Характеристика производства силикатного (известково-песчанного) кирпича

Известково-песчаные растворы применяют в качестве строительного материала уже с древних времен. Такие растворы дают в первые месяцы незначительную прочность —2—10 кг/см2 и в обычных условиях твердеют медленно, даже в тонких слоях. Поэтому известково-песчаные растворы не могли служить материалом для стен многоэтажных зданий.

В 1880 г. немецким ученым Михаэлисом был открыт способ изготовления кирпича высокой прочности из прессованного жесткого известково-песчаного раствора. Этот раствор твердеет под действием водяного пара при высокой температуре и давлении.

В настоящее время среди материалов для кладки стен силикатный кирпич занимает второе место после обыкновенного глиняного кирпича.
Размеры силикатного кирпича те же, что и глиняного. Цвет светлосерый, но вводя в состав кирпича минеральные пигменты (сухие краски), можно получить облицовочный силикатный кирич различного цвета.

Процесс производства этого кирпича в принципе такой же, как и силикатного, но сырец получается более прочным, повышается также прочность и водостойкость кирпича. Одновременно расширяется сырьевая база для изготовления кирпича.

Особенности материала

Силикатный или белый кирпич (проще, силикат) представляет собой спрессованную и обожженную смесь кварцевого песка с известью. Его основными преимуществами считаются:

• белый, декоративный цвет, что дает возможность получения различных оттенков при добавлении пигмента;
• правильные геометрические формы;
• высокая прочность.

К недостаткам следует отнести достаточно высокую влагопроницаемость, что ограничивает применение такого материала в среде с высокой влажностью или требует использования надежной гидроизоляции. Несмотря на наличие отрицательных качеств, силикат широко применяется при кирпичной кладке стен зданий различного назначения (как жилого, так и производственного фондов), причем достаточно большой этажности.

Технология производства силикатного кирпича не отличается большой сложностью, а потому оно осваивается крупными предприятиями, небольшими фирмами, частными предпринимателями. Можно организовать изготовление белого кирпича и в домашних условиях, своими руками.

Из чего делают рассматриваемый стройматериал? Когда изготавливается силикатный кирпич, состав его в корне отличается от строения обычного, красного. В его структуре не используется глина. Основу состава составляет высококачественный кварцевый песок (до 90-92 %). Связующим веществом выступает известь (8-9 %). Вступая в реакцию с песком, она обеспечивает однородность структуры и высокую прочность. Смесь готовится с добавлением воды, причем она используется на всех производственных стадиях.

В состав силикатного кирпича для придания определенных свойств могут вводиться ингредиенты, способствующие быстрому отвердению смеси, а также пигменты для обеспечения нужной окраски. Чаще всего используется белый кирпич, в котором отсутствуют пигменты.

Брат керамического кирпича: силикатный кирпич

Другое название, под которым этот материал можно встретить на строительном рынке — это «белый кирпич». Если говорить о принципиальных отличиях силикатного кирпича от керамического, то в первую очередь стоит говорить о химическом составе, так как именно он влияет на многие физические свойства материала и, соответственно, эксплуатационные характеристики.

Приблизительно на 90% от химического состава белого кирпича приходится на кварцевый песок, оставшиеся 10% на известь и воду. При производстве песок после добычи еще дополнительно очищают и измельчают. Данный этап крайне важен, так как наличие примесей в растворе ухудшает будущее качество выпускаемого продукта. Так, например, слюды, которая понижает прочность кирпича, должно быть не более 0,5%, глинистых примесей в песке — не более 10%, и необходимо полностью избавиться от органических и сернистых примесей.

Извести, которая используется при производстве силикатного кирпича, также уделяется большое внимание. Производители используют полностью или частично гашеную известь, с содержанием оксида магния не более 5%. Для производства кирпич необходимо брать известь, которая хорошо и быстро поддается гашению, а также не содержит пережог или недожог. Недожог — это не подвергшиеся разложению карбонаты кальция и магния, а пережог — это оксиды кальция и магния, которые имеют плотную, похожую на стекло структуру и плохо взаимодействуют с водой.

Из-за высокой востребованности данного продукта, на силикатных заводах постоянно ведутся разработки и активно внедряются идеи, как еще можно улучшить качество производимого кирпича. Так что, вполне возможно, что пока вы читаете эту статью, в какой-нибудь лаборатории уже изобрели уникальную технологию производства.

Немного истории

Белый кирпич активно используется в строительстве с 1880 года. Изначально технология была придумана и начала внедрение на строительный рынок в Германии, а Россия стала одной из тех стран, где белый кирпич стал использоваться в промышленных масштабах.

Процесс изготовления кирпича представлен несколькими этапами. Вначале, как мы уже писали выше, изготавливается смесь, в состав которой входят кварцевый песок, известь и вода. Вода необходима для гашения извести и формирования необходимой консистенции смеси. Количество воды также необходимо очень точно рассчитывать, так как ее недостача станет причиной негашения извести, а переизбыток сделает смесь слишком жидкой.

Существует две технологии создания кирпича-сырца: барабанный и силосный. Второй вариант является более экономичным и простым. Песок и известь увлажняют до необходимого состояния, после чего помещают в силос (герметичный резервуар). В силосе, во время непрерывного вращения резервуара со смесью, происходит гашение извести. Процесс гашения занимает от 8 до 12 часов, после чего полученный раствор дополнительно увлажняют и подвергают прессованию. Чем больше давления сообщается прессу, тем будет выше качество полученного кирпича, так как высокое давление убирает из смеси поры. Полученный сырец дальше отправляется в автоклав на тепловую обработку.

Барабанная технология более сложна в реализации, а потому более дорогостоящая. Смесь не подготавливают заранее, а известь и песок помещают в специальные бункеры, из которых она подается во вращающиеся герметичные барабаны. При постоянном движении барабанов происходит процесс гашения извести и перемешивание ингредиентов. Все действие происходит при постоянном вращении и паровом давлении, что позволяет сократить процесс до приблизительно 40 минут.

Применение разных технологий влияют на некоторые свойства кирпича, но в первую очередь разница технологий будет сказываться на стоимости этого строительного материала.

Свойства и стоимость белого кирпича

Не основная, но немаловажная причина, по которой белый кирпич довольно популярен как строительный материал — это его фиксированный размер. Все производство ведется исключительно по ГОСТу, по этой причине и конечный продукт имеет фиксированные параметры.

В соответствии с ГОСТ-379-69 силикатный кирпич должен иметь форму строго параллелепипеда с углами под 90 градусов и острыми ребрами. Технологии производства позволяют выпускать несколько видов белого кирпича:

— деление по размерам на одинарные, полуторные и двойные кирпичи;
— по структуре (весу) на полнотелые и пустотелые.

Размер стандартного одинарного кирпича составляет 250*120*65 мм (длина*ширина*высота), полуторного — 250*120*88 мм, двойного — 250*120*138 мм.

Преимущества силикатного кирпича:

— Более простая и менее трудоемкая технология производства позволяет сформировать более низкую стоимость материала на рынке по сравнению с керамическим кирпичом. В среднем, стоимость стройки из белого кирпича получается выгоднее на 15-30% по сравнению со стройкой из красного кирпича.
— Более экономичный расход материала. Если взять две стены одинаковой толщины из красного и белого кирпича, то расход материала на первую будет в полтора-два раза больше, нежели на вторую, при этом звуко- и теплоизоляция будет практически одинаковой.
— Большой выбор цветовых решений материала. На строительных рынках можно найти самые разные цвета и оттенки силикатного кирпича. Это позволяет создать здание, которое не будет нуждаться в дополнительной облицовке.

— Экологичность. Мы уже писали о составе белого кирпича, все эти ингредиенты абсолютно безопасны для здоровья всех жильцов, от мала до велика.
— Долговечность. Благодаря своему составу и технологии производства, плотность силикатного кирпича и его процент прочности только увеличивается.
— Теплоемкость. После нагрева этот материал достаточно долго остывает, отдавая накопленное тепло внутреннему помещению.
— Устойчивость к грибку, так как грибок «не любит» известь.

Недостатки силикатного кирпича:

— Тепло как входит и накапливается, так и уходит. По этой причине при строительстве дома потребуется дополнительное утепление внутренних помещений.
— Большой вес строительного материала. Для создания дома потребуется вначале построить основательный фундамент. И чем больше предполагаемый дом, тем мощнее должен быть этот фундамент. Также из-за веса силикатный кирпич достаточно неудобно транспортировать.
— Легко накапливает влагу, по этой причине рекомендуется цоколь (а иногда и первый этаж) выполнять из красного кирпича, чтобы дом не «собирал» сырость от земли.
— Нельзя использовать для укладки каминов, печных труб и печей, так как максимальная температура, которой можно воздействовать на материал равно 550 градусам Цельсия.

Сферы применения

Силикатный кирпич делится по сфере применения на рабочий и облицовочный. Из рабочего кирпича можно построить внутренние стены здания (наиболее частое применение) или жилые этажи большого коттеджа. Из силикатного кирпича может получиться отличный гараж или техническое помещение, в котором можно хранить оборудование. Облицовочный силикатный кирпич используется для отделки фасадов зданий. Как уже говорилось выше, белый кирпич нельзя использовать в условиях больших перепадов температур и высокой влажности.

Стоимость материала

Во многом определяет выбор строительного материала вопрос о его стоимости. Цена на силикатный кирпич определяется сразу несколькими факторами. В первую очередь на цену влияет технология производства, второй фактор — это тип кирпича. Пустотелый белый кирпич будет стоить ниже, нежели полнотелый. Немаловажный фактор, который также необходимо учитывать — это количество, в котором вы планируете приобретать строительный материал. Многие поставщики предоставляют скидку на большие партии товара, соответственно, чем больше вы приобретете кирпича. тем в меньшую стоимость вам обойдется единица.

На цену влияют удаленность точки доставки и способ упаковки. Например, довольно часто покупателям предлагают за дополнительную плату приобрести специальный поддон и стяжку, такие «блоки» кирпича гораздо проще разгружать и транспортировать.

И если кратко о кирпиче

Если вкратце подвести итоги о таком строительном материале как силикатный кирпич, то это идеальный строительный материал для создания малоэтажных зданий — как жилых, так и технических, и для межкомнатных стен внутри домов из красного кирпича. Как и у любого строительного материала, у силикатного кирпича есть свои плюсы и минусы, поэтому дать однозначную оценку просто невозможно — как говорится, это дело вкуса, и решать, строить или не строить, только вам.

Производство силикатного кирпича, можно разделить на три основных раздела:

1. Заготовка, приготовление сырца (сырьевой массы);

1. Прессование;

1. Автоклавная (температурно-паровая) обработка.

В нашей стране известково-песчаную смесь традиционно изготовляют двумя методами:

• Силосным;

Чисто экономически, производство смеси силосным способом является более выгодном чем барабанным, но требует затрат на оснащение дополнительным оборудованием. Основная выгода от силосного способа заключается в ненужности гашения извести при помощи пара, а, следовательно, Вам не нужно тратить большое количество электроэнергии на дополнительный разогрев воды.

Подготовленная заранее смесь и дополнительный песок постоянно подаются дозатором в двухвалковый смеситель бесперебойного действия, а затем увлажняются.

Далее обработанная смесь поступает в силос, где согласно ТУ отлёживается и прессуется в среднем от 4 до 12 часов, спустя которые известь окончательно погашается.

Внутри силоса имеются три перегородки, делящие бак на равные отделения. Масса помещается в одно из них сроком в два с половиной часа. Это число взято не с потолка, а ровно столько времени в среднем требуется, чтобы полностью освободить от состава предыдущую секцию. К этому времени, самый нижний слой успевает полежать примерно столько же, затем секция снова заполняется, выстаивается и так по новой. Если масса получается слишком густой, её перемешивают металлическими рутами через специальные шлюзы.

• Барабанным.

При барабанном способе производства смеси, монолитную известь сначала дробят до состояния мелкой щебёнки, а затем она поступает в специальную ёмкость накопитель под гасильным барабаном. Песок разделяют на соответствующие кучки на дозаторе и засыпают первую партию в отсеки на барабане.

Затем гасильный барабан включают и начинается процесс смешивания. По мере равномерного распределения компонентов и перемешивания состава, песок периодически добавляют новыми порциями, пока не будет достигнуто требуемая по ТУ концентрация. После, не прекращая вращения смесь обдаётся раскалённым паром. На протяжении 40 минут после добавления пара, известь окончательно гасится.

Потом готовая масса подаётся в смеситель для окончательного перемешивания и очередного увлажнения.

После этого, процесс изготовления силикатного кирпича в независимости от способа получения первоначальной заготовочной массы, проходит следующим образом: готовый сырец подаётся на механический пресс, который придаёт её нужную по ТУ плотную форму. После прессования, заготовки кирпича отправляют на автоклав для затвердения. Там обычно кирпич находится от 9-10, до 14-15 часов при температуре 170-220 С, с периодической, раз в 5-6 часов подачей раскалённого пара. После этого готовая продукция отгружается на специальную крытую площадку где готовое изделие остывает около 20 часов. Далее, если в технологическом процессе не были допущены грубые технологические просчёты, мы получаем изделие готовое к продаже.

Особенности

Белый силикатный кирпич состоит из кварцевого песка, бетона, а также различных добавок и извести. Так, в процентном соотношении состав силикатного кирпича можно описать следующим образом:

• 10-15 % приходится на долю извести;
• 80-90 % — это кварцевый песок и вода.

Сама по себе известь для силикатного кирпича твердеет медленно, поэтому для вступления кварца в реакцию с этим материалом нужно высокое давление и водная среда с повышенной температурой. Изделие производится методом автоклавного синтеза. Чтобы придать элементу необходимую форму подготовленная масса прессуется сухим методом. Затвердевание блоков происходит под воздействием водяного пара и высокого давления. Качественный силикатный кирпич должен иметь правильную геометрическую форму, на поверхности не должно быть сколов и других дефектов. Средняя масса этого изделия находится в пределах 4 кг.

Иными словами если вы хотите знать, из чего делают это изделие, то можно сказать, что это известково-кремнеземистый материал, получаемый в ходе автоклавной термообработки. Первый силикатный стеновой материал был изготовлен в октябре 1880 года. Сначала производство силикатного кирпича было налажено только в Германии.

Важно: количество кирпича в 1 м2 кладки зависит от его габаритов, толщины стены и составляет: для одинарных элементов эта величина равна 51 шт. (со швом), для полуторных изделий – 39 шт. при условии выполнения кладки в пол камня. Перед тем как класть стену толщиной в кирпич, вам нужно закупить 102 одинарных камня или 78 полуторных изделий.

Краткое описание производства силикатного кирпича

Технология производства силикатного кирпича, в сравнении с процессом изготовления глиняного кирпича, имеет неоспоримые преимущества.
Основные особенности:

• высокая степень автоматизации;
• компактное технологическое оборудование;
• короткий цикл производства;
• эргономичность: малый расход топлива.

Сырьём для производства силикатного кирпича являются известь и кварцевый песок. Процесс изготовления материала состоит из ряда последовательных действий и имеет некоторые особенности. Например: свежесформованный кирпич-сырец проходит обработку в автоклаве, при температуре от 170 до 200° C, паром, находящимся под давлением выше 8 атмосфер.

Твердение извести

Гашеная известь твердеет в результате испарения воды и кристаллизации гидроокиси кальция. Вследствие потери влаги мельчайшие частицы Са(ОН)₂, сближаясь между собой, образуют кристаллы, которые постепенно превращаются в прочный кристаллический сросток.

Упрочнению известкового теста способствует также карбонизация — процесс взаимодействия гидрата окиси кальция ( в присутствии влаги) с углекислым газом, который всегда содержится в воздухе в небольших количествах (около 0,03 %):

В результате этой химической реакции гидроокись кальция переходит в углекислый кальций, т. е. образуется снова то же вещество, которое было использовано для получения извести.

Твердеет гашеная известь очень медленно, и прочность известковых растворов невысокая.

Кристаллизация гидрата окиси кальция идет тем быстрее, чем интенсивнее испаряется влага; поэтому для твердения извести необходимо обеспечить благоприятные условия (положительная температура и низкая влажность окружающей среды).

Гидратационное твердение негашеной молотой извести приводит к быстрому обезвоживанию раствора и его более высокой прочности. В дальнейшем процесс твердения молотой негашеной извести развивается так же как и гашеной.