Экономические основы технологии производства кирпича керамического

2.1 Основные способы производства кирпича керамического

Введение

Кирпич -- искусственный камень правильной формы, используемый в качестве строительного материала, произведённый из минеральных материалов, обладающий свойствами камня, прочностью, водостойкостью, морозостойкостью.

Наиболее известны три вида кирпича: керамический кирпич -- из обожжённой глины, силикатный, состоящий из песка и извести и гиперпресованный кирпич.

Кирпич является древним строительным материалом. Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необожженный кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резаной соломы, применение в строительстве обожженного кирпича также восходит к глубокой древности (постройки в Египте, 3-2-е тысячелетие 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. Примером использования кирпичного строительства в России времён Иоанна 3 стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера . 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 кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вальцы, глиномялки. В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200 млн. шт. в год.

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%. Кирпич, накапливая солнечную энергию, медленно и равномерно отдает тепло, что защищает от чрезмерного нагревания летом и сохраняет тепло зимой. Кирпичная стена «дышит», пропуская испарения сквозь свою толщу. В результате в помещениях поддерживается уровень равновесной влажности

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%.

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

Актуальность данной темы заключается в том что кирпич это самый распространённый продукт используемый в строительстве. Необходимо более широко развивать производство лицевого кирпича, позволяющего исключать оштукатуривание зданий и улучшать их архитектурный вид.

Цель курсовой работы изучить экономические основы технологии производства кирпича керамического.

Задачами является изучить основные материалы кирпича керамического, технологию производства, описание кирпича керамического.

1. Основные сырьевые материалы для производства кирпича керамического

1.1 Свойства, состав сырьевых материалов

Для производства керамического кирпича и керамических камней в качестве сырья применяют:

- Глинистые породы, встречающиеся в природе в плотном, рыхлом и пластическом состоянии, называемые в целом легкоплавкими глинами, а также трепельные и диатомитовые породы.

- Органические и минеральные добавки, корректирующие свойства природного сырья (кварцевый песок, шлаки, шамот, опилки, уголь, зола и другие.).

- Светложгущиеся огнеупорные и тугоплавкие глины, стекло, мел, отходы фарфорового производства, огнеупорного кирпича для получения офактуренного лицевого кирпича, изготавливаемого из легкоплавких глин.

Главным 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.

Кальций содержится в глинах в виде карбонатов и сульфатов, а магний - в виде доломита. В некоторых сортах глин наличие кальция и магния в пересчете на их оксиды (CaO и MgO) достигает 25%, но, как правило, общее их содержание не превышает 5-10%. Обычно соединения кальция и магния отрицательно влияют на спекаемость и прочность керамических изделий. При наличии в глинистых породах свыше 20% карбонатных примесей они не могут использоваться без соответствующей обработки или обогащения. Оксиды железа, титана, марганца и других металлов содержатся в глинах в количестве до 10-12% и оказывают существенное влияние на целый ряд важнейших свойств керамических изделий. Наибольшее влияние оказывают оксиды железа, находящиеся в глине в виде оксида Fe2O3 и гидроокиси Fe(OH)3 и оксиды марганца MnO2. Они улучшают спекаемость изделий и придают им окраску.

Калий и натрий входят в глины в виде щелочных оксидов, содержание которых находится в пределах 3,5-5%.

Сера присутствует в глинах в различных соединениях, ее содержание не оказывает на качество стеновых керамических изделий.

Органические вещества обычно содержатся в глинах в количестве от 5-10%. При обжиге изделий они выгорают, увеличивая пористость черепка. В зависимости от содержания в глине органических веществ, воды и карбонатов (CaCO3, MgCO3) находится показатель потерь при прокаливании (табл. 1

Таблица 1 Примерный химический состав кирпичных глин и суглинков, %.

Глинообразующие минералы, определяющие основные свойства глин, представляют собой в основном гидросиликаты глинозема, содержащие кремнезем и окислы железа, а также сульфаты, карбонаты и растворимые в воде соли различных металлов.

Важным свойством глины является ее пластичность, т.е. это способность при добавлении к ней воды образовывать тесто, которое под воздействием внешних усилий может принимать любую форму и сохранять ее после прекращений действия внешних усилий.

В качестве непластичных материалов применяют крупнозернистый песок, шлак, дегидратированную глину, шамот (бой изделий), в качестве выгорающих добавок - молотый уголь, торф и опилки. Также используют добавки, улучшающие природные свойства глины.

1.2 Способы изготовления или добычи сырьевых материалов

При небольших производствах разработку глины производят вручную, а при больших часто применяют экскаваторы и механические лопаты, что также зависит от свойства глины, характера её залегания и т.д. Разработку очень плотных залежей глины производят взрывным способом.

На разработке глины получили распространение одноковшовые и многоковшовые экскаваторы. При не каменистых, но очень плотных глинах применяют экскаваторы с определённо направленными ковшевыми цепями. Эти машины имеют более сильные двигатели, но изнашиваются скорее. Производительность экскаватора зависит от характера глины, глубины её залегания, типа экскаватора и мощности двигателя и составляет от 15 до 60 мі/час (от 4800 до 19200 кирпичей). Доставка глины на завод производится в опрокидывающихся вагонетках.

При производстве строительного кирпича подготовка глины производится одним из следующих способов. Глину, подаваемую с карьера, сбрасывают в творильные бетонированные ямы, где она послойно разравнивается, заливается водой и оставляется на 3-4 дня. Затем глину подают сначала в склад или непосредственно на завод для переработки на машинах. По другому способу глину непосредственно с карьера подают на завод к дробильной и увлажняющей машине. В целях получения более однородной массы глину подвергают выветриванию и вымораживанию в невысоких (около 1м высотой и 2м шириной) на открытом воздухе. Способ обработки сырья зависит от его характера и рода изделия.

Для выделения камней из глины применяют иногда камневыделительные вальцы. Эти вальцы одновременно перерабатывают глину как гладкие вальцы. Камни подводятся к одному концу вальцов спиралями и по желобу выбрасываются.

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 (жирной 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.

Проведя экспериментальные исследования по степени переработки глинистого сырья на различных глиноперерабатывающих машинах, установили, что наиболее эффективным агрегатом является шнековый пресс с фильтрующей решеткой.

Были проведены исследования по эффективности воздействия разных глиноперерабатывающих машин на качество получаемой при этом глиномассы двух месторождений. Эффективность воздействия машин оценивалась по изменению напряжения при сдвиге. Абсолютная влажность глиномассы составляла 20±0,5 %. Анализ проведенных исследований показывают, что по эффективности переработки глинистого сырья на первом месте находится шнековый пресс с фильтрующей решеткой. Для обеспечения стабильности работы пресса нами была сконструирована специальная решетка, диаметр отверстий в которой составляет 18 - 22 мм. Для исключения деформации решетки и равномерного распределения глиномассы по сечению в переходной головке пресса установлено уплотнительно-распределительное устройство. Следующим глиноперерабатывающим агрегатом следуют бегуны, затем в порядке снижения эффективности следуют: глинорастиратель, мешалка с фильтрующей решеткой, вальцы тонкого помола и камневыделительные вальцы.

1.3 Нормативные требования, предъявляемые к сырьевым материалам

В строительстве используется три вида керамических изделий:

1. Кирпич эффективный, блоки пустотелые;

2. Кирпич глиняный обыкновенный;

3. Кирпич лицевой, терракота.

Для производства кирпича эффективного применяются глины легкоплавкие среднепластачные и умереннопластичные; для кирпича глиняного обыкновенного - глины легкоплавкие; для кирпича лицевого - глины с равномерно окрашенным черепком.

По ГОСТу 9169-75 («СЫРЬЕ ГЛИНИСТОЕ ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ») в таблицах приведена классификация сырья для керамической промышленности (табл. 2, 3).

Таблица 1.2 Группы глинистого сырья в зависимости от огнеупорности

Таблица 1.3 Группы глинистого сырья в зависимости от пластичности

Керамический кирпич. ГОСТ 530-80 предусматривает выпуск обыкновенного кирпича размером 250x120x65 мм и модульного кирпича размером 250x120x88 мм.

Кирпич керамический должен соответствовать требованиям ГОСТ 530-80 по внешнему виду, прочности, плотности, морозостойкости и водопоглощению.

Кирпич керамический применяется для кладки внутренних и наружных стен, столбов, сводов и других частей зданий, изготовления стеновых блоков и панелей, а также для кладки печей и дымовых труб лишь в тех зонах, где температура не превышает температуры обжига кирпича.

Пустотелые камни. Их изготовляют так же, как и керамический кирпич, способом пластического формования. Пустотелые камни имеют следующие размеры; мм: длина.-- 250 и 288; ширина-- 120, 138, 200 и 250; толщина -- 138, 120, 80. Средняя плотность этих камней, высушенных до постоянной массы, 1300...1400 кг/м .

Применяют керамические стеновые камни для кладки стен и зданий различного назначения, перегородок и т.д. По сравнению с обыкновенным кирпичом толщина стен из пустотелых камней снижается до 25 %, а масса достигает 50 %.

Крупные стеновые кирпичные блоки и панели. В настоящее время в целях индустриализации строительства на кирпичных заводах выпускают крупные стеновые блоки и панели размером на комнату. Их изготовляют одно- и двухслойными. Двухслойные стеновые блоки и панели выполняют из кирпича, утеплителя (фибролита, арболита, минераловатных плит и др.) и отделочных слоев из цементно-песчаного раствора. Однослойные наружные стеновые конструкции изготовляют из пустотелых керамических камней. Для обеспечения прочности панели и блоки армируют стальными каркасами по периметру оконных проемов и панели. Монтируют панели с помощью грузоподъемных механизмов.

2. Технология производства кирпича керамического

Формование кирпича

Формованием называется процесс придания массе заданных форм и размеров, т. е. получения заготовки (полуфабриката) издания. Структура заготовки в значительной мере определяет строение и свойства изделий после обжига. При формовании стремятся максимально увеличить содержание твердой фазы, чтобы снизить усадки в сушке и обжиге.

Пластичность глин предопределяет наличие специфических деформационных свойств -- малой вязкости и достаточно высокого предела текучести.

Показателем формовочных свойств масс является соотношение между внешним и внутренним трением. Считают, что формование возможно, если внутреннее трение массы (когезия) больше, чем трение о формующий орган машины (аутогезия). Для оценки формовочных свойств используют коэффициенты внутреннего трения и сцепления массы.

Пластическое формование осуществляют тремя способами: выдавливанием, допрессовкой и раскаткой. Во всех случаях механические напряжения не превышают 1--30 МПа, масса содержит 30--60% жидкости по объему. Заготовка сохраняет форму благодаря наличию предела текучести.

Важнейшей задачей при пластическом формовании является подбор оптимальной формовочной влажности. Для оценки формовочной влажности WФ по П.А. Ребиндеру используют зависимость пластической прочности структуры Рm, от влажности Wабc (рис. 1.).

Влияние влажности на основные параметры пластичной массы:

Рис.1. f - коэффициент внутреннего трения; Е1 и Е2 - модули быстрой и замедленной обратимой деформации; С - сцепление; з - вязкость.

Пластической прочностью называют механическое напряжение, которое способна выдерживать масса без нарушения сплошности. Считают, что формовочной влажности соответствует точка перехода зависимости Рm - влажность от прямолинейного участка. В заводской практике формования на вакуумных прессах ведут обычно при влажности на 1-3% меньше.

Чем сложнее форма изделия, тем при более высокой влажности проводят формование. Для его облегчения иногда в массы добавляют высокопластичные монтмориллонитовые глины.

Выдавливание является окончательной операцией формования изделий грубой строительной керамики (кирпич) и промежуточным этапом переработки пластичной тонкокерамической массы перед раскаткой и допрессовкой. Выдавливание может быть горизонтальным и вертикальным. Его осуществляют на шнековых вакуумных прессах. В шнековом прессе при движении массы возникает сложное объемно-напряженное состояние. Лопасти шнека сообщают массе поступательное и вращательное движение, а стенки корпуса пресса замедляют перемещение массы в прилегающих к ним слоям. По мере продвижения массы к головке пресса ее вращение замедляется, но периферийные слои движутся с большей скоростью. Окончательно уплотняет массу последний виток шнека. Он выжимает массу из цилиндра в головку пресса с различными по сечению скоростями, сообщая ей частичное вращение. Распределение скоростей течения пластической (а) и тощей (б) масс в головке шнекового пресса.

Рис.2.

Шнековые (ленточные) вакуумные прессы имеют высокую производительность и являются агрегатами непрерывного действия, однако требуют «мягких» масс. В заготовке могут возникать дефекты, связанные с неравномерным движением массы.

Под действием бокового давления линейная скорость массы у стенки меньше, а окружная выше, чем в центре. В массе образуются два параболоидальных потока, скорости которых в мундштуке постепенно выравниваются. Более пластичные массы характеризуются большим градиентом скоростей по сравнению с жесткими (рис. 2.). Для снижения неравномерности течения используют шнеки с переменным шагом винта и двухзаходной выпорной лопастью. Крупнозернистые включения снижают склонность массы к расслаиванию.

Сформованный кирпич в дальнейшем подвергается сушке.

Сушка полуфабриката

Сушкой называют удаление воды из влажного керамического полуфабриката или сырья испарением. Наиболее ответственной является сушка высоковлажного полуфабриката изделий хозяйственной и строительной керамики, изготовленного пластическим формованием или шликерным литьем и содержащего значительное количество глинистых компонентов.

Процесс сушки керамических изделий представляет собой превращение содержащейся в них воды из жидкого состояния в парообразное и последующее удаление ее в окружающую среду. При этом необходимым условием сушки является наличие внешнего источника тепла, нагревающего изделия. Наиболее ответственной является сушка высоковлажного полуфабриката изделий хозяйственной и строительной керамики, изготовленного пластическим формованием.

Простейшим видом сушки является сушка изделий на воздухе, когда испарение влаги из материала происходит за счет тепловой энергии солнца. В настоящее время сушка изделий осуществляется за счет тепла, получаемого от специальных установок.

Анализируя процессы, происходящие при сушке материалов, необходимо отметить следующее:

1) содержащаяся в материале вода при температуре 80-90оС испаряется. В этом случае имеет место поверхностное испарение или так называемая внешняя диффузия влаги;

2) при испарении влаги с поверхности материала в окружающую среду влага из внутренних слоев изделия перемещается к его поверхности. Происходит так называемая внутренняя диффузия влаги.

Режим сушки регулируют, изменяя температуру или количество теплоносителя, подаваемого в сушилку.

Сушка зависит от параметров окружающей среды (температуры, влажности и скорости движения теплоносителя), формы связи влаги с материалом, состава, структуры, влажности и температуры полуфабриката.

На втором этапе (период постоянной скорости сушки) влажность заготовки меняется по линейному закону при постоянной температуре.

После достижения критической влажности Wкp температура поверхности заготовки увеличивается, приближаясь к температуре сухого термометра tСУХ, скорость сушки уменьшается, а влажность асимптоматически приближается к равновесной Wp. Температура в объеме полуфабриката растет медленнее, чем на поверхности. Этот период называется периодом падающей скорости сушки. Величина критической влажности Wкp зависит от скорости сушки, размеров и строения полуфабриката. Равновесная влажность Wp зависит от температуры и влажности в помещении. Сушить полуфабрикат до влажности меньше Wp нецелесообразно. Обычно отформованные заготовки сушат до влажности 6-8%, а золо-песчаную смесь до 13%.

При сушке испарение воды происходит диффузионным путем. Движущей силой является разность парциальных давлений пара у поверхности и в объеме теплоносителя. Уменьшение влажности во внешних слоях заготовки сопровождается появлением градиента влажности в ее объеме, что вызывает диффузию капельножидкой воды из объема заготовки поверхности.

3. I - период подогрева; II - период постоянной скорости сушки; III - период падающей скорости сушки; IV - гигроскопическое состояние; 1 - влажность; 2,2`- температура поверхности и центра; 3 - скорость сушки; 4 - градиент температуры; 5 - усадка.

Причиной появления трещин в период постоянной скорости сушки полуфабриката является перепад влажности между наружными и внутренними частями заготовки.

Продолжительность сушки зависит от толщины высушиваемого изделия и не зависит от его плотности и площади поверхности.

В период падающей скорости сушки усадки отсутствуют, поэтому сушку можно интенсифицировать, повысив температуру и скорость движения теплоносителя.

В процессе сушки могут возникать различные дефекты.

Тотальные трещины, проходящие через тело заготовки, возникают из-за больших скоростей прогрева заготовки, имеющей малый коэффициент влагопроводности, на первой стадии сушки.

Срединные трещины возникают после образования жесткого каркаса частиц на краях заготовки, препятствующего усадке влажных центральных частей. Предотвратить образование краевых и срединных трещин можно, покрыв края влагоизолирующим веществом (маслами, растворами сульфитно-спиртовой барды или поливинилового спирта и т. п.).

Рамочные трещины могут возникнуть при трении заготовки о подставку в процессе усадки. Этот вид брака характерен для кирпича пластического формования. Его можно предотвратить, периодически перекладывая изделия с грани на грань и используя подсыпки (песок, опилки, шамот).

Микротрещины и волосяные трещины возникают при адсорбции воды из воздуха или дымовых газов высушенным полуфабрикатом. Этот вид брака можно предотвратить, прекратив сушку при влажности несколько выше, чем максимальная влагоемкость материала при данной температуре.

Обжиг полуфабриката

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

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

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

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

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

4) 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.

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.

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.

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 первоначального 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. 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.

Рис.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.

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).

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. кирпич керамический сушка обжиг

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

2.1 Основные способы производства кирпича керамического

Производство керамических стеновых материалов может быть осуществлено различными способами формования:

· по пластическому - с нормальной формовочной влажностью;

· по пластическому - с пониженной формовочной влажностью - жесткое формование;

· из полусухих масс.

При пластическом методе формования влажность шихты соответствует нормальной формовочной и, в зависимости от свойств глиняного сырья, находится в пределах от 18 до 22%.

При жестком методе формования формовочная влажность на 3-4% ниже, чем при пластическом.

Полусухой способ производства изделий предусматривает формование изделий из сыпучих масс влажностью 7-10%.

При первых двух методах формование производится способом экструзии, в третьем случае - уплотнением пресспорошка в коленорычажных или гидравлических прессах.

Выбор способа производства определяется карьерной влажностью и плотностью сырья, чувствительностью его к сушке, а также зависит от предполагаемого ассортимента продукции.

Немаловажное значение при выборе способа производства имеет возможность приобретения того или иного комплекта оборудования.

Подробное изложение полусухого способа производства кирпича керамического

Полусухой способ производства кирпича нашел широкое распространение на заводах страны в 50-е годы, длительное время считался неперспективным. В конце 70-х начале 80-технология переработки глины была усовершенствована, после чего этот способ вновь стал рекламироваться для строительства заводов.

Преимуществом традиционного полусухого способа производства является отсутствие перекладки кирпича-сырца с сушильной на печную вагонетку, возможность использовать как обычные глинистые породы, в том числе с карбонатными включениями, так и плотные трудноразмокаемые (глинистые сланцы, отходы угледобычи и углеобогащения). Отличие технологии полусухого прессования от традиционной пластического формования заключается в упрощенной схеме приготовления сырьевой смеси. Кроме того, оборудование для оснащения линии подготовки пресспорошка менее энерго- и металлоемко. Полусухое прессование облегчает одну из наиболее сложных и длительных стадий технологического процесса -- сушку. Получаемый кирпич имеет более четкие грани и углы, что позволяет использовать его как лицевой материал. По своим качественным показателям он не уступает традиционному керамическому кирпичу пластического формования.

Технологическая схема производства керамического кирпича методом полусухого прессования

3. Описание кирпича керамического и область его применения

3.1 Виды кирпича керамического и его основные технико-экономические показатели

Кирпич глиняный пластического прессования - наиболее распространённый стеновой керамический материал. Обычно заводы вместе с кирпичом выпускают эффективные и большеразмерные камни, кирпич и камни лицевые; к этой же группе материалов относится и кирпич полусухого прессования. Кирпич и камни по ГОСТ 530-95 изготовляют из глинистых и кремнезёмистых пород (трепела, диатомита), лёссов и промышленных отходов угледобычи, углеобогащения, а также зол, шламов с минеральными и органическими добавками или без них. Кирпич можно изготовлять полнотелым или пустотелым, а камни - только пустотелыми.

Краткие технические характеристики красного керамического кирпича:

- М-75 прочность при изгибе 18-25 кг/см2, при сжатии 75-100;

- М-100 прочность при изгибе 22-25 кг/см2, при сжатии 100-125;

- М-125 прочность при изгибе 25-35 кг/см2, при сжатии 125-150);

- морозостойкость F-50

- плотность 1600 кг/см3

- теплопроводность (Вт/(мС)) - 0,8

- водопоглащение - не менее 8%

- удельная эффективная активность естественных радионуклидов 120 Бк/кг.

Кирпич и камни в зависимости от размеров подразделяются на виды, указанные в таблице 1.

Таблица 3.1 Виды кирпичей и камней в зависимости от размеров

По теплотехническим свойствам и плотности (объёмной массе) кирпич и камни в высушенном до постоянной массы состоянии подразделяются на три группы:

- эффективные, улучшающие теплотехнические свойства стен и позволяющие уменьшить их толщину по сравнению с толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича. К этой группе относят кирпич плотностью не более1400 кг/м3 и камни плотностью не более 1450 кг/м3;

- условно эффективные, улучшающие теплотехнические свойства ограждающих конструкций. К этой группе относят кирпич плотностью свыше 1400 кг/м3 и камни плотностью свыше1450 и до 1600 кг/м3;

- обыкновенный кирпич плотностью свыше 1600 кг/м3.

Масса кирпича и камней должна удовлетворять требованиям ГОСТ 22951-78.

По прочности кирпич и камни подразделяют на марки 300,250, 200, 175, 150, 125, 100, 75.

По морозостойкости кирпич и камни подразделяются на марки Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35 и Мрз 50.

Кирпич и камни керамические имеют форму прямоугольного параллелепипеда с прямыми рёбрами и углами и ровными гранями на лицевых поверхностях. Поверхность граней может быть рифлёной. Допускается изготовление кирпича и камней с закруглёнными углами радиусом закругления до 15 мм. Пустоты в кирпиче и камнях должны располагаться перпендикулярно или параллельно постели и могут быть сквозными и несквозными. Размер сквозных цилиндрических пустот по наименьшему диаметру должен быть не более 16 мм, ширина щелевидных пустот - не более 12 мм. Толщина наружных стенок кирпича и камней должна быть не менее 12 мм.

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

1. Отклонение от размеров, мм:

- по длине ?7

- по ширине ?5

- по толщине:

кирпича ?3

камня ?4

2. Непрямолинейность ребер и граней кирпича и камней, мм, не более:

- по постели 4

- по ложку 6

3. Отбитости углов глубиной от 10 до 15 мм, шт. 2

4. Отбитости и притупленности ребер, не доходящие до пустот, глубиной более 5 мм, длиной по ребру от 10 до 15 мм, шт. 2

5. Трещины протяжённостью по постели полнотелого кирпича до 30 мм, пустотелых изделий не более чем до первого ряда пустот (на кирпиче - на всю толщину, на камнях - на Ѕ ложковой или тычковой граней), шт.

- на ложковых гранях 1

- на тычковых гранях 1

Общее количество кирпича и камней с отбитостями, превышающими допускаемые, не должно быть более 5%. Количество половняка в партии не должно быть более 5%.

Половняком считают изделия, состоящие из парных половинок или имеющие трещины протяжённостью по постели полнотелого кирпича более 30 мм, пустотелых изделий - более чем до первого ряда пустот (на кирпиче на всю толщину, на камнях на Ѕ ложковых или тычковых граней).

Недожог и пережог кирпича и камней являются браком; поставка таких изделий потребителю не допускается.

Известковые включения (дутики), вызывающие после испытания разрушение изделий или отколы на их поверхности размером по наибольшему измерению от 5 до 10 мм в количестве более трёх, не допускаются.

Водопоглощение кирпича и камней, высушенных до постоянной массы, должно быть для полнотелого кирпича не менее 8%, для пустотелых изделий - не менее 6%.

Кирпич и камни в насыщенном водой состоянии должны выдерживать без каких-либо признаков видимых повреждений (расслоение, шелушение, растрескивание, выкрашивание) не менее 15, 25, 35, и 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания, в зависимости от марки по морозостойкости.

Кирпич и камни высшей категории качества должны удовлетворять требованиям:

- пустотелые должны быть эффективными или условно эффективными и иметь марку по прочности не менее 100;

- полнотелый кирпич должен иметь марку по прочности не менее 150;

- морозостойкость изделий должна быть не менее Мрз 25;

- общее количество кирпича и камней с отбитостями, превышающими допускаемые, не должно быть более 3%.

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

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 составу и способу производства кирпич делится на две группы - керамический и силикатный.

· Керамический кирпич получают путем обжига глин и их смесей.

· Силикатный кирпич - состоит примерно из 90% песка, 10% извести и небольшой доли добавок. Смесь отправляется в автоклав, а не в обжиговую печь, как в случае с керамическим кирпичом. Если добавить пигменты, можно получить силикатный кирпич практически любого цвета - синий, зеленый, малиновый, фиолетовый.

По логике толкового словаря, кирпич - это брусок обожженной глины. Но тогда силикатный (то есть не глиняный) кирпич - и не кирпич вовсе, а некий твердый материал похожий на него по форме. Кстати, так и есть: на эти два материала существуют разные ГОСТы, и строители очень четко проводят между ними границу.

В доперестроечные времена при существовавших тогда требованиях по теплозащите зданий применение силикатного кирпича при возведении стен, эксплуатируемых при нормальной влажности и в сухих условиях, было предпочтительным, так как керамический кирпич на большинстве предприятий производился с нарушением допусков по размерам, с наличием трещин и искривлений. Кроме того, стены из керамического кирпича того времени уже в стадии строительства нередко покрывались налетом высолов, чего не происходит на стенах из силикатного кирпича.

В последние полтора десятилетия с модернизацией ряда действующих и созданием новых производств с зарубежным оборудованием и технологиями в определенных объемах стал производиться качественный и бездефектный керамический кирпич расширенной номенклатуры по размерам, форме, теплозащите, а также декоративный различной цветовой гаммы и фактуры. В связи с этим в инстанциях различного уровня стали выдвигаться соображения о предпочтительном применении при возведении стен преимущественно керамического кирпича и ограничении применения силикатного. Такое в истории строительства уже было. Длительное время еще в начале прошлого века владельцы заводов керамического кирпича добивались запрета применения силикатного кирпича, мотивируя тем, что он неморозостоек. Однако многолетний опыт его применения в строительстве доказал обратное. Например, здание зоопарка в Пекине, построенное столетие назад, прекрасно сохранилось и эксплуатируется в настоящее время. Сохранились и в нашей стране многочисленные здания, построенные в начале прошлого столетия из силикатного кирпича.

Основным фактором обеспечения долговечности здания, построенного из силикатного кирпича, является правильность его эксплуатации (исключение прямого попадания воды на кладку). И хотя преимущества керамического кирпича перед силикатным бесспорны в части стойкости в условиях высокой влажности, при воздействии высоких температур и агрессивных сред, неоспоримы и преимущества силикатного кирпича по сравнению с керамическим -- он выигрывает в стоимости построенных из него зданий. Важным является и то, силикатный кирпич является более чистым по радиационным характеристикам.

По назначению керамический кирпич делится на рядовой (он же строительный) и лицевой (он же облицовочный, облицовка, отделочный, фасадный). Особняком стоит печной кирпич.

Рядовой кирпич используется для внутренних рядов кладки или для внешних рядов, но с последующей штукатуркой. Рядовой кирпич может иметь на боковой стороне вдавленный геометрический рисунок (для лучшего сцепления со штукатурным раствором).

Лицевой кирпич - однородного цвета, имеет две гладкие, ровные лицевые поверхности (так называемые «тычок» и «ложок»). Он, как правило, пустотелый (то есть в его «теле» много пустот, что делает стену из такого кирпича «теплей»).

К облицовке относится также фактурный кирпич (с рельефным рисунком лицевой поверхности) и фасонный (или фигурный, профильный) для кладки сложных форм: арок, столбов и т.п.

Печной кирпич бывает разных размеров (даже с ладошку). Иногда его делают с рельефом. Для топочной части каминов используют шамотный кирпич, изготовленный из огнеупорных глин и выдерживающий температуру выше 1000°С. Шамотный кирпич имеет песочно-желтый цвет и зернистую структуру.

3.2 Область применения кирпича керамического

1троительный керпич применяют для возведения наружных несущих стен жилых домов, офисных и промышленных сооружений. Здания из полнотелого керамического кирпича могут быть построены в любой климатической зоне. Этот стройматериал легко выдерживает постоянное переохлаждение, обладает слабой теплопроводностью.

Значительная экономия на отоплении и отсутствие проблем с эксплуатацией сооружений из керамического кирпича - это факт, доказанный на опыте строителей Якутии, Кольского полуострова, Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов.

Красный керамический кирпич хорошо переносит систематическое увлажнение и используется для строительства фундаментов, цоколей, подвальных и полуподвальных помещений разного назначения. Также красный кирпич стоек к большим перепадам температуры и влажности окружающей среды. Его можно применять на стройках в южных районах, для которых характерна частая смена влажности (засухи и ливни), а также большие среднесуточные колебания температуры (пустынные районы).

О прочности и повышенной надежности керамического кирпича говорит то, что из него возведен ряд основных объектов на Белоярской, Ленинградской, Балаковской АЭС, а также в закрытых городах: Челябинск-65, Свердловск Б-65, Арзамас-16.

Красный керамический кирпич нечувствителен к неблагоприятным техногенным воздействиям, к экологическим загрязнениям и является идеальным стройматериалом для заводских цехов, складов и других подобных сооружений.

Керамический кирпич экологически чист. Он создан на основе природной глины и не содержит химических соединений, чужеродных для природной среды и для организма человека. Он пригоден для строительства в тех зонах, где предъявляются особо жесткие требования к экологичности построек.

Внутренние несущие стены и перегородки, сложенные из красного керамического кирпича, обладают низкой звукопроводностью. На них легко и прочно ложится штукатурка.

Прочность и дешевизна красного керамического кирпича превращают его в идеальный стройматериал для заполнения несущих каркасов зданий.

Строительный керамический кирпич пригоден для кладки печей и каминов - точнее, тех их мест, где не происходит его прямого соприкосновения с огнем. Там, где неизбежен контакт с открытым огнем, необходимо применить специальный огнеупорный кирпич.

Специалисты насчитывают около 15 000 разновидностей керамического кирпича. Они отличаются друг от друга формой, размерами, цветом, весом, фактурой поверхностей, теплопроводностью, прочностью и т.д.

3.3 Основные производители кирпича керамического стройиндустрии

Комбинат ОСМиБТ г. Старый Оскол, Белгородская область
ОСМиБТ, г. Старый Оскол -- одно из ведущих предприятий России и СНГ по производству керамической плитки, санкерамики и керамического кирпича. Продукция завода появилась на рынке строительных материалов в 1991 году, когда российским застройщикам был предложен облицовочный кирпич. В 1993 году были введены производственные мощности по производству керамической плитки, а год спустя, начался выпуск санитарной керамики.

Комбинат, созданный по индивидуальному проекту, итальянскими специалистами уникален тем, что включает в себя три основных производства, каждое из которых является одним из самых крупных в отрасли:

1) Завод по производству керамического облицовочного кирпича. В настоящий момент завод производит 120 млн. штук кирпича ежегодно.

2) Завод по производству керамической плитки, выпускающий более 2,4 млн. кв.м. облицовочной плитки и 1,2 млн. кв.м. плитки для пола в год.

3) Завод по изготовлению санитарно-керамических изделий, который производит более 560 тыс. изделий в год.

Производить конкурентоспособную продукцию старооскольскому комбинату позволяют внедрение современных технологических процессов, применение оборудования мировых лидеров в области керамики и использование качественных, экологически чистых сырьевых материалов.

Г. Старый Оскол - облицовочный керамический кирпич. Изготавливается из глины, чаще всего красной, и в конце производства проходит обжиг при рабочей температуре в печи до 1000°С. Есть масса разновидностей керамического кирпича по структуре (пустотелый и полнотелый), по размерам (одинарный и полуторный), по фактуре поверхностей (гладкие и рельефные), по цвету (красный, коричневый, соломенный и др.). Керамический облицовочный кирпич применяется для облицовки зданий и их внутренней отделки. При этом он устойчив к различным внешним воздействиям, что проверено временем.

ГК ЖБИ-3 ООО «Белкерамика». Группа Компаний «ЖБИ-3» - является одним из крупнейших производителей строительных материалов, железобетонныйх изделий и керамического кирпича в России и Белгородской области и включает в себя 14 предприятий. Адрес: г. Строитель, Белгородской области, ул. 3-я Заводская 4. Предлагаемая продукция и услуги: ЖБИ, кирпич керамический, бетоны, сухие смеси, детали КПД, керамзит и т.п.

Заключение

В изучении курсовой работы было выявлено, что кирпич --это искусственный камень правильной формы, используемый в качестве строительного материала, произведённый из минеральных материалов, обладающий свойствами камня, прочностью, водостойкостью, морозостойкостью.

В данной курсовой работе представлен ассортимент выпускаемой продукции, дана характеристика сырьевых материалов, используемых для производства кирпича. Выбран способ производства, на основе анализа достоинств и недостатков других способов.

В современных условиях производство строительных материалов является одним из важнейших направлений нашей отечественной промышленности. Это объясняется ежегодно повышающимися темпами строительства и дефицитом высококачественных стройматериалов.

Специалисты насчитывают около 15 000 разновидностей керамического кирпича. Они отличаются друг от друга формой, размерами, цветом, весом, фактурой поверхностей, теплопроводностью, прочностью

Недостатки, низкое качество и дороговизна многих стройматериалов, заставляют искать более совершенные и инновационные методы их производства. К подобным методам производства керамического кирпича относится метод полусухого прессования.

Цель курсовой работы изучить экономические основы технологии производства кирпича керамического достигнута.

Задачи по изучению основных материалов кирпича керамического, технологии производства, описанию кирпича керамического выполнены и раскрыты в полной мере.

Список литературы

1. Баринова, JI.C. Силикатный кирпич в России: современное состояние и перспективы развития /Л.С. Баринова, Л.И. Куприянов, В.В. Миронов. - Ж.: Строительные материалы, № 11 - 2008.

2. ГОСТ Р 55646-2013

3. Баженов, П.И. Технология автоклавных материалов / П.И. Боженов. - М.: Стройиздат, 1978

4. Кашкаев, И.С. Производство глиняного кирпича. / И.С. Кашкаев, Е.Ш. Шейнман. - М.: Высшая школа, 1978

5. Кондратенко, В.А. Проблемы кирпичного производства и способы их решения: журнал / В.А. Кондратенко, В.Н. Пешков, Д.В. Следнев. - Ж.: Строительные материалы, № 3 - 2002.

6. Пономарев, И. Г. Итоги работы строительного комплекса России в 2011 г. и прогноз развития строительства в 2012 г. / И. Г. Пономарев - Ж.: Строительные материалы, №2 - 2012.

7. Рахимов, Р.З. Керамический и силикатный кирпич в строительстве / Р. З. Рахимов - Ж.: Строительные материалы, №6 - 2009.

8. Семёнов, А.А. Текущее состояние и тенденции развития промышленности строительных материалов / А. А. Семёнов - Ж.: Строительные материалы, №2 - 2012.