Технология производства кирпича: от сырья до готового изделия

На протяжении столетий технология производства кирпича эволюционировала. Сейчас весь подобный строительный материал производят на огромных механизированных предприятиях. Как ни крути, а все-таки именно кирпич - один из самых востребованных материалов для строительства - надежный, долговечный, практичный и проверенный временем. Кирпич используется в строительстве с древнейших времён - ещё в 3-2 веках до нашей эры его использовали в Египте. С тех пор технологии производства кирпича всё более совершенствовались, позволяя производить этот материал в необходимом количестве и качестве для возрастающих потребностей современного строительства.

В производственном процессе кирпича применяют песчанистые, легкосплавные и мергелистые глиняные породы. В данное время производство кирпича делят на два способа: без обжига и с обжигом глины.

Основные виды кирпича и их особенности

Сейчас используется несколько видов кирпича, различающихся по способу производства, габаритам, физико-химическим свойствам и области применения.

• Керамический кирпич - это строительный материал, изготовленный из глины, прошедшей этапы формовки, сушки и обжига. Благодаря низкой теплопроводности, керамический кирпич обеспечивает хорошую теплоизоляцию помещений, снижая затраты на отопление. Керамический кирпич представлен в разных форматах, что позволяет использовать его как для возведения массивных зданий, так и для декоративных целей. Экологичность материала обусловлена использованием натуральных компонентов, таких как глина и вода.
• Силикатный кирпич - это строительный материал, изготовленный из смеси песка, извести и воды с последующим прессованием и обработкой в автоклаве. Благодаря низкой теплопроводности, силикатный кирпич обеспечивает хорошую теплоизоляцию помещений. Силикатный кирпич устойчив к воздействию низких температур, что делает его подходящим для использования в холодных климатических условиях. Среди преимуществ также стоит отметить его точные размеры и ровные грани, что упрощает процесс кладки.
• Клинкерный кирпич - это особый вид кирпича, производимый из тугоплавкой глины при высоких температурах, что придаёт ему исключительную прочность. Низкое водопоглощение клинкерного кирпича обеспечивает ему стойкость к влаге и морозам, что особенно важно для эксплуатации в суровых климатических условиях. Клинкерный кирпич практически не выцветает под воздействием солнечных лучей, сохраняя яркость и насыщенность цвета на протяжении десятилетий. Экологичность и натуральный состав делают этот материал безопасным для здоровья и окружающей среды.
• Гиперпрессованный кирпич - это строительный материал, изготавливаемый методом полусухого гиперпрессования из известняка-ракушечника, цемента и пигментов. Он отличается высокой прочностью, что делает его пригодным для строительства несущих конструкций и облицовки зданий. Благодаря добавлению пигментов, гиперпрессованный кирпич может иметь разнообразную цветовую палитру, что делает его востребованным в декоративных целях. Его морозостойкость позволяет использовать этот кирпич в регионах с суровыми климатическими условиями. Материал устойчив к воздействию влаги и не подвержен выцветанию, сохраняя эстетичный вид на протяжении многих лет. Прессованный кирпич производится полусухим методом - с помощью специального пресса формуются бруски из влажного сырья, которые впоследствии сушатся. Первый этап - подготовка сырья. Им служат мелкопомолотые известняковые породы с добавлением цемента и воды. И третий этап - пропарочная камера для ускорения созревания материала. Процесс сушки в камере занимает 12 часов и часто используются разные температурные режимы в течение одной сессии. Затем бруски высушиваются в тёплом складе от 3 до 14 дней. Срок сушки зависит от погоды. Морозостойкость и прочность гиперпрессованного кирпича значительно выше, чем у, допустим, силикатного или керамического. Эти показатели достигаются благодаря использованию литьевого метода и вибропрессованию под высоким давлением с использованием высоких температур - органические составляющие сырья выгорают и испаряется избыточная влага.
• Шамотный кирпич, также называемый огнеупорным, изготавливается из огнеупорной глины с добавлением шамота и предназначен для эксплуатации в условиях высоких температур. Благодаря своей структуре шамотный кирпич отличается высокой плотностью и низким коэффициентом теплового расширения, что предотвращает его деформацию при нагреве. Он обладает отличной термостойкостью и стойкостью к резким перепадам температур, что увеличивает срок службы сооружений, где он применяется. Материал имеет пористую структуру, обеспечивающую хорошую теплоизоляцию, что способствует сохранению тепла внутри конструкции.

Основные этапы производства кирпича

В общих чертах всем известно, как делают облицовочный кирпич - замешивают глину с водой, придают ей нужную форму и обжигают. На заводе BRAER этот процесс отточен до совершенства. BRAER соответствует уровню ведущих европейских производителей облицовочного кирпича. Производство кирпича начинается с сырья.

Добыча и подготовка сырья. Производство кирпича начинается с выбора и добычи сырья. Глину очищают от примесей и подготавливают к дальнейшей обработке.

Технология производства кирпича с обжигом глины

Технология производства кирпича с обжигом глины подразумевает следующие этапы:

1. В бетонированные ямы выкладывают глину, выравнивают и заливают водой на четверо суток.
2. Потом получившийся материал перевозят на предприятие, где производят кирпич, там его механически обрабатывают.
3. В процессе из глины убираются все камни, она хорошо перемешивается и переходит в ленточный пресс.
4. Потом блоки нарезаются на формы и отправляются в сушильную камеру.
5. Сушат кирпич теплом отработанного пара.
6. Затем он поступает в туннельную или кольцевую печь, где происходит его обжиг.

Технология изготовления кирпича без обжига

Технология изготовления кирпича без обжига включает в себя трибопрессование и гипер-прессование:

1. Этот процесс происходит под высоким давлением.
2. Смешиваются сыпучие минеральные компоненты с водой.
3. Затем это все выдерживается в течение пяти суток.
4. Далее материал помещается в бетоносмеситель для тщательного перемешивания.
5. Потом кирпичи формируются.
6. И отправляется на склад на неделю и только потом материал идет на продажу.

Этапы производства кирпича пластическим формованием

Мы хотим более подробно остановиться на изготовлении кирпича методом пластического формования - наиболее распространенного производственного процесса.

1. Подготовка сырья. При необходимости ее измельчают и затем доводят до нужной консистенции, смешивая с различными добавками. Точного рецепта не существует - все зависит от месторождения глины, ее состава и желаемых свойств и качеств готового изделия. Состав добавок различается и у каждого производителя он свой.
2. Формование кирпича-сырца. Глиняная лента (брус) нарезается автоматическим устройством на кирпич-сырец. Форма мундштука пресса может быть разной. Размер таких кирпичей (заготовок) несколько больше требуемого, так как в процессе последующей обработки глина дважды (при сушке и обжиге) претерпевает усадку, достигающую 10-15%. Кирпич пластического формования может быть с пустотами (пустотелым считается кирпич с 13 % пустот и выше) или полнотелым (соответственно, пустот не более 13 %). Процесс изготовления различается как в подготовке глины, так и на этапе выхода из пресса. Пустоты в кирпиче формируются при помощи кернов мундштука.
3. После нарезки заготовки отправляются на сушку, где влага из них испаряется при температуре приблизительно 90 °C. Для того, чтобы предохранить кирпич от растекания - сушить его нужно медленно, следить, чтобы скорость испарения не превышала скорости миграции влаги из внутренних слоев.
4. Это завершающий этап производства кирпича методом пластического формования. Для обжига используют печи различной конструкции. Здесь все зависит от имеющегося у производителя оборудования. Температура же обжига зависит от состава сырьевой массы и обычно находится в пределах 950-1100°C. Необходимую температуру обжига следует строго выдерживать в течение нескольких часов, а весь цикл обжига длится несколько дней. Во время этого процесса цвет и структура кирпича полностью меняются и изделия обретают свой конечный вид.

Сформованные заготовки получают с помощью пластического формования или полусухого прессования. Эти методы позволяют создать кирпичи с разными размерами и формами.

Сушка кирпича

Перед обжигом кирпичи подвергаются сушке для удаления излишков влаги. Этот процесс предотвращает растрескивание изделий во время обжига.

В камерных сушилах производится сушка кирпича. Устройство подразумевает поперечное движение источника тепла. По завершении проверки всех параметров можно приступать к загрузке блоков. В летний период установку загружают, начиная от осевого вентилятора. По мере заполнения одной камеры, дверь можно закрыть и приступить к заполнению оставшейся части. После загрузки закрывают другую дверь и активируют функцию сушка.

Первоначально в устройстве активируют опцию «выдержка», что подразумевает поддержание объема воздушных потоков и температуры в пределах 20-30 градусов. После этого наступает очередь работы реверсных осевых вентиляторов. Принцип их функционирования заключатся в одностороннем вращении на протяжении восьми минут, пяти минутах отдыха и последующем восьмиминутном вращении в обратном направлении.

По мере увлажнения воздуха внутри камеры подается тепло. За регулировку работы установки отвечает оператор. Он периодически контролирует роботу приборов и процесс сушки, отображает зафиксированные показатели в журнале. О некорректной работе механизмов свидетельствуют скачкообразные показатели влажности.

Автоматическая сушка производится путем применения программного обеспечения. Уровень влажности кирпича-сырца составляет 8-12%, для завершения процесса сушки его отправляют на обжиг. Это приводит к усадке кирпича.

Обжиг кирпича

Обжиг - это ключевой этап, который придает кирпичу прочность, твердость и устойчивость к внешним воздействиям.

На данной стадии происходит повышение температурных показателей. Постоянная температура держится до полного выгорания углерода. Под воздействие высоких температурных показателей удается изменить структуру продукта.

Процедура обжига кирпича занимает 6-48 часов. По мере обработки изделие меняет свою структуру. Если строго следовать технологическому процессу обжига кирпича удастся по итогу получить блоки высокой прочности, обладающие такими свойствами как влагостойкость, огнестойкость.

Цвет кирпича зависит от режима обжига. В обычном режиме железо, содержащееся в глине, окисляется и кирпич приобретает красный оттенок. Чтобы получить кирпич флешинг, т.е. партию с различными оттенками, применяется флеш обжиг. Пламя из множества горелок варьируется по уровню кислорода - чем меньше кислорода, тем более темный цвет приобретают кирпичи.

Состав кирпича и его влияние на свойства

Состав кирпича напрямую влияет на его физико-механические свойства и сферу применения. Основным компонентом кирпича является глина, и её химический состав определяет прочность, водопоглощение и термостойкость материала. Добавление песка в смесь уменьшает усадку при обжиге, но избыточное количество снижает прочность кирпича. Присутствие извести в составе способствует улучшению термостойкости, однако её избыток может привести к разрушению кирпича из-за образования трещин при взаимодействии с водой.

В таблице ниже приведены основные компоненты кирпича и их влияние на свойства материала:

Компонент	Влияние на свойства
Глина	Определяет прочность, водопоглощение и термостойкость
Песок	Уменьшает усадку при обжиге (избыток снижает прочность)
Известь	Улучшает термостойкость (избыток может привести к трещинам)
Шамот	Повышает водостойкость и плотность керамического кирпича

Для повышения водостойкости и плотности в состав керамического кирпича могут добавляться шамот или другие огнеупорные материалы. В силикатных кирпичах важную роль играет известь, которая придает им высокую прочность и однородность структуры. Применение пигментов в гиперпрессованных кирпичах позволяет создавать яркие и устойчивые цвета, не влияя на их механические свойства. Тугоплавкая глина в клинкерных кирпичах обеспечивает низкое водопоглощение и устойчивость к морозам.

Современные тенденции и инновации в производстве кирпича

Широкое распространение получает использование вторичного сырья, такого как зола или строительные отходы, что снижает нагрузку на окружающую среду. Для уменьшения энергозатрат внедряются новые технологии обжига, например, туннельные печи с рекуперацией тепла. Производители уделяют внимание созданию легких кирпичей с пористой структурой, которые снижают нагрузку на фундамент и облегчают транспортировку. Внедрение цифровых технологий позволяет автоматизировать производство, обеспечивая высокую точность размеров и стабильность качества. Для улучшения влагостойкости и долговечности кирпичи покрываются защитными составами, предотвращающими их разрушение под воздействием воды и ультрафиолета.

Также керамические блоки изготавливают с покрытиями, которые улучшают внешний вид кирпича и без декоративной обработки. Сейчас применяется три технологии, с помощью которых можно придать материалу определенный цвет. Самый дорогой способ окрашивания - объемный. В глину вводят красящие вещества, поэтому цвет получается однородным. Продукция, выкрашенная с помощью такой технологии, будет одинаково хорошо прокрашена со всех сторон и даже внутри. Поэтому цена такого блока не маленькая. Придать блоку более темный оттенок не так сложно, а вот выкрасить его в более светлый цвет, задача не из легких.

Второй метод окрашивания заключается в окрашивании слоя 2-3 мм. Цветовая гамма в этом варианте составляет примерно 50 тонов. Совсем недавно появилась технология окрашивания кирпича, в результате получается изделие с порошковым полимерным покрытием. Эта новая технология позволила взглянуть на кирпич с другой стороны. Теперь он может быть разноцветным, и даже имитировать мрамор, природный камень и другие материалы.

На складе готовой продукции производиться складирование, контроль качества кирпича, кирпич сортируется по марочности. На заводе организован пооперационный контроль качества готовой продукции на всех стадиях производства. На складах готового кирпича применяются краны, которые оборудованы захватными устройствами для пакетной погрузки кирпича в транспортное средство. Отобранная и принятая ОТК готовая продукция с пресса поступает на участок покраски кирпича.

Завершающая стадия производства - обжиг. Строительный кирпич состоит из глины и модифицирующих примесей. Благодаря вязкости сырья удается придать блокам правильную форму. Основной материал сохраняет физические свойства после сушки. В состав глины входит песок, иллит, монтмориллонит, каолинит.

Прежде чем приступить к формованию, в сырье добавляют примеси с целью улучшения характеристик готового изделия. С помощью песка, золы, шлака в составе кирпича удается снизить процент усадки и упростить процедуру формования. Добавление древесной стружки, измельченного угля, торфа облегчит сырье и добавит ему пористости.

В производстве этим методом применяется трибопрессование и гипер-прессование. Этот процесс происходит под высоким давлением, смешиваются сыпучие минеральные компоненты с водой, затем это все выдерживается в течение пяти суток. Далее материал помещается в бетоносмеситель для тщательного перемешивания. Потом кирпичи формируются, и отправляется на склад на неделю и только потом материал идет на продажу.

В заключение можно сказать, что состав кирпича играет ключевую роль в его свойствах и области применения. Основными компонентами остаются глина, песок и известь, однако современные технологии позволяют добавлять в состав различные материалы для улучшения характеристик. Правильный подбор компонентов позволяет создать кирпич с уникальными свойствами, такими как высокая прочность, теплоизоляция, влагостойкость или огнеупорность. Современные тенденции в производстве также акцентируют внимание на снижении энергозатрат и внедрении инновационных технологий, что способствует созданию более качественного и долговечного материала.

Процесс производства кирпича на современном заводе