Технология производства клинкерного кирпича

Клинкерный кирпич

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:

Si02 СВОб)/(А1203 -J- Fe203)

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

• полнотелый – не имеет пустот. Характеризуется высокой плотностью, прочностью и теплопроводностью;
• пустотелый — имеет пустоты, снижающие теплопотери кирпича;

• 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.).

Клинкерный кирпич: технология производства и сфера применения

Первые упоминания о клинкерном кирпиче датированы 1743 годом, когда в немецком городе Бокхорн по инициативе датского короля Кристиана VI начала свою работу первая мастерская. В ней обычные кирпичи подвергали обжигу в печах, после чего они становились гораздо более прочными. Это позволяло использовать их при строительстве дорог вместо привозного и из-за этого слишком дорогого строительного камня.

В России этот строительный материал появился гораздо позже — в 1884 году. Первым его производителем стал Топчиевский завод, расположенный в Черниговской губернии в посёлке Топчиевка. Сначала ассортимент предприятия составляли клинкерные пласты, получаемые путем спекания глиняного сырья. Далее эти пласты дробились на более мелкие фрагменты для мощения дорог. Только в 1904 году завод начал выпускать настоящий клинкерный кирпич, который использовался в дорожном строительстве и при возведении печей.

Сырье для производства клинкерного кирпича

Основой этого материала выступают тугоплавкие сорта глины с высокой концентрацией оксида алюминия. Этот компонент повышает устойчивость заготовок к плавлению под действием высоких температур и обеспечивает отсутствие деформаций в ходе обжига. Если в исходной глине процент содержания алюминиевого оксида ниже 23, смесь обогащают путем добавления каолинитовой глины.

При составлении смеси для формовки клинкерного кирпича особое внимание уделяют контролю за содержанием трех видов включений:

— трёхвалентный оксид железа. При наличии в сырье более 8% этого компонента возникает вероятность того, что на поверхности заготовок при обжиге будут образовываться вздутия или появится спекшаяся корка, которая будет препятствовать равномерному прогреву.

— оксид кальция. Концентрация этого включения также не должна превышать 8%. В противном случае, заготовки будут плавиться в печи, а в их структуре будут образовываться наполненные воздухом полости.

— оксид магния. Его содержание в исходном сырье не должно превышать 4%, иначе заготовки при дальнейшей обработке будут давать усадку.

Способы производства клинкерного кирпича

Этот строительный материал изготавливается двумя способами:

— экструзионным. Эта технология предполагает продавливание глиняного сырья через экструдер. Выдвигающаяся из отверстия экструдера лента разрезается на отдельные фрагменты, которые затем загружаются в обжиговую печь. Метод обеспечивает изделиям высокие рабочие характеристики, но является сравнительно затратным;

— прессованием. Пластическое полусухое прессование заключается в том, что сырье загружается в специальные формы и прессуется до приобретения необходимой конфигурации. У полученных таким способом изделий плотность ниже, чем у экструзионных. Также они отличаются более низкой прочностью.

Финальным этапом производства материала является обжиг. Для термической обработки используются туннельные печи. В них термическая обработка выполняется непрерывным способом: заготовки на транспортёрной ленте перемещаются по печи , длина которой может составлять более 200 метров. В разных участках печи устанавливается разная температура так, чтобы обеспечить постепенный и равномерный прогрев изделий. После этого этапа глина спекается настолько, что образует монолитный плотный камень.

Виды клинкерного кирпича

Изделия могут быть полнотелыми и пустотелыми. Первые отличаются повышенной прочностью, но хорошо проводят тепло. Вторые за счет внутренних полостей несколько уступают по прочности, но зато обеспечивают лучшую теплоизоляцию.

По сфере применения различают такие виды материала:

— для дорожного строительства и мощения тротуаров;

— для возведения печей, дымоходов и каминов;

— облицовочный для внутренней и внешней декоративной отделки;

— для возведения беседок, ограждений, малых архитектурных форм или элементов ландшафтного пейзажа.

В жилом строительстве этот материал используется нечасто по трем причинам:

— первая — сравнительно высокая стоимость клинкерного кирпича;

— вторая — высокая теплопроводность блоков, из-за которой дома требуют дополнительного утепления;

— третья причина заключается в сравнительно большом весе кирпичей. Это требует обустройства усиленного фундамента и создает определённые сложности при транспортировке, погрузке и выгрузке материала.

Достоинства клинкерного кирпича

Помимо прочности и плотной структуры, к преимуществам этого материала относятся:

— устойчивость к воздействию отрицательных температур;

— долговечность и стойкость к разрушению под действием внешних факторов;

— привлекательный внешний вид.

Все это обеспечивает материалу большую популярность в самых разных сферах строительства.

Клинкерный кирпич: технология производства, виды, технические характеристики, недостатки

Кирпичный кирпич – именно так звучит название клинкерного кирпича, если перевести слово «клинкер» с немецкого.

Это устойчивое выражение относится к виду керамического строительного материала из обожжённой глины.

Клинкер производится из тугоплавкой высококачественной глины. Цвет готового кирпича зависит от химического состава натуральной природной смеси, от места её добычи и сопутствующих микроэлементов.

Посмотрите видео об особенностях клинкерного кирпича

Технология производства

На первом этапе производства, глиняная масса вальцуется и очищается от посторонних примесей. С помощью вакуумного пресса из состава удаляется весь воздух.

Второй этап – формовка. Полученная глиняная смесь нарезается на прямоугольники одинакового размера и прессуется в формы. После чего, заготовки сушатся в камерах при небольшой температуре для удаления оставшейся влаги.

Третий этап – обжиг. В тоннельной печи кирпич постепенно нагревается. Температура постоянно возрастает и может достигать 1600° С. Процесс продолжается до полного спекания глины. При качественном производстве обжиг клинкерных кирпичей занимает продолжительное время.

Виды клинкерного кирпича

По способам применения, клинкерный кирпич разделяется на несколько видов.

Облицовочный клинкер – кирпич прямоугольной формы, применяется при отделке фасадов.

Фасонный – отличается разнообразием форм. Используется в качестве декорирования поверхностей и в ландшафтном дизайне.

Клинкер дорожный – кирпич для мощения уличных покрытий. Тротуарный кирпич – более дорогая разновидность этого материала;

Огнеупорный клинкерный кирпич разработан для строительства и отделки печей, дымоходов, каминов.

Из клинкерных смесей изготавливают кирпичи с повышенной водоустойчивостью для возведения гидротехнических сооружений и фасадную плитку, которая является мелкоштучной разновидностью фасонного кирпича.

По структуре некоторые виды кирпичей делятся на пустотелые и полнотелые.

Технические характеристики клинкерного кирпича

Механическая прочность клинкера сопоставима с природным камнем – 25 МПа.

Водопоглощение минимально – от 3 до 6%.

Такие показатели достигаются за счёт плотности материала – от 1600 до 2100 кг/м? в зависимости от структуры кирпича.

Морозостойкость достигает показателя F 300, что позволяет применять клинкерные изделия в разных климатических зонах.

Теплопроводность в среднем равняется 1,17 Вт/м°C, что является не очень высоким показателем.

Повышенная устойчивость к агрессивным веществам (солям, кислотам, щелочам), делает этот материал незаменимым для наружных работ.

Колористические решения клинкера – от бледно-жёлтого до тёмно-коричневого и чёрного цвета, удовлетворят запросы любых дизайнеров и архитекторов.

Недостатки клинкерных изделий

Вес клинкерных кирпичей и их плотность дают дополнительную нагрузку на фундамент здания. Эти параметры также затрудняют транспортировку груза и работы по погрузке и разгрузке.

Требовательность к скрепляющим составам. Для надёжности сцепления, рекомендуется применять специальные клеи и растворы.

Кирпичи из разных партий значительно различаются по цвету. Поэтому заранее необходимо сделать точный расчёт и одновременно закупить нужное количество кирпичей из одной партии.

Это самый дорогой кирпич для строительства и отделки зданий.

Производство и преимущества клинкерного кирпича для фасада

Презентабельность и долговечность фасада здания во многом зависит от выбора правильного материала. Использование клинкерного кирпича является разумным решением, учитывая его уникальные физико-химические свойства. Материал превосходит керамический кирпич по техническим, механическим и эстетическим показателям. Благодаря разнообразию оттенков и размеров, хозяева смогут найти подходящий клинкерный кирпич для фасада.

• История изобретения и производства изделия
• Сырьё и способы изготовления
• Преимущества и недостатки материала
• Особенности продукции от российских производителей

История изобретения и производства изделия

Клинкер является разновидностью керамического кирпича. Он отличается более плотной структурой из-за особой технологии изготовления. Название изделие получило благодаря звонкому звуку, который раздаётся при постукивании по нему металлическим предметом. В переводе с английского языка klink означает чистый звон.

Для изготовления используется специально отобранная глина с определённым количеством минералов в составе. Обжиг происходит при температуре 1000—1400 градусов, пока материал не превратится в стекловидную массу. Первый кирпич изготовлен в Голландии (1493), когда из-за строительного бума возникла нехватка материалов.

Сначала его использовали исключительно для мощения дорог. По мере развития промышленности и роста городов люди стали искать способ создать материал, похожий на природный камень техническими свойствами, но который можно было бы производить в большом количестве.

Фасадный клинкерный кирпич изготавливается в форме параллелепипеда с определёнными размерами. Поверхность материала выделяется шероховатой структурой, а цвет зависит от введённых в состав добавок. Производители предлагают более сотни оттенков начиная от светло-жёлтого и заканчивая тёмно-коричневым.

Изделие выпускается в нескольких стандартных размерах и более компактных габаритах, упрощающих монтаж. Что касается отечественного клинкерного кирпича, его параметры строго регламентируются стандартами, указанными в ГОСТе 530—2012.

Сырьё и способы изготовления

Производство осуществляется из глины, содержащей 17—23% оксида алюминия, благодаря которому уменьшается риск деформации изделия при обжиге. В состав расходного сырья должно входить не более 8% железа, иначе на поверхности клинкера появятся вздутия и неровности.

Содержание кальция в глине должно быть 7—8%, в противном случае срок службы отделочного материала сокращается. Оксид магния обязательно присутствует в пределах 4—3%. Если его окажется больше, это приведёт к усадке глины и деформации готового клинкера.

Отделочный материал производится двумя способами:

• Экструзивным — простой метод, если есть необходимое оборудование и сырьё. Глиняную массу пропускают через конвейер с разными отделами. В одном сырьё проходит через отверстие с определённой конфигурацией в сечение, где ей придаётся вид прямоугольной объёмной полосе. В следующем отделе разрезается на отдельные кирпичи.
• Полусухим прессованием, при котором энергетические затраты сокращаются, что отрицательно сказывается на качестве клинкера. В этом случае обработанная глина распределяется по формам, в которых смесь подвергается прессованию.

Завершающим этапом создания клинкера в обоих случаях является обжиг. Большинство производителей предпочитает первый метод изготовления, так как готовый кирпич обладает высоким качеством и чёткой «геометрией». Минусом способа является увеличение себестоимости продукции.

Преимущества и недостатки материала

Клинкерный кирпич отлично подходит для облицовки фасада, потому что превосходит другие отделочные материалы по количеству эксплуатационных характеристик. Дома с такой облицовкой сохраняют красивый облик длительное время.

Потому что изделие обладает следующими преимуществами:

• Высокой прочностью.
• Морозоустойчивостью. Выдерживает до 75 циклов замерзания.
• Невосприимчивостью к ультрафиолету.
• Экологичностью.
• Долговечностью. Материал прослужит около 100 лет.
• Минимальной водопроницаемостью для влаги (3—5%).

Клинкер является украшением здания и частью его конструкционной системы. Изделие защищает стены дома от атмосферных осадков, солнечных лучей и шквальных ветров. Он используется при создании вентиляционного фасада, обеспечивающего естественный влаго- и воздухообмен.

Уход за клинкером прост — достаточно пройтись струёй воды по фасаду, и он выглядит будто был облицован только вчера. Материал не выгорает на солнце, поэтому не требует подкрашивания.

Плотность фасадного кирпича составляет 2 тыс. кг/м 3 , благодаря чему он выдерживает огромные механические нагрузки. Учитывая повышенную теплопроводность материала, перед облицовкой требуется утеплить стены. Клинкер изготавливается пустотелым, отчего нагрузка на фундамент значительно уменьшается.

Благодаря обжигу во время производства изделие не деформируется и не разрушается при высокой температуре. Клинкер не обладает звукоизолирующими свойствами, поэтому при монтаже важно учитывать этот недостаток и создать надёжную преграду для шума.

К минусам относится:

• высокая стоимость;
• самостоятельно с облицовкой фасада удастся справиться только если есть соответствующие навыки;
• для монтажа потребуется кладочный раствор для клинкера.

Характеристики материала сделали его востребованным во всём мире и перечеркнули недостатки. Если сложить выгоды от облицовки фасада клинкером, то цена окажется адекватной.

Особенности продукции от российских производителей

В России отделочный материал выпускается группой ЛСР, заводы которой находятся в Московской и Ленинградской областях. Клинкерный кирпич для фасада российского производства соответствует всем требованиям качества и конкурирует с зарубежными аналогами.

Компания предлагает широкий ассортимент по доступной цене. Среди многообразия цветовых решений и фактур каждый хозяин найдёт изделие, которое идеально согласуется с дизайном дома. Исходное сырье проходит строгий контроль, поэтому клинкер получается прочным, долговечным и эстетичным материалом.

Другой производитель клинкерного кирпича — отечественный завод Rauf в точности соблюдает европейские технологии, использует современное оборудование. Несмотря на то что с зарубежной продукцией материал пока не может сравниться, но качество изделие постепенно улучшается. Стоимость одного кирпича составляет примерно 30 рублей.

Как делают клинкер? Технология | Производство

Производство клинкерного кирпича. Раскрытие секрета создания материала высочайшего качества и красоты

Технологический процесс производства клинкера включает несколько этапов. Первым из них является добыча и заготовка сырья – глины. После этого она буртуется и вылеживается определенное время. Благодаря этому частицы бурта приобретают однородность, обеспечивая гомогенизацию сырьевой глины. Конечным результатом этого процесса является однородная шихта.

Особенности производства клинкера

Производственный процесс по изготовлению клинкера начинается со смешивания сырьевой керамической массы с водой. Далее эта масса подвергается следующим манипуляциям:

• Экструзии – это технологический процесс формования керамических изделий путем их вытягивания из специального прибора, называемого экструдером. При продавливании смеси через трубу экструдера происходит ее уплотнение, после чего керамический «брус» нарезается на отдельные кирпичи. На этом же этапе из формовочной массы вакуумным способом выкачивается воздух, это улучшает формовочные свойства экструзионного материала. Далее готовые сформованные изделия клинкера отправляются на сушку;
• Обжиг клинкерных изделий– это процесс технологического теплообмена между нагретыми до температуры в 12000 С стенами обжиговой печи и высушенным сырцом. После выхода лишней влаги начинается процесс образования твердых расплавов и формирование керамических черепков.

После выдержки клинкера в течение определенного времени в теплообменной камере изделия переходят на стадию охлаждения. Она предполагает два этапа: скоростное охлаждение и медленное. Такая технология позволяет избежать производственного брака при образовании полиморфных кварцевых модификаций.

Флэш-обжиг: что это и зачем он нужен?

Клинкерные изделия отличаются по форме и цвету. Цветовой оттенок клинкера определяется закисью железа, присутствующей в сырьевой массе и образующейся в результате обжига при низком содержании кислорода глин с повышенным содержанием железа.

Флэш-обжиг представляет собой процесс обжига клинкерного кирпича в окислительной (восстановительной) среде. Такая среда создается при горении газа в условиях низкого уровня содержания кислорода, в специально оборудованных печах. При сгорании в среде с малым содержанием кислорода газ отбирает недостающий кислород из глины, в состав которой входит оксид железа. В итоге оксид железа приобретает форму закиси железа. После воздействия температуры, это вещество изменяет цвет, поэтому готовые клинкерные изделия могут приобрести коричневый, темно-коричневый, зеленый и даже черный оттенок.

Уникальность флэш-обжига клинкерных изделий объясняется тем, что в результате термической обработки цветовой оттенок кирпича никогда не бывает однородным: в местах, где имеется свободный выход кислорода, цвет получается темнее. Поэтому оригинальный рисунок клинкера позволяет создавать настоящие дизайнерские шедевры, а богатая оттеночная палитра способствует расширению отделочных возможностей как в интерьере, так и в экстерьере любого дома.