Из чего и как делают кирпич?

 

Как наладить производство кирпича в домашних условиях своими руками интересует всех, кто желает сэкономить на материале или открыть собственное дело.

Искусственный строительный материал, который используется с древних времён, кирпич. В отличие от природных строительных камней кирпич обладает прямоугольной формой, что значительно облегчает процесс и результат строительства.

С повсеместным распространением глины в строительстве широко стали применять кирпич, к свойствам которого относятся долговечность, механическая, физическая и климатическая стойкость к воздействию окружающей среды.

Производители кирпичей выпускают очень разнообразные виды и марки, но в целях экономии можно наладить производство кирпича в домашних условиях.

Виды и качество кирпича

Область применения этого материала очень широка. Из красного кирпича строят несущие и самонесущие стены и перегородки в зданиях различной высотности, им заполняют пустоты бетонных конструкций, выкладывают фундаменты, внутренние части печей и т.д.

Строительный кирпич называют рядовым, но больше ценится его лицевой (облицовочный) вид. После обжига при высокой температуре материал получается прочным и красивым, и его широко используют для облицовки внешних стен зданий и цоколей, реставрационных работ и для дизайна внутренних помещений.

Свойства керамического кирпича:

• Прочность и долговечность.
• Морозо- и влагоустойчивость.
• Надежная звукоизоляция.
• Гидрофобность и быстрое высыхание.
• Экологичность. Натуральный состав кирпича и проверенная веками технология гарантируют безопасное пребывание людей в кирпичных дамах.
• Высокая плотность (при ручной формовке достигает 2000 кг/м³).

К недостаткам можно отнести высокую стоимость, которая объясняется сложностью технологии. Этот материал очень долговечен, дома из него стоят сотни лет. Если вы хотите построить качественное здание, не следует пытаться сделать кирпичи своими руками – обеспечить достаточную температуру обжига в кустарных условиях невозможно.

Для облицовки следует покупать материал из одной партии,, иначе цвет может отличаться.

Производство кирпича, сырьё

Основным сырьём для производства кирпича являются чистые глины. Как вариант можно использовать глины с примесью выгорающих добавок или непластичных материалов.

К ним относятся:

• мелко рубленая солома,
• лузга,
• торф,
• шамот,
• опилки,
• песок и др.

Ил относится к не пластичным глинам.

С повышением пластичности глин улучшается процесс производства кирпича. Для повышения пластичности используют вылёживание в увлажнённом состоянии. Вымораживание в зимний период является ещё одним методом повышения пластичности глины.

Основной состав и свойства глины

Полезные свойства материала напрямую зависят от того, из чего сделан кирпич и насколько точно соблюдена технология. Качественный продукт можно получить при поставках глины постоянного состава и равномерной работе производства.

Лицевой сорт делают из глины мелкой фракции. Богатых месторождений с однородным минеральным составом осталось мало. В большинстве случаев добыча усложняется многослойностью разносоставных глин. Слои срезают экскаватором, глину измельчают и смешивают до получения среднего состава. Это необходимо для равномерности сушки и обжига, поскольку глина разного состава требует индивидуального теплового и временного режима обработки.

Обычно предприятие работает с сырьем с одного месторождения, поэтому правильная технология позволяет долгие годы получать качественный продукт. При разведке и разработке новых месторождений анализируют качество и количество глины. Лучший красный кирпич получается, если состав глины не требует добавок. Обычно пригодной оказывается глина, из которой нельзя производить другие керамические изделия.

При добавлении воды минеральная масса становится пластичной, а после высыхания сохраняет форму. После обжига глина каменеет и становится очень прочной.

Для производства красного кирпича подходит сырье, в состав которого входят:

• Каолинит
• Иллит
• Монтмориллонит
• Кварц

Важные свойства глины для изготовления кирпичей:

1. Пластичность. Глина не должна разрушаться при разминании и сохранять форму. Пластичность может быть высокой, средней, умеренной и малой. Встречаются непластичные глины.
2. Способность к связыванию. Сырье сохраняет пластичность после внесения добавок. Изменяется в процентах к количеству песка и может быть в диапазоне от 20 до 80%.
3. Усадка. Изменение размера после высыхания и при обжиге.
4. Спекаемость. Свойство твердеть при нагревании. Низкотемпературная глина спекается при температуре до 1100 оС, среднетемпературная – 1100-1300°С, высокотемпературная ‑ более 1300°С.
5. Огнеупорность. При нагревании сырье не должно плавиться. Наиболее высокая огнеупорность у беспримесных высокопластичных каолинитовых глин, из которых делают фарфор. Облицовочный вид производят из тугоплавкого сырья с небольшим количеством примесей. Для рядового кирпича достаточно легкоплавкого вида.

Добавки

Без добавок невозможно добиться высокого качества материала. Технолог, составляющий рецептуру и знающий, как сделать кирпич по ГОСТу, предусматривает способы улучшения качеств сырья.

Применяются следующие добавки:

• Шлак, песок, зола.

Вносят для отощения сырья, облегчения формирования и уменьшения усадки.

• Опилки, угольный и торфяной порошок

Органику добавляют для уменьшения плотности. После выгорания добавки оставляют поры.

• Руда с содержанием железа, песчаник

Специальные добавки для регулирования температуры обжига.

• Ульфитно-спиртовая барда

Облегчает формование.

• Окислы металлов

Придают цвет.

Задача технолога заключается в подборе оптимального состава сырья, режима формовки, сушки и обжига.

Цвет

Добиться нужного цвета можно не только с помощью добавок. В большинстве случаев все зависит от минерального состава глины, которая краснее после обжига. Такую глину называют красножгущейся.

Достаточно редко керамический кирпич белого, желтого и абрикосового цвета получают из беложгущейся глины.

Коричневый цвет получают после добавления пигментов.

Виды обжигового кирпича

• Рядовой требует оштукатуривания. Часто на его боковой стороне для сцепления с раствором делают вдавленный рисунок.
• У лицевого две гладкие поверхности, также производят фактурный и фасонный виды. Внутри много пустот для повышения теплоизоляции.
• Печной и шамотный изготавливают из огнеупорной глины. Материал песочного цвета и зернистой структуры.

Покупая кирпич, важно понимать его предназначение. Рядовой кирпич гораздо дешевле лицевого и для возведения стен переплачивать нет смысла.

Замачивание сырья

Для изготовления кирпича в ёмкость (корыто) кладут измельчённое сырьё, замачивают водой. Воду необходимо добавлять в 2–3 захода и до полного размокания глины её необходимо периодически перемешивать.

Процесс замачивания длится от 3 и более суток. Ёмкость накрывается полиэтиленовой плёнкой или влажной тканью.

Нежелательные примеси

Не использовать для производства кирпича глины со следующими включениями:

• Мелкими камешками и галькой.
• С примесью в слое почвы растительности.
• Карбонаты – глины с белыми включениями, если размер их частиц превышает 1 мм.

На следующем этапе необходимо проверить качество отмоченного сырья и его пригодность к формованию, с последующей сушкой и обжигом. Формовочные и пластичные свойства глиняной консистенции должны быть хорошо проявлены. В этом случае форма хорошо сохраняется без признаков деформации и хорошо липнет к металлу и рукам.

Технология производства

В зависимости от разновидности изготавливаемых кирпичей, их производство имеет свои особенности. Это объясняется спецификой используемых ингредиентов, требующей применения различных технологических процессов.

Красный

Существует два основных метода производства керамических кирпичей – полусухое формование и пластический. Последний, являющийся более популярным, предполагает пошаговое решение следующих задач.

• Подготовка главного компонента – глины. Допускается включение в состав смеси добавок – не более 1/3 от общего её количества. При этом фракция основного ингредиента не должна превышать 1.2 мм.
• Перемещение подготовленной массы для дальнейшей формовки.
• Разделение общего массива на типоразмеры.

• Сушка керамических кирпичей.
• Перфорация изделий (актуальна в ситуациях, когда продукцию нужно сделать пустотелой).
• Обжиг. Этот вид обработки предусматривает плавное изменение температуры в печи (сначала в сторону повышения, а потом – наоборот). Следование данному правилу позволяет избежать появления трещин на кирпичах из-за резких температурных перепадов.

Что касается производства керамических кирпичей методом полусухого формования, то оно подразумевает следующий порядок действий:

• подготовка сырья и его измельчение;
• сушка и повторное дробление;
• незначительное увлажнение при помощи пара;
• повторная сушка;
• удаление последних следов влаги из керамических изделий.

Резонно упомянуть и о производстве красного кирпича в домашних условиях: подобным образом вполне реально изготовить полнотелую «сырую» разновидность данного материала.

Для решения такой задачи необходимо:

• сделать шарик из однородного куска глины, предварительно смоченного водой;
• тщательно осмотреть образец по истечении 4 суток – на предмет наличия неравномерной усадки и трещин;
• при условии отсутствия видимых дефектов шарик нужно уронить на землю;
• если образец не пройдёт проверку на прочность, его состав необходимо усилить соответствующими добавками.

По завершении всех подготовительных процедур смесь нужно распределить по формам, выполненным из дерева. Готовые керамические изделия останется досушить в тени, после чего их можно использовать для возведения лёгких одноэтажных строений.

Чтобы сделать поверхности более долговечными, желательно покрыть их краской или качественным цементным раствором.

Белый

Одной из главных особенностей изготовления силикатных кирпичей является сложность, не позволяющая решить данную задачу в домашних условиях. В частности, это объясняется внушительным перечнем необходимого оборудования – транспортёров и конвейеров, дробилок и дозаторов, смесителей и автоклавов, кранов и погрузчиков.

Основных методик производства рассматриваемых изделий две – барабанная и силосная.

Технология изготовления силикатного кирпича предусматривает следующие этапы:

• проверка и подготовка главных составляющих – песка и извести (первый отделяют от крупных включений, а вторую – измельчают);
• смешивание компонентов с последующим отстаиванием в бункере;
• помол смеси и добавление в неё воды;
• гашение извести, осуществляемое в барабане или силосе (определяется выбранным способом производства);
• удаление влаги из песка;
• формовка при помощи пресса;
• обработка паром в автоклаве (рекомендуемая температура – 180-190°С, давление – 10 атмосфер).

На заключительном этапе температуру и давление постепенно снижают. По завершении всех предусмотренных технологией процедур готовые силикатные кирпичи упаковывают и отправляют заказчику.

Тест на пластичность

Можно использовать следующий тест для проверки качества пластичности глины. Скачайте кусочек глины толщиной с палец. Накрутите её на бутылку. Если она не размазывается по бутылке, не образовались трещины, и не разорвался испытуемый образце, то, можно сказать, что консистенция подходит для формовки.

Потребность в добавках определяется по состоянию образцов и их разрушениям или насечкам. В этом случае добавка будет выступать упрочняющей «арматурой». 30% добавок можно использовать для укрепления жирных глин. Но для изготовления кирпичей лучше от них отказаться и использовать только нежирные глины.

Используйте как добавку: торфяную крошку, лузгу от зерновых культур, опилки, речной песок. Для снижения жирности сырья используют песок, который добавляется в количестве не более 3–5%. А также для связи кирпича используют не более 20% других наполнителей.

Необходимо учитывать, что размер частиц в добавках не должен превышать 3–5 мм. Количество и процентное соотношение добавочных материалов определяется в процессе пробных замесов и просушивания сырых образцов.

О пластификаторе

Пластификатор – это одно из лучших изобретений, которое позволило производить высококачественный бетон в домашних условиях. С применением этой добавки бетон смог избежать пропаривания. Также с применением пластификатора можно исключить прессование, так как в подвижной смеси воздух удаляется намного эффективнее.

Преимущества пластификатора:

• повышение подвижности бетонного раствора;
• снижение количества воды в растворе;
• уменьшение пористости бетона;
• сокращения срока формовки изделия в три раза;
• быстрый набор прочности;
• усиление характеристик готового бетона (морозостойкости, прочности, влагостойкости);
• легкость укладки смеси в формы.

Стоимость пластификатора — 50 рублей за килограмм, но его доля в одном изделии минимальна. Пластификатор растворяют в воде затворения в соотношении 1:100. То есть, на 100 литров воды требуется засыпать всего 1 килограмм сухого порошка. Если сделать перерасчет на один готовый блок, то затраты по пластификатору составят 30 копеек на единицу изделия.

Тест на жирность

Перед применением жирность глины нужно проверить одним из доступных способов. Но самый простой – это тестирование шарика и лепёшки на прочность. Для этого необходимо до полного растворения глины в 0,5 л воды её постоянно перемешивать.

Как только она впитала в себя всю воду и стала липнуть к рукам, лепим из неё лепёшку и шарик. Диаметр шарика должен соответствовать 4–5 см, а лепёшки 10 см. Полученные образцы сушим 2–3 дня и проверяем на прочность.

Признаком жирной глины служат трещины на поверхности образцов, поэтому необходимо добавление песка к основному сырью. Если на образцах отсутствуют трещины, то необходимо провести дополнительное испытание на прочность. С метровой высоты сбрасываем шарик, и если он остался цел, то глина в образце соответствует нормальной жирности.

Нежирные глины не трескаются, но их прочность очень мала для производства кирпича. Поэтому чаще к таким глинам добавляют более жирные добавки в качестве песка. Процесс подмешивания происходит небольшими дозами в несколько заходов. После каждого подмешивания песка проверяется качество, чтобы максимально подобрать нужный состав и пропорции.

Типы обжига

Отдельного рассмотрения заслуживает процесс тепловой обработки керамических кирпичей, именуемый обжигом. Он представляет собой финальную стадию производства этих изделий и предусматривает наличие 3 этапов – прогревания, собственно обжига и охлаждения.

• Кирпичи разогревают до 120°С, чтобы удалить из них остатки воды.
• Для устранения включений органического происхождения и последних следов влаги температуру повышают до 600°С, а потом – до 950°С, что придаёт изделиям дополнительную прочность.
• По завершении закаливания кирпичи охлаждают, постепенно снижая температуру.

При условии соблюдения технологии будет получено изделие с равномерной структурой и оранжево-красным оттенком.

Также хотелось бы упомянуть о двух типах устройств, используемых для решения описанной выше задачи.

• Туннельный. Представляет собой длинную герметичную печь, состоящую из 3 камер, внутри которой проложены рельсы для транспортировки керамических кирпичей. В первой камере происходит сушка изделий, во второй – обжиг с применением горелок, а в третьей – охлаждение.
• Кольцевой. Конструкция данной печи предполагает наличие большого количества отдельных секций, имеющих собственный источник тепла и размещённых в форме кольца. Её особенность в том, что кирпичи проходят все стадии обжига, не покидая пределов одной камеры. Так, соседний отсек обеспечивает первоначальный нагрев, прокаливание осуществляется благодаря собственному тепловому источнику, а остывание изделия происходит под влиянием следующей секции.

Таким образом, знание технологии производства кирпича позволяет получить крепкий, эстетичный и устойчивый к износу материал из хрупкого и податливого сырья, изначально не представляющего ценности для строителя.

О тонкостях современного производства кирпича подробно рассказывается в видео ниже.

Формовка

Используют металлические или деревянные формы, в которые вручную укладывают глину и утрамбовывают. Разновидность форм может быть как разборной, так и не разборной, но в любой форме внутренняя поверхность всегда должна быть гладкой. Перед применением смазываем форму побелкой или маслом. Как вариант, для предотвращения налипания сырья её форму можно смочить водой.

Учитывайте эффект воздушной усадки, при которой в процессе сушки и обжига изделия уменьшаются в размерах. Чтобы получить кирпич стандартного размера (250х120х65), необходимо использовать форму с параметрами 260х130х75.

Станок для формовки кирпича — чертёж

В некоторых случаях удобно создавать форму в виде пластины сразу для нескольких кирпичей. Процесс деления пластины на отдельные кирпичи нужного размера происходит в процессе разрезания металлической лентой или натянутой струной. Режущий инструмент обязательно намочите в воде для предотвращения прилипания к заготовке.

У заготовки может быть или полностью отсутствовать дно. В случае отсутствия дна, на чистую ровную поверхность устанавливают форму. Небольшое количество песка или опилки насыпаются на низ формы. Поверх укладывается глина и утрамбовывается. Наполнение происходит до полного заполнения формы. С формы, используя металлическую или деревянную рейку, убираются излишки глины.

Разгладьте поверхность и снимите форму. Если использовалась пластина, то разделите её на отдельные кирпичи. Пред отправкой сырца на сушку выделите 1–2 часа для его «провяливания». В результате на сырце должны отсутствовать вмятины от касания. В случае получения брака во время формовки, используйте его для повторного производства.

Если использовать в процессе приготовления глины горячую воду, то процесс провяливания значительно ускоряется.

Выгода от домашнего цеха

Такие мероприятия задумываются только для экономической выгоды и ее нетрудно посчитать. Это можно сделать очень простым способом. Средний вес блока – 20 кг. Если перевести весь используемый материал в тонны, то получиться, что на условный цикл производства затрачено 1 тонна цемента, 2 тонны песка, 4 тонны наполнителя. Пластификатора на это количество продукции уйдет 6 кг, что выйдет на сумму 300 рублей. В качестве примера приведен блок строительный из щебня.

Стоимость расходного материала:

• цемент 1 тонна – 5000 руб.
• песок 2 тонны – 800 руб.
• щебень 4 тонны – 2400 руб.
• пластификатор 6 кг. – 300 руб.

Итоговая сумма затрат – 8500 рублей.

Из этого количества получиться 6 тонн готовой продукции или 300 блоков. Сумму затрат 8500 нужно разделить на 300 блоков, что даст сырьевую себестоимость единицы товара. Таким образом, сырьевая себестоимость блока составила 28,3 рублей. 1,7 рубля стоит заложить на энергозатраты.

Сушка

Сушка кирпича должна происходить равномерно как с поверхности, так и из внутренней части кирпича. Равномерность достигается в процессе медленной сушки.

Если процесс сушки был неравномерным, то на поверхности проявляются дефекты растрескивания и коробления. Выбрать оптимальную скорость сушки можно только опытным путём. Уменьшить процесс сушки можно путём более тщательной обработки массы, снижения изначальной влажности заготовки, увлажнения её горячей водой.

Для сушки используют сушильные сараи. На открытых площадках допускается сушка кирпича в том случае, если количество заготовок мало и стоит хорошая сухая погода. В зависимости от погодных условий естественный срок сушки сырца колеблется в промежутке от 5 до 20 дней.

Сформированные заготовки размещают в пакеты, высота которых не превышает 6–8 рядов. Каждый ряд пересыпается опилками или песком. Чтобы кирпич набрал достаточную прочность его хранят в сарае. Как только пакеты подсыхают, их постепенно увеличивают свежими заготовками с такой же пересыпкой. Чаще всего нижний ряд образцов ставят на тычок.

Поскольку сушка верхних рядов происходит быстрее, чем нижних, то весь пакет должен высохнуть приблизительно в одно и то же время. За счёт этого увеличивается сушильные площади. Сушка в течение 3 дней производится в закрытом сарае, а потом допускается проветривание.

Выбирая место для сушки, необходимо учитывать влажность почвы. Поэтому выбранное место необходимо засыпать песком или положить деревянный щит. В некоторых случаях создаётся водоотводная траншея.

Если сушка происходит на открытом пространстве, то заранее необходимо предусмотреть возможность дождя и защитить заготовки от промокания с помощью навеса. Температура для уличной сушки должна быть выше 100С.

Следующий признак указываю на готовность сырца к обжигу: при разломе кирпича из верхнего ряда пакета сушки не должен содержать внутри признаки влажности, то есть тёмные пятна.

Экономия в цифрах

Средняя розничная стоимость такого блока составляет 40 рублей. Экономия от домашнего производства очевидна и при необходимости постройки дома, на который уйдет 8000 блоков, можно сэкономить 80000 рублей. Но к дому всегда нужен гараж, баня, хозяйственные постройки и купленное оборудование не будет простаивать без дела. Можно сделать вывод, что кирпич своими руками – дело выгодное, которое помимо пользы собственному хозяйству принесет прибыль от продаж.

Также, стоит учитывать, что в целях экономии можно регулировать качество продукции и не допускать перерасход дорогостоящего материала. К примеру, на двухэтажный дом требуется 10000 строительных блоков. Первый этаж будет нести большую нагрузку и его лучше выложить из блока высокой марки выполненного из конструкционного керамзита (керамзитового гравия) или щебня. Оптимальным вариантом для второго этажа станет блок из более дешевого теплового керамзита (керамзитного щебня).

Лучшим вариантом для перегородок и внутренних стен станет щебень. Такие стены обладают повышенной шумоизоляцией и хорошо держат анкера для подвеса мебели, бытовой техники, электроники. Комбинированное применение различных видов наполнителя для возведения одного объекта позволит улучшить качество постройки и сэкономить до 30000 рублей на каждые 10000 блоков.

Проверка качества обжига

Проверка качества обжига производится путём раскола кирпича. Если внутри он имеет одинаковую структуру и цвет, то он хорошо обожжён.

На несколько часов обломки заливаются водой, и проверяется на однородность структуры и цвета. Хорошо обожжённый кирпич сохранить равномерность структуры и цвета даже после несколько часового отмокания.

Производство кирпича в домашних условиях, видео