорядочным расположением компонентов (агрегаты твердых частиц, пузырьки воздуха). Удлиненные частички глины образуют друг с другом каркас. Такая же структура наблюдается вокруг зерен кварца. Структура массы изменяется под действием усилий формования. Пластинчатая форма глинистых частичек и удлиненная форма примесей (в результате измельчения), входящих в состав глины, способствуют ориентированию структуры в водной среде при одностороннем приложении давления в прессе и истечении массы в одном направлении. При этом плоские удлиненные частички поворачиваются более длинной осью по направлению движения массы. В этом же направлении располагаются воздушные пузырьки массы. Под действием лопастей шнека пресса, частички глины ориентируются и образуют плоскости скольжения в глиняном брусе с ослабленным сцеплением массы в этих местах, придавая ей неодинаковые химико-физические и механические свойства в местах нарушения структуры (плоскости скольжения) наблюдается концентрация глинистых частичек и солей, содержащихся в глине. Зерен кварца и других минералов здесь почти нет. Это объясняет различие в химическом составе и физико-механических свойствах нарушенного слоя и основной массы. Последствия такого расслоения, выходящего из пресса глиняного бруса, проявляются при сушке и обжиге в виде круговых и S-образных трещин.

Машинное формование кирпича и керамических камней осуществляется прессами различных конструкций.

Шнековые (ленточные) прессы остаются до настоящего времени основными формующими машинами, поскольку материал в них не только транспортируется и уплотняется, но также интенсивно проминается и гомогенизируется.

Ленточные прессы бывают безвакуумные (СМ-58, СМ-294) и вакуумные (СМ-1098, СМК-133, СМК-168, СМ-28А). Производительность ленточных прессов от 4 до 20 тыс. штук в час, потребляемая мощность соответственно 55 и 150 кВт. Безвакуумные прессы еще широко используются при формовании полнотелого кирпича, хотя повсеместно заменяются вакуумными прессами. Основными узлами пресса являются: корпус, шнековый механизм, привод, головка и мундштук.

Паровое увлажнение глины увеличивает способность массы восстанавливать прежнюю структуру и уменьшает образование свилеватости.

Описание физико-химических процессов получения материала

Важнейшие физико-химические процессы, обеспечивающие качество продукта, происходят при обжиге.

Процесс обжига керамического кирпича может быть условно разделен на четыре периода:

подогрев до 200°С и досушка-удаление физической воды из глины;

дальнейший нагрев до 700°С «на дыму» и удаление химически связанной воды из глины;

«взвар» - до температуры обжига 980-1000°С - созревание черепа;

охлаждение, «закал» - медленное до 500°С и быстрое от 500 до 50°С обожженных изделий.

Такое производственное деление на периоды не вскрывает сущности реакций в керамической массе при обжиге. При производственном обжиге керамических изделий никогда не достигается термодинамическое равновесие.

Можно отметить семь главных видов реакций, протекающих в рядовых глинистых массах при обжиге:

1) выделение гигроскопической воды из глинистых минералов и воды из аллофаноидов, если таковые присутствуют в глине (t=200 °С);

2) окисление органических примесей (t=300-400 °С);

3) выделение конституционной воды, т. е. дегидратация глинистых минералов

(t=450-900°С);

4) реакции декарбонизации и десульфуризации (t=650-900 °С);

5) образование новых кристаллических фаз t=920 °С;

6) жидкофазные реакции и образование стекловидного расплава t1000°С;

Например:

7) процессы, происходящие в добавках и реакции взаимодействия глинистых составляющих с этими добавками (в частности, песком, золой, опилками).

Известно, что керамические образцы, обожженные в восстановительной и в восстановительно-окислительной средах, приобретают структуру нормально обожженного черепа примерно на 100°С раньше, чем в окислительной среде; кроме того, существенно влияет Fe2+ на процесс последующей перестройки ионов метафазы в стабильные фазы. Поэтому присутствие Fe2+ в глинах благоприятствует образованию новых фаз, улучшающих качество изделия строительной керамики.

Группа реакций в твердых фазах глин, обязанных диффузионным процессам (диффузия происходит благодаря перепаду химического потенциала на границе фаз), довольно узко описывается известными уравнениями кинетики и характеризуются сравнительно.разными механизмами этих процессов.

Реакции 1, 2 в окислительных условиях и 3 - в восстановительных условиях таков:

Не менее важную роль играет и газовая среда в печи, которая влияет на процессы, протекающие при формировании черепка, и поэтому она также должна регламентироваться режимом обжига. Эта среда может быть окислительной, нейтральной и восстановительной.

Окислительная среда характеризуется избытком воздуха против того количества, которое теоретически необходимо для полного сгорания топлива.

Присутствие 4-5% кислорода в продуктах горения при обжиге изделий грубой керамики типично для окислительной среды. Содержание кислорода в пределах 8-10% свидетельствует о сильно окислительной среде и полезно при интенсивном выгорании органических веществ массы.

Образование жидкой (стекловидной) фазы в гидрослюдистых глинах начинается по крайней мере с 700°С, но заметное развитие эти фазы получают лишь при температурах на 150-200°С выше. Появление стеклофазы содействует дальнейшему растворению в ней некоторой части минеральных составляющих глины и новому минералообразованию. Стеклофаза обеспечивает спекание и образование черепа. С физической стороны действие стеклофазы характеризуется усадкой изделия. В зависимости от степени развития стеклофазы, что регулируется выдержкой и созреванием черепа, можно сообщить ему ту или иную плотность (пористость). Именно в этом процессе и состоят операции выдержек - «взвар» и начала охлаждения - «закал», которые необходимо осуществлять: «взвар» - в пределах температур 980-1000°С и «закал» - до 800°С, а также длительностей для получения кирпича должного качества - ярко-красного (не алого) по цвету и звонкого при ударе. Кроме того, выдержка необходима для выравнивания температурного поля в печи.

Спекание материала - существенный момент процесса обжига, так как к этому времени заканчивается формирование керамического изделия. Окончание спекания изделия характеризуется прекращением его усадки. Условными показателями спекшегося материала являются его водопоглощение.

Спекаемость глины зависит от содержания в ней плавней и степени их дисперсности.

На процесс формирования керамического черепка влияют: химический и гранулометрический состав сырья, соотношение компонентов в массе, а также температурно-газовый режим обжига.

Процесс спекания первоначально пористого тела начинается с образования контактов между частицами и их роста по мере повышения тем пера туры. Модель стадии припекания двух сферических частиц с образовавшейся перемычкой представлена на рис. 6.4. Вогнутая поверхность образующейся перемычки, растягиваемая силами поверхностного натяжения, становится участком повышенной концентрации вакансий, т. е. их источником. Выпуклая часть поверхности, сжимаемая силами поверхностного натяжения, а также межкристаллическая граница на участке контакта являются поглотителями вакансий. Таким образом, объемный диффузионный поток атомов направляется на поверхность перешейка и увеличивает его диаметр. Поскольку часть потока вещества, направленного к поверхности перешейка, выносится из области межчастичного контакта, частицы сближаются, происходит усадка и уплотнение пористого тела. На рис.6.4 показано: г0 - радиус частиц; - расстояние между центрами сфер в момент начала припекания частиц; максимальное сближение до соприкосновения сфер

()

Схема спекания с участием жидкой фазы и стягивания двух твёрдых сферических частиц

Рис.6.4.

Действительный процесс намного сложнее приведенной модели, что обусловлено разнообразием формы, размеров припекающихся частиц и конфигурации контактов между ними; присутствием других источников образования и стока вакансий; наличием не только объемной, но и поверхностной диффузии.Образующиеся в процессе обжига глин и керамических масс легкоплавкие соединения проявляют себя двояким образом. Во-первых, они действуют химически, растворяя частицы минералов, образуя жидкую фазу и выделяя из раствора новые, более устойчивые мниералообразования, именуемые эвтектическими смесями. Во-вторых, они действуют физически, благодаря своей энергии поверхностного натяжения, сближая и уплотняя твердые частицы глины.

Обжиг изделий грубой строительной керамики ведется до появления минимального количества легкоплавких соединений, которые связывают дегидратированные частицы глинообразующих минералов и зерна кварца, что и обеспечивает достаточную механическую прочность изделий.

Охлаждение обожженных изделий -- не менее ответственная операция. При 800-780°С череп изделия строительной керамики находится в пиропластическом состоянии и переходит в твердое состояние, поэтому необходимо замедлять охлаждение во избежание появления напряжений, которые могут разрядиться местными разрывами (трещинами). Считают опасным также участок 650- 500°С в связи с обратимым превращением

.

керамика кирпич формование

Из всего выше сказанного можно сделать вывод что, большое значение имеет подбор температурного режима обжига. Он должен быть таким, чтобы реакции дегидратации, декарбонизации, окисления и восстановления отдельных компонентов, составляющих глину, не налагались бы на реакции образования легкоплавких эвтектик. Эти реакции должны следовать одна за другой, но практически, вследствие сложного состава керамических масс, образование жидких соединений начиняется обычно ранее, чем закончатся декарбонизация, окисление и т. д.

Температурный режим при выдержке и охлаждении определяется главным образом видом, формой и размерами изделий, а также температурным интервалом модификационных превращений в материале.

Описание технологического процесса

Керамический кирпичи изготавливают из высококачественных легкоплавких глин. Производится более высокая степень гомогенезации массы при ее переработке.

Добычу сырья осуществляют на карьерах открытым способом - экскаватором. Транспортировку сырья от карьера к заводу производят автосамосвалами, вагонетками или транспортерами при небольшой удаленности карьера от цеха формовки.

Поступившую на завод глину (легкоплавкая) подвергают обработке до получения пластичной однородной массы. Глина автосамосвалами попадает в глинорыхлитель, где происходит первичное дробление. Далее глина по приемному бункеру попадает в питатель. После по конвейеру глина попадает в камневыделительные вальцы: глиняная масса поступает на поверхность двух валков, которые вращаются друг навстречу другу, в результате чего глина втягивается в зазор между ними и измельчается. Валки могут иметь разные диаметры и вращаться с неодинаковой частотой, в результате чего измельчение протекает интенсивнее. Для более интенсивного измельчения к вальцам добавляют бегуны. В это время шамот (бой кирпича) подвергается дроблению и помолу в шаровой мельнице и просеву на вибросите.

В это время шамот попадает в молотковою дробилку ,зачем производится помол в шаровой мельнице и через вібросито попадает в смеситель. А зола попадает в стержневую мельницу где производится помол, затем производят просеивание,через вибросито, после обработки золу помещают в приемный бункер, откуда потом через дозатор попадает в смеситель.

Компоненты поступившие в смеситель, где она увлажняется до 18-25% и перемешивается до получения однородной пластичной массы. Далее смесь попадает в бегуны мокрого помола и в вальцы грубого помола. Затем при помощи пружинного сбрасывателя смешанные компоненты попадает в шихтозапасник. После многоковшовым экскаватором всё это, вновь, попадает в смеситель и вальцы тонкого помола. Тщательно приготовленная однородная масса по конвейеру поступает затем в пресс экструдер.

Если же сырец, имеющий высокую влажность сразу после формования подвергнуть обжигу, то он растрескивается. При сушке сырца искусственным способом в качестве теплоносителя используют дымовые газы обжигательных печей, а также специальных топок. Искусственную сушку производят в камерных сушилах периодического действия или туннельных сушилах непрерывного действия.

Процесс сушки представляет комплекс явлений, связанных с тепло- и массообменном между материалом и окружающей средой. В результате происходит перемещение влаги из внутренней части изделий

Для получения кирпича более высокой плотности и улучшения формовочных свойств глин применяют вакуумные ленточные прессы. Поступающую в ленточный пресс глиняную массу с помощью шнека уплотняют, после чего она подается к выходному отверстию - мундштуку.

Из мундштука выходит непрерывный глиняный брус, который попадает на автомат для резки и укладки кирпича-сырца на вагонетки камерных или туннельных сушил.Кирпич попадает камерную сушилку. Производительность ленточных прессов до 10000 шт./ч. Срок сушки кирпича от 24 ч до 3 сут.Зачемпоступает в обжиговую вагонетку и на рельсы по которым высушенный до остаточной влажности (4-6%) сырец направляется на обжиг в тоннельную печь. Тоннельные печи имеют прямой полуциркулярный канал, по которому перемещаются вагонетки с изделиями навстречу теплоносителю, проходя через неподвижные зоны обжига. По длине печь условно разделена на три зоны:

- зона подогрева с температурой от 50 до 800°С (в период прогрева из сырца удаляется гигроскопическая и гидратная влага, сгорают органические примеси, равномерно прогревается масса и разлагаются карбонаты);

- зона обжига - от 800 до 1000°С (при обжиге происходит расплавление наиболее плавкой составной части глины, которая обволакивает нерасплавившиеся частицы глины, спекая массу);

- зона охлаждения - от 1000 до 50°С (происходит образование камня).

Изделия, с помощью крана, укладывают на поддон, затем происходит складирование готовой продукции.

Кирпич должен храниться в клетках на подкладках, поддонах или в контейнерах раздельно по маркам, виду и цвету лицевых поверхностей. При хранении не разрешается устанавливать поддоны с кирпичом друг на друга выше двух рядов.

На нелицевую поверхность изделия в процессе их изготовления наносят несмываемой краской при помощи трафарета (штампа) или оттиска клейма товарный знак предприятия-изготовителя. Маркировку наносят на каждую упаковочную единицу. В одной упаковочной единице должно быть не менее 5% изделий. на этикетку, которую наклеивают на упаковку, или на ярлык, прикрепляемый к упаковке способом, обеспечивающим его сохранность при транспортировании.

Предприятие-изготовитель при отгрузке партии потребителю, обязано сопровождать партию кирпича паспортом, в котором должно быть указано:

- наименование предприятия-изготовителя (и / или его товарный знак) и адрес;

- условное обозначение изделия;

- номер партии и дату изготовления;

- число (массу) изделий в упаковочной единице, шт. (кг);

- группу по теплотехнической эффективности;

- знак соответствия при поставке сертифицированной продукции (если предусмотрено системой сертификации);

- в правом верхнем углу паспорта на кирпич и камни, которым в установленном порядке присвоена высшая категория качества, наносится изображение государственного Знака качества, присвоенного в установленном порядке.

В маркировку может быть включена информация о способе изготовления изделий.

Транспортирование кирпича и камня осуществляют в пакетированном виде. Перевозку кирпича в транспортных средствах (автомобили, железнодорожные платформы и вагоны, суда) должны производить на поддонах или в контейнерах.

На поддон кирпичи должны укладывать «елочкой» или другим способом, обеспечивающим устойчивость пакета в процессе транспортирования.

При погрузке, транспортировании и выгрузке кирпича должны быть приняты меры, обеспечивающие их сохранность от механических повреждений и загрязнения.

Погрузку и выгрузку кирпича и камней должны производить механизированным способом с помощью специальных захватов и механизмов.

Погрузка кирпича и камней навалом (набрасыванием) и выгрузка их сбрасыванием запрещаются.



Список использованных источников

1.Кашкаев И.С., Шейнман Е.Ш. Производство глиняного кирпича. Учебник для подготовки рабочих на производстве. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - Москва, «Высшая школа», 1978 г. - 205 с.

2.Стрелов К.К. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов. - М.: Металлургия, 1985. - 480 с.

3.Строительная керамика: Справочник / Под ред. Е.Л. Рохвагера. - М.: Стройиздат, 1975. - 493 с.

4.Методические указания, Попов Э.В. «Производство кирпича пластического формования», г. Киев, 1976 г.

5. М.О. Юшкевич «Технология керамики», г. Москва, 1969 г.

6. ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия»

Размещено на Allbest.ru