Производство керамического кирпича

 

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. Диаметр несквозных пустот не регламентируется. Размер горизонтальных пустот не регламентируется. 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 ½ 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 ½ 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%.

В данном дипломном проекте  расчеты проводят, принимая к выпуску  кирпич керамический полнотелый с размерами:

• длина     250 ± 5 мм;
• ширина   120 ± 4 мм;
• толщина  65 ± 13  мм.

 

 

 

Рис. 3.1.2.1

 

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

 

3.2 Выбор сырьевой базы  и энергоносителей.

Кирпич изготовляют  из чистых глин либо из глин с добавкой непластичных материалов. В ряде случаев  в состав шихты вводят выгорающие добавки.

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.

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 окислы (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. Окислы 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 окислы железа, находящиеся в глине в виде окиси  Fe₂O₃ и гидроокиси Fe(OH)₃ и окислы марганца MnO_2. 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.

Таблица 3.2.1

Примерный химический состав кирпичных глин и суглинков, %.

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O+K2O
60-75	10-15	2-12	2-15	1-6	2-6

 

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

Наиболее важным свойством  глины является ее пластичность, т.е. 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.

3.2.1 Характеристика сырья.

В проектируемом участке для  производства керамического кирпича  в качестве основного компонента используем глину кыштырлинского месторождения. Данная глина является среднепластичной, среднедисперсной, среднечувствительной к сушке, полукислой со средним содержанием крупных включений.

 

Таблица 3.2.1.

Химический состав глины, %

SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	Na2O+K2O	п.п.п.
58,65	19,16	1,22	9,16	1,28	1,28	0,10	2,66	6,94

 

Карьерная влажность  глины – не более 21%.

Число пластичности – 20.

Коэффициент чувствительности к сушке – 1,55.

Общая усадка – 11,4%.

Воздушная усадка – 7%.

Так как глина среднепластичная и среднечувствительная к сушке, необходим ввод корректирующих добавок, уменьшающих пластичность, коэффициент  усадки и коэффициент чувствительности к сушке. Поскольку глина обеспечивает высокую прочность кирпича, рекомендуется ввод корректирующей добавки –  древесных опилок. Древесные опилки продольной резки очень эффективно уменьшают пластичность глины на стадии формования, увеличивают прочность сырца и полуфабриката после сушки, армируя массу своими волокнами, уменьшают коэффициент усадки к сушке, т. к. улучшают влагоотдачу и уменьшают воздушную усадку. В процессе обжига они играют роль выгорающей добавки, тем самым обеспечивают равномерный прогрев изделий по садке и увеличивает пористость готовых изделий. Увеличение пористости уменьшает массу кирпича, увеличивает тепло- и звукоизоляционные свойства и, естественно, несколько уменьшает прочность готовых изделий.

В качестве выгорающей добавки  используются древесные опилки (ТУ-313-64). Влажность опила – не более 30%, гранулометрический состав: содержание фракции более 5 мм не допускается; от 1 до 5 мм – 85%; менее 1 мм – 15%.

В качестве отощающей  добавки используется шамот (отходы собственного производства, половняк-бой). Влажность шамота – 5-9%. Гранулометрический состав: крупность зёрен от 1 до 5 мм – 85%; менее 1 м – 15%. Содержание фракций более 5 мм не допускается. Ввод шамота способствует уменьшению пластичности на стадии формования, уменьшению коэффициента усадки на стадии сушки, и в итоге увеличению прочности изделия.

3.2.2 Характеристика топлива.

Газообразное топливо отличается от жидкого и твердого рядом преимуществ, важнейшими из которых являются: легкое, удобное регулирование процесса горения  и возможность полной механизации и автоматизации его, простота топливного хозяйства и оборудования; отсутствие золы при сжигании; лучшие санитарно-гигиенические условия труда, обслуживающего персонала.

В состав газообразного  топлива входят горючая часть и балласт. Горючая часть представляет собой механическую смесь простейших горючих газов, таких как водород, метан, пропан, бутан и других газообразных углеводородов. Балластом являются негорючие газы, в том числе углекислый газ СО₂ , азот N₂ и кислород О₂. При добыче газа в его составе имеются также водяные пары, смолистые вещества, минеральная пыль. Однако перед подачей газа потребителям его очищают, в результате чего содержание примесей сводится к минимуму.

В качестве топлива при  проектировании будем использовать природный газ Березовского месторождения Тюменской области.

Таблица 3.2.2

Химический состав газа Березовского месторождения, % (об.)

CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	CO2	N2
95,1	1,1	0,3	0,03	0,02	0,4	3,05

 

 

3.3 Обоснование состава  композиции.

В производстве керамического кирпича  используется глина кыштырменского месторождения, она составляет основную часть шихты- 2,0 м³ на 1000 шт. кирпича. Поскольку эта глина имеет число пластичности 20 и является среднечувствительной к сушке, необходим ввод добавок. Для уменьшения чувствительности к сушке вводится выгорающая добавка (опилки древесные) - 0,27 м³ на 1000 шт. кирпича. Для уменьшения числа пластичности глины вводится отощающая добавка (шамот)- 0,2 м³ на 1000 шт. кирпича. В качестве шамота используется бой и брак изделий, что позволяет не только уменьшить число пластичности глины, но и утилизировать отходы производства.