Cодержание:
- История
- Технология производства
- Классификация клинкера
- Достоинства и недостатки
Клинкерный кирпич – разновидность керамического кирпича. От обычного керамического кирпича клинкер отличается высокой плотностью и структурой, которая обусловлена специфической технологией производства. Такой кирпич обжигается до полного спекания черепка.
История клинкерного кирпича
Впервые клинкер появился в Дании, городе в Бокхорно в 1743 г. Там была открыта мастерская по обжигу кирпича, который использовался для строительства дорог. Благодаря глубокому обжигу кирпич получался таким же прочным, как и булыжник, но в отличие от булыжника его было легко укладывать. Впрочем, дело не в простоте укладки: в Дании просто не хватало строительного камня, а завозить его издалека было дорого.
Производство клинкера в России началось в 1884 году в деревне Топчиевка Черниговской губернии. Топчиевский завод использовал шнековые прессы и немецкую печь системы Гофмана. При этом завод не выпускал не кирпич, а колотый керамический камень: сначала вся глина спекалась в единую массу, а затем полученный пласт раскалывался на части и использовался для проведения дорожных работ.
В 1904 году завод перешел на производство полноценного клинкерного кирпича, а в 1908 кольцевая гофмановская печь была заменена камерной. Это резко снизило выход недожога: если раньше доля недообоженного кирпича превышала половину общего объема, то после установки камерной печи его доля сократилась примерно до 25%.
В СССР работала несколько заводов по производству клинкерного кирпича, но их общая производственная мощность была незначительной. Заводы выпускали кирпич для дорожного строительства и кладки печей.
Технология производства клинкерного кирпича
Выбор глины
Для производства клинкерного кирпича используют тугоплавкие глины с высоким содержанием оксида алюминия. Оксид алюминия (Al2O3) снижает вязкость расплава и позволяет уменьшить деформации кирпича при обжиге. Оптимальное содержание Al2O3 составляет 17…23%. Глины с низким содержанием оксиды алюминия дополнительно обогащают, добавляя в шихту каолинитовые глины.
Глины всегда содержат некоторое количество оксидов железа – трехвалентного и двухвалентного. Содержание железа определяет цвет кирпича, который варьирует от вишнево-красного до темно-фиолетового.
Содержание трехвалентного железа (оксид железа Fe2O3) в глине не должно превышать 8%. Это связано с тем, что при воздействии температур около 1000 градусов в условиях обжиговой печи Fe2O3 восстанавливается до FeO, который вступает в реакцию с оксидом кремния, образуя Fe2SiO4 (фаялит) Фаялит формирует на поверхности кирпича корку, которая препятствует окислению углерода и отведению углекислого газа. Несгоревший углерод может образовать вздутия на поверхности клинкерного кирпича. Эту проблему можно решить, снизив скорость нагрева сырца в диапазоне от 900 до 1100 градусов.
Содержание CaO в глине не должно превышать 7…8%. Высокое содержание кальция может привести к:
- уменьшению интервала спекания глины (сначала глина медленно спекается, давая малую усадку или расширение, а затем происходит резкое плавление, образование жидкой фазы и деформация кирпича под действием собственного веса и веса кирпичей, лежащих сверху);
- повышению пористости кирпича. Углекислый газ, образующийся при термическом разложении CaCO3 ( эта соль всегда есть, если есть оксид кальция), расширяется и образует поры.
Содержание оксида магния не должно превышать 3…4%. Глины с высоким содержанием магния дают значительную усадку. При этом небольшая доля оксида магния в сочетании с равной долей оксида кальция увеличивают интервал спекания.
Кремнеземистый модуль
Кремнеземистый модуль – это величина, характеризующая отношение доли оксида кремния к содержанию оксида алюминия и оксида железа в сумме. Рассчитывается по формуле:
Для производства клинкерного кирпича подходят глины с кремнеземистым модулем 3…4,5. Глины с низким показателем имеют узкий интервал температур спекания, что заметно усложняет производство. Из глины с высоким кремнеземистым модулем получается хрупкий кирпич.
Экструзионная технология производства клинкерного кирпича
Суть технологии проста: тщательно перемешанная глина выдавливается из экструдера через отверстие с определенным сечением. Остается только разрезать ленту на отдельные кирпичи и отправить их на обжиг. Линия может дополняться прессом.
Экструзионный метод позволяет получить кирпич высочайшего качества, но энергозатраты на выпуск единицы кирпича достаточно велики. Такой метод широко используется многими известными европейскими производителями. В России есть несколько заводов, выпускающих клинкер методом экструзии, в Украине (по крайней мере, до недавнего времени) был только один – «Керамейя» в Сумской области.
Полусухое прессование
Полусухое прессование позволяет выпускать клинкер с минимальными энергозатратами, но его плотность и механическая прочность при этом будет ниже. При пластическом прессовании высушенная и измельченная глина помещается в формы, где и прессуется. После этого будущий кирпич подвергается сушке при температуре примерно 80 градусов. Продолжительность сушки – 24-45 часов.
Обжиг клинкерного кирпича
Независимо от используемой технологии производства клинкера заключительным этапом его производства является обжиг. Чаще всего для этой цели используют туннельные печи непрерывного обжига. Длина таких печей может превышать 200 метров: передвигаясь при помощи конвейерной ленты, кирпич проходит зоны с разной температурой нагрева. Максимальная температура составляет от 1100 до 1450 градусов. При такой температуре глина полностью спекается и превращается в монолитный керамический черепок.
Характеристики клинкера
| Плотность: | полнотелый – от 1950 до 2100 кг/м3, пустотелый – около 1600…1800 кг/м3 |
| Прочность: | 25 МПа |
| Водопоглощение: | 3…6% |
| Морозостойкость: | от F50 |
| Теплопроводность: | 0,7…1,17 Вт/мС; |
| Цвета: | от светло-желтого до темно-коричневого (зависит от состава глины и технологии производства) |
ГОСТ
В настоящий момент ГОСТ на клинкерный кирпич находится в разработке. Заводы изготавливают его по собственным ТУ, которые, в свою очередь, основаны на DIN V 105 -100, DIN EN 771-1 и DIN EN 1344.
Виды клинкерного кирпича
По структуре:
- полнотелый – не имеет пустот. Характеризуется высокой плотностью, прочностью и теплопроводностью;
- пустотелый – имеет пустоты, снижающие теплопотери кирпича;
По назначению:
- облицовочный клинкерный кирпич используется для отделки зданий;
- дорожный клинкерный кирпич – применяется в дорожном строительстве;
- печной клинкерный кирпич – используется для строительства печей, каминов и дымоходов.
Отдельно выделяют фасонный клинкерный кирпич, который может иметь разную форму. Он используется для отделки и строительства декоративных сооружений (беседок, клумб, колонн, ограждение и т.п.).
Достоинства и недостатки
Достоинства (плюсы) клинкерного кирпича:
- очень высокая механическая прочность;
- очень высокая морозостойкость;
- долговечность;
- привлекательный внешний вид.
Недостатки (минусы) клинкерного кирпича:
- высокая плотность – требует мощного фундамента, усложняет транспортировку и т.п.
- высокая теплопроводность – увеличивает потери тепла;
- высокая цена.